Homeostaza (od grčkog - homois - što znači slično, stasis - trajanje ili stanje) jedinstvena sposobnost sustava da održava stabilnost unutarnjeg okruženja bez obzira na utjecaj vanjskih čimbenika. Što je homeostaza? Koji su uzroci poremećaja homeostaze?

Homeostazanije ništa drugo nego sposobnost tijela da održava relativnu unutarnju ravnotežu. Održavanje unutarnje stabilnosti vitalnih funkcija zahtijeva stalno praćenje vrijednosti najvažnijih parametara sustava. Ljudsko tijelo ima oko tisuću različitih sustava kontrole i regulacije - a život i zdravlje često ovise o njihovom ispravnom funkcioniranju.

Najvažniji čimbenici koji su podložni promjenama i preciznoj kontroli uključuju:

  • koncentracija kemikalija u tjelesnim tekućinama (krvi ili plazmi)
  • osmotski tlak,
  • pH tjelesnih tekućina,
  • krvni tlak,
  • volumen tjelesne tekućine,
  • tjelesna temperatura (kod toplokrvnih organizama).

Izgradnja ćelije i održavanje homeostaze

Svi ljudski sustavi sudjeluju u održavanju pravilne homeostaze. Međutim, već na osnovnoj razini stanične strukture, bitne značajke održavanja homeostaze na globalnoj razini savršeno su vidljive.

Jedna od najvažnijih organela potrebnih za održavanje ispravnih parametara tekućine i tlaka je stanična membrana koja odvaja stanicu od vanjskog okruženja. Ima tzv "Tekući mozaik", gdje proteini plutaju u dvostrukom sloju fosfolipidnih molekula.

Zahvaljujući složenoj i polarnoj strukturi, stanične membrane omogućuju selektivni transport različitih tvari, koji se odvija kako difuzijom - odnosno strujanjem u skladu s gradijentom koncentracije otopina, tako i aktivno - kroz proteine.

Zauzvrat, zahvaljujući posebnim receptorskim proteinima na površini membrane, moguće je primati informacije izvana. Prijem signala pokreće niz kratkoročnih i dugoročnih reakcija, čija je svrha:

  • aktivacija ili deaktivacija enzima,
  • stimulacija ili slabljenje staničnog metabolizma,
  • ekspresija gena u staničnoj jezgri (sadrži genetske informacije potrebne za sintezunovi proteini koji modificiraju metabolizam stanice).

Da bi stanice i cijeli sustavi ostali energetski neovisni, mitohondriji moraju neprestano raditi.

Ove sićušne organele djeluju poput malih energetskih tvornica u stanici. Zahvaljujući posebnoj unutarnjoj strukturi mitohondrija u obliku češlja, moguće je provoditi niz procesa koji čine tzv. unutarstanično disanje.

U ovom procesu moguće je proizvesti energiju iz hranjivih tvari (uključujući glukozu). Pohranjuje se u ATP, koji je univerzalni nositelj energije u stanici i koristi se u stotinama drugih reakcija. Ovaj proces je podložan izmjenama ovisno o prisutnosti kisika.

Tijekom intenzivne vježbe, našim mišićima počinje nedostajati esencijalni kisik - zato se mitohondriji "prebacuju" na anaerobno disanje, gdje se kao nusproizvod stvara mliječna kiselina.

Upravo je ovaj mehanizam odgovoran za nastanak bolne upala. Unatoč privremeno nepovoljnim uvjetima, tijelo još uvijek može obavljati rad i reagirati na podražaje.

Mozak i homeostaza

Glavni centar koji kontrolira sve procese u tijelu je, naravno, mozak - točnije živčani centri središnjeg živčanog sustava (CNS), koji primaju informacije od receptora cijelog tijela.

Primljene informacije obrađuju se uglavnom u dijelu mozga koji se naziva hipotalamus. Odgovor na određeni podražaj prenosi se kroz autonomni živčani sustav (tj. sustav koji provodi živčane impulse do unutarnjih organa) i kroz endokrine žlijezde.

Kemijski odašiljači koji se oslobađaju iz neuronskih završetaka (koji djeluju kao prijenosnici) također igraju važnu ulogu u komunikaciji i regulaciji unutarnje ravnoteže.

Jedno od najvažnijih evolucijskih dostignuća toplokrvnih organizama bila je neovisnost od opasnih temperaturnih promjena u naseljenom okolišu. To je postalo moguće zahvaljujući razvoju mozga i formiranju termoregulacijskog centra smještenog u hipotalamusu.

Ovaj medij djeluje kao osjetljivi termostat koji, kada je potrebno, odlučuje ili povećati proizvodnju topline ili ograničiti gubitak topline. Zahvaljujući ovom mehanizmu osjećamo zimicu (tj. kontrakcije mišićnih stanica koje potiču proizvodnju topline u skeletnim mišićima) ili sužavanje potkožnih žila.

Ostale, oku nevidljive promjene koje reguliraju tjelesnu temperaturu, koje također kontrolira centar za termoregulaciju su, na primjer:

  • stimulacija simpatičkog živčanog sustava i lučenje norepinefrina(ubrzavajući, između ostalog, metabolizam stanica masnog tkiva),
  • stimulacija lučenja endokrinih žlijezda (npr. oslobađanje adrenalina koji ubrzava metabolizam glukoze),
  • stimulacija lučenja hormona štitnjače.

Kao što se može vidjeti iz primjera termoregulacijskog centra, kontrola samo jednog promjenjivog parametra u našem tijelu (temperature) je vrlo složena mreža interakcija i živčanog i endokrinog sustava.

Homeostaza kao učinak učinkovite komunikacije

U ljudskom sustavu pravilan tijek gotovo svih funkcija ovisi o učinkovitoj komunikaciji između stanica i sustava - ne samo u neposrednoj blizini, već i dalje.

Takva udaljena komunikacija je moguća, između ostalog izlučivanjem aktivnih kemikalija u tjelesne tekućine (npr. krv ili cerebrospinalnu tekućinu). Ovo se zove humoralna regulacija.

Kemijski prenosioci uključuju hormone koje mogu proizvoditi endokrine žlijezde (kao što su štitnjača, hipofiza ili nadbubrežne žlijezde), ali također djeluju lokalno (kao što su histamin ili prostaglandini, djelujući u alergijskim reakcijama) ili unutar dano tkivo (npr. sekretin ili gastrin).

Ključnu ulogu hormona u održavanju homeostaze u ljudskom tijelu može se ilustrirati primjerom adrenalina - također poznatog kao hormon straha, borbe ili bijega.

Adrenalin proizvodi srž nadbubrežne žlijezde u trenutnom odgovoru svih kralježnjaka na prijetnju. Njegovi najvažniji učinci uključuju:

  • brži otkucaji srca,
  • povećanje krvnog tlaka,
  • bronhodilatacija,
  • proširenje zjenica,
  • stimulacija središnjeg živčanog sustava,
  • povećanje glukoze u krvi (povećanjem razgradnje glikogena u jetri).

Sve ove reakcije imaju za cilj dovođenje tijela u stanje "spremnosti", koje je tijekom evolucije štitilo pojedinca od jela ili motiviralo za učinkovit bijeg.

Povratna informacija u održavanju homeostaze

U višim organizmima, funkcioniranje nekih sustava je pod stalnom kontrolom drugih. Takav složen sustav upravljanja temelj je za održavanje homeostaze.

Većina ljudskih fizioloških procesa regulirana je zahvaljujući tzv Povratne informacije. Za razliku od jednosmjerne kontrole (i živčane i humoralne) - gdje se informacija prenosi samo u jednom smjeru između dva organa, postoji dvosmjerni prijenos informacija u sustavu povratnih informacija.

U povratnoj petljipovratne informacije, djelovanje jednog organa utječe na stimulaciju drugog, a to zauzvrat šalje informaciju koja inhibira aktivnost prvog (negativna povratna informacija).

Negativna povratna informacijaje najčešći tip regulacije parametara u ljudskom tijelu. Primjer takve petlje može biti, na primjer, lučenje hormona štitnjače.

Hormoni štitnjače (T3 i T4) - općenito - povećavaju metabolizam i kontroliraju funkciju većine tkiva. Njihov je rad neophodan za pravilno funkcioniranje mnogih sustava i funkcija našeg tijela.

Rad štitnjače zauzvrat regulira hipofiza i drugi hormon - tireotropin (TSH), koji potiče štitnjaču na proizvodnju hormona. S povećanom koncentracijom T3 i T4 koncentracija TSH opada, dok s nedostatkom ova dva hormona - koncentracija TSH raste. Ova vrsta regulacije štiti tijelo od prekomjerne proizvodnje tvari, djelujući kao prirodna kočnica.

Pozitivne povratne informacijejavljaju se mnogo rjeđe i uključuju ubrzavanje proizvodnje određenog proizvoda. Dobar primjer takvog mehanizma kod sisavaca je npr. laktacija.

Sisanje majčinih grudi od strane bebe stimulira proizvodnju prolaktina, što rezultira povećanom proizvodnjom mlijeka.

Što više mlijeka ima, beba je spremnija jesti, što povećava proizvodnju mlijeka. Kada prestanete dojiti, razina prolaktina će se smanjiti i prestati lučenje mlijeka.

Koji su učinci poremećene homeostaze?

Opisani primjeri fizioloških propisa osiguravaju ne samo pravilan rad organa i unutarnjih sustava. Održavanje homeostaze omogućuje tijelu da se prilagodi promjenama u uvjetima okolnog okruženja.

Vjerojatno je to bila jedna od ključnih sposobnosti ljudske vrste koja joj je omogućila neviđeni evolucijski uspjeh tijekom stoljeća. Pokolebanje i oštećenje regulatornih mehanizama je najčešći uzrok mnogih ljudskih bolesti.

Poremećaji u parametrima, čije će vrijednosti premašiti određene utvrđene kritične pragove, mogu dovesti do smrti organizma. Iako svatko od nas ima individualnu predispoziciju za toleriranje određenih čimbenika (što je, između ostalog, rezultat genetskih uvjeta), takve međuindividualne razlike su male.

Što može utjecati na poremećaj homeostaze?

Primjeri takvih čimbenika uključuju:

  • genetski defekti,
  • kongenitalni defekti u strukturi organa,
  • zagađenje okoliša,
  • bez vježbanja,
  • neprikladna prehrana,
  • kronični stres.

Iako uključenonemamo utjecaja na genetske uvjete ili okolišne čimbenike, ali vrijedi voditi računa o pravilnoj tjelesnoj težini, fizičkoj kondiciji i pravoj dozi opuštanja.

Ne zaboravimo da je naše tijelo svojevrsni "sustav povezanih žila", gdje se ravnoteža cjeline sastoji od pravilnog funkcioniranja svih pojedinačnih sustava.

Kategorija:

Genetske bolesti