Homöostase ist jeder selbstregulierende Prozess, durch den biologische Systeme bestrebt sind, ihre innere Stabilität aufrechtzuerhalten, indem sie sich an optimale Überlebensbedingungen anpassen. Wenn die Homöostase erfolgreich ist, geht das Leben weiter; andernfalls wird eine Katastrophe oder der Tod eintreten. Die erreichte Stabilität ist zwar ein dynamisches Gleichgewicht, in dem kontinuierliche Veränderungen auftreten, aber relativ homogene Bedingungen herrschen.

Eigenschaften und Rolle der Homöostase

Jedes System im dynamischen Gleichgewicht möchte einen stabilen Zustand erreichen, ein Gleichgewicht, das äußeren Veränderungen widersteht. Wird ein solches System gestört, reagieren die eingebauten Regelorgane auf Abweichungen, um ein neues Gleichgewicht herzustellen. Ein solcher Prozess ist eines der Elemente der Rückkopplungssteuerung. Beispiele für homöostatische Regulation sind alle Prozesse der Integration und Koordination von Funktionen, die durch elektrische Schaltkreise und Nerven- oder Hormonsysteme vermittelt werden.

Ein weiteres Beispiel für die homöostatische Regelung in einem mechanischen System ist der Betrieb eines Raumtemperaturreglers oder Thermostats. Das Herzstück des Thermostats ist ein Bimetallstreifen, der auf Temperaturänderungen reagiert, indem er einen Stromkreis schließt oder unterbricht. Wenn der Raum abkühlt, wird der Kreislauf geschlossen und die Heizung eingeschaltet, und die Temperatur steigt. Bei der eingestellten Stufe wird der Stromkreis unterbrochen, der Backofen stoppt und die Temperatur sinkt.

Biologische Systeme, die sehr komplex sind, haben jedoch Regler, die schwer mit mechanischen Geräten zu vergleichen sind.

Wie bereits erwähnt, bezieht sich der Begriff Homöostase auf die Aufrechterhaltung der inneren Umgebung des Körpers innerhalb enger und streng kontrollierter Grenzen. Die Hauptfunktionen, die für die Aufrechterhaltung der Homöostase wichtig sind, sind der Flüssigkeits- und Elektrolythaushalt, die Säureregulation, die Thermoregulation und die Stoffwechselkontrolle.

Die Kontrolle der Körpertemperatur beim Menschen gilt als hervorragendes Beispiel für die Homöostase in einem biologischen System. Die normale menschliche Körpertemperatur liegt bei etwa 37 °C, aber verschiedene Faktoren können diese beeinflussen, einschließlich Hormone, Stoffwechselrate und Krankheiten, die zu übermäßig hohen oder niedrigen Temperaturen führen. Die Regulierung der Körpertemperatur wird von einem Bereich des Gehirns namens Hypothalamus gesteuert.

Die Rückmeldung über die Körpertemperatur wird über den Blutkreislauf zum Gehirn geleitet und führt zu kompensatorischen Anpassungen der Atemfrequenz, des Blutzuckerspiegels und der Stoffwechselrate. Der Wärmeverlust beim Menschen wird durch reduzierte Aktivität, Schwitzen und Wärmeübertragungsmechanismen vermittelt, die es ermöglichen, dass mehr Blut nahe der Hautoberfläche zirkuliert.

Der Wärmeverlust wird durch Isolierung, verringerte Durchblutung der Haut und kulturelle Veränderungen wie die Verwendung von Kleidung, Wohnungen und Wärmequellen von Drittanbietern reduziert. Der Bereich zwischen hohen und niedrigen Körpertemperaturen stellt das homöostatische Plateau dar – den „normalen“ Bereich, der das Leben erhält. Wenn sich eines der beiden Extreme nähert, bringen Korrekturmaßnahmen (über negative Rückkopplung) das System zurück in den normalen Bereich.

Das Konzept der Homöostase gilt auch für Umweltbedingungen. Die erstmals 1955 vom amerikanischen Ökologen Robert MacArthur vorgeschlagene Idee, dass Homöostase das Produkt einer Kombination aus Biodiversität und den vielen ökologischen Wechselwirkungen ist, die zwischen Arten auftreten.

Eine solche Annahme wurde als Konzept angesehen, das helfen könnte, die Nachhaltigkeit eines Ökosystems zu erklären, dh sein Fortbestehen als spezifische Art von Ökosystem im Laufe der Zeit. Seitdem hat sich das Konzept etwas geändert und umfasste die unbelebte Komponente des Ökosystems. Der Begriff wurde von vielen Ökologen verwendet, um die Wechselseitigkeit zu beschreiben, die zwischen den lebenden und nicht lebenden Komponenten eines Ökosystems auftritt, um den Status quo aufrechtzuerhalten.

Die Gaia-Hypothese ist ein vom englischen Wissenschaftler James Lovelock vorgeschlagenes Modell der Erde, das verschiedene lebende und nicht lebende Komponenten als Komponenten eines größeren Systems oder eines einzelnen Organismus betrachtet, was darauf hindeutet, dass die kollektiven Bemühungen einzelner Organismen zur Homöostase beitragen planetare Ebene.

Zelluläre Homöostase

Verlassen Sie sich auf die Umgebung des Körpers, um am Leben zu bleiben und richtig zu funktionieren. Die Homöostase hält die Umgebung des Körpers unter Kontrolle und hält günstige Bedingungen für zelluläre Prozesse aufrecht. Ohne die richtigen Körperbedingungen funktionieren bestimmte Prozesse (z. B. Osmose) und Proteine ​​(z. B. Enzyme) nicht richtig.

Warum ist Homöostase wichtig für Zellen? Lebende Zellen sind auf die Bewegung von Chemikalien um sie herum angewiesen. Chemikalien wie Sauerstoff, Kohlendioxid und gelöste Nahrung müssen in und aus Zellen transportiert werden. Dies geschieht durch die Prozesse der Diffusion und Osmose, die vom Wasser- und Salzhaushalt des Körpers abhängen, der durch die Homöostase aufrechterhalten wird.

Zellen sind auf Enzyme angewiesen, um viele der chemischen Reaktionen zu beschleunigen, die die Zellen am Leben und Funktionieren halten. Diese Enzyme arbeiten am besten bei bestimmten Temperaturen, und daher ist die Homöostase wiederum für die Zellen lebenswichtig, da sie eine konstante Körpertemperatur aufrechterhält.

Beispiele und Mechanismen der Homöostase

Hier sind einige grundlegende Beispiele für die Homöostase im menschlichen Körper sowie die Mechanismen, die sie unterstützen:

Körpertemperatur

Das bekannteste Beispiel für Homöostase beim Menschen ist die Regulierung der Körpertemperatur. Die normale Körpertemperatur beträgt, wie wir oben geschrieben haben, 37 ° C. Temperaturen über oder unter dem Normalwert können schwerwiegende Komplikationen verursachen.

Muskelversagen tritt bei einer Temperatur von 28 ° C auf. Bei 33 ° C tritt Bewusstlosigkeit auf. Bei einer Temperatur von 42 ° C beginnt das zentrale Nervensystem zu kollabieren. Der Tod tritt bei 44 ° C. Der Körper kontrolliert die Temperatur, indem er überschüssige Wärme produziert oder abgibt.

Glukosekonzentration

Die Glukosekonzentration bezieht sich auf die Menge an Glukose (Blutzucker), die im Blutstrom vorhanden ist. Der Körper verwendet Glukose als Energiequelle, aber zu viel oder zu wenig kann zu ernsthaften Komplikationen führen. Einige Hormone regulieren die Konzentration von Glukose im Blut. Insulin senkt die Glukosekonzentration, während Cortisol, Glukagon und Katecholamine sie erhöhen.

Kalziumspiegel

Knochen und Zähne enthalten ungefähr 99 % des Kalziums im Körper, während die restlichen 1 % im Blut zirkulieren. Zu viel oder zu wenig Calcium im Blut hat negative Folgen. Wenn der Kalziumspiegel im Blut zu weit abfällt, aktivieren die Nebenschilddrüsen ihre kalziumempfindlichen Rezeptoren und setzen Parathormon frei.

PTH signalisiert den Knochen, dass es Kalzium freisetzen muss, um seine Konzentration im Blutkreislauf zu erhöhen. Steigt der Calciumspiegel zu stark an, schüttet die Schilddrüse Calcitonin aus und fixiert das überschüssige Calcium in den Knochen, wodurch die Calciummenge im Blut abnimmt.

Flüssigkeitsvolumen

Der Körper muss ein konstantes inneres Milieu aufrechterhalten, was bedeutet, dass er Flüssigkeitsverlust oder -nachschub regulieren muss. Hormone helfen, dieses Gleichgewicht zu regulieren, indem sie eine Ausscheidung oder Flüssigkeitsretention verursachen. Wenn der Körper nicht genug Flüssigkeit hat, signalisiert das antidiuretische Hormon den Nieren, Flüssigkeit zu sparen und die Urinausscheidung zu reduzieren. Wenn der Körper zu viel Flüssigkeit enthält, unterdrückt er Aldosteron und signalisiert, mehr Urin zu produzieren.

Wie Sie wissen, ist eine lebende Zelle ein mobiles, sich selbst regulierendes System. Seine interne Organisation wird durch aktive Prozesse unterstützt, die darauf abzielen, Verschiebungen zu begrenzen, zu verhindern oder zu beseitigen, die durch verschiedene Einflüsse aus der Umgebung und dem internen Umfeld verursacht werden. Die Fähigkeit, nach einer Abweichung von einem bestimmten Durchschnittswert, verursacht durch den einen oder anderen "Störfaktor", in den ursprünglichen Zustand zurückzukehren, ist die Haupteigenschaft der Zelle. Ein vielzelliger Organismus ist eine ganzheitliche Organisation, deren zelluläre Elemente darauf spezialisiert sind, verschiedene Funktionen zu erfüllen. Die Interaktion innerhalb des Körpers erfolgt durch komplexe regulatorische, koordinierende und korrelierende Mechanismen unter Beteiligung von nervösen, humoralen, metabolischen und anderen Faktoren. Viele einzelne Mechanismen, die intra- und interzelluläre Beziehungen regulieren, haben teilweise gegensätzliche (antagonistische) Wirkungen, die sich gegenseitig ausgleichen. Dies führt zur Etablierung eines beweglichen physiologischen Hintergrunds (physiologisches Gleichgewicht) im Körper und ermöglicht es dem lebenden System, trotz Änderungen in der Umgebung und Verschiebungen, die während des Lebens des Organismus auftreten, eine relative dynamische Konstanz aufrechtzuerhalten.

Der Begriff "Homöostase" wurde 1929 von dem Physiologen W. Cannon vorgeschlagen, der glaubte, dass die physiologischen Prozesse, die die Stabilität im Körper aufrechterhalten, so komplex und vielfältig sind, dass es ratsam ist, sie unter dem allgemeinen Namen Homöostase zusammenzufassen. K. Bernard schrieb jedoch bereits 1878, dass alle Lebensprozesse nur ein Ziel haben - die Konstanz der Lebensbedingungen in unserer inneren Umgebung aufrechtzuerhalten. Ähnliche Aussagen finden sich in den Arbeiten vieler Forscher des 19. und der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts. (E. Pfluger, C. Richet, L. A. Fredericq, I. M. Sechenov, I. P. Pavlov, K. M. Bykov und andere). Die Werke von L.S. Stern (mit Mitarbeitern), gewidmet der Rolle von Barrierefunktionen, die die Zusammensetzung und Eigenschaften der Mikroumgebung von Organen und Geweben regulieren.

Die eigentliche Idee der Homöostase entspricht nicht dem Konzept eines stabilen (nicht schwankenden) Gleichgewichts im Körper - das Prinzip des Gleichgewichts ist nicht auf komplexe physiologische und biochemische Prozesse anwendbar, die in lebenden Systemen ablaufen. Es ist auch falsch, Homöostase rhythmischen Schwankungen in der inneren Umgebung entgegenzusetzen. Homöostase im weiteren Sinne umfasst die Themen zyklischer und Phasenablauf von Reaktionen, Kompensation, Regulation und Selbstregulation physiologischer Funktionen, die Dynamik der gegenseitigen Abhängigkeit von nervösen, humoralen und anderen Komponenten des Regulationsprozesses. Die Grenzen der Homöostase können starr und plastisch sein, variieren je nach individuellem Alter, Geschlecht, sozialen, beruflichen und anderen Bedingungen.

Von besonderer Bedeutung für das Leben des Organismus ist nach W. Cannon die Konstanz der Zusammensetzung des Blutes - der flüssigen Grundlage des Körpers (flüssige Matrix). Die Stabilität seiner aktiven Reaktion (pH), der osmotische Druck, das Verhältnis der Elektrolyte (Natrium, Calcium, Chlor, Magnesium, Phosphor), der Glukosegehalt, die Anzahl der gebildeten Elemente usw. sind gut bekannt. So geht beispielsweise der Blut-pH-Wert in der Regel nicht über 7,35-7,47 hinaus. Selbst schwere Störungen des Säure-Basen-Stoffwechsels mit einer Pathologie der Säureansammlung in der Gewebeflüssigkeit, beispielsweise bei diabetischer Azidose, haben nur einen sehr geringen Einfluss auf die aktive Reaktion des Blutes. Obwohl der osmotische Druck von Blut und Gewebeflüssigkeit aufgrund der ständigen Zufuhr von osmotisch aktiven Produkten des interstitiellen Stoffwechsels ständigen Schwankungen unterliegt, bleibt er auf einem bestimmten Niveau und ändert sich nur bei einigen schweren pathologischen Zuständen.

Die Aufrechterhaltung eines konstanten osmotischen Drucks ist von größter Bedeutung für den Wasserstoffwechsel und die Aufrechterhaltung des Ionengleichgewichts im Körper (siehe Wasser-Salz-Stoffwechsel). Die größte Konstanz ist die Konzentration von Natriumionen in der inneren Umgebung. Auch der Gehalt an anderen Elektrolyten schwankt in engen Grenzen. Das Vorhandensein einer großen Anzahl von Osmorezeptoren in Geweben und Organen, einschließlich in den zentralen Nervenformationen (Hypothalamus, Hippocampus), und ein koordiniertes System von Regulatoren des Wasserstoffwechsels und der Ionenzusammensetzung ermöglichen es dem Körper, Änderungen des osmotischen Blutdrucks schnell zu beseitigen treten zum Beispiel auf, wenn Wasser in den Körper eingebracht wird.

Obwohl Blut die allgemeine innere Umgebung des Körpers darstellt, kommen die Zellen von Organen und Geweben nicht direkt damit in Kontakt.

In vielzelligen Organismen hat jedes Organ seine eigene innere Umgebung (Mikroumgebung), die seinen strukturellen und funktionellen Merkmalen entspricht, und der normale Zustand der Organe hängt von der chemischen Zusammensetzung, physikalisch-chemischen, biologischen und anderen Eigenschaften dieser Mikroumgebung ab. Seine Homöostase wird durch den Funktionszustand histohämatischer Barrieren und deren Durchlässigkeit in den Richtungen Blut→Gewebeflüssigkeit, Gewebeflüssigkeit→Blut bestimmt.

Von besonderer Bedeutung ist die Konstanz des inneren Milieus für die Aktivität des Zentralnervensystems: Bereits geringfügige chemische und physikochemische Verschiebungen, die im Liquor, in den Glia- und Perizellularräumen auftreten, können den Lebensablauf des Einzelnen stark stören Neuronen oder in ihren Ensembles. Ein komplexes homöostatisches System, das verschiedene neurohumorale, biochemische, hämodynamische und andere Regulationsmechanismen umfasst, ist das System zur Gewährleistung des optimalen Blutdruckniveaus. Gleichzeitig wird die Obergrenze des arteriellen Druckniveaus durch die Funktionalität der Barorezeptoren des Gefäßsystems des Körpers bestimmt, und die Untergrenze wird durch den Bedarf des Körpers an der Blutversorgung bestimmt.

Zu den vollkommensten homöostatischen Mechanismen im Körper höherer Tiere und Menschen gehören die Prozesse der Thermoregulation; Bei homoothermischen Tieren überschreiten die Temperaturschwankungen in den inneren Körperteilen während der dramatischsten Temperaturänderungen in der Umgebung nicht mehr als ein Zehntel Grad.

Verschiedene Forscher erklären die Mechanismen allgemeiner biologischer Natur, die der Homöostase zugrunde liegen, auf unterschiedliche Weise. So maß W. Cannon dem höheren Nervensystem besondere Bedeutung zu, L. A. Orbeli betrachtete die adaptiv-trophische Funktion des sympathischen Nervensystems als einen der führenden Faktoren der Homöostase. Die organisierende Rolle des Nervenapparats (das Prinzip des Nervismus) liegt den bekannten Vorstellungen über das Wesen der Prinzipien der Homöostase zugrunde (I. M. Sechenov, I. P. Pavlov, A. D. Speransky und andere). Jedoch weder das dominante Prinzip (A. A. Ukhtomsky), noch die Theorie der Barrierefunktionen (L. S. Stern), noch das allgemeine Anpassungssyndrom (G. Selye), noch die Theorie der Funktionssysteme (P. K. Anokhin), noch die hypothalamische Regulation der Homöostase (N. I. Grashchenkov) und viele andere Theorien lösen das Problem der Homöostase nicht vollständig.

In einigen Fällen wird das Konzept der Homöostase nicht ganz richtig verwendet, um isolierte physiologische Zustände, Prozesse und sogar soziale Phänomene zu erklären. So tauchten in der Literatur die Begriffe "immunologisch", "Elektrolyt", "systemisch", "molekular", "physiko-chemisch", "genetische Homöostase" und dergleichen auf. Es wurde versucht, das Problem der Homöostase auf das Prinzip der Selbstregulation zu reduzieren. Ein Beispiel für die Lösung des Problems der Homöostase vom Standpunkt der Kybernetik aus ist Ashbys Versuch (W. R. Ashby, 1948), ein selbstregulierendes Gerät zu entwerfen, das die Fähigkeit lebender Organismen simuliert, das Niveau bestimmter Mengen innerhalb physiologisch akzeptabler Grenzen zu halten. Einige Autoren betrachten das innere Milieu des Körpers als ein komplexes Kettensystem mit vielen „aktiven Eingängen“ (innere Organe) und einzelnen physiologischen Parametern (Durchblutung, Blutdruck, Gasaustausch usw.), deren Wert jeweils bestimmt wird durch die Aktivität der "Eingänge".

In der Praxis stehen Forscher und Kliniker vor der Frage, die adaptiven (adaptiven) oder kompensatorischen Fähigkeiten des Körpers, ihre Regulation, Stärkung und Mobilisierung zu beurteilen und die Reaktion des Körpers auf störende Einflüsse vorherzusagen. Einige Zustände vegetativer Instabilität, die durch Insuffizienz, Überschuss oder Unzulänglichkeit von Regulationsmechanismen verursacht werden, gelten als „Krankheiten der Homöostase“. Mit einer gewissen Konventionalität können sie funktionelle Störungen in der normalen Funktion des Körpers umfassen, die mit seinem Altern verbunden sind, erzwungene Umstrukturierung biologischer Rhythmen, einige Phänomene der vegetativen Dystonie, hyper- und hypokompensatorische Reaktivität unter Stress und extremen Einflüssen und so weiter.

Um den Zustand der homöostatischen Mechanismen in Fiziol zu beurteilen. Experiment und in einem Keil, Übung werden verschiedene dosierte Funktionstests (Kälte, Thermo, Adrenalin, Insulin, Mezaton und andere) mit Bestimmung im Blut und Urin einer Parität von biologisch aktiven Stoffen (Hormone, Mediatoren, Metaboliten) und so weiter verwendet.

Biophysikalische Mechanismen der Homöostase

Biophysikalische Mechanismen der Homöostase. Homöostase ist aus Sicht der chemischen Biophysik ein Zustand, in dem sich alle für Energieumwandlungen im Körper verantwortlichen Prozesse in einem dynamischen Gleichgewicht befinden. Dieser Zustand ist der stabilste und entspricht dem physiologischen Optimum. Ein Organismus und eine Zelle können nach den Konzepten der Thermodynamik existieren und sich an solche Umweltbedingungen anpassen, unter denen es möglich ist, in einem biologischen System einen stationären Ablauf physikalisch-chemischer Prozesse, also eine Homöostase, herzustellen. Die Hauptrolle bei der Etablierung der Homöostase kommt in erster Linie zellulären Membransystemen zu, die für bioenergetische Prozesse verantwortlich sind und die Geschwindigkeit des Eintrags und der Freisetzung von Substanzen durch Zellen regulieren.

Von diesen Positionen aus sind die Hauptursachen der Störung nicht-enzymatische Reaktionen, die für normale Lebensaktivitäten ungewöhnlich sind und in Membranen auftreten; in den meisten Fällen sind dies Kettenreaktionen der Oxidation, an denen freie Radikale beteiligt sind, die in Zell-Phospholipiden vorkommen. Diese Reaktionen führen zu einer Schädigung der Strukturelemente von Zellen und einer Störung der Regulationsfunktion. Zu den Faktoren, die Homöostasestörungen verursachen, gehören auch Mittel, die Radikalbildung verursachen – ionisierende Strahlung, infektiöse Toxine, bestimmte Lebensmittel, Nikotin sowie Vitaminmangel und so weiter.

Einer der Hauptfaktoren, die den homöostatischen Zustand und die Funktionen von Membranen stabilisieren, sind Bioantioxidantien, die die Entwicklung von oxidativen Radikalreaktionen hemmen.

Altersmerkmale der Homöostase bei Kindern

Altersmerkmale der Homöostase bei Kindern. Die Konstanz der inneren Umgebung des Körpers und die relative Stabilität physikalisch-chemischer Parameter in der Kindheit sind mit einem ausgeprägten Überwiegen anaboler Stoffwechselprozesse gegenüber katabolischen verbunden. Dies ist eine unabdingbare Voraussetzung für das Wachstum und unterscheidet den Körper des Kindes vom Körper des Erwachsenen, in dem sich die Intensität der Stoffwechselvorgänge in einem dynamischen Gleichgewicht befindet. Dabei ist die neuroendokrine Regulation der Homöostase des kindlichen Körpers intensiver als bei Erwachsenen. Jede Altersperiode ist durch spezifische Merkmale der Homöostasemechanismen und ihrer Regulation gekennzeichnet. Daher kommt es bei Kindern viel häufiger als bei Erwachsenen zu schweren Verletzungen der Homöostase, oft lebensbedrohlich. Diese Störungen sind am häufigsten mit der Unreife der homöostatischen Funktionen der Nieren, mit Störungen der Funktionen des Gastrointestinaltrakts oder der Atmungsfunktion der Lunge verbunden.

Das Wachstum eines Kindes, ausgedrückt in einer Massenzunahme seiner Zellen, geht mit deutlichen Veränderungen in der Flüssigkeitsverteilung im Körper einher (siehe Wasser-Salz-Stoffwechsel). Die absolute Zunahme des Volumens der extrazellulären Flüssigkeit hinkt der Rate der Gesamtgewichtszunahme hinterher, sodass das relative Volumen der inneren Umgebung, ausgedrückt als Prozentsatz des Körpergewichts, mit dem Alter abnimmt. Diese Abhängigkeit ist im ersten Jahr nach der Geburt besonders ausgeprägt. Bei älteren Kindern nimmt die Änderungsrate des relativen Volumens der extrazellulären Flüssigkeit ab. Das System zur Regelung der Konstanz des Flüssigkeitsvolumens (Volumenregelung) gleicht Abweichungen im Wasserhaushalt in engeren Grenzen aus. Ein hoher Hydratationsgrad des Gewebes bei Neugeborenen und Kleinkindern bedingt einen deutlich höheren Wasserbedarf als bei Erwachsenen (pro Körpergewichtseinheit). Wasserverlust oder seine Begrenzung führen schnell zur Entwicklung einer Dehydration aufgrund des extrazellulären Sektors, dh des inneren Milieus. Gleichzeitig sorgen die Nieren - die wichtigsten Exekutivorgane im System der Volumenregulierung - nicht für Wassereinsparungen. Der limitierende Faktor der Regulation ist die Unreife des tubulären Systems der Nieren. Das wichtigste Merkmal der neuroendokrinen Kontrolle der Homöostase bei Neugeborenen und Kleinkindern ist die relativ hohe Sekretion und renale Ausscheidung von Aldosteron, das sich direkt auf den Hydratationszustand des Gewebes und die Funktion der Nierentubuli auswirkt.

Die Regulierung des osmotischen Drucks von Blutplasma und extrazellulärer Flüssigkeit bei Kindern ist ebenfalls begrenzt. Die Osmolarität des inneren Milieus variiert über einen größeren Bereich (±50 mosm/l) als bei Erwachsenen ±6 mosm/l). Dies liegt an der größeren Körperoberfläche pro 1 kg Gewicht und dem daraus resultierenden stärkeren Wasserverlust während der Atmung sowie an der Unreife der renalen Mechanismen der Urinkonzentration bei Kindern. Homöostasestörungen, die sich durch Hyperosmose äußern, treten besonders häufig bei Kindern während der Neugeborenenzeit und in den ersten Lebensmonaten auf; im höheren Alter beginnt die Hypoosmose zu überwiegen, die hauptsächlich mit gastrointestinalen oder nächtlichen Erkrankungen verbunden ist. Weniger untersucht ist die ionische Regulation der Homöostase, die eng mit der Aktivität der Nieren und der Art der Ernährung zusammenhängt.

Früher wurde angenommen, dass der Hauptfaktor, der den Wert des osmotischen Drucks der extrazellulären Flüssigkeit bestimmt, die Konzentration von Natrium ist, aber neuere Studien haben gezeigt, dass es keine enge Korrelation zwischen dem Natriumgehalt im Blutplasma und dem Wert von gibt Gesamtosmotischer Druck in der Pathologie. Die Ausnahme ist die plasmatische Hypertonie. Daher erfordert die homöostatische Therapie durch Verabreichung von Glukose-Salz-Lösungen nicht nur die Überwachung des Natriumgehalts im Serum oder Plasma, sondern auch Änderungen der Gesamtosmolarität der extrazellulären Flüssigkeit. Von großer Bedeutung für die Aufrechterhaltung des gesamten osmotischen Drucks in der inneren Umgebung ist die Konzentration von Zucker und Harnstoff. Der Gehalt dieser osmotisch aktiven Substanzen und ihre Wirkung auf den Wasser-Salz-Stoffwechsel kann bei vielen Krankheitsbildern stark ansteigen. Daher ist es bei Verletzungen der Homöostase erforderlich, die Konzentration von Zucker und Harnstoff zu bestimmen. In Anbetracht des Vorstehenden kann sich bei Kindern im frühen Alter unter Verletzung des Wasser-Salz- und Proteinregimes ein Zustand latenter Hyper- oder Hypoosmose entwickeln, Hyperazotämie (E. Kerpel-Froniusz, 1964).

Ein wichtiger Indikator für die Homöostase bei Kindern ist die Konzentration von Wasserstoffionen im Blut und in der extrazellulären Flüssigkeit. In der pränatalen und frühen postnatalen Phase ist die Regulierung des Säure-Basen-Gleichgewichts eng mit dem Grad der Blutsauerstoffsättigung verbunden, was durch die relative Dominanz der anaeroben Glykolyse in bioenergetischen Prozessen erklärt wird. Darüber hinaus wird selbst eine mäßige Hypoxie im Fötus von der Ansammlung von Milchsäure in seinen Geweben begleitet. Darüber hinaus schafft die Unreife der acidogenetischen Funktion der Nieren die Voraussetzungen für die Entstehung einer „physiologischen“ Azidose. Im Zusammenhang mit den Besonderheiten der Homöostase bei Neugeborenen treten häufig Störungen auf, die an der Grenze zwischen physiologisch und pathologisch stehen.

Auch die Umstrukturierung des neuroendokrinen Systems in der Pubertät ist mit Veränderungen der Homöostase verbunden. Allerdings erreichen die Funktionen der ausführenden Organe (Niere, Lunge) in diesem Alter ihren maximalen Reifegrad, so dass schwere Syndrome oder Erkrankungen der Homöostase selten sind, häufiger handelt es sich jedoch um kompensierte Stoffwechselveränderungen, die nur nachweisbar sind durch einen biochemischen Bluttest. In der Klinik müssen zur Charakterisierung der Homöostase bei Kindern die folgenden Indikatoren untersucht werden: Hämatokrit, osmotischer Gesamtdruck, Natrium, Kalium, Zucker, Bicarbonate und Harnstoff im Blut sowie Blut-pH, pO 2 und pCO 2.

Merkmale der Homöostase im älteren und senilen Alter

Merkmale der Homöostase im älteren und senilen Alter. Das gleiche Niveau homöostatischer Werte in verschiedenen Altersperioden wird aufgrund verschiedener Verschiebungen in den Systemen ihrer Regulierung beibehalten. Beispielsweise wird die Blutdruckkonstanz in jungen Jahren aufgrund eines höheren Herzzeitvolumens und eines niedrigen peripheren Gefäßwiderstands sowie bei älteren und senilen Menschen aufgrund eines höheren peripheren Gesamtwiderstands und einer Abnahme des Herzzeitvolumens aufrechterhalten. Während der Alterung des Körpers wird die Konstanz der wichtigsten physiologischen Funktionen unter Bedingungen abnehmender Zuverlässigkeit und Verringerung der möglichen Bandbreite physiologischer Veränderungen in der Homöostase aufrechterhalten. Die Erhaltung der relativen Homöostase mit erheblichen strukturellen, metabolischen und funktionellen Veränderungen wird dadurch erreicht, dass gleichzeitig nicht nur Extinktion, Störung und Abbau stattfindet, sondern auch die Ausbildung spezifischer Anpassungsmechanismen. Aus diesem Grund werden ein konstanter Blutzuckerspiegel, Blut-pH-Wert, osmotischer Druck, Zellmembranpotential usw. aufrechterhalten.

Veränderungen in den Mechanismen der neurohumoralen Regulation, eine Erhöhung der Empfindlichkeit von Geweben gegenüber der Wirkung von Hormonen und Mediatoren vor dem Hintergrund einer Schwächung nervöser Einflüsse, sind für die Aufrechterhaltung der Homöostase während des Alterungsprozesses von wesentlicher Bedeutung.

Mit dem Altern des Körpers ändern sich die Arbeit des Herzens, die Lungenventilation, der Gasaustausch, die Nierenfunktionen, die Sekretion der Verdauungsdrüsen, die Funktion der endokrinen Drüsen, der Stoffwechsel und andere erheblich. Diese Veränderungen können als Homöorese bezeichnet werden – ein regelmäßiger Verlauf (Dynamik) von Veränderungen der Intensität des Stoffwechsels und der physiologischen Funktionen mit zunehmendem Alter. Der Wert des Verlaufs altersbedingter Veränderungen ist sehr wichtig, um den Alterungsprozess eines Menschen zu charakterisieren und sein biologisches Alter zu bestimmen.

Im höheren und senilen Alter nimmt das allgemeine Potenzial der Anpassungsmechanismen ab. Daher steigt im Alter mit zunehmender Belastung, Stress und anderen Situationen die Wahrscheinlichkeit einer Störung der Anpassungsmechanismen und Homöostasestörungen. Eine solche Abnahme der Zuverlässigkeit von Homöostasemechanismen ist eine der wichtigsten Voraussetzungen für die Entwicklung pathologischer Störungen im Alter.

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Homöostase ist ein im Körper selbstständig ablaufender Prozess, der darauf abzielt, den Zustand menschlicher Systeme zu stabilisieren, wenn sich innere Bedingungen (Änderungen von Temperatur, Druck) oder äußere Bedingungen (Änderungen von Klima, Zeitzone) ändern. Dieser Name wurde vom amerikanischen Physiologen Cannon vorgeschlagen. In der Folge wurde Homöostase als die Fähigkeit eines Systems (einschließlich der Umwelt) bezeichnet, seine innere Konstanz aufrechtzuerhalten.

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Das Konzept und die Eigenschaften der Homöostase

Wikipedia charakterisiert diesen Begriff als den Wunsch zu überleben, sich anzupassen und zu entwickeln. Damit die Homöostase korrekt ist, ist die koordinierte Arbeit aller Organe und Systeme erforderlich. In diesem Fall sind alle Parameter einer Person normal. Wenn einige Parameter im Körper nicht reguliert werden, deutet dies auf eine Verletzung der Homöostase hin.

Die Hauptmerkmale der Homöostase sind wie folgt:

• Analyse der Anpassungsmöglichkeiten des Systems an neue Gegebenheiten;
• der Wunsch, das Gleichgewicht zu halten;
• die Unmöglichkeit, die Ergebnisse der Regulierung von Indikatoren im Voraus vorherzusagen.

Rückkopplung

Feedback ist der eigentliche Wirkmechanismus der Homöostase. So reagiert der Körper auf jegliche Veränderungen. Der Körper funktioniert kontinuierlich während des gesamten Lebens einer Person. Einzelne Systeme müssen jedoch Zeit haben, sich auszuruhen und zu erholen. Während dieser Zeit die Arbeit der einzelnen Organe verlangsamt oder stoppt ganz. Dieser Vorgang wird Feedback genannt. Sein Beispiel ist eine Unterbrechung der Arbeit des Magens, wenn keine Nahrung in ihn eindringt. Eine solche Verdauungspause sorgt für einen Stopp der Säureproduktion aufgrund der Wirkung von Hormonen und Nervenimpulsen.

Es gibt zwei Arten dieses Mechanismus, die als nächstes beschrieben wird.

Negative Rückmeldung

Diese Art von Mechanismus basiert auf der Tatsache, dass der Körper auf Veränderungen reagiert und versucht, sie in die entgegengesetzte Richtung zu lenken. Das heißt, es strebt wieder nach Stabilität. Wenn sich beispielsweise Kohlendioxid im Körper ansammelt, beginnen die Lungen aktiver zu arbeiten, die Atmung beschleunigt sich, wodurch überschüssiges Kohlendioxid entfernt wird. Und dank der negativen Rückkopplung wird auch eine Thermoregulation durchgeführt, wodurch der Körper eine Überhitzung oder Unterkühlung vermeidet.

positives Feedback

Dieser Mechanismus ist dem vorherigen direkt entgegengesetzt. Bei seiner Wirkung wird die Veränderung der Variablen nur durch den Mechanismus verstärkt, der den Organismus aus dem Gleichgewicht bringt. Dies ist ein eher seltener und weniger wünschenswerter Prozess. Ein Beispiel dafür ist das Vorhandensein von elektrischem Potential in Nerven., was die Wirkung nicht verringert, sondern zu ihrer Erhöhung führt.

Dank dieses Mechanismus kommt es jedoch zu Entwicklung und Übergang in neue Zustände, was bedeutet, dass es auch für das Leben notwendig ist.

Welche Parameter reguliert die Homöostase?

Obwohl der Körper ständig versucht, die Werte lebenswichtiger Parameter aufrechtzuerhalten, sind sie nicht immer stabil. Die Körpertemperatur ändert sich immer noch in einem kleinen Bereich, ebenso wie die Herzfrequenz oder der Blutdruck. Die Aufgabe der Homöostase besteht darin, dieses Wertespektrum aufrechtzuerhalten und das Funktionieren des Körpers zu unterstützen.

Beispiele für Homöostase sind die Ausscheidung von Abfallprodukten aus dem menschlichen Körper, durchgeführt durch die Nieren, Schweißdrüsen, den Magen-Darm-Trakt, sowie die Abhängigkeit des Stoffwechsels von der Ernährung. Etwas mehr über die einstellbaren Parameter wird später besprochen.

Körpertemperatur

Das klarste und einfachste Beispiel für Homöostase ist die Aufrechterhaltung einer normalen Körpertemperatur. Eine Überhitzung des Körpers kann durch Schwitzen vermieden werden. Der normale Temperaturbereich beträgt 36 bis 37 Grad Celsius. Ein Anstieg dieser Werte kann durch entzündliche Prozesse, hormonelle und metabolische Störungen oder beliebige Krankheiten ausgelöst werden.

Der als Hypothalamus bezeichnete Teil des Gehirns ist für die Steuerung der Körpertemperatur im Körper verantwortlich. Es gibt Signale über das Versagen des Temperaturregimes, die sich auch in schneller Atmung, einer Erhöhung der Zuckermenge und einer ungesunden Beschleunigung des Stoffwechsels äußern können. All dies führt zu Lethargie, einer Abnahme der Aktivität der Organe, wonach die Systeme Maßnahmen zur Regulierung der Temperaturindikatoren ergreifen. Ein einfaches Beispiel für die thermoregulatorische Reaktion des Körpers ist das Schwitzen..

Es ist erwähnenswert, dass dieser Prozess auch bei einer übermäßigen Abnahme der Körpertemperatur funktioniert. So kann sich der Körper durch den Abbau von Fetten erwärmen, wobei Wärme freigesetzt wird.

Wasser-Salz-Gleichgewicht

Wasser ist für den Körper notwendig, und jeder weiß das gut. Es gibt sogar eine Norm für die tägliche Flüssigkeitsaufnahme in Höhe von 2 Litern. Tatsächlich benötigt jeder Organismus seine eigene Menge an Wasser, und für einige kann es den Durchschnittswert überschreiten, während es für andere möglicherweise nicht erreicht wird. Unabhängig davon, wie viel Wasser eine Person trinkt, wird der Körper jedoch nicht die gesamte überschüssige Flüssigkeit ansammeln. Das Wasser bleibt auf dem erforderlichen Niveau, während der gesamte Überschuss aufgrund der von den Nieren durchgeführten Osmoregulation aus dem Körper entfernt wird.

Homöostase des Blutes

Auf die gleiche Weise wird die Menge an Zucker, nämlich Glukose, die ein wichtiger Bestandteil des Blutes ist, reguliert. Eine Person kann nicht vollständig gesund sein, wenn der Zuckerspiegel weit vom Normalwert entfernt ist. Dieser Indikator wird durch die Funktion der Bauchspeicheldrüse und der Leber reguliert. Wenn der Glukosespiegel die Norm überschreitet, wirkt die Bauchspeicheldrüse, in der Insulin und Glukagon produziert werden. Wird die Zuckermenge zu gering, wird mit Hilfe der Leber Glykogen aus dem Blut zu ihm verarbeitet.

Normaldruck

Die Homöostase ist auch für den normalen Blutdruck im Körper verantwortlich. Wenn es gebrochen ist, werden Signale darüber vom Herzen zum Gehirn kommen. Das Gehirn reagiert auf das Problem und hilft dem Herzen mit Hilfe von Impulsen, den Hochdruck zu reduzieren.

Die Definition der Homöostase charakterisiert nicht nur das korrekte Funktionieren der Systeme eines Organismus, sondern kann auch für ganze Populationen gelten. Abhängig davon gibt es Arten der Homöostase nachstehend beschrieben.

Ökologische Homöostase

Diese Art ist in einer Gemeinschaft vorhanden, die mit den notwendigen Lebensbedingungen ausgestattet ist. Es entsteht durch die Wirkung eines positiven Rückkopplungsmechanismus, wenn sich Organismen, die beginnen, ein Ökosystem zu bewohnen, schnell vermehren und dadurch ihre Zahl erhöhen. Aber eine solch schnelle Besiedlung kann im Falle einer Seuche oder einer Änderung der Bedingungen zu ungünstigeren Bedingungen zu einer noch schnelleren Vernichtung einer neuen Art führen. Organismen müssen sich also anpassen und stabilisieren, was auf negatives Feedback zurückzuführen ist. Dadurch nimmt die Zahl der Einwohner ab, aber sie werden angepasster.

Biologische Homöostase

Dieser Typ ist nur typisch für Personen, deren Körper bestrebt ist, das innere Gleichgewicht aufrechtzuerhalten, insbesondere durch Regulierung der Zusammensetzung und Menge von Blut, interzellulärer Substanz und anderen Flüssigkeiten, die für das normale Funktionieren des Körpers erforderlich sind. Gleichzeitig verpflichtet die Homöostase nicht immer dazu, die Parameter konstant zu halten, manchmal wird sie durch Anpassung und Anpassung des Körpers an sich ändernde Bedingungen erreicht. Aufgrund dieses Unterschieds werden Organismen in zwei Arten unterteilt:

• konformativ - diejenigen, die danach streben, Werte zu bewahren (z. B. warmblütige Tiere, deren Körpertemperatur mehr oder weniger konstant sein sollte);
• regulatorisch, die sich anpassen (kaltblütig, je nach Bedingungen unterschiedlich temperiert).

Gleichzeitig zielt die Homöostase der einzelnen Organismen darauf ab, die Kosten zu kompensieren. Wenn Warmblüter ihren Lebensstil nicht ändern, wenn die Umgebungstemperatur sinkt, werden Kaltblüter lethargisch und passiv, um keine Energie zu verschwenden.

Außerdem, Die biologische Homöostase umfasst die folgenden Unterarten:

• die zelluläre Homöostase zielt darauf ab, die Struktur des Zytoplasmas und die Aktivität von Enzymen sowie die Regeneration von Geweben und Organen zu verändern;
• Die Homöostase im Körper wird durch die Regulierung der Temperaturindikatoren, der Konzentration lebensnotwendiger Substanzen und der Beseitigung von Abfällen sichergestellt.

Andere Arten

Neben dem Einsatz in Biologie und Medizin, hat der Begriff in anderen Bereichen Anwendung gefunden.

Aufrechterhaltung der Homöostase

Die Homöostase wird durch das Vorhandensein sogenannter Sensoren im Körper aufrechterhalten, die Impulse an das Gehirn senden, die Informationen über Druck und Körpertemperatur, Wasser-Salz-Gleichgewicht, Blutzusammensetzung und andere Parameter enthalten, die für ein normales Leben wichtig sind. Sobald einige Werte von der Norm abweichen, dringt ein Signal darüber in das Gehirn ein und der Körper beginnt, seine Indikatoren zu regulieren.

Dieser komplexe Einstellmechanismus unglaublich wichtig fürs Leben. Der normale Zustand einer Person wird mit dem richtigen Verhältnis von Chemikalien und Elementen im Körper aufrechterhalten. Säuren und Laugen sind für das stabile Funktionieren des Verdauungssystems und anderer Organe notwendig.

Kalzium ist ein sehr wichtiges Strukturmaterial, ohne das eine Person keine gesunden Knochen und Zähne haben wird, wenn die richtige Menge davon fehlt. Sauerstoff ist für die Atmung unerlässlich.

Toxine können das reibungslose Funktionieren des Körpers beeinträchtigen. Aber damit die Gesundheit nicht geschädigt wird, werden sie aufgrund der Arbeit des Harnsystems ausgeschieden.

Die Homöostase funktioniert ohne menschliches Zutun. Wenn der Körper gesund ist, wird der Körper alle Prozesse selbst regulieren. Ist Menschen heiß, weiten sich die Blutgefäße, was sich in Hautrötungen äußert. Wenn es kalt ist - gibt es einen Schauer. Dank solcher Reaktionen des Körpers auf Reize wird die menschliche Gesundheit auf dem richtigen Niveau gehalten.

Homöostase ich Homöostase (griechisch homoios ähnlich, identisch + griechisch Stasis Stehen, Unbeweglichkeit)

die Fähigkeit eines Organismus, funktionell signifikante Variablen innerhalb der Grenzen zu halten, die seine optimale Vitalaktivität gewährleisten. Regulationsmechanismen, die den physiologischen Zustand oder die Eigenschaften von Zellen, Organen und Systemen des gesamten Organismus auf einem Niveau halten, das seinen aktuellen Bedürfnissen entspricht, werden als Homöostase bezeichnet.

Ursprünglich bedeutete der Begriff „Homöostase“ nur die Aufrechterhaltung der Konstanz des inneren Milieus, d.h. Blut, Lymphe, Interzellularflüssigkeit (siehe Wasser-Salz-Stoffwechsel , Säure-Basen-Gleichgewicht) . In der Zukunft begann man, verschiedene biochemische und strukturelle Substrate auf verschiedenen Ebenen ihrer Organisation (Zellen, Organe und ihre Systeme) funktionell signifikanten Indikatoren von G. zuzuschreiben.

Im weitesten Sinne behandelt G. die Fragen des Ablaufs von Kompensationsreaktionen (vgl. Kompensationsprozesse) , Regulation und Selbstregulation physiologischer Funktionen (siehe Selbstregulation physiologischer Funktionen) , die Art und Dynamik der Beziehung zwischen nervösen, humoralen und anderen Komponenten des Regulationsprozesses im gesamten Organismus. Die Grenzen von G können je nach individuellem Alter, Geschlecht, sozialen, beruflichen und anderen Bedingungen variieren.

Literaturverzeichnis: Anochin P.K. Aufsätze zur Physiologie funktioneller Systeme. M, 1975; Homöostase, Hrsg. P.D. Gorizontova, M., 1976; Regulierung der viszeralen Funktionen. Muster und Mechanismen, hrsg. N.P. Bechterewa, S. 129, L., 1987; Sarkisov D.S. Aufsätze zu den strukturellen Grundlagen der Homöostase, M., 1977; autonomes Nervensystem, Hrsg. O.G. Baklavadzhyan, p. 536, L., 1981.

II Homöostase (Homöo- + griech. Stase Stehen, Unbeweglichkeit; . Homöostase)

in der Physiologie - die relative dynamische Konstanz der inneren Umgebung (Blut, Lymphe, Gewebeflüssigkeit) und die Stabilität der grundlegenden physiologischen Funktionen (Kreislauf, Atmung, Thermoregulation, Stoffwechsel usw.) des Körpers.

1. Kleine medizinische Enzyklopädie. - M.: Medizinische Enzyklopädie. 1991-96 2. Erste Hilfe. - M.: Große Russische Enzyklopädie. 1994 3. Enzyklopädisches Wörterbuch medizinischer Fachausdrücke. - M.: Sowjetische Enzyklopädie. - 1982-1984.

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HOMÖOSTASE- (von griech. homoios gleich, ähnlich und griech. stasis Unbeweglichkeit, Stehen), Homöostase, die Fähigkeit eines Organismus oder Systems von Organismen, unter wechselnden Umweltbedingungen ein stabiles (dynamisches) Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Homöostase in einer Population Ökologisches Lexikon

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