Homeostāze (no grieķu - homois - nozīmē līdzīgs, stāze - ilgums vai stāvoklis) sistēmas unikālā spēja saglabāt iekšējās vides stabilitāti neatkarīgi no ārējo faktoru ietekmes. Kas ir homeostāze? Kādi ir homeostāzes traucējumu cēloņi?

Homeostāzenav nekas cits kā ķermeņa spēja saglabāt relatīvu iekšējo līdzsvaru. Lai uzturētu dzīvībai svarīgo funkciju iekšējo stabilitāti, ir pastāvīgi jāuzrauga svarīgāko sistēmas parametru vērtības. Cilvēka organismā ir aptuveni tūkstotis dažādu kontroles un regulēšanas sistēmu, un dzīvība un veselība bieži vien ir atkarīga no to pareizas darbības.

Svarīgākie faktori, kas var tikt mainīti un precīza kontrole, ietver:

  • ķīmisko vielu koncentrācija ķermeņa šķidrumos (asinis vai plazma)
  • osmotiskais spiediens,
  • ķermeņa šķidrumu pH,
  • asinsspiediens,
  • ķermeņa šķidruma daudzums,
  • ķermeņa temperatūra (siltasiņu organismos).

Šūnas izveidošana un homeostāzes uzturēšana

Visas cilvēka sistēmas piedalās pareizas homeostāzes uzturēšanā. Taču jau šūnu struktūras pamatlīmenī ir lieliski saskatāmas būtiskās homeostāzes uzturēšanas iezīmes globālā līmenī.

Viena no svarīgākajām organellām, kas nepieciešama pareizu šķidrumu un spiediena parametru uzturēšanai, ir šūnu membrāna, kas atdala šūnu no ārējās vides. Tam ir ts "Šķidrā mozaīka", kur proteīni peld dubultā fosfolipīdu molekulu slānī.

Pateicoties sarežģītajai un polārajai struktūrai, šūnu membrānas ļauj selektīvi transportēt dažādas vielas, kas notiek gan difūzijas ceļā - tas ir, plūstot atbilstoši šķīdumu koncentrācijas gradientam, bet arī aktīvi - caur olb altumvielām.

Savukārt, pateicoties īpašiem receptoru proteīniem uz membrānu virsmas, ir iespējams saņemt informāciju no ārpuses. Signāla uztveršana izraisa virkni īstermiņa un ilgtermiņa reakciju, kuru mērķis ir:

  • fermentu aktivizēšana vai deaktivizēšana,
  • šūnu vielmaiņas stimulēšana vai vājināšana,
  • gēnu ekspresija šūnas kodolā (satur sintēzei nepieciešamo ģenētisko informācijujauni proteīni, kas modificē šūnu vielmaiņu).

Lai šūnas un visas sistēmas paliktu enerģētiski neatkarīgas, mitohondrijiem ir pastāvīgi jāstrādā.

Šīs mazās organellas šūnā darbojas kā mazas enerģijas rūpnīcas. Pateicoties īpašajai, ķemmveida iekšējai mitohondriju struktūrai, iespējams veikt vairākus procesus, kas veido t.s. intracelulārā elpošana.

Šajā procesā ir iespējams ražot enerģiju no uzturvielām (tostarp glikozes). Tas tiek uzglabāts ATP, kas ir universāls enerģijas nesējs šūnā un tiek izmantots simtiem citu reakciju. Šis process var tikt modificēts atkarībā no skābekļa klātbūtnes.

Intensīvas slodzes laikā mūsu muskuļiem sāk trūkt būtiskā skābekļa – tāpēc mitohondriji “pārslēdzas” uz anaerobo elpošanu, kur kā blakusprodukts veidojas pienskābe

Tieši šis mehānisms ir atbildīgs par sāpīgu sāpīgumu veidošanos. Neskatoties uz īslaicīgi nelabvēlīgiem apstākļiem, ķermenis joprojām var veikt darbu un reaģēt uz stimuliem.

Smadzenes un homeostāze

Galvenais centrs, kas kontrolē visus procesus organismā, protams, ir smadzenes – un konkrētāk – centrālās nervu sistēmas (CNS) nervu centri, kas saņem informāciju no visa organisma receptoriem.

Saņemtā informācija tiek apstrādāta galvenokārt smadzeņu daļā, ko sauc par hipotalāmu. Reakcija uz konkrētu stimulu tiek nodota caur veģetatīvo nervu sistēmu (t.i. sistēmu, kas vada nervu impulsus uz iekšējiem orgāniem) un caur endokrīnajiem dziedzeriem.

No neironu galiem atbrīvotajiem ķīmiskajiem raidītājiem (kas darbojas kā raidītāji) arī ir svarīga loma komunikācijā un iekšējā līdzsvara regulēšanā.

Viens no svarīgākajiem siltasiņu organismu evolūcijas sasniegumiem bija neatkarība no bīstamām temperatūras izmaiņām apdzīvotajā vidē. Tas kļuva iespējams, pateicoties smadzeņu attīstībai un termoregulācijas centra izveidošanai, kas atrodas hipotalāmā.

Šis vide darbojas kā jutīgs termostats, kas vajadzības gadījumā nolemj vai nu palielināt siltuma ražošanu, vai ierobežot siltuma zudumus. Pateicoties šim mehānismam, mēs jūtam drebuļus (t.i. muskuļu šūnu kontrakcijas, kas stimulē siltuma veidošanos skeleta muskuļos) vai zemādas asinsvadu sašaurināšanos.

Citas, acīm neredzamas izmaiņas, kas regulē ķermeņa temperatūru, ko arī kontrolē termoregulācijas centrs, ir, piemēram:

  • simpātiskās nervu sistēmas stimulēšana un norepinefrīna sekrēcija(paātrinot, cita starpā, taukaudu šūnu vielmaiņu),
  • endokrīno dziedzeru sekrēcijas stimulēšana (piemēram, adrenalīna izdalīšanās, kas paātrina glikozes vielmaiņu),
  • vairogdziedzera hormonu sekrēcijas stimulēšana

Kā redzams no termoregulācijas centra piemēra, tikai viena mainīga parametra (temperatūras) kontrole mūsu organismā ir ļoti sarežģīts nervu un endokrīnās sistēmas mijiedarbības tīkls.

Homeostāze kā efektīvas komunikācijas efekts

Cilvēka sistēmā gandrīz visu funkciju pareiza norise ir atkarīga no efektīvas komunikācijas starp šūnām un sistēmām – ne tikai tiešā tuvumā, bet arī tālāk.

Cita starpā ir iespējama šāda attālināta saziņa izdalot aktīvās ķīmiskās vielas ķermeņa šķidrumos (piemēram, asinīs vai cerebrospinālajā šķidrumā). To sauc humorālais regulējums.

Ķīmiskie vēstneši ietver hormonus, ko var ražot endokrīnās dziedzeri (piemēram, vairogdziedzeris, hipofīze vai virsnieru dziedzeri), taču tie darbojas arī lokāli (piemēram, histamīns vai prostaglandīni, iedarbojoties alerģisku reakciju gadījumā) vai dotajiem audi (piemēram, sekretīns vai gastrīns).

Hormonu galveno lomu homeostāzes uzturēšanā cilvēka organismā var ilustrēt ar adrenalīna piemēru, kas pazīstams arī kā baiļu, cīņas vai bēgšanas hormons.

Adrenalīnu ražo virsnieru medulla visu mugurkaulnieku tūlītējā atbildē uz draudiem. Tās svarīgākie efekti ir:

  • ātrāka sirdsdarbība,
  • asinsspiediena paaugstināšanās,
  • bronhodilatācija,
  • zīlītes paplašināšanās,
  • centrālās nervu sistēmas stimulēšana,
  • glikozes līmeņa paaugstināšanās asinīs (palielinot glikogēna sadalīšanos aknās).

Visas šīs reakcijas ir vērstas uz ķermeņa nostādīšanu "gatavības stāvoklī", kas evolūcijas gaitā pasargāja indivīdu no ēšanas vai motivēja efektīvi izbēgt.

Atsauksmes homeostāzes uzturēšanā

Augstākajos organismos dažu sistēmu darbību pastāvīgi kontrolē citas. Šāda sarežģīta kontroles sistēma ir pamats homeostāzes uzturēšanai.

Lielākā daļa cilvēka fizioloģisko procesu tiek regulēti, pateicoties t.s atsauksmes. Atšķirībā no vienvirziena kontroles (gan nervu, gan humorālās) - kur informācija tiek pārraidīta tikai vienā virzienā starp diviem orgāniem, atgriezeniskās saites sistēmā notiek informācijas divvirzienu pārraide.

Atgriezeniskās saites cilpāatgriezeniskā saite, viena orgāna darbība ietekmē cita orgāna stimulāciju, un tas savukārt nosūta informāciju, kas kavē pirmā orgāna darbību (negatīva atgriezeniskā saite).

Negatīvās atsauksmesir visizplatītākais parametru regulēšanas veids cilvēka organismā. Šādas cilpas piemērs var būt, piemēram, vairogdziedzera hormonu sekrēcija.

Vairogdziedzera hormoni (T3 un T4) - kopumā - palielina vielmaiņu un kontrolē vairuma audu darbību. To darbība ir nepieciešama daudzu mūsu ķermeņa sistēmu un funkciju pareizai darbībai.

Vairogdziedzera darbu savukārt regulē hipofīze un cits hormons - tirotropīns (TSH), kas stimulē vairogdziedzera hormonu ražošanu. Palielinoties T3 un T4 koncentrācijai, TSH koncentrācija samazinās, savukārt ar šo divu hormonu deficītu TSH koncentrācija palielinās. Šāda veida regulēšana aizsargā organismu pret pārmērīgu vielu veidošanos, darbojoties kā dabiska bremze.

Pozitīvas atsauksmesrodas daudz retāk un ir saistītas ar konkrēta produkta ražošanas paātrināšanu. Labs šāda mehānisma piemērs zīdītājiem ir, piemēram, laktācija.

Mātes krūts zīdīšana bērnam stimulē prolaktīna ražošanu, kā rezultātā palielinās piena ražošana.

Jo vairāk piena, jo vairāk mazulis vēlas ēst, kas palielina piena veidošanos. Kad jūs pārtraucat barot bērnu ar krūti, jūsu prolaktīna līmenis samazināsies un piena izdalīšanās apstāsies.

Kādas ir traucētas homeostāzes sekas?

Aprakstītie fizioloģisko regulējumu piemēri nodrošina ne tikai pareizu orgānu un iekšējo sistēmu darbību. Homeostāzes uzturēšana ļauj organismam pielāgoties apkārtējās vides apstākļu izmaiņām.

Tā, iespējams, bija viena no galvenajām cilvēku sugas spējām, kas tai gadsimtu gaitā ir nodrošinājusi nepieredzētus evolūcijas panākumus. Regulēšanas mehānismu svārstības un bojājums ir visizplatītākais daudzu cilvēku slimību cēlonis.

Parametru traucējumi, kuru vērtības pārsniegs noteiktus noteiktos kritiskos sliekšņus, var izraisīt organisma nāvi. Lai gan katram no mums ir individuāla nosliece paciest noteiktus faktorus (kas, cita starpā, izriet no ģenētiskiem apstākļiem), šādas atšķirības starp indivīdiem ir nelielas.

Kas var ietekmēt homeostāzes traucējumus?

Šādu faktoru piemēri:

  • ģenētiski defekti,
  • iedzimti orgānu uzbūves defekti,
  • vides piesārņojums,
  • bez vingrinājumiem,
  • nepiemērota diēta,
  • hronisks stress.

Lai gan tālākmums nav nekādas ietekmes uz ģenētiskajiem apstākļiem vai vides faktoriem, taču ir vērts parūpēties par pareizu ķermeņa svaru, fizisko sagatavotību un pareizo relaksācijas devu.

Neaizmirsīsim, ka mūsu ķermenis ir sava veida "savienota asinsvadu sistēma", kur kopuma līdzsvaru veido visu atsevišķo sistēmu pareiza darbība.

Kategorija:

Ģenētiskās slimības