Homöostase(altgriechisch ὁμοιοστάσις von ὅμοιος - gleich, ähnlich und στάσις - Stehen, Unbeweglichkeit) - Selbstregulierung, die Fähigkeit eines offenen Systems, die Konstanz seines inneren Zustands durch koordinierte Reaktionen aufrechtzuerhalten, die auf die Aufrechterhaltung eines dynamischen Gleichgewichts abzielen. Der Wunsch des Systems, sich selbst zu reproduzieren, das verlorene Gleichgewicht wiederherzustellen, den Widerstand der äußeren Umgebung zu überwinden. Populationshomöostase ist die Fähigkeit einer Population, eine bestimmte Anzahl ihrer Individuen über lange Zeit zu erhalten.

Allgemeine Information

Eigenschaften der Homöostase

• Instabilität
• Streben nach Gleichgewicht
• Unvorhersehbarkeit

• Regulierung des Niveaus des Grundstoffwechsels in Abhängigkeit von der Ernährung.

Hauptartikel: Rückkopplung

Ökologische Homöostase

Biologische Homöostase

Zelluläre Homöostase

Die Regulierung der chemischen Aktivität der Zelle wird durch eine Reihe von Prozessen erreicht, von denen die Veränderung der Struktur des Zytoplasmas selbst sowie die Struktur und Aktivität von Enzymen von besonderer Bedeutung sind. Die Autoregulation hängt von der Temperatur, dem Säuregrad, der Konzentration des Substrats und dem Vorhandensein bestimmter Makro- und Mikroelemente ab. Zelluläre Mechanismen der Homöostase zielen darauf ab, natürlich tote Zellen von Geweben oder Organen im Falle einer Verletzung ihrer Integrität wiederherzustellen.

Regeneration-der Prozess der Aktualisierung der Strukturelemente des Körpers und der Wiederherstellung ihrer Anzahl nach einer Beschädigung, um die notwendige funktionelle Aktivität bereitzustellen

Abhängig von der regenerativen Reaktion können Gewebe und Organe von Säugetieren in 3 Gruppen eingeteilt werden:

1) Gewebe und Organe, die durch Zellregeneration gekennzeichnet sind (Knochen, lockeres Bindegewebe, blutbildendes System, Endothel, Mesothel, Schleimhäute des Gastrointestinaltrakts, der Atemwege und des Urogenitalsystems)

2) Gewebe und Organe, die durch zelluläre und intrazelluläre Regeneration gekennzeichnet sind (Leber, Nieren, Lunge, glatte und Skelettmuskulatur, vegetatives Nervensystem, Bauchspeicheldrüse, endokrines System)

3) Gewebe, die hauptsächlich oder ausschließlich durch intrazelluläre Regeneration gekennzeichnet sind (Myokard- und Ganglienzellen des Zentralnervensystems)

Im Laufe der Evolution wurden 2 Arten der Regeneration gebildet: physiologisch und reparativ.

Andere Gebiete

Der Versicherungsmathematiker kann darüber sprechen Homöostase riskieren bei denen zum Beispiel Personen, die ein Antiblockiersystem in ihrem Auto eingebaut haben, nicht sicherer sind als diejenigen, die es nicht eingebaut haben, weil diese Personen ein sichereres Auto unbewusst durch riskantes Fahren kompensieren. Dies geschieht, weil einige der Haltemechanismen – wie etwa die Angst – nicht mehr funktionieren.

Stress Homöostase

Beispiele

• Thermoregulierung
  • Das Zittern der Skelettmuskulatur kann beginnen, wenn die Körpertemperatur zu niedrig ist.
• Chemische Regulierung

Quellen

1. O.-Ya.L.Bekish. Medizinische Biologie. - Minsk: Urajay, 2000. - 520 p. -ISBN 985-04-0336-5.

Thema № 13. Homöostase, Mechanismen ihrer Regulierung.

Der Körper als offenes selbstregulierendes System.

Ein lebender Organismus ist ein offenes System, das über das Nerven-, Verdauungs-, Atmungs-, Ausscheidungssystem usw. mit der Umwelt in Verbindung steht.

Beim Stoffwechsel mit Nahrung, Wasser und beim Gasaustausch gelangen verschiedene chemische Verbindungen in den Körper, die sich im Körper verändern, in die Körperstruktur eintreten, aber nicht dauerhaft bleiben. Assimilierte Substanzen zersetzen sich, setzen Energie frei, Zerfallsprodukte werden in die äußere Umgebung entfernt. Das zerstörte Molekül wird durch ein neues ersetzt und so weiter.

Der Körper ist ein offenes, dynamisches System. In einer sich ständig verändernden Umgebung behält der Körper für eine gewisse Zeit einen stabilen Zustand bei.

Das Konzept der Homöostase. Allgemeine Muster der Homöostase lebender Systeme.

Homöostase - die Eigenschaft eines lebenden Organismus, eine relative dynamische Konstanz der inneren Umgebung aufrechtzuerhalten. Die Homöostase drückt sich in der relativen Konstanz der chemischen Zusammensetzung, dem osmotischen Druck und der Stabilität der grundlegenden physiologischen Funktionen aus. Die Homöostase ist spezifisch und wird durch den Genotyp bestimmt.

Die Erhaltung der Integrität der individuellen Eigenschaften eines Organismus ist eines der allgemeinsten biologischen Gesetze. Dieses Gesetz wird in der vertikalen Reihe von Generationen durch die Reproduktionsmechanismen und während des gesamten Lebens des Individuums durch die Mechanismen der Homöostase bereitgestellt.

Das Phänomen der Homöostase ist eine evolutionär entwickelte, erblich fixierte Anpassungseigenschaft des Körpers an normale Umweltbedingungen. Diese Bedingungen können jedoch kurz- oder langfristig außerhalb des normalen Bereichs liegen. In solchen Fällen sind die Anpassungsphänomene nicht nur durch die Wiederherstellung der üblichen Eigenschaften der inneren Umgebung gekennzeichnet, sondern auch durch kurzfristige Funktionsänderungen (z. B. eine Erhöhung des Herzrhythmus und eine Erhöhung der Häufigkeit der Atembewegungen bei erhöhter Muskelarbeit). Homöostase-Reaktionen können gerichtet werden auf:

Aufrechterhalten bekannter Steady-State-Niveaus;

Eliminierung oder Begrenzung schädlicher Faktoren;

Entwicklung oder Erhaltung optimaler Interaktionsformen zwischen Organismus und Umwelt unter den veränderten Bedingungen seiner Existenz. All diese Prozesse bestimmen die Anpassung.

Der Begriff der Homöostase bedeutet daher nicht nur eine gewisse Konstanz verschiedener physiologischer Konstanten des Körpers, sondern umfasst auch die Prozesse der Anpassung und Koordination physiologischer Prozesse, die die Einheit des Körpers nicht nur in der Norm, sondern auch unter sich ändernden Bedingungen gewährleisten seiner Existenz.

Die Hauptkomponenten der Homöostase wurden von C. Bernard definiert und können in drei Gruppen eingeteilt werden:

A. Substanzen, die den Zellbedarf decken:

Substanzen, die für die Energiebildung, für Wachstum und Erholung notwendig sind - Glukose, Proteine, Fette.

NaCl, Ca und andere anorganische Substanzen.

Sauerstoff.

innere Sekretion.

B. Umweltfaktoren, die die Zellaktivität beeinflussen:

osmotischer Druck.

Temperatur.

Wasserstoffionenkonzentration (pH).

B. Mechanismen, die die strukturelle und funktionelle Einheit gewährleisten:

Vererbung.

Regeneration.

immunbiologische Reaktivität.

Das Prinzip der biologischen Regulation sichert den inneren Zustand des Organismus (seinen Inhalt) sowie die Beziehung zwischen den Stadien der Ontogenese und der Phylogenese. Dieses Prinzip ist weit verbreitet. Beim Studium entstand die Kybernetik - die Wissenschaft der gezielten und optimalen Steuerung komplexer Prozesse in der Tierwelt, in der menschlichen Gesellschaft und in der Industrie (Berg I.A., 1962).

Ein lebender Organismus ist ein komplexes kontrolliertes System, in dem viele Variablen der äußeren und inneren Umgebung interagieren. Allen Systemen gemeinsam ist die Präsenz Eingang Variablen, die je nach Eigenschaften und Verhaltensgesetzen des Systems transformiert werden Wochenende Variablen (Abb. 10).

Reis. 10 - Allgemeines Schema der Homöostase lebender Systeme

Die Ausgangsgrößen hängen von den Eingangsgrößen und den Gesetzmäßigkeiten des Systemverhaltens ab.

Der Einfluss des Ausgangssignals auf den Steuerteil des Systems wird genannt Rückmeldung , was bei der Selbstregulation (homöostatische Reaktion) von großer Bedeutung ist. Unterscheiden Negativ undpositiv Rückmeldung.

Negativ Feedback reduziert den Einfluss des Eingangssignals auf den Wert des Ausgangs nach dem Prinzip: „je mehr (am Ausgang), desto weniger (am Eingang)“. Es hilft, die Homöostase des Systems wiederherzustellen.

Beim positiv Rückkopplung erhöht sich der Wert des Eingangssignals nach dem Prinzip: "je mehr (am Ausgang), desto mehr (am Eingang)". Es verstärkt die resultierende Abweichung vom Ausgangszustand, was zu einer Verletzung der Homöostase führt.

Alle Arten der Selbstregulation funktionieren jedoch nach dem gleichen Prinzip: Selbstabweichung vom Ausgangszustand, die als Stimulus zum Einschalten von Korrekturmechanismen dient. Der normale Blut-pH-Wert liegt also zwischen 7,32 und 7,45. Eine Verschiebung des pH-Werts um 0,1 führt zu einer Verletzung der Herzaktivität. Dieses Prinzip wurde von Anokhin P.K. 1935 entwickelt und als Feedback-Prinzip bezeichnet, das der Umsetzung adaptiver Reaktionen dient.

Allgemeines Prinzip der homöostatischen Reaktion(Anochin: „Theorie funktionaler Systeme“):

Abweichung vom Ausgangsniveau → Signal → Aktivierung von Regulationsmechanismen nach dem Feedback-Prinzip → Korrektur von Veränderungen (Normalisierung).

Während körperlicher Arbeit steigt also die CO 2 -Konzentration im Blut → pH-Wert verschiebt sich auf die saure Seite → das Signal gelangt in das Atmungszentrum der Medulla oblongata → Zentrifugalnerven leiten einen Impuls an die Interkostalmuskulatur und die Atmung vertieft sich → eine Abnahme in CO 2 im Blut, pH wird wiederhergestellt.

Regulationsmechanismen der Homöostase auf molekulargenetischer, zellulärer, organismischer, Populations-Spezies- und biosphärischer Ebene.

Regulatorische homöostatische Mechanismen wirken auf der Ebene der Gene, der Zellen und des Systems (Organismus, Populationsart und Biosphäre).

Genmechanismen Homöostase. Alle Phänomene der Körperhomöostase sind genetisch bedingt. Bereits auf der Ebene der primären Genprodukte besteht eine direkte Verbindung – „ein Strukturgen – eine Polypeptidkette“. Darüber hinaus gibt es eine kollineare Entsprechung zwischen der DNA-Nukleotidsequenz und der Aminosäuresequenz der Polypeptidkette. Das Erbprogramm der individuellen Entwicklung eines Organismus sieht die Ausbildung artspezifischer Merkmale nicht unter konstanten, sondern unter wechselnden Umweltbedingungen im Rahmen einer erblich bedingten Reaktionsnorm vor. Die Doppelhelix der DNA ist für die Prozesse ihrer Replikation und Reparatur unerlässlich. Beide stehen in direktem Zusammenhang mit der Sicherstellung der Stabilität der Funktion des genetischen Materials.

Aus genetischer Sicht kann man zwischen elementaren und systemischen Erscheinungsformen der Homöostase unterscheiden. Beispiele für elementare Manifestationen der Homöostase sind: Genkontrolle von dreizehn Blutgerinnungsfaktoren, Genkontrolle der Histokompatibilität von Geweben und Organen, die eine Transplantation ermöglicht.

Der transplantierte Bereich wird aufgerufen Transplantation. Der Organismus, dem Gewebe zur Transplantation entnommen wird, ist Spender , und wem sie verpflanzen - Empfänger . Der Erfolg einer Transplantation hängt von den immunologischen Reaktionen des Körpers ab. Es gibt Autotransplantation, syngene Transplantation, Allotransplantation und Xenotransplantation.

Autotransplantation – Transplantation von Geweben in denselben Organismus. Dabei unterscheiden sich die Proteine ​​(Antigene) des Transplantats nicht von den Proteinen des Empfängers. Es gibt keine immunologische Reaktion.

Syngene Transplantation bei eineiigen Zwillingen mit gleichem Genotyp durchgeführt.

Allotransplantation – Transplantation von Gewebe von einem Individuum auf ein anderes, das zur gleichen Art gehört. Spender und Empfänger unterscheiden sich in Antigenen, daher wird bei höheren Tieren eine langfristige Transplantation von Geweben und Organen beobachtet.

Xenotransplantation Spender und Empfänger gehören verschiedenen Arten von Organismen an. Diese Art der Transplantation gelingt bei einigen wirbellosen Tieren, aber solche Transplantationen wurzeln nicht bei höheren Tieren.

Bei der Transplantation ist das Phänomen von großer Bedeutung Immunologische Toleranz (Gewebeverträglichkeit). Die Unterdrückung der Immunität bei Gewebetransplantation (Immunsuppression) wird erreicht durch: Unterdrückung der Aktivität des Immunsystems, Bestrahlung, Verabreichung von antilymphatischem Serum, Hormone der Nebennierenrinde, chemische Präparate - Antidepressiva (Imuran). Die Hauptaufgabe besteht darin, nicht nur die Immunität, sondern auch die Transplantatimmunität zu unterdrücken.

Transplantationsimmunität bestimmt durch die genetische Konstitution von Spender und Empfänger. Die Gene, die für die Synthese von Antigenen verantwortlich sind, die eine Reaktion auf das transplantierte Gewebe hervorrufen, werden Gewebeinkompatibilitätsgene genannt.

Beim Menschen ist das wichtigste genetische System der Histokompatibilität das HLA (Human Leukocyte Antigen)-System. Antigene sind auf der Oberfläche von Leukozyten ausreichend gut vertreten und werden mit Antiseren bestimmt. Der Plan des Aufbaus des Systems bei Menschen und Tieren ist derselbe. Es wurde eine einheitliche Terminologie angenommen, um die genetischen Loci und Allele des HLA-Systems zu beschreiben. Antigene werden bezeichnet als: HLA-A 1 ; HLA-A2 usw. Neue Antigene, die noch nicht endgültig identifiziert wurden, werden mit - W (Work) bezeichnet. Antigene des HLA-Systems werden in 2 Gruppen eingeteilt: SD und LD (Abb. 11).

Antigene der SD-Gruppe werden durch serologische Methoden bestimmt und werden durch die Gene von 3 Subloci des HLA-Systems bestimmt: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Reis. 11 – HLA-hauptmenschliches Histokompatibilitäts-Gensystem

LD-Antigene werden durch den HLA-D-Sublocus des sechsten Chromosoms kontrolliert und werden durch das Verfahren von Mischkulturen von Leukozyten bestimmt.

Jedes der Gene, die HLA - menschliche Antigene - kontrollieren, hat eine große Anzahl von Allelen. Der HLA-A-Sublocus kontrolliert also 19 Antigene; HLA-B - 20; HLA-C – 5 „arbeitende“ Antigene; HLA-D - 6. So wurden bereits etwa 50 Antigene beim Menschen gefunden.

Der antigene Polymorphismus des HLA-Systems ist das Ergebnis des Ursprungs voneinander und der engen genetischen Verwandtschaft zwischen ihnen. Für die Transplantation ist die Identität von Spender und Empfänger nach den Antigenen des HLA-Systems notwendig. Die Transplantation der Niere, die in 4 Antigenen des Systems identisch ist, gewährleistet die Überlebensfähigkeit auf 70 %; 3 - 60 %; 2 - 45 %; 1 - 25 %.

Es gibt spezielle Zentren, die die Auswahl eines Spenders und Empfängers für die Transplantation durchführen, beispielsweise in den Niederlanden - "Eurotransplant". Die Typisierung nach Antigenen des HLA-Systems wird auch in der Republik Belarus durchgeführt.

Zelluläre Mechanismen Homöostase zielt darauf ab, die Zellen von Geweben und Organen im Falle einer Verletzung ihrer Integrität wiederherzustellen. Die Gesamtheit der Prozesse, die darauf abzielen, zerstörbare biologische Strukturen wiederherzustellen, wird als bezeichnet Regeneration. Ein solcher Prozess ist charakteristisch für alle Ebenen: Erneuerung von Proteinen, Bestandteilen von Zellorganellen, ganzen Organellen und den Zellen selbst. Wiederherstellung von Organfunktionen nach Verletzung oder Riss eines Nervs, Wundheilung ist wichtig für die Medizin, um diese Prozesse zu beherrschen.

Gewebe werden nach ihrer Regenerationsfähigkeit in 3 Gruppen eingeteilt:

Charakterisierte Gewebe und Organe zellular Regeneration (Knochen, lockeres Bindegewebe, Blutbildendes System, Endothel, Mesothel, Schleimhäute des Darmtraktes, der Atemwege und des Urogenitalsystems.

Charakterisierte Gewebe und Organe zellulär und intrazellulär Regeneration (Leber, Nieren, Lunge, glatte und Skelettmuskulatur, vegetatives Nervensystem, Hormonsystem, Bauchspeicheldrüse).

Stoffe, die überwiegend sind intrazellulär Regeneration (Myokard) oder ausschließlich intrazelluläre Regeneration (Ganglienzellen des zentralen Nervensystems). Es umfasst die Prozesse der Wiederherstellung von Makromolekülen und Zellorganellen durch den Zusammenbau von Elementarstrukturen oder durch deren Teilung (Mitochondrien).

Im Laufe der Evolution wurden 2 Arten der Regeneration gebildet physiologisch und reparativ .

Physiologische Regeneration - Dies ist ein natürlicher Prozess der Wiederherstellung der Elemente des Körpers während des gesamten Lebens. Zum Beispiel die Wiederherstellung von Erythrozyten und Leukozyten, die Veränderung des Epithels der Haut, der Haare, der Ersatz von Milchzähnen durch bleibende. Diese Prozesse werden durch externe und interne Faktoren beeinflusst.

Reparative Regeneration ist die Wiederherstellung von Organen und Geweben, die aufgrund von Schäden oder Verletzungen verloren gegangen sind. Der Prozess tritt nach mechanischen Verletzungen, Verbrennungen, chemischen oder Strahlenverletzungen sowie als Folge von Krankheiten und chirurgischen Eingriffen auf.

Die reparative Regeneration wird unterteilt in typisch (Homomorphose) und untypisch (Heteromorphose). Im ersten Fall regeneriert es ein entferntes oder zerstörtes Organ, im zweiten entsteht anstelle des entfernten Organs ein anderes Organ.

Atypische Regeneration häufiger bei Wirbellosen.

Hormone regen die Regeneration an Hypophyse und Schilddrüse . Zur Regenerierung gibt es mehrere Möglichkeiten:

Epimorphose oder vollständige Regeneration - Wiederherstellung der Wundoberfläche, Vervollständigung des Teils zum Ganzen (z. B. Wachstum eines Schwanzes bei einer Eidechse, Gliedmaßen bei einem Molch).

Morphollaxis - Umstrukturierung des restlichen Teils der Orgel zum Ganzen, nur kleiner. Diese Methode zeichnet sich durch die Umstrukturierung des Neuen aus den Überresten des Alten aus (z. B. die Wiederherstellung eines Gliedes bei einer Kakerlake).

Endomorphose - Erholung aufgrund intrazellulärer Umstrukturierung von Gewebe und Organ. Aufgrund der Zunahme der Anzahl der Zellen und ihrer Größe nähert sich die Masse des Organs der ursprünglichen an.

Bei Wirbeltieren tritt die reparative Regeneration in folgender Form auf:

Vollständige Regeneration - Wiederherstellung des ursprünglichen Gewebes nach seiner Beschädigung.

Regenerative Hypertrophie charakteristisch für innere Organe. In diesem Fall heilt die Wundoberfläche mit einer Narbe, der entfernte Bereich wächst nicht nach und die Form des Organs wird nicht wiederhergestellt. Die Masse des verbleibenden Teils des Organs nimmt aufgrund einer Zunahme der Zellzahl und ihrer Größe zu und nähert sich dem ursprünglichen Wert. So regenerieren sich bei Säugetieren Leber, Lunge, Nieren, Nebennieren, Bauchspeicheldrüse, Speichel, Schilddrüse.

Intrazelluläre kompensatorische Hyperplasie Zell-Ultrastrukturen. In diesem Fall bildet sich an der Schadensstelle eine Narbe, und die Wiederherstellung der ursprünglichen Masse erfolgt aufgrund einer Zunahme des Zellvolumens und nicht ihrer Anzahl, basierend auf dem Wachstum (Hyperplasie) intrazellulärer Strukturen (Nervengewebe). ).

Systemische Mechanismen werden durch das Zusammenspiel von Regulationssystemen bereitgestellt: nervös, endokrin und immun .

Nervenregulation vom zentralen Nervensystem durchgeführt und koordiniert. Nervenimpulse, die in Zellen und Gewebe eindringen, verursachen nicht nur Erregung, sondern regulieren auch chemische Prozesse, den Austausch biologisch aktiver Substanzen. Derzeit sind mehr als 50 Neurohormone bekannt. So werden im Hypothalamus Vasopressin, Oxytocin, Liberine und Statine produziert, die die Funktion der Hypophyse regulieren. Beispiele für systemische Manifestationen der Homöostase sind die Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur und des Blutdrucks.

Vom Standpunkt der Homöostase und Anpassung ist das Nervensystem der Hauptorganisator aller Körperprozesse. Das Herzstück der Anpassung ist das Ausbalancieren von Organismen mit Umweltbedingungen, so N.P. Pavlov, sind Reflexprozesse. Zwischen verschiedenen Ebenen der homöostatischen Regulation gibt es eine private hierarchische Unterordnung im Regulationssystem der inneren Prozesse des Körpers (Abb. 12).

hemisphärischer Kortex und Teile des Gehirns

Rückkopplung Selbstregulierung

periphere neuroregulatorische Prozesse, lokale Reflexe

Zell- und Gewebeebenen der Homöostase

Reis. 12. - Hierarchische Unterordnung im System der Regulierung der inneren Prozesse des Körpers.

Die primärste Ebene sind die homöostatischen Systeme der Zell- und Gewebeebene. Darüber stehen periphere nervöse Regulationsvorgänge wie lokale Reflexe. Weiter in dieser Hierarchie befinden sich die Systeme der Selbstregulation bestimmter physiologischer Funktionen mit verschiedenen "Feedback"-Kanälen. Die Spitze dieser Pyramide wird von der Großhirnrinde und dem Gehirn eingenommen.

In einem komplexen vielzelligen Organismus werden sowohl direkte als auch rückgekoppelte Verbindungen nicht nur durch nervöse, sondern auch durch hormonelle (endokrine) Mechanismen ausgeführt. Jede der Drüsen, aus denen das endokrine System besteht, beeinflusst die anderen Organe dieses Systems und wird wiederum von diesen beeinflusst.

Endokrine Mechanismen Homöostase nach B.M. Zavadsky, dies ist ein Mechanismus der Plus- oder Minus-Wechselwirkung, d.h. Ausgleich der funktionellen Aktivität der Drüse mit der Konzentration des Hormons. Bei einer hohen Konzentration des Hormons (über dem Normalwert) wird die Aktivität der Drüse geschwächt und umgekehrt. Dieser Effekt wird durch die Wirkung des Hormons auf die Drüse bewirkt, die es produziert. In einer Reihe von Drüsen wird die Regulation durch den Hypothalamus und den Hypophysenvorderlappen hergestellt, insbesondere während einer Stressreaktion.

Endokrine Drüsen können in Bezug auf ihre Beziehung zum Hypophysenvorderlappen in zwei Gruppen eingeteilt werden. Letztere gilt als zentral und die anderen endokrinen Drüsen als peripher. Diese Einteilung beruht darauf, dass der Hypophysenvorderlappen sogenannte Tropenhormone produziert, die bestimmte periphere endokrine Drüsen aktivieren. Die Hormone der peripheren endokrinen Drüsen wiederum wirken auf den Hypophysenvorderlappen und hemmen die Sekretion tropischer Hormone.

Die Reaktionen, die für die Homöostase sorgen, können nicht auf eine endokrine Drüse beschränkt werden, sondern erfassen bis zu einem gewissen Grad alle Drüsen. Die resultierende Reaktion nimmt einen Kettenfluss an und breitet sich auf andere Effektoren aus. Die physiologische Bedeutung von Hormonen liegt in der Regulation anderer Körperfunktionen, daher sollte der Kettencharakter möglichst zum Ausdruck kommen.

Ständige Verletzungen des Körpermilieus tragen zur Erhaltung seiner Homöostase während eines langen Lebens bei. Wenn Sie solche Lebensbedingungen schaffen, unter denen nichts signifikante Veränderungen in der inneren Umgebung verursacht, dann wird der Organismus völlig unbewaffnet auf die Umgebung treffen und bald sterben.

Die Kombination von nervösen und endokrinen Regulationsmechanismen im Hypothalamus ermöglicht komplexe homöostatische Reaktionen, die mit der Regulation der viszeralen Funktion des Körpers verbunden sind. Das Nervensystem und das endokrine System sind der vereinende Mechanismus der Homöostase.

Ein Beispiel für eine allgemeine Reaktion nervöser und humoraler Mechanismen ist ein Stresszustand, der sich unter widrigen Lebensbedingungen entwickelt und eine drohende Homöostasestörung droht. Unter Stress verändert sich der Zustand der meisten Systeme: Muskulatur, Atmung, Herz-Kreislauf, Verdauung, Sinnesorgane, Blutdruck, Blutzusammensetzung. All diese Veränderungen sind eine Manifestation individueller homöostatischer Reaktionen, die darauf abzielen, die Widerstandskraft des Körpers gegen nachteilige Faktoren zu erhöhen. Die schnelle Mobilisierung der Körperkräfte wirkt als Schutzreaktion auf einen Stresszustand.

Beim „somatischen Stress“ wird die Aufgabe, die Gesamtresistenz des Organismus zu erhöhen, nach dem in Abbildung 13 dargestellten Schema gelöst.

Reis. 13 - Schema zur Erhöhung des Gesamtwiderstands des Körpers, wenn

Homöostase – was ist das? Das Konzept der Homöostase

Homöostase ist ein selbstregulierender Prozess, bei dem alle biologischen Systeme bestrebt sind, während der Zeit der Anpassung an bestimmte überlebensoptimale Bedingungen stabil zu bleiben. Jedes System, das sich in einem dynamischen Gleichgewicht befindet, strebt danach, einen stabilen Zustand zu erreichen, der äußeren Faktoren und Reizen widersteht.

Das Konzept der Homöostase

Alle Körpersysteme müssen zusammenarbeiten, um die richtige Homöostase im Körper aufrechtzuerhalten. Homöostase ist die Regulierung der Körpertemperatur, des Wassergehalts und des Kohlendioxidgehalts. Beispielsweise ist Diabetes mellitus ein Zustand, bei dem der Körper den Blutzuckerspiegel nicht regulieren kann.

Homöostase ist ein Begriff, der sowohl zur Beschreibung der Existenz von Organismen in einem Ökosystem als auch zur Beschreibung des erfolgreichen Funktionierens von Zellen innerhalb eines Organismus verwendet wird. Organismen und Populationen können die Homöostase aufrechterhalten und gleichzeitig stabile Geburten- und Sterberaten aufrechterhalten.

Rückkopplung

Feedback ist ein Prozess, der auftritt, wenn die Körpersysteme verlangsamt oder vollständig gestoppt werden müssen. Wenn eine Person isst, gelangt Nahrung in den Magen und die Verdauung beginnt. Zwischen den Mahlzeiten sollte der Magen nicht arbeiten. Das Verdauungssystem arbeitet mit einer Reihe von Hormonen und Nervenimpulsen, um die Säureproduktion im Magen zu stoppen und zu starten.

Ein weiteres Beispiel für eine negative Rückkopplung ist bei einer Erhöhung der Körpertemperatur zu beobachten. Die Regulation der Homöostase manifestiert sich durch Schwitzen, eine Schutzreaktion des Körpers auf Überhitzung. Auf diese Weise wird der Temperaturanstieg gestoppt und das Problem der Überhitzung neutralisiert. Im Falle einer Unterkühlung ergreift der Körper außerdem eine Reihe von Maßnahmen, um sich aufzuwärmen.

Aufrechterhaltung des inneren Gleichgewichts

Homöostase kann als eine Eigenschaft eines Organismus oder Systems definiert werden, die ihm hilft, bestimmte Parameter innerhalb des normalen Wertebereichs zu halten. Dies ist der Schlüssel zum Leben, und ein falsches Gleichgewicht bei der Aufrechterhaltung der Homöostase kann zu Krankheiten wie Bluthochdruck und Diabetes führen.

Die Homöostase ist ein Schlüsselelement zum Verständnis der Funktionsweise des menschlichen Körpers. Eine solche formale Definition kennzeichnet ein System, das seine innere Umgebung reguliert und versucht, die Stabilität und Regelmäßigkeit aller im Körper ablaufenden Prozesse aufrechtzuerhalten.

Homöostatische Regulation: Körpertemperatur

Die Kontrolle der Körpertemperatur beim Menschen ist ein gutes Beispiel für die Homöostase in einem biologischen System. Wenn eine Person gesund ist, schwankt ihre Körpertemperatur um + 37°C, aber verschiedene Faktoren können diesen Wert beeinflussen, einschließlich Hormone, Stoffwechselrate und verschiedene Krankheiten, die Fieber verursachen.

Im Körper wird die Temperaturregulation in einem Teil des Gehirns, dem Hypothalamus, kontrolliert. Über den Blutkreislauf zum Gehirn werden Temperatursignale empfangen sowie die Ergebnisse von Daten zu Atemfrequenz, Blutzucker und Stoffwechsel analysiert. Auch der Wärmeverlust im menschlichen Körper trägt zu einer verminderten Aktivität bei.

Wasser-Salz-Gleichgewicht

Egal wie viel Wasser eine Person trinkt, der Körper schwillt nicht an wie ein Ballon, und der menschliche Körper schrumpft nicht wie Rosinen, wenn man sehr wenig trinkt. Wahrscheinlich hat jemand einmal darüber nachgedacht, mindestens einmal. Auf die eine oder andere Weise weiß der Körper, wie viel Flüssigkeit gespeichert werden muss, um das gewünschte Niveau aufrechtzuerhalten.

Die Konzentration von Salz und Glukose (Zucker) im Körper wird auf einem konstanten Niveau gehalten (ohne negative Faktoren), die Blutmenge im Körper beträgt etwa 5 Liter.

Regulierung des Blutzuckers

Glukose ist eine Zuckerart, die im Blut vorkommt. Der menschliche Körper muss den richtigen Glukosespiegel aufrechterhalten, damit eine Person gesund bleibt. Wenn der Glukosespiegel zu hoch wird, schüttet die Bauchspeicheldrüse das Hormon Insulin aus.

Sinkt der Blutzuckerspiegel zu stark ab, wandelt die Leber das Glykogen im Blut um und erhöht dadurch den Zuckerspiegel. Wenn pathogene Bakterien oder Viren in den Körper eindringen, beginnt dieser, die Infektion zu bekämpfen, bevor die pathogenen Elemente zu gesundheitlichen Problemen führen können.

Druck im Griff

Die Aufrechterhaltung eines gesunden Blutdrucks ist auch ein Beispiel für Homöostase. Das Herz kann Änderungen des Blutdrucks wahrnehmen und Signale zur Verarbeitung an das Gehirn senden. Als nächstes sendet das Gehirn ein Signal zurück an das Herz mit Anweisungen, wie es richtig reagieren soll. Ist der Blutdruck zu hoch, muss er gesenkt werden.

Wie wird Homöostase erreicht?

Wie reguliert der menschliche Körper alle Systeme und Organe und kompensiert die laufenden Veränderungen der Umwelt? Dies ist auf das Vorhandensein vieler natürlicher Sensoren zurückzuführen, die Temperatur, Blutsalzzusammensetzung, Blutdruck und viele andere Parameter kontrollieren. Diese Detektoren senden Signale an das Gehirn, an die Hauptleitstelle, falls einige Werte von der Norm abweichen. Danach werden Ausgleichsmaßnahmen eingeleitet, um den Normalzustand wiederherzustellen.

Die Aufrechterhaltung der Homöostase ist unglaublich wichtig für den Körper. Der menschliche Körper enthält eine bestimmte Menge an Chemikalien, die als Säuren und Basen bekannt sind, und ihr richtiges Gleichgewicht ist für das optimale Funktionieren aller Organe und Körpersysteme unerlässlich. Der Kalziumspiegel im Blut muss auf dem richtigen Niveau gehalten werden. Da die Atmung unwillkürlich ist, versorgt das Nervensystem den Körper mit dringend benötigtem Sauerstoff. Wenn Giftstoffe in Ihren Blutkreislauf gelangen, stören sie die Homöostase des Körpers. Der menschliche Körper reagiert auf diese Störung mit Hilfe des Harnsystems.

Es ist wichtig zu betonen, dass die Homöostase des Körpers automatisch funktioniert, wenn das System normal funktioniert. Zum Beispiel eine Reaktion auf Hitze – die Haut wird rot, weil sich ihre kleinen Blutgefäße automatisch erweitern. Zittern ist eine Reaktion auf Kälte. Homöostase ist also keine Ansammlung von Organen, sondern die Synthese und das Gleichgewicht von Körperfunktionen. Zusammen ermöglicht Ihnen dies, den gesamten Körper in einem stabilen Zustand zu halten.

9.4. Das Konzept der Homöostase. Allgemeine Muster der Homöostase lebender Systeme

Trotz der Tatsache, dass ein lebender Organismus ein offenes System ist, das Materie und Energie mit der Umwelt austauscht und in Einheit mit ihr existiert, behält er sich in Zeit und Raum als separate biologische Einheit bei, behält seine Struktur (Morphologie), Verhaltensreaktionen, Spezifität physikalisch-chemische Zustände in Zellen, Gewebeflüssigkeit. Die Fähigkeit lebender Systeme, Veränderungen standzuhalten und die dynamische Konstanz von Zusammensetzung und Eigenschaften aufrechtzuerhalten, wird als Homöostase bezeichnet. Der Begriff „Homöostase“ wurde 1929 von W. Cannon vorgeschlagen. Die Idee der Existenz physiologischer Mechanismen, die die Aufrechterhaltung der Konstanz der inneren Umgebung von Organismen gewährleisten, wurde jedoch in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts von C. Bernard zum Ausdruck gebracht.

Die Homöostase hat sich im Laufe der Evolution verbessert. Mehrzellige Organismen haben eine innere Umgebung, in der sich Zellen verschiedener Organe und Gewebe befinden. Dann wurden spezialisierte Organsysteme (Kreislauf, Ernährung, Atmung, Ausscheidung etc.) gebildet, die an der Sicherstellung der Homöostase auf allen Organisationsebenen (molekular, subzellulär, zellulär, Gewebe, Organ und Organismus) beteiligt sind. Die perfektesten Mechanismen der Homöostase wurden bei Säugetieren gebildet, was zu einer erheblichen Erweiterung der Möglichkeiten ihrer Anpassung an die Umwelt beitrug. Mechanismen und Arten der Homöostase haben sich im Laufe der langfristigen Evolution entwickelt und sind genetisch festgelegt. Das Auftreten fremder genetischer Informationen im Körper, die oft durch Bakterien, Viren, Zellen anderer Organismen sowie durch eigene mutierte Zellen eingeführt werden, kann die Homöostase des Körpers erheblich stören. Als Schutz vor fremden Erbinformationen, deren Eindringen in den Körper und deren anschließende Umsetzung zu einer Vergiftung mit Toxinen (Fremdproteinen) führen würde, entstand eine solche Art von Homöostase genetische Homöostase, die die genetische Konstanz der inneren Umgebung des Körpers sicherstellt. Es basiert auf immunologische Mechanismen, einschließlich des unspezifischen und spezifischen Schutzes der körpereigenen Integrität und Individualität. Unspezifische Mechanismen liegen der angeborenen, konstitutionellen, Artenimmunität sowie der individuellen unspezifischen Resistenz zugrunde. Dazu gehören die Barrierefunktion der Haut und Schleimhäute, die bakterizide Wirkung der Schweiß- und Talgdrüsensekretion, die bakteriziden Eigenschaften des Magen- und Darminhalts, die Lysozym-Sekretion der Speichel- und Tränendrüsen. Wenn die Organismen in das innere Milieu eindringen, werden sie während der Entzündungsreaktion, die mit einer verstärkten Phagozytose einhergeht, sowie der virusostatischen Wirkung von Interferon (einem Protein mit einem Molekulargewicht von 25.000 - 110.000) eliminiert.

Spezifische immunologische Mechanismen bilden die Grundlage der erworbenen Immunität, die vom Immunsystem durchgeführt wird, das fremde Antigene erkennt, verarbeitet und eliminiert. Die humorale Immunität erfolgt durch die Bildung von im Blut zirkulierenden Antikörpern. Grundlage der zellulären Immunität ist die Bildung von T-Lymphozyten, das Auftreten langlebiger T- und B-Lymphozyten des "immunologischen Gedächtnisses", das Auftreten von Allergien (Überempfindlichkeit gegen ein bestimmtes Antigen). Beim Menschen setzen Schutzreaktionen erst in der 2. Lebenswoche ein, erreichen ihre höchste Aktivität im Alter von 10 Jahren, nehmen von 10 bis 20 Jahren etwas ab, bleiben von 20 bis 40 Jahren etwa auf dem gleichen Niveau und klingen dann allmählich ab .

Immunologische Abwehrmechanismen sind ein ernsthaftes Hindernis bei der Organtransplantation und verursachen eine Resorption des Transplantats. Am erfolgreichsten sind derzeit die Ergebnisse der Autotransplantation (Transplantation von Gewebe innerhalb des Körpers) und der Allotransplantation zwischen eineiigen Zwillingen. Sie sind viel weniger erfolgreich bei Transplantationen zwischen Arten (Heterotransplantation oder Xenotransplantation).

Eine andere Art der Homöostase ist biochemische Homöostase hilft, die Konstanz der chemischen Zusammensetzung der flüssigen extrazellulären (inneren) Umgebung des Körpers (Blut, Lymphe, Gewebeflüssigkeit) sowie die Konstanz der chemischen Zusammensetzung des Zytoplasmas und des Plasmolemma von Zellen aufrechtzuerhalten. Physiologische Homöostase sorgt für die Konstanz der Prozesse der Vitalaktivität des Körpers. Dank ihm sind Isoosmie (Konstanz des Gehalts an osmotisch aktiven Substanzen), Isothermie (Aufrechterhaltung der Körpertemperatur von Vögeln und Säugetieren innerhalb bestimmter Grenzen) usw. entstanden und werden verbessert. Strukturelle Homöostase gewährleistet die Konstanz der Struktur (morphologische Organisation) auf allen Ebenen (molekular, subzellulär, zellulär usw.) der Organisation des Lebendigen.

Populationshomöostase sichert die Konstanz der Zahl der Individuen in der Bevölkerung. Biozönotische Homöostase trägt zur Konstanz der Artenzusammensetzung und Individuenzahl in Biozönosen bei.

Aufgrund der Tatsache, dass der Körper als ein einziges System funktioniert und mit der Umwelt interagiert, sind die Prozesse, die verschiedenen Arten von homöostatischen Reaktionen zugrunde liegen, eng miteinander verbunden. Einzelne homöostatische Mechanismen werden kombiniert und in eine ganzheitliche Anpassungsreaktion des Körpers als Ganzes umgesetzt. Eine solche Assoziation wird aufgrund der Aktivität (Funktion) von regulatorischen Integrationssystemen (nervös, endokrin, immun) durchgeführt. Die schnellsten Zustandsänderungen des regulierten Objekts werden vom Nervensystem bereitgestellt, das mit der Geschwindigkeit des Auftretens und der Weiterleitung eines Nervenimpulses (von 0,2 bis 180 m/s) verbunden ist. Die regulatorische Funktion des endokrinen Systems wird langsamer ausgeführt, da sie durch die Freisetzungsrate von Hormonen durch die Drüsen und deren Übertragung in den Blutkreislauf begrenzt ist. Die Wirkung der darin angesammelten Hormone auf ein reguliertes Objekt (Organ) ist jedoch viel länger als bei der Nervenregulation.

Der Körper ist ein sich selbst regulierendes lebendes System. Aufgrund des Vorhandenseins homöostatischer Mechanismen ist der Körper ein komplexes selbstregulierendes System. Die Prinzipien der Existenz und Entwicklung solcher Systeme werden von der Kybernetik untersucht, während die Prinzipien lebender Systeme von der biologischen Kybernetik untersucht werden.

Die Selbstregulation biologischer Systeme basiert auf dem Direkt- und Feedback-Prinzip.

Informationen über die Abweichung des Regelwerts vom eingestellten Wert werden über die Rückkopplungskanäle an den Regler übermittelt und ändern seine Aktivität so, dass der Regelwert auf den anfänglichen (optimalen) Wert zurückkehrt (Abb. 122). Feedback kann negativ sein(wenn der geregelte Wert in eine positive Richtung abgewichen ist (z. B. hat sich die Synthese eines Stoffes übermäßig erhöht)) und legen-

Reis. 122. Schema der Direkt- und Rückkopplung in einem lebenden Organismus:

P - Regulator (Nervenzentrum, endokrine Drüse); RO - reguliertes Objekt (Zelle, Gewebe, Organ); 1 – optimale funktionelle Aktivität von RO; 2 - reduzierte funktionelle Aktivität von RO mit positivem Feedback; 3 - erhöhte funktionelle Aktivität von RO mit negativem Feedback

Karosserie(wenn der kontrollierte Wert in die negative Richtung abgewichen ist (die Substanz wird in unzureichender Menge synthetisiert)). Dieser Mechanismus sowie komplexere Kombinationen mehrerer Mechanismen finden auf verschiedenen Organisationsebenen biologischer Systeme statt. Als Beispiel für ihre Funktionsweise auf molekularer Ebene kann man die Hemmung eines Schlüsselenzyms mit übermäßiger Bildung des Endprodukts oder die Unterdrückung der Enzymsynthese anführen. Auf zellulärer Ebene sorgen die Direkt- und Rückkopplungsmechanismen für eine hormonelle Regulierung und eine optimale Dichte (Anzahl) der Zellpopulation. Eine Manifestation von Direkt- und Feedback auf der Ebene des Körpers ist die Regulierung des Blutzuckers. In einem lebenden Organismus sind die Mechanismen der automatischen Regulation und Steuerung (von der Biokybernetik untersucht) besonders komplex. Der Grad ihrer Komplexität trägt zu einer Erhöhung der "Zuverlässigkeit" und Stabilität lebender Systeme gegenüber Umweltveränderungen bei.

Die Mechanismen der Homöostase werden auf verschiedenen Ebenen dupliziert. Dies verwirklicht in der Natur das Prinzip der Mehrschleifenregelung von Systemen. Die Hauptschaltkreise werden durch zelluläre und gewebehomöostatische Mechanismen repräsentiert. Sie haben einen hohen Grad an Automatismus. Die Hauptrolle bei der Kontrolle der zellulären und gewebehomöostatischen Mechanismen gehört genetischen Faktoren, lokalen Reflexeinflüssen, chemischen und Kontaktwechselwirkungen zwischen Zellen.

Die Mechanismen der Homöostase unterliegen während der menschlichen Ontogenese signifikanten Veränderungen. Nur 2 Wochen nach der Geburt

Reis. 123. Möglichkeiten für Verlust und Erholung im Körper

biologische Abwehrreaktionen ins Spiel kommen (es werden Zellen gebildet, die für zelluläre und humorale Immunität sorgen) und deren Wirksamkeit bis zum 10. Lebensjahr weiter zunimmt. In dieser Zeit werden die Schutzmechanismen gegen fremde Erbinformationen verbessert und auch die Reife der nervösen und endokrinen Regulationssysteme nimmt zu. Die Mechanismen der Homöostase erreichen die größte Zuverlässigkeit im Erwachsenenalter, am Ende der Entwicklungs- und Wachstumsperiode des Organismus (19-24 Jahre). Die Alterung des Körpers wird begleitet von einer Abnahme der Wirksamkeit der Mechanismen der genetischen, strukturellen, physiologischen Homöostase, einer Schwächung der regulatorischen Einflüsse des Nerven- und Hormonsystems.

5. Homöostase.

Ein Organismus kann als physikalisch-chemisches System definiert werden, das in einem stationären Zustand in der Umwelt existiert. Es ist diese Fähigkeit lebender Systeme, einen stationären Zustand in einer sich ständig verändernden Umgebung aufrechtzuerhalten, die ihr Überleben bestimmt. Um einen stabilen Zustand zu gewährleisten, haben alle Organismen – von den morphologisch einfachsten bis zu den komplexesten – eine Vielzahl anatomischer, physiologischer und verhaltensbezogener Anpassungen entwickelt, die demselben Zweck dienen – die Konstanz der inneren Umgebung aufrechtzuerhalten.

Die Idee, dass die Konstanz der inneren Umgebung optimale Bedingungen für das Leben und die Fortpflanzung von Organismen bietet, wurde erstmals 1857 von dem französischen Physiologen Claude Bernard zum Ausdruck gebracht. Während seiner wissenschaftlichen Tätigkeit war Claude Bernard von der Fähigkeit der Organismen beeindruckt, physiologische Parameter wie die Körpertemperatur oder den Wassergehalt innerhalb ziemlich enger Grenzen zu regulieren und aufrechtzuerhalten. Diese Idee der Selbstregulation als Grundlage der physiologischen Stabilität fasste er in Form der klassischen Aussage zusammen: „Die Konstanz der inneren Umgebung ist Voraussetzung für ein freies Leben.“

Claude Bernard betonte den Unterschied zwischen der äußeren Umgebung, in der Organismen leben, und der inneren Umgebung, in der sich ihre einzelnen Zellen befinden, und verstand, wie wichtig es war, dass die innere Umgebung unverändert blieb. Säugetiere sind beispielsweise in der Lage, ihre Körpertemperatur trotz Schwankungen der Umgebungstemperatur aufrechtzuerhalten. Wird es zu kalt, zieht das Tier womöglich an einen wärmeren oder geschützteren Ort, ist dies nicht möglich, greifen Selbstregulationsmechanismen, die die Körpertemperatur erhöhen und Wärmeverlust verhindern. Die adaptive Bedeutung liegt darin, dass der Organismus als Ganzes effizienter funktioniert, da sich die Zellen, aus denen er besteht, in einem optimalen Zustand befinden. Selbstregulationssysteme wirken nicht nur auf der Ebene des Organismus, sondern auch auf der Ebene der Zellen. Ein Organismus ist die Summe seiner konstituierenden Zellen, und das optimale Funktionieren des Organismus als Ganzes hängt vom optimalen Funktionieren seiner Bestandteile ab. Jedes selbstorganisierende System behält die Konstanz seiner Zusammensetzung - qualitativ und quantitativ. Dieses Phänomen wird als Homöostase bezeichnet und ist den meisten biologischen und sozialen Systemen gemeinsam. Der Begriff Homöostase wurde 1932 von dem amerikanischen Physiologen Walter Cannon eingeführt.

Homöostase(griechisch homoios - ähnlich, gleich; Stasis-Zustand, Unbeweglichkeit) - die relative dynamische Konstanz der inneren Umgebung (Blut, Lymphe, Gewebeflüssigkeit) und die Stabilität grundlegender physiologischer Funktionen (Blutkreislauf, Atmung, Thermoregulation, Stoffwechsel usw . ) von Mensch und Tier. Regulationsmechanismen, die den physiologischen Zustand oder die Eigenschaften von Zellen, Organen und Systemen des gesamten Organismus auf einem optimalen Niveau halten, werden als Homöostase bezeichnet. Historisch und genetisch hat das Konzept der Homöostase biologische und biomedizinische Voraussetzungen. Dort korreliert es als Endprozess, ein Lebensabschnitt mit einem gesonderten isolierten Organismus oder einem menschlichen Individuum als rein biologisches Phänomen. Die Endlichkeit des Daseins und die Erfüllung der eigenen Bestimmung – Fortpflanzung der eigenen Art – erlauben es, die Überlebensstrategie eines individuellen Organismus durch den Begriff der „Erhaltung“ zu bestimmen. "Erhaltung der strukturellen und funktionellen Stabilität" ist das Wesen jeder Homöostase, kontrolliert durch einen Homöostaten oder selbstregulierend.

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 Wirkungen, die sich gegenseitig ausgleichen. Dies führt zur Herstellung 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.

Wie Studien zeigen, haben die in lebenden Organismen vorhandenen Regulationsmethoden viele Gemeinsamkeiten mit regulatorischen Vorrichtungen in nicht lebenden Systemen, wie z. B. Maschinen. Stabilität wird in beiden Fällen durch eine bestimmte Form des Managements erreicht.

Das eigentliche Konzept 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, die 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 (Fluidmatrix). Die Stabilität seiner aktiven Reaktion (pH), der osmotische Druck, das Verhältnis der Elektrolyte (Natrium, Calcium, Chlor, Magnesium, Phosphor), der Glucosegehalt, die Anzahl der gebildeten Elemente usw. Zum Beispiel der pH-Wert des Blutes als a Regel, geht nicht über 7.35-7.47 hinaus. Auch schwere Störungen des Säure-Basen-Stoffwechsels mit pathologischer Anreicherung von Säuren in der Gewebsflüssigkeit, beispielsweise bei diabetischer Azidose, haben kaum 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. 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 der zentralen Nervenformationen (Hypothalamus, Hippocampus), und eines koordinierten Systems von Regulatoren des Wasserstoffwechsels und der Ionenzusammensetzung ermöglicht es dem Körper, auftretende Verschiebungen des osmotischen Blutdrucks schnell zu beseitigen B. 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 der histohämatischen Barrieren und ihre Durchlässigkeit in Richtung Blut - Gewebeflüssigkeit bestimmt; Gewebeflüssigkeit - Blut.

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.

Die organisierende Rolle des Nervenapparates (das Prinzip des Nervismus) liegt den wohlbekannten Ideen über die Essenz der Prinzipien der Homöostase zugrunde. Jedoch können weder das dominante Prinzip, noch die Theorie der Barrierefunktionen, noch das allgemeine Anpassungssyndrom, noch die Theorie der funktionellen Systeme, noch die hypothalamische Regulation der Homöostase und viele andere Theorien das Problem der Homöostase vollständig lösen.

In einigen Fällen wird das Konzept der Homöostase nicht ganz richtig verwendet, um isolierte physiologische Zustände, Prozesse und sogar soziale Phänomene zu erklären. So tauchen in der Literatur die Begriffe "immunologisch", "Elektrolyt", "systemisch", "molekular", "physiko-chemisch", "genetische Homöostase" usw. 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.

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 des normalen Funktionierens des Körpers im Zusammenhang mit seinem Altern, erzwungene Umstrukturierung biologischer Rhythmen, einige Phänomene der vegetativen Dystonie, hyper- und hypokompensatorische Reaktivität während stressiger und extremer Einflüsse usw. umfassen.

Um den Zustand der homöostatischen Mechanismen in einem physiologischen Experiment und in der klinischen Praxis zu beurteilen, werden verschiedene dosierte Funktionstests (Kälte, Wärme, Adrenalin, Insulin, Mezaton usw.) mit der Bestimmung des Verhältnisses biologisch aktiver Substanzen (Hormone, Mediatoren , Stoffwechselprodukte) in Blut und Urin usw. .d.

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. Gemäß den Konzepten der Thermodynamik können ein Organismus und eine Zelle existieren und sich an solche Umgebungsbedingungen anpassen, unter denen sich in einem biologischen System ein stationärer Fluss physikalisch-chemischer Prozesse einstellen kann, d.h. Homöostase. 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 usw.

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.

Die Konstanz der inneren Umgebung des Körpers und die relative Stabilität physikalisch-chemischer Parameter in der Kindheit sind mit einem ausgeprägten Übergewicht 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 des Kindes, das sich in einer Massenzunahme seiner Zellen ausdrückt, wird von deutlichen Veränderungen in der Flüssigkeitsverteilung im Körper begleitet. Die absolute Zunahme des Volumens der extrazellulären Flüssigkeit hinkt der Geschwindigkeit 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). Wasserverluste oder deren Begrenzung führen schnell zur Entstehung einer Dehydrierung durch den extrazellulären Bereich, also das innere Milieu. 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 schwankt über einen größeren Bereich ( 50 mosm/l) , als Erwachsene

( 6 mosm/l) . Dies liegt an der größeren Körperoberfläche pro 1 kg. Gewicht und folglich mit größeren Wasserverlusten während der Atmung sowie mit der Unreife der Nierenmechanismen 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 Magen-Darm- oder Nierenerkrankungen einhergeht. 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.

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 (Verschiebung des Säure-Basen-Gleichgewichts im Körper hin zu einer relativen Erhöhung der Zahl der Säureanionen). 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 während der Pubertät (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, p0 2 und pCO 2.

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. Mit 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 wird 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 der Alterung des Körpers verändern sich die Herzarbeit, die Lungenventilation, der Gasaustausch, die Nierenfunktionen, die Sekretion der Verdauungsdrüsen, die Funktion der endokrinen Drüsen, der Stoffwechsel usw. Diese Veränderungen können als Homöoresis bezeichnet werden - eine regelmäßige Bahn (Dynamik) von Änderungen in der Intensität des Stoffwechsels und der physiologischen Funktionen mit dem Alter im Laufe der Zeit. 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.

Somit ist die Homöostase ein integrales Konzept, das funktionell und morphologisch vereint Herz-Kreislauf-System, Atmungssystem, Nierensystem, Wasser-Elektrolyt-Stoffwechsel, Säure-Basen-Haushalt.

Hauptzweck des Herz-Kreislauf-Systems – Versorgung und Verteilung von Blut in allen Pools der Mikrozirkulation. Die Blutmenge, die das Herz in 1 Minute ausstößt, ist das Minutenvolumen. Die Funktion des kardiovaskulären Systems besteht jedoch nicht nur darin, ein bestimmtes Minutenvolumen und seine Verteilung auf die Pools aufrechtzuerhalten, sondern das Minutenvolumen entsprechend der Dynamik des Gewebebedarfs in verschiedenen Situationen zu ändern.

Die Hauptaufgabe des Blutes ist der Sauerstofftransport. Bei vielen chirurgischen Patienten kommt es zu einem akuten Abfall des Minutenvolumens, der die Sauerstoffversorgung des Gewebes beeinträchtigt und zum Tod von Zellen, Organen und sogar des gesamten Körpers führen kann. Daher sollte die Beurteilung der Funktion des Herz-Kreislauf-Systems nicht nur das Minutenvolumen, sondern auch die Sauerstoffversorgung der Gewebe und deren Bedarf berücksichtigen.

Hauptzweck Atmungssystem - Gewährleistung eines ausreichenden Gasaustausches zwischen Körper und Umwelt bei sich ständig ändernden Stoffwechselvorgängen. Die normale Funktion des Atmungssystems besteht darin, Sauerstoff und Kohlendioxid im arteriellen Blut bei normalem Gefäßwiderstand im Lungenkreislauf und dem üblichen Energieaufwand für die Atemarbeit konstant zu halten.

Dieses System ist eng mit anderen Systemen verbunden, vor allem mit dem Herz-Kreislauf-System. Die Funktion des Atmungssystems umfasst die Ventilation, den Lungenkreislauf, die Diffusion von Gasen durch die Alveolarkapillarmembran, den Transport von Gasen durch das Blut und die Gewebeatmung.

Funktionen Nierensystem : Die Nieren sind das Hauptorgan zur Aufrechterhaltung der Konstanz der physikalisch-chemischen Verhältnisse im Körper. Die Hauptfunktion ihrer Funktionen ist die Ausscheidung. Es umfasst: Regulierung des Wasser- und Elektrolythaushalts, Aufrechterhaltung des Säure-Basen-Gleichgewichts und Entfernung von Stoffwechselprodukten von Proteinen und Fetten aus dem Körper.

Funktionen Wasser- und Elektrolytstoffwechsel : Wasser im Körper spielt eine Transportrolle, füllt Zellen, interstitielle (Zwischen-) und Gefäßräume, ist ein Lösungsmittel von Salzen, Kolloiden und Kristalloiden und nimmt an biochemischen Reaktionen teil. Alle biochemischen Flüssigkeiten sind Elektrolyte, da in Wasser gelöste Salze und Kolloide in einem dissoziierten Zustand vorliegen. Es ist unmöglich, alle Funktionen von Elektrolyten aufzulisten, aber die wichtigsten sind: Aufrechterhaltung des osmotischen Drucks, Aufrechterhaltung der Reaktion der inneren Umgebung, Teilnahme an biochemischen Reaktionen.

Hauptzweck Säure-Basen-Gleichgewicht Es besteht darin, den pH-Wert der flüssigen Medien des Körpers als Grundlage für normale biochemische Reaktionen und damit für das Leben konstant zu halten. Der Stoffwechsel erfolgt unter unverzichtbarer Beteiligung enzymatischer Systeme, deren Aktivität eng von der chemischen Reaktion des Elektrolyten abhängt. Zusammen mit dem Wasser-Elektrolyt-Stoffwechsel spielt der Säure-Basen-Haushalt eine entscheidende Rolle bei der Ordnung biochemischer Reaktionen. An der Regulierung des Säure-Basen-Haushaltes sind Puffersysteme und viele physiologische Systeme des Körpers beteiligt.

Homöostase

Homöostase, Homöorese, Homöomorphose - Merkmale des Körperzustands. Das Systemwesen des Organismus manifestiert sich vor allem in seiner Fähigkeit zur Selbstregulation bei sich ständig ändernden Umweltbedingungen. Da alle Organe und Gewebe des Körpers aus Zellen bestehen, von denen jede ein relativ unabhängiger Organismus ist, ist der Zustand der inneren Umgebung des menschlichen Körpers von großer Bedeutung für sein normales Funktionieren. Für den menschlichen Körper – ein Landlebewesen – ist die Umwelt die Atmosphäre und die Biosphäre, während er in gewissem Maße mit der Lithosphäre, Hydrosphäre und Noosphäre interagiert. Gleichzeitig sind die meisten Zellen des menschlichen Körpers in ein flüssiges Medium eingetaucht, das durch Blut, Lymphe und interzelluläre Flüssigkeit repräsentiert wird. Nur Hautgewebe interagieren direkt mit der menschlichen Umgebung, alle anderen Zellen sind von der Außenwelt isoliert, wodurch der Körper die Bedingungen für ihre Existenz weitgehend standardisieren kann. Insbesondere die Fähigkeit, eine konstante Körpertemperatur von etwa 37 °C aufrechtzuerhalten, gewährleistet die Stabilität von Stoffwechselprozessen, da alle biochemischen Reaktionen, die das Wesen des Stoffwechsels ausmachen, sehr temperaturabhängig sind. Ebenso wichtig ist es, eine konstante Spannung von Sauerstoff, Kohlendioxid, Konzentration verschiedener Ionen usw. in den flüssigen Medien des Körpers aufrechtzuerhalten. Unter normalen Existenzbedingungen, einschließlich während der Anpassung und Aktivität, treten kleine Abweichungen solcher Parameter auf, die jedoch schnell beseitigt werden, die innere Umgebung des Körpers kehrt zu einer stabilen Norm zurück. Großer französischer Physiologe des 19. Jahrhunderts. Claude Bernard sagte: "Die Beständigkeit der inneren Umgebung ist eine Voraussetzung für ein freies Leben." Die physiologischen Mechanismen, die die Aufrechterhaltung der Konstanz der inneren Umgebung sicherstellen, werden als Homöostase bezeichnet, und das Phänomen selbst, das die Fähigkeit des Körpers widerspiegelt, die innere Umgebung selbst zu regulieren, wird als Homöostase bezeichnet. Dieser Begriff wurde 1932 von W. Cannon eingeführt, einem jener Physiologen des 20. Jahrhunderts, der zusammen mit N. A. Bernstein, P. K. Anokhin und N. Wiener an den Ursprüngen der Wissenschaft der Kontrolle – der Kybernetik – stand. Der Begriff „Homöostase“ wird nicht nur in der physiologischen, sondern auch in der kybernetischen Forschung verwendet, da gerade die Aufrechterhaltung der Konstanz beliebiger Eigenschaften eines komplexen Systems das Hauptziel jeder Steuerung ist.

Ein anderer bemerkenswerter Forscher, K. Waddington, machte darauf aufmerksam, dass der Körper nicht nur die Stabilität seines inneren Zustands aufrechterhalten kann, sondern auch die relative Konstanz dynamischer Eigenschaften, d. h. des Ablaufs von Prozessen im Laufe der Zeit. Dieses Phänomen wurde in Analogie zur Homöostase genannt Homöoresis. Sie ist für einen wachsenden und sich entwickelnden Organismus von besonderer Bedeutung und liegt darin begründet, dass der Organismus in der Lage ist, (natürlich in gewissen Grenzen) den "Entwicklungskanal" im Laufe seiner dynamischen Transformationen aufrechtzuerhalten. Insbesondere wenn ein Kind aufgrund einer Krankheit oder einer starken Verschlechterung der Lebensbedingungen aus sozialen Gründen (Krieg, Erdbeben usw.) erheblich hinter seinen sich normal entwickelnden Altersgenossen zurückbleibt, bedeutet dies nicht, dass ein solches Verzögern tödlich ist und irreversibel. Wenn die Zeit der unerwünschten Ereignisse endet und das Kind angemessene Entwicklungsbedingungen erhält, holt es sowohl in Bezug auf das Wachstum als auch auf das Niveau der funktionellen Entwicklung bald seine Altersgenossen ein und unterscheidet sich in Zukunft nicht wesentlich von ihnen. So erklärt sich, dass aus früh erkrankten Kindern oft gesunde und verhältnismäßig gebaute Erwachsene heranwachsen. Die Homöorese spielt sowohl bei der Steuerung der ontogenetischen Entwicklung als auch bei Anpassungsprozessen eine wichtige Rolle. Inzwischen sind die physiologischen Mechanismen der Homöoresis noch unzureichend erforscht.

Die dritte Form der Selbstregulierung ist die Körperkonstanz Homöomorphose - die Fähigkeit, die Invarianz der Form beizubehalten. Diese Eigenschaft ist eher charakteristisch für einen erwachsenen Organismus, da Wachstum und Entwicklung mit der Invarianz der Form unvereinbar sind. Betrachtet man jedoch kurze Zeiträume, insbesondere in Phasen der Wachstumshemmung, so lässt sich bei Kindern die Fähigkeit zur Homöomorphose nachweisen. Wir sprechen über die Tatsache, dass im Körper ein kontinuierlicher Generationswechsel seiner konstituierenden Zellen stattfindet. Zellen leben nicht lange (die einzige Ausnahme sind Nervenzellen): Die normale Lebensdauer von Körperzellen beträgt Wochen oder Monate. Dennoch wiederholt jede neue Zellgeneration nahezu exakt die Form, Größe, Anordnung und damit auch die funktionellen Eigenschaften der vorherigen Generation. Spezielle physiologische Mechanismen verhindern signifikante Veränderungen des Körpergewichts bei Hunger- oder Überernährungsbedingungen. Insbesondere während des Hungerns nimmt die Verdaulichkeit von Nährstoffen stark zu, und während des übermäßigen Essens werden im Gegenteil die meisten Proteine, Fette und Kohlenhydrate, die mit der Nahrung geliefert werden, ohne Nutzen für den Körper "verbrannt". Es wurde bewiesen (N.A. Smirnova), dass bei einem Erwachsenen scharfe und signifikante Veränderungen des Körpergewichts (hauptsächlich aufgrund der Fettmenge) in jede Richtung sichere Anzeichen für einen Zusammenbruch der Anpassung, Überbeanspruchung und eine Funktionsstörung des Körpers sind . Der Körper des Kindes wird in Zeiten des schnellsten Wachstums besonders empfindlich gegenüber äußeren Einflüssen. Die Verletzung der Homöomorphose ist das gleiche ungünstige Zeichen wie die Verletzung der Homöostase und Homöorese.

Das Konzept der biologischen Konstanten. Der Körper ist ein Komplex aus einer Vielzahl verschiedenster Substanzen. Bei der Vitalaktivität von Körperzellen kann sich die Konzentration dieser Substanzen erheblich ändern, was eine Veränderung der inneren Umgebung bedeutet. Es wäre undenkbar, wenn die Kontrollsysteme des Körpers gezwungen wären, die Konzentration all dieser Substanzen zu überwachen, d.h. haben viele Sensoren (Rezeptoren), analysieren kontinuierlich den Ist-Zustand, treffen Managemententscheidungen und überwachen deren Wirksamkeit. Weder die Informationen noch die Energieressourcen des Körpers würden für ein solches Regime der Kontrolle aller Parameter ausreichen. Daher ist der Körper darauf beschränkt, eine relativ kleine Anzahl der wichtigsten Indikatoren zu überwachen, die für das Wohlbefinden der überwiegenden Mehrheit der Körperzellen auf einem relativ konstanten Niveau gehalten werden müssen. Diese am strengsten homöostatischen Parameter werden so zu "biologischen Konstanten", und ihre Invarianz wird durch manchmal ziemlich signifikante Schwankungen anderer Parameter sichergestellt, die nicht zur Kategorie der homöostatischen gehören. Daher können sich die an der Regulierung der Homöostase beteiligten Hormonspiegel im Blut je nach Zustand der inneren Umgebung und dem Einfluss äußerer Faktoren um das Zehnfache ändern. Gleichzeitig ändern sich die homöostatischen Parameter nur um 10-20%.

Die wichtigsten biologischen Konstanten. Unter den wichtigsten biologischen Konstanten, für deren Aufrechterhaltung auf einem relativ unveränderten Niveau verschiedene physiologische Systeme des Körpers verantwortlich sind, sollten wir erwähnen Körpertemperatur, Blutzuckerspiegel, Gehalt an H+-Ionen in Körperflüssigkeiten, Partialspannung von Sauerstoff und Kohlendioxid im Gewebe.

Krankheit als Symptom oder Folge von Homöostasestörungen. Fast alle menschlichen Krankheiten sind mit einer Verletzung der Homöostase verbunden. So wird beispielsweise bei vielen Infektionskrankheiten sowie bei entzündlichen Prozessen die Temperaturhomöostase im Körper stark gestört: Fieber (Fieber), teilweise lebensbedrohlich, tritt auf. Der Grund für eine solche Verletzung der Homöostase kann sowohl in den Merkmalen der neuroendokrinen Reaktion als auch in Verletzungen der Aktivität peripherer Gewebe liegen. In diesem Fall ist die Manifestation der Krankheit - Fieber - eine Folge einer Verletzung der Homöostase.

Üblicherweise gehen fieberhafte Zustände mit Azidose einher - einer Störung des Säure-Basen-Gleichgewichts und einer Verschiebung der Reaktion von Körperflüssigkeiten auf die saure Seite. Azidose ist auch charakteristisch für alle Krankheiten, die mit einer Verschlechterung des Herz-Kreislauf- und Atmungssystems verbunden sind (Erkrankungen des Herzens und der Blutgefäße, entzündliche und allergische Läsionen des Bronchopulmonalsystems usw.). Azidose begleitet oft die ersten Lebensstunden eines Neugeborenen, insbesondere wenn die normale Atmung nicht unmittelbar nach der Geburt eingesetzt hat. Um diesen Zustand zu beseitigen, wird das Neugeborene in eine spezielle Kammer mit hohem Sauerstoffgehalt gelegt. Eine metabolische Azidose mit starker Muskelanstrengung kann bei Menschen jeden Alters auftreten und äußert sich in Atemnot und vermehrtem Schwitzen sowie Muskelschmerzen. Nach Beendigung der Arbeit kann der Zustand der Azidose je nach Ermüdungsgrad, Fitness und Wirksamkeit homöostatischer Mechanismen einige Minuten bis 2-3 Tage andauern.

Sehr gefährliche Krankheiten, die zu einer Verletzung der Wasser-Salz-Homöostase führen, wie Cholera, bei der dem Körper eine große Menge Wasser entzogen wird und Gewebe ihre funktionellen Eigenschaften verlieren. Viele Nierenerkrankungen führen auch zu einer Verletzung der Wasser-Salz-Homöostase. Als Folge einiger dieser Krankheiten kann sich eine Alkalose entwickeln - ein übermäßiger Anstieg der Konzentration alkalischer Substanzen im Blut und ein Anstieg des pH-Werts (Verschiebung zur alkalischen Seite).

In einigen Fällen können geringfügige, aber langfristige Störungen der Homöostase die Entwicklung bestimmter Krankheiten verursachen. Es gibt also Hinweise darauf, dass der übermäßige Verzehr von Zucker und anderen Kohlenhydratquellen, die die Glukosehomöostase stören, zu einer Schädigung der Bauchspeicheldrüse führt, wodurch eine Person Diabetes entwickelt. Gefährlich ist auch der übermäßige Verzehr von Speise- und anderen Mineralsalzen, scharfen Gewürzen etc., die die Belastung des Ausscheidungssystems erhöhen. Die Nieren werden möglicherweise nicht mit der Fülle von Substanzen fertig, die aus dem Körper entfernt werden müssen, was zu einer Verletzung der Wasser-Salz-Homöostase führt. Eine seiner Manifestationen ist Ödem - die Ansammlung von Flüssigkeit in den Weichteilen des Körpers. Die Ursache für Ödeme liegt normalerweise entweder in der Insuffizienz des Herz-Kreislauf-Systems oder in Verletzungen der Nieren und infolgedessen des Mineralstoffwechsels.

Homöostase ist:

Homöostase

Homöostase(altgriechisch ὁμοιοστάσις von ὁμοιος - gleich, ähnlich und στάσις - Stehen, Unbeweglichkeit) - Selbstregulierung, die Fähigkeit eines offenen Systems, die Konstanz seines inneren Zustands durch koordinierte Reaktionen zur Aufrechterhaltung des dynamischen Gleichgewichts aufrechtzuerhalten. Der Wunsch des Systems, sich selbst zu reproduzieren, das verlorene Gleichgewicht wiederherzustellen, den Widerstand der äußeren Umgebung zu überwinden.

Populationshomöostase ist die Fähigkeit einer Population, eine bestimmte Anzahl ihrer Individuen über lange Zeit zu erhalten.

Der amerikanische Physiologe Walter B. Cannon schlug den Begriff 1932 in seinem Buch The Wisdom of the Body als Bezeichnung für "die koordinierten physiologischen Prozesse vor, die die stabilsten Zustände des Körpers aufrechterhalten". Später wurde dieser Begriff auf die Fähigkeit erweitert, die Konstanz seines internen Zustands eines beliebigen offenen Systems dynamisch aufrechtzuerhalten. Das Konzept der Konstanz der inneren Umgebung wurde jedoch bereits 1878 vom französischen Wissenschaftler Claude Bernard formuliert.

Allgemeine Information

Der Begriff „Homöostase“ wird am häufigsten in der Biologie verwendet. Damit mehrzellige Organismen existieren können, ist es notwendig, die Konstanz der inneren Umgebung aufrechtzuerhalten. Viele Ökologen sind davon überzeugt, dass dieses Prinzip auch für die äußere Umgebung gilt. Wenn das System sein Gleichgewicht nicht wiederherstellen kann, kann es sein, dass es irgendwann nicht mehr funktioniert.

Komplexe Systeme – zum Beispiel der menschliche Körper – müssen eine Homöostase haben, um stabil zu bleiben und zu existieren. Diese Systeme müssen nicht nur ums Überleben kämpfen, sie müssen sich auch an Umweltveränderungen anpassen und weiterentwickeln.

Eigenschaften der Homöostase

Homöostatische Systeme haben folgende Eigenschaften:

• Instabilität System: testet, wie es sich am besten anpassen kann.
• Streben nach Gleichgewicht: Die gesamte interne, strukturelle und funktionale Organisation von Systemen trägt zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts bei.
• Unvorhersehbarkeit: Die resultierende Wirkung einer bestimmten Aktion kann oft anders sein als erwartet.

Beispiele für Homöostase bei Säugetieren:

• Regulierung der Menge an Mikronährstoffen und Wasser im Körper – Osmoregulation. In den Nieren durchgeführt.
• Entfernung von Abfallprodukten des Stoffwechselprozesses - Isolierung. Es wird von exokrinen Organen durchgeführt - Nieren, Lungen, Schweißdrüsen und dem Magen-Darm-Trakt.
• Regulierung der Körpertemperatur. Temperatursenkung durch Schwitzen, vielfältige thermoregulatorische Reaktionen.
• Regulierung des Blutzuckerspiegels. Es wird hauptsächlich von der Leber, Insulin und Glukagon, die von der Bauchspeicheldrüse ausgeschieden werden, durchgeführt.

Es ist wichtig zu beachten, dass, obwohl der Körper im Gleichgewicht ist, sein physiologischer Zustand dynamisch sein kann. Viele Organismen weisen endogene Veränderungen in Form von circadianen, ultradianen und infradianen Rhythmen auf. Auch während der Homöostase sind Körpertemperatur, Blutdruck, Herzfrequenz und die meisten Stoffwechselindikatoren nicht immer auf einem konstanten Niveau, sondern ändern sich im Laufe der Zeit.

Mechanismen der Homöostase: Feedback

Hauptartikel: Rückkopplung

Wenn sich Variablen ändern, gibt es zwei Haupttypen von Rückmeldungen, auf die das System reagiert:

1. Negatives Feedback, ausgedrückt als Reaktion, bei der das System so reagiert, dass die Richtung der Änderung umgekehrt wird. Da das Feedback dazu dient, die Konstanz des Systems aufrechtzuerhalten, ermöglicht es Ihnen, die Homöostase aufrechtzuerhalten.
   • Wenn beispielsweise die Kohlendioxidkonzentration im menschlichen Körper ansteigt, wird der Lunge signalisiert, ihre Aktivität zu erhöhen und mehr Kohlendioxid auszuatmen.
   • Thermoregulation ist ein weiteres Beispiel für negatives Feedback. Wenn die Körpertemperatur steigt (oder fällt), registrieren Thermorezeptoren in der Haut und im Hypothalamus die Veränderung und lösen ein Signal vom Gehirn aus. Dieses Signal wiederum verursacht eine Reaktion - eine Temperaturabnahme (oder -erhöhung).
2. Positives Feedback, das sich als Zunahme der Änderung einer Variablen ausdrückt. Es wirkt destabilisierend, führt also nicht zur Homöostase. Positives Feedback ist in natürlichen Systemen weniger verbreitet, hat aber auch seinen Nutzen.
   • Beispielsweise verursacht in Nerven ein elektrisches Schwellenpotential die Erzeugung eines viel größeren Aktionspotentials. Blutgerinnung und Geburtsereignisse sind weitere Beispiele für positives Feedback.

Stabile Systeme benötigen Kombinationen beider Rückkopplungsarten. Während negatives Feedback es Ihnen ermöglicht, in einen homöostatischen Zustand zurückzukehren, wird positives Feedback verwendet, um in einen völlig neuen (und möglicherweise weniger wünschenswerten) Zustand der Homöostase zu gelangen, eine Situation, die als "Metastabilität" bezeichnet wird. Solche katastrophalen Veränderungen können beispielsweise bei einer Nährstoffzunahme in Flüssen mit klarem Wasser eintreten, was zu einem homöostatischen Zustand hoher Eutrophierung (Algenüberwucherung des Gerinnes) und Trübung führt.

Ökologische Homöostase

Ökologische Homöostase wird in Klimaxgemeinschaften mit möglichst hoher Biodiversität unter günstigen Umweltbedingungen beobachtet.

In gestörten Ökosystemen oder Subklimax-Lebensgemeinschaften – wie auf der Insel Krakatau nach einem starken Vulkanausbruch im Jahr 1883 – wurde der Zustand der Homöostase des vorherigen Waldklimax-Ökosystems zerstört, wie alles Leben auf dieser Insel. Krakatau hat in den Jahren seit dem Ausbruch eine Kette von ökologischen Veränderungen durchlaufen, in denen neue Pflanzen- und Tierarten einander ersetzten, was zu Artenvielfalt und in der Folge zu einer Höhepunktgemeinschaft führte. Die ökologische Sukzession in Krakatau vollzog sich in mehreren Stufen. Eine vollständige Kette von Abfolgen, die zu einem Höhepunkt führt, wird Preserie genannt. Im Krakatau-Beispiel entwickelte diese Insel eine Höhepunktgemeinschaft mit 8.000 verschiedenen Arten, die 1983 registriert wurden, hundert Jahre nachdem der Ausbruch das Leben auf ihr ausgelöscht hatte. Die Daten bestätigen, dass die Position in der Homöostase für einige Zeit beibehalten wird, während das Auftauchen neuer Arten sehr schnell zum raschen Verschwinden alter führt.

Der Fall von Krakatoa und anderen gestörten oder intakten Ökosystemen zeigt, dass die anfängliche Besiedlung durch Pionierarten durch Reproduktionsstrategien mit positiver Rückkopplung erfolgt, bei denen sich die Arten zerstreuen und so viele Nachkommen wie möglich produzieren, aber mit wenig oder gar keinen Investitionen in den Erfolg jedes Individuums. . Bei solchen Arten gibt es eine schnelle Entwicklung und einen ebenso schnellen Zusammenbruch (z. B. durch eine Epidemie). Wenn sich ein Ökosystem dem Höhepunkt nähert, werden solche Arten durch komplexere Höhepunktarten ersetzt, die sich durch negative Rückkopplung an die spezifischen Bedingungen ihrer Umgebung anpassen. Diese Arten werden sorgfältig durch die potenzielle Kapazität des Ökosystems kontrolliert und verfolgen eine andere Strategie – die Produktion kleinerer Nachkommen, in deren Fortpflanzungserfolg in der Mikroumgebung ihrer spezifischen ökologischen Nische mehr Energie investiert wird.

Die Entwicklung beginnt mit der Pioniergemeinschaft und endet mit der Höhepunktgemeinschaft. Diese Höhepunktgemeinschaft entsteht, wenn Flora und Fauna mit der lokalen Umgebung ins Gleichgewicht kommen.

Solche Ökosysteme bilden Heterarchien, in denen die Homöostase auf einer Ebene zu homöostatischen Prozessen auf einer anderen komplexen Ebene beiträgt. Beispielsweise schafft der Verlust von Blättern an einem ausgewachsenen tropischen Baum Platz für neues Wachstum und reichert den Boden an. Ebenso reduziert der tropische Baum den Lichteinfall auf niedrigere Ebenen und hilft, das Eindringen anderer Arten zu verhindern. Aber die Bäume fallen auch zu Boden und die Entwicklung des Waldes hängt von der ständigen Veränderung der Bäume ab, dem Nährstoffkreislauf, der von Bakterien, Insekten, Pilzen durchgeführt wird. In ähnlicher Weise tragen solche Wälder zu ökologischen Prozessen bei, wie z. B. der Regulierung von Mikroklima oder Wasserkreisläufen von Ökosystemen, und mehrere verschiedene Ökosysteme können interagieren, um die Homöostase der Flussentwässerung innerhalb einer biologischen Region aufrechtzuerhalten. Die Variabilität von Bioregionen spielt auch eine Rolle bei der homöostatischen Stabilität einer biologischen Region oder eines Bioms.

Biologische Homöostase

Weitere Angaben: Säure-Basen-Haushalt

Homöostase ist ein grundlegendes Merkmal lebender Organismen und wird als Aufrechterhaltung der inneren Umgebung innerhalb akzeptabler Grenzen verstanden.

Die innere Umgebung des Körpers umfasst Körperflüssigkeiten – Blutplasma, Lymphe, Interzellularsubstanz und Liquor cerebrospinalis. Die Aufrechterhaltung der Stabilität dieser Flüssigkeiten ist für Organismen lebenswichtig, während ihr Fehlen zu Schäden am genetischen Material führt.

In Bezug auf jeden Parameter werden Organismen in konformative und regulatorische unterteilt. Regulatorische Organismen halten den Parameter auf einem konstanten Niveau, unabhängig davon, was in der Umgebung passiert. Konformationsorganismen erlauben der Umwelt, den Parameter zu bestimmen. Beispielsweise halten warmblütige Tiere eine konstante Körpertemperatur aufrecht, während kaltblütige Tiere einen großen Temperaturbereich aufweisen.

Wir sprechen nicht über die Tatsache, dass Konformationsorganismen keine Verhaltensanpassungen haben, die es ihnen ermöglichen, den gegebenen Parameter bis zu einem gewissen Grad zu regulieren. Reptilien zum Beispiel sitzen morgens oft auf erhitzten Steinen, um ihre Körpertemperatur zu erhöhen.

Der Vorteil der homöostatischen Regulation besteht darin, dass der Körper effizienter arbeiten kann. Beispielsweise neigen kaltblütige Tiere dazu, bei kalten Temperaturen lethargisch zu werden, während warmblütige Tiere fast so aktiv wie eh und je sind. Andererseits benötigt die Regulierung Energie. Der Grund, warum einige Schlangen nur einmal pro Woche essen können, ist, dass sie viel weniger Energie verbrauchen, um die Homöostase aufrechtzuerhalten als Säugetiere.

Zelluläre Homöostase

Die Regulierung der chemischen Aktivität der Zelle wird durch eine Reihe von Prozessen erreicht, von denen die Veränderung der Struktur des Zytoplasmas selbst sowie die Struktur und Aktivität von Enzymen von besonderer Bedeutung sind. Die Autoregulation hängt von der Temperatur, dem Säuregrad, der Konzentration des Substrats und dem Vorhandensein bestimmter Makro- und Mikroelemente ab.

Homöostase im menschlichen Körper

Weitere Informationen: Säure-Basen-Haushalt. Siehe auch: Blutpuffersysteme

Verschiedene Faktoren beeinflussen die Fähigkeit von Körperflüssigkeiten, das Leben zu unterstützen. Dazu gehören Parameter wie Temperatur, Salzgehalt, Säuregehalt und die Konzentration von Nährstoffen – Glukose, verschiedene Ionen, Sauerstoff und Abfallprodukte – Kohlendioxid und Urin. Da diese Parameter die chemischen Reaktionen beeinflussen, die den Organismus am Leben erhalten, gibt es eingebaute physiologische Mechanismen, um sie auf dem erforderlichen Niveau zu halten.

Homöostase kann nicht als Ursache für die Prozesse dieser unbewussten Anpassungen angesehen werden. Es sollte als allgemeines Merkmal vieler gemeinsam wirkender normaler Prozesse angesehen werden und nicht als deren eigentliche Ursache. Darüber hinaus gibt es viele biologische Phänomene, die nicht in dieses Modell passen – zum Beispiel der Anabolismus.

Andere Gebiete

Der Begriff der „Homöostase“ wird auch in anderen Bereichen verwendet.

Der Versicherungsmathematiker kann darüber sprechen Homöostase riskieren, in der beispielsweise Menschen, die Antihaftbremsen an ihrem Auto haben, nicht sicherer sind als diejenigen, die dies nicht tun, weil diese Menschen das sicherere Auto unbewusst durch riskantes Fahren kompensieren. Dies geschieht, weil einige der Haltemechanismen – wie etwa die Angst – nicht mehr funktionieren.

Soziologen und Psychologen können darüber sprechen Stress Homöostase- der Wunsch einer Bevölkerung oder eines Individuums, auf einem bestimmten Stressniveau zu bleiben, was häufig künstlich Stress verursacht, wenn das "natürliche" Stressniveau nicht ausreicht.

Beispiele

• Thermoregulierung
  • Das Zittern der Skelettmuskulatur kann beginnen, wenn die Körpertemperatur zu niedrig ist.
  • Eine andere Art der Thermogenese beinhaltet den Abbau von Fetten, um Wärme freizusetzen.
  • Schwitzen kühlt den Körper durch Verdunstung.
• Chemische Regulierung
  • Die Bauchspeicheldrüse sondert Insulin und Glukagon ab, um den Blutzuckerspiegel zu kontrollieren.
  • Die Lungen nehmen Sauerstoff auf und geben Kohlendioxid ab.
  • Die Nieren scheiden Urin aus und regulieren den Wasserspiegel und eine Reihe von Ionen im Körper.

Viele dieser Organe werden durch Hormone aus dem Hypothalamus-Hypophysen-System gesteuert.

siehe auch

Kategorien:

• Homöostase
• offene Systeme
• Physiologische Prozesse

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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.

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, die von den Nieren, Schweißdrüsen, dem Magen-Darm-Trakt durchgeführt wird, 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 ein Versagen des Temperaturregimes, das sich auch in schneller Atmung, einer Erhöhung der Zuckermenge und einer ungesunden Beschleunigung des Stoffwechsels äußern kann. 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 ins Gehirn ein und der Körper beginnt, seine Leistung 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 (griechisch homoios - gleich, ähnlich, Stasis - Stabilität, Gleichgewicht) ist eine Reihe koordinierter Reaktionen, die die Konstanz der inneren Umgebung des Körpers aufrechterhalten oder wiederherstellen. Mitte des 19. Jahrhunderts führte der französische Physiologe Claude Bernard das Konzept der inneren Umgebung ein, die er als eine Ansammlung von Körperflüssigkeiten betrachtete. Dieses Konzept wurde durch den amerikanischen Physiologen Walter Cannon erweitert, der unter dem inneren Milieu die Gesamtheit der Flüssigkeiten (Blut, Lymphe, Gewebsflüssigkeit) verstand, die am Stoffwechsel und der Aufrechterhaltung der Homöostase beteiligt sind. Der menschliche Körper passt sich ständig ändernden Umweltbedingungen an, aber die innere Umgebung bleibt konstant und ihre Indikatoren schwanken in sehr engen Grenzen. Daher kann eine Person unter verschiedenen Umweltbedingungen leben. Einige physiologische Parameter werden besonders sorgfältig und fein reguliert, zum Beispiel Körpertemperatur, Blutdruck, Glukose, Gase, Salze, Calciumionen im Blut, Säure-Basen-Haushalt, Blutvolumen, sein osmotischer Druck, Appetit und viele andere mehr. Die Regulierung erfolgt nach dem Prinzip der negativen Rückkopplung zwischen den Rezeptoren f , die Änderungen in den angegebenen Indikatoren und Kontrollsystemen erkennen. So wird eine Abnahme eines der Parameter vom entsprechenden Rezeptor erfasst, von dem Impulse an die eine oder andere Gehirnstruktur gesendet werden, auf deren Befehl das autonome Nervensystem komplexe Mechanismen einschaltet, um die aufgetretenen Veränderungen auszugleichen. Das Gehirn verwendet zwei Hauptsysteme, um die Homöostase aufrechtzuerhalten: das autonome und das endokrine System. Denken Sie daran, dass die Hauptfunktion des autonomen Nervensystems darin besteht, die Konstanz der inneren Umgebung des Körpers aufrechtzuerhalten, was aufgrund einer Änderung der Aktivität der sympathischen und parasympathischen Teile des autonomen Nervensystems erfolgt. Letztere wiederum wird vom Hypothalamus und der Hypothalamus von der Großhirnrinde gesteuert. Das endokrine System reguliert die Funktion aller Organe und Systeme durch Hormone. Darüber hinaus steht das endokrine System selbst unter der Kontrolle des Hypothalamus und der Hypophyse. Homöostase (griechisch homoios - das Gleiche und Stasis - Zustand, Unbeweglichkeit)

Als unser Verständnis der normalen und noch pathologischeren Physiologie komplexer wurde, wurde dieses Konzept als Homöokinese verfeinert, d.h. mobiles Gleichgewicht, das Gleichgewicht sich ständig verändernder Prozesse. Der Körper ist aus Millionen von "Homöokinesiken" gewebt. Diese riesige lebende Galaxie bestimmt den Funktionsstatus aller Organe und Zellen, die durch regulatorische Peptide gebunden sind. Wie das Weltwirtschafts- und Finanzsystem - viele Firmen, Industrien, Fabriken, Banken, Börsen, Märkte, Geschäfte ... Und dazwischen - "konvertierbare Währung" - Neuropeptide. Alle Körperzellen synthetisieren und halten ständig ein bestimmtes, funktionell notwendiges Niveau an regulatorischen Peptiden aufrecht. Aber wenn Abweichungen von der „Stationarität“ auftreten, wird ihre Biosynthese (im gesamten Körper oder in seinen einzelnen „Loci“) entweder erhöht oder abgeschwächt. Solche Schwankungen treten ständig auf, wenn es um Anpassungsreaktionen (Gewöhnung an neue Bedingungen), Arbeitsleistung (körperliche oder emotionale Handlungen), den Zustand der Vorerkrankung geht - wenn der Körper einen erhöhten Schutz gegen funktionelles Ungleichgewicht "anschaltet". Der klassische Fall der Aufrechterhaltung des Gleichgewichts ist die Regulierung des Blutdrucks. Es gibt Gruppen von Peptiden, zwischen denen ein ständiger Wettbewerb besteht, um den Druck zu erhöhen / zu verringern. Um zu laufen, einen Berg zu besteigen, in der Sauna zu baden, auf der Bühne aufzutreten und schließlich zu denken, ist eine funktionell ausreichende Blutdrucksteigerung notwendig. Aber sobald die Arbeit beendet ist, treten die Regler in Aktion und sorgen für die „Beruhigung“ des Herzens und den normalen Druck in den Gefäßen. Vasoaktive Peptide interagieren ständig, um den Druck auf dieses und jenes Niveau zu erhöhen (nicht mehr, sonst geht das Gefäßsystem „hausieren“; ein bekanntes und bitteres Beispiel ist ein Schlaganfall) und damit nach der Beendigung von physiologisch notwendige Arbeit

2. Lernziele:

Kennen Sie die Essenz der Homöostase, die physiologischen Mechanismen zur Aufrechterhaltung der Homöostase, die Grundlagen der Homöostase-Regulierung.

Untersuchung der wichtigsten Arten der Homöostase. Kennen Sie die altersbedingten Merkmale der Homöostase

3. Fragen zur Selbstvorbereitung zur Bewältigung dieses Themas:

1) Definition des Konzepts der Homöostase

2) Arten der Homöostase.

3) Genetische Homöostase

4) Strukturelle Homöostase

5) Homöostase der inneren Umgebung des Körpers

6) Immunologische Homöostase

7) Regulationsmechanismen der Homöostase: neurohumorale und endokrine.

8) Hormonelle Regulierung der Homöostase.

9) Organe, die an der Regulierung der Homöostase beteiligt sind

10) Allgemeines Prinzip homöostatischer Reaktionen

11) Speziesspezifität der Homöostase.

12) Altersbezogene Merkmale der Homöostase

13) Pathologische Prozesse, begleitet von einer Verletzung der Homöostase.

14) Die Korrektur der Homöostase des Körpers ist die Hauptaufgabe des Arztes.

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4. Art des Unterrichts: außerhalb des Lehrplans

5. Unterrichtsdauer- 3 Stunden.

6. Ausrüstung. Elektronische Präsentation "Vorlesungen zur Biologie", Tabellen, Attrappen

Homöostase(gr. homoios - gleich, Stasis - Zustand) - die Eigenschaft eines Organismus, die Konstanz der inneren Umgebung und die Hauptmerkmale seiner inhärenten Organisation trotz der Variabilität der Parameter der äußeren Umgebung und der Einwirkung innerer Störungen aufrechtzuerhalten Faktoren.

Die Homöostase jedes Individuums ist spezifisch und wird durch seinen Genotyp bestimmt.

Der Körper ist ein offenes dynamisches System. Der im Körper beobachtete Stoff- und Energiefluss bestimmt die Selbsterneuerung und Selbstreproduktion auf allen Ebenen, von der molekularen bis zur organismischen und der Population.

Beim Stoffwechsel mit Nahrung, Wasser und beim Gasaustausch gelangen verschiedene chemische Verbindungen aus der Umgebung in den Körper, die nach Umwandlungen mit der chemischen Zusammensetzung des Körpers verglichen und in seine morphologischen Strukturen aufgenommen werden. Nach einer gewissen Zeit werden die absorbierten Substanzen zerstört, wobei Energie freigesetzt wird, und das zerstörte Molekül wird durch ein neues ersetzt, ohne die Integrität der strukturellen Bestandteile des Körpers zu verletzen.

Organismen befinden sich in einer sich ständig verändernden Umgebung, trotzdem werden die wichtigsten physiologischen Indikatoren weiterhin in bestimmten Parametern durchgeführt und der Körper behält dank Selbstregulationsprozessen lange Zeit einen stabilen Gesundheitszustand bei.

Das Konzept der Homöostase hat also nichts mit der Stabilität von Prozessen zu tun. Als Reaktion auf die Wirkung interner und externer Faktoren tritt eine gewisse Änderung der physiologischen Parameter auf, und die Einbeziehung von Regulierungssystemen gewährleistet die Aufrechterhaltung einer relativen Konstanz der internen Umgebung. Regulatorische homöostatische Mechanismen wirken auf zellulärer, organischer, organismischer und supraorganischer Ebene.

Evolutionär gesehen ist die Homöostase eine erblich bedingte Anpassung eines Organismus an normale Umweltbedingungen.

Es gibt die folgenden Haupttypen der Homöostase:

1) genetisch

2) strukturell

3) Homöostase des flüssigen Teils der inneren Umgebung (Blut, Lymphe, interstitielle Flüssigkeit)

4) immunologisch.

Genetische Homöostase- Erhaltung der genetischen Stabilität aufgrund der Stärke der physikalisch-chemischen Bindungen der DNA und ihrer Fähigkeit, sich nach einer Beschädigung zu erholen (DNA-Reparatur). Die Selbstreproduktion ist eine grundlegende Eigenschaft der Lebewesen, sie basiert auf dem Prozess der DNA-Reduktion. Der eigentliche Mechanismus dieses Prozesses, bei dem ein neuer DNA-Strang streng komplementär um jedes der konstituierenden Moleküle der beiden alten Stränge aufgebaut wird, ist optimal für eine genaue Informationsübertragung. Die Genauigkeit dieses Prozesses ist hoch, aber es können immer noch Verdopplungsfehler auftreten. Eine Verletzung der Struktur von DNA-Molekülen kann auch in ihren Primärketten ohne Rücksicht auf eine Verdopplung unter dem Einfluss von mutagenen Faktoren auftreten. In den meisten Fällen wird das Zellgenom wiederhergestellt, der Schaden wird durch Reparatur behoben. Wenn Reparaturmechanismen beschädigt sind, wird die genetische Homöostase sowohl auf zellulärer als auch auf organischer Ebene gestört.

Ein wichtiger Mechanismus zur Aufrechterhaltung der genetischen Homöostase ist der diploide Zustand somatischer Zellen in Eukaryoten. Diploide Zellen funktionieren stabiler, weil Das Vorhandensein von zwei genetischen Programmen in ihnen erhöht die Zuverlässigkeit des Genotyps. Die Stabilisierung des komplexen Systems des Genotyps wird durch die Phänomene der Polymerisation und anderer Arten der Geninteraktion bereitgestellt. Regulatorische Gene, die die Aktivität von Operonen steuern, spielen eine wichtige Rolle im Prozess der Homöostase.

Strukturelle Homöostase- Dies ist die Konstanz der morphologischen Organisation auf allen Ebenen biologischer Systeme. Es ist ratsam, die Homöostase einer Zelle, eines Gewebes, eines Organs oder eines Körpersystems herauszugreifen. Die Homöostase der darunter liegenden Strukturen sichert die morphologische Konstanz der höheren Strukturen und ist die Grundlage ihrer vitalen Aktivität.

Die Zelle als komplexes biologisches System ist der Selbstregulation inhärent. Die Etablierung der Homöostase der Zellumgebung wird durch Membransysteme gewährleistet, die mit bioenergetischen Prozessen und der Regulation des Stofftransports in und aus der Zelle verbunden sind. In der Zelle laufen die Prozesse der Veränderung und Wiederherstellung der Organellen kontinuierlich ab, die Zellen selbst werden zerstört und wiederhergestellt. Die Wiederherstellung von intrazellulären Strukturen, Zellen, Geweben und Organen im Laufe des Lebens des Organismus erfolgt aufgrund der physiologischen Regeneration. Wiederherstellung von Strukturen nach Schäden - reparative Regeneration.

Homöostase des flüssigen Teils der inneren Umgebung- die Konstanz der Zusammensetzung von Blut, Lymphe, Gewebeflüssigkeit, osmotischem Druck, der Gesamtkonzentration an Elektrolyten und der Konzentration einzelner Ionen, dem Gehalt an Nährstoffen im Blut usw. Diese Indikatoren werden dank komplexer Mechanismen auch bei signifikanten Änderungen der Umgebungsbedingungen auf einem bestimmten Niveau gehalten.

Einer der wichtigsten physikalisch-chemischen Parameter des inneren Milieus des Körpers ist beispielsweise das Säure-Basen-Gleichgewicht. Das Verhältnis von Wasserstoff- und Hydroxidionen in der inneren Umgebung hängt vom Gehalt an Säuren - Protonenspendern und Pufferbasen - Protonenakzeptoren in Körperflüssigkeiten (Blut, Lymphe, Gewebeflüssigkeit) ab. Üblicherweise wird die aktive Reaktion des Mediums durch das H+-Ion bewertet. Der pH-Wert (die Konzentration von Wasserstoffionen im Blut) ist einer der stabilen physiologischen Indikatoren und schwankt beim Menschen in engen Grenzen - von 7,32 bis 7,45. Die Aktivität einer Reihe von Enzymen, Membranpermeabilität, Proteinsyntheseprozesse usw. hängen weitgehend vom Verhältnis von Wasserstoff- und Hydroxylionen ab.

Der Körper verfügt über verschiedene Mechanismen, die für die Aufrechterhaltung des Säure-Basen-Gleichgewichts sorgen. Zum einen sind dies die Puffersysteme von Blut und Gewebe (Carbonat-, Phosphatpuffer, Gewebeproteine). Hämoglobin hat auch puffernde Eigenschaften, es bindet Kohlendioxid und verhindert dessen Anreicherung im Blut. Die Aktivität der Nieren trägt auch zur Aufrechterhaltung einer normalen Konzentration von Wasserstoffionen bei, da eine erhebliche Menge saurer Metaboliten im Urin ausgeschieden wird. Wenn diese Mechanismen nicht ausreichen, steigt die Kohlendioxidkonzentration im Blut an, es kommt zu einer gewissen Verschiebung des pH-Werts zur sauren Seite. In diesem Fall wird das Atemzentrum erregt, die Lungenventilation wird verbessert, was zu einer Abnahme des Kohlendioxidgehalts und einer Normalisierung der Konzentration von Wasserstoffionen führt.

Die Empfindlichkeit von Geweben gegenüber Veränderungen in der inneren Umgebung ist unterschiedlich. So führt eine pH-Verschiebung von 0,1 in die eine oder andere Richtung von der Norm zu erheblichen Störungen der Herztätigkeit, und eine Abweichung von 0,3 ist lebensbedrohlich. Das Nervensystem reagiert besonders empfindlich auf niedrige Sauerstoffwerte. Für Säugetiere sind Schwankungen in der Konzentration von Calciumionen von mehr als 30% gefährlich usw.

Immunologische Homöostase- Aufrechterhaltung der Konstanz der inneren Umgebung des Körpers durch Aufrechterhaltung der antigenen Individualität des Individuums. Immunität wird als ein Weg verstanden, den Körper vor Lebewesen und Substanzen zu schützen, die Anzeichen genetisch fremder Informationen tragen (Petrov, 1968).

Bakterien, Viren, Protozoen, Helminthen, Proteine, Zellen, einschließlich veränderter Zellen des Organismus selbst, tragen fremde genetische Informationen. All diese Faktoren sind Antigene. Antigene sind Substanzen, die, wenn sie in den Körper eingeführt werden, die Produktion von Antikörpern oder eine andere Form der Immunantwort hervorrufen können. Antigene sind sehr vielfältig, meistens sind es Proteine, aber auch große Moleküle von Lipopolysacchariden, Nukleinsäuren. Anorganische Verbindungen (Salze, Säuren), einfache organische Verbindungen (Kohlenhydrate, Aminosäuren) können keine Antigene sein, weil haben keine Spezifität. Der australische Wissenschaftler F. Burnet (1961) formulierte die Position, dass die Hauptbedeutung des Immunsystems in der Erkennung von „Eigenem“ und „Fremdem“, d.h. bei der Aufrechterhaltung der Konstanz der inneren Umgebung - Homöostase.

Das Immunsystem hat eine zentrale (rotes Knochenmark, Thymusdrüse) und eine periphere (Milz, Lymphknoten) Verbindung. Die Schutzreaktion wird durch in diesen Organen gebildete Lymphozyten durchgeführt. Wenn Typ-B-Lymphozyten auf fremde Antigene treffen, differenzieren sie sich zu Plasmazellen, die spezifische Proteine, Immunglobuline (Antikörper), ins Blut absondern. Diese Antikörper, die sich mit dem Antigen verbinden, neutralisieren sie. Diese Reaktion wird als humorale Immunität bezeichnet.

T-Typ-Lymphozyten sorgen für zelluläre Immunität, indem sie fremde Zellen, wie z. B. Transplantatabstoßung, und mutierte Zellen ihres eigenen Körpers zerstören. Nach den Berechnungen von F. Burnet (1971) häufen sich bei jeder genetischen Veränderung sich teilender menschlicher Zellen innerhalb eines Tages etwa 10 - 6 spontane Mutationen, d.h. Auf zellulärer und molekularer Ebene laufen ständig Prozesse ab, die die Homöostase stören. T-Lymphozyten erkennen und zerstören mutierte körpereigene Zellen und stellen so die Funktion der Immunüberwachung sicher.

Das Immunsystem kontrolliert die genetische Konstanz des Organismus. Dieses System, bestehend aus anatomisch getrennten Organen, stellt eine funktionelle Einheit dar. Die Eigenschaft der Immunabwehr hat ihre höchste Entwicklung bei Vögeln und Säugetieren erreicht.

Regulation der Homöostase von folgenden Organen und Systemen durchgeführt (Abb. 91):

1) zentrales Nervensystem;

2) neuroendokrines System, das Hypothalamus, Hypophyse, periphere endokrine Drüsen umfasst;

3) diffuses endokrines System (DES), vertreten durch endokrine Zellen, die sich in fast allen Geweben und Organen (Herz, Lunge, Magen-Darm-Trakt, Nieren, Leber, Haut usw.) befinden. Der Großteil der DES-Zellen (75%) ist im Epithel des Verdauungssystems konzentriert.

Es ist nun bekannt, dass eine Reihe von Hormonen gleichzeitig in den zentralen Nervenstrukturen und endokrinen Zellen des Gastrointestinaltrakts vorhanden sind. So kommen die Hormone Enkephaline und Endorphine in Nervenzellen und endokrinen Zellen der Bauchspeicheldrüse und des Magens vor. Cholecystokinin wurde im Gehirn und Zwölffingerdarm gefunden. Solche Tatsachen gaben Anlass, eine Hypothese über das Vorhandensein eines einzigen Systems chemischer Informationen im Körper aufzustellen. Die Besonderheit der Nervenregulation ist die Geschwindigkeit des Einsetzens der Reaktion, und ihre Wirkung manifestiert sich direkt an der Stelle, an der das Signal entlang des entsprechenden Nervs ankommt; Reaktion ist kurz.

Im endokrinen System sind regulatorische Einflüsse mit der Wirkung von Hormonen verbunden, die mit dem Blut durch den Körper transportiert werden; die Wirkung der Aktion ist langanhaltend und hat keinen lokalen Charakter.

Die Vereinigung der nervösen und endokrinen Regulationsmechanismen erfolgt im Hypothalamus. Das allgemeine neuroendokrine System ermöglicht komplexe homöostatische Reaktionen, die mit der Regulierung der viszeralen Funktionen des Körpers verbunden sind.

Der Hypothalamus hat auch Drüsenfunktionen und produziert Neurohormone. Neurohormone, die mit Blut in den Vorderlappen der Hypophyse gelangen, regulieren die Freisetzung tropischer Hormone der Hypophyse. Tropische Hormone regulieren direkt die Arbeit der endokrinen Drüsen. Beispielsweise stimuliert das Schilddrüsen-stimulierende Hormon aus der Hypophyse die Schilddrüse, indem es den Spiegel des Schilddrüsenhormons im Blut erhöht. Wenn die Konzentration des Hormons über die Norm für einen bestimmten Organismus ansteigt, wird die schilddrüsenstimulierende Funktion der Hypophyse gehemmt und die Aktivität der Schilddrüse geschwächt. Um die Homöostase aufrechtzuerhalten, ist es daher notwendig, die funktionelle Aktivität der Drüse mit der Konzentration des Hormons im zirkulierenden Blut auszugleichen.

Dieses Beispiel zeigt das allgemeine Prinzip homöostatischer Reaktionen: Abweichung vom Ausgangsniveau --- Signal --- Aktivierung von Regulationsmechanismen nach dem Feedback-Prinzip --- Korrektur der Veränderung (Normalisierung).

Einige endokrine Drüsen sind nicht direkt von der Hypophyse abhängig. Dies sind die Inseln der Bauchspeicheldrüse, die Insulin und Glukagon produzieren, das Nebennierenmark, die Zirbeldrüse, die Thymusdrüse und die Nebenschilddrüsen.

Der Thymus nimmt im endokrinen System eine Sonderstellung ein. Es produziert hormonähnliche Substanzen, die die Bildung von T-Lymphozyten anregen, und es wird eine Beziehung zwischen immunologischen und endokrinen Mechanismen hergestellt.

Die Fähigkeit, die Homöostase aufrechtzuerhalten, ist eine der wichtigsten Eigenschaften eines lebenden Systems, das sich in einem dynamischen Gleichgewichtszustand mit den Umweltbedingungen befindet. Die Fähigkeit zur Aufrechterhaltung der Homöostase ist bei verschiedenen Arten nicht gleich, sie ist hoch bei höheren Tieren und Menschen, die über komplexe nervöse, endokrine und immunologische Regulationsmechanismen verfügen.

In der Ontogenese ist jede Altersperiode durch Besonderheiten des Stoffwechsels, der Energie und der Mechanismen der Homöostase gekennzeichnet. Im Körper des Kindes überwiegen die Assimilationsprozesse gegenüber der Dissimilation, was zu Wachstum, einer Zunahme des Körpergewichts, den Mechanismen der Homöostase führt, die noch nicht ausgereift genug sind, was den Verlauf sowohl physiologischer als auch pathologischer Prozesse prägt.

Mit zunehmendem Alter verbessern sich Stoffwechselprozesse und Regulationsmechanismen. Im Erwachsenenalter sorgen die Prozesse der Assimilation und Dissimilation, das System der Normalisierung der Homöostase für einen Ausgleich. Mit zunehmendem Alter nimmt die Intensität von Stoffwechselprozessen ab, die Zuverlässigkeit von Regulationsmechanismen wird schwächer, die Funktion einer Reihe von Organen lässt nach und gleichzeitig entwickeln sich neue spezifische Mechanismen, die die Aufrechterhaltung der relativen Homöostase unterstützen. Dies äußert sich insbesondere in einer Erhöhung der Empfindlichkeit von Geweben gegenüber der Wirkung von Hormonen sowie einer Abschwächung nervöser Einflüsse. Während dieser Zeit werden Anpassungsmerkmale geschwächt, daher können eine Zunahme der Belastung und Stressbedingungen leicht homöostatische Mechanismen stören und oft zur Ursache pathologischer Zustände werden.

Die Kenntnis dieser Muster ist für einen zukünftigen Arzt erforderlich, da die Krankheit eine Folge einer Verletzung der Mechanismen und Wege zur Wiederherstellung der Homöostase beim Menschen ist.

Homöostase - Aufrechterhaltung der inneren Umgebung des Körpers

Die Welt um uns herum verändert sich ständig. Winterwinde zwingen uns, warme Kleidung und Handschuhe anzuziehen, während Zentralheizungen uns dazu animieren, sie auszuziehen. Die Sommersonne reduziert den Bedarf an Wärmespeicherung, zumindest bis eine effiziente Klimatisierung das Gegenteil bewirkt. Und doch wird sich die individuelle Körpertemperatur von gesunden Menschen, die Sie kennen, unabhängig von der Umgebungstemperatur wahrscheinlich nicht um viel mehr als ein Zehntel Grad unterscheiden. Bei Menschen und anderen warmblütigen Tieren wird die Temperatur der inneren Körperregionen auf einem konstanten Niveau von etwa 37 ° C gehalten, obwohl sie im Zusammenhang mit dem Tagesrhythmus etwas steigen und fallen kann.

Die meisten Menschen essen anders. Manche bevorzugen ein gutes Frühstück, ein leichtes Mittagessen und ein herzhaftes Mittagessen mit dem obligatorischen Dessert. Andere essen den größten Teil des Tages nichts, aber mittags machen sie gerne einen guten Snack und ein kleines Nickerchen. Manche tun nur, was sie kauen, andere scheinen sich überhaupt nicht um Essen zu kümmern. Und doch, wenn Sie den Blutzuckergehalt der Schüler Ihrer Klasse messen, dann wird er trotz der großen Unterschiede in der Ernährung und Verteilung der Mahlzeiten alle nahe bei 0,001 g (1 mg) pro Milliliter Blut liegen.

Die präzise Regulierung der Körpertemperatur und des Blutzuckers sind nur zwei Beispiele für die wichtigsten Funktionen, die vom Nervensystem gesteuert werden. Die Zusammensetzung der Flüssigkeiten, die alle unsere Zellen umgeben, wird ständig reguliert, was ihre erstaunliche Konstanz ermöglicht.

Das Aufrechterhalten einer konstanten internen Umgebung wird aufgerufen Homöostase (Homeo - gleich, ähnlich; Stasis - Stabilität, Gleichgewicht). Die Hauptverantwortung für die homöostatische Regulation tragen die vegetativen (autonomen) und intestinalen Abschnitte des peripheren Nervensystems sowie das zentrale Nervensystem, das über die Hypophyse und andere endokrine Organe dem Körper Befehle gibt. Zusammen koordinieren diese Systeme die Bedürfnisse des Körpers mit den Umweltbedingungen. (Falls Ihnen diese Aussage bekannt vorkommt, denken Sie daran, dass wir genau dieselben Worte verwendet haben, um die Hauptfunktion des Gehirns zu beschreiben.)

Der französische Physiologe Claude Bernard, der im 19. Jahrhundert lebte und sich ganz der Erforschung der Verdauungsvorgänge und der Regulation des Blutflusses widmete, betrachtete Körperflüssigkeiten als „innere Umgebung“ ( milieu interne). Bei verschiedenen Organismen können die Konzentration bestimmter Salze und die normale Temperatur etwas unterschiedlich sein, aber innerhalb einer Art entspricht die innere Umgebung der Individuen den für diese Art charakteristischen Standards. Nur kurzfristige und nicht sehr große Abweichungen von diesen Standards sind erlaubt, da der Organismus sonst nicht gesund bleiben und zum Überleben der Art beitragen kann. Walter B. Cannon, der bedeutendste amerikanische Physiologe der Mitte dieses Jahrhunderts, erweiterte Bernards Konzept der inneren Umwelt. Er glaubte, dass die Unabhängigkeit des Individuums von ständigen Änderungen der äußeren Bedingungen durch die Arbeit gewährleistet ist Homöostatische Mechanismen die die Konstanz der inneren Umgebung aufrechterhalten.

Die Fähigkeit eines Organismus, mit den Anforderungen seiner Umwelt fertig zu werden, ist von Art zu Art sehr unterschiedlich. Ein Mensch, der neben den inneren Mechanismen der Homöostase auch komplexe Verhaltensweisen nutzt, hat offenbar die größte Unabhängigkeit von äußeren Bedingungen. Dennoch übertreffen ihn viele Tiere in gewissen artspezifischen Fähigkeiten. Zum Beispiel sind Eisbären widerstandsfähiger gegen Kälte; einige Arten von Spinnen und Eidechsen, die in Wüsten leben, vertragen Hitze besser; Kamele können länger ohne Wasser auskommen. In diesem Kapitel werden wir eine Reihe von Strukturen betrachten, die es uns ermöglichen, ein gewisses Maß an Unabhängigkeit von den sich ändernden physikalischen Bedingungen der Außenwelt zu erlangen. Wir werden uns auch die Regulierungsmechanismen genauer ansehen, die die Konstanz unseres internen Umfelds erhalten.

Astronauten tragen spezielle Anzüge (Anzüge), die es ihnen ermöglichen, die normale Körpertemperatur, eine ausreichende Sauerstoffspannung im Blut und den Blutdruck aufrechtzuerhalten, wenn sie in einer Umgebung nahe dem Vakuum arbeiten. Spezielle Sensoren, die in diese Anzüge eingebaut sind, zeichnen Sauerstoffkonzentration, Körpertemperatur und Herzfrequenz auf und melden diese Daten an die Computer des Raumfahrzeugs, die wiederum an Bodenkontrollcomputer. Die Computer eines kontrollierten Raumfahrzeugs können fast alle vorhersehbaren Situationen in Bezug auf die Bedürfnisse des Organismus bewältigen. Wenn ein unvorhergesehenes Problem auftritt, werden Computer auf der Erde angeschlossen, um es zu lösen, die neue Befehle direkt an die Instrumente des Anzugs senden.
Im Körper erfolgt die Registrierung sensorischer Daten und die lokale Steuerung durch das autonome Nervensystem unter Beteiligung des endokrinen Systems, das die Funktion der allgemeinen Koordination übernimmt.

vegetatives Nervensystem

Einige allgemeine Prinzipien der Organisation sensorischer und motorischer Systeme werden uns beim Studium der Systeme der inneren Regulation sehr nützlich sein. Alles drei Sparten vegetatives (autonomes) Nervensystem haben " sensorisch" und " Motor-„Komponenten. Während erstere Indikatoren des internen Umfelds registrieren, verstärken oder hemmen letztere die Aktivität jener Strukturen, die den Regulationsprozess selbst durchführen.

Intramuskuläre Rezeptoren reagieren zusammen mit Rezeptoren in Sehnen und einigen anderen Stellen auf Druck und Dehnung. Zusammen bilden sie ein besonderes inneres sensorisches System, das dabei hilft, unsere Bewegungen zu kontrollieren.
Anders wirken die an der Homöostase beteiligten Rezeptoren: Sie nehmen Veränderungen der Blutchemie oder Druckschwankungen im Gefäßsystem und in inneren Hohlorganen wie Verdauungstrakt und Blase wahr. Diese sensorischen Systeme, die Informationen über die innere Umgebung sammeln, sind in ihrer Organisation Systemen sehr ähnlich, die Signale von der Körperoberfläche empfangen. Ihre Rezeptorneuronen bilden die erste synaptische Schalter innerhalb des Rückenmarks. Entlang der motorischen Bahnen des vegetativen Systems gehen Befehle an die Organe, die direkt die innere Umgebung regulieren. Diese Pfade beginnen mit Special autonome präganglionäre Neuronen Rückenmark. Eine solche Organisation erinnert etwas an die Organisation der Wirbelsäulenebene des motorischen Systems.

Der Schwerpunkt dieses Kapitels liegt auf den motorischen Komponenten des vegetativen Systems, die die Muskeln des Herzens, der Blutgefäße und des Darms innervieren und sie dazu bringen, sich zusammenzuziehen oder zu entspannen. Dieselben Fasern innervieren auch die Drüsen und verursachen den Sekretionsprozess.

vegetatives Nervensystem besteht aus zwei großen Abschnitten sympathisch und parasympathisch. Beide Unterteilungen haben ein strukturelles Merkmal, dem wir bisher noch nicht begegnet sind: Die Neuronen, die die Muskeln der inneren Organe und Drüsen steuern, liegen außerhalb des Zentralnervensystems und bilden kleine eingekapselte Zellhaufen, die sogenannten Neuronen Ganglien. So gibt es im vegetativen Nervensystem eine zusätzliche Verbindung zwischen dem Rückenmark und dem terminalen Arbeitsorgan (Effektor).

Autonome Neuronen des Rückenmarks kombinieren sensorische Informationen aus inneren Organen und anderen Quellen. Auf dieser Grundlage regeln sie dann die Tätigkeit autonome Ganglienneuronen. Die Verbindungen zwischen den Ganglien und dem Rückenmark werden genannt präganglionäre Fasern . Der Neurotransmitter, der verwendet wird, um Impulse vom Rückenmark zu Ganglienneuronen sowohl in den sympathischen als auch in den parasympathischen Regionen zu übertragen, ist fast immer Acetylcholin, derselbe Neurotransmitter, durch den die Motoneuronen des Rückenmarks direkt die Skelettmuskulatur steuern. Wie bei den Fasern, die die Skelettmuskulatur innervieren, kann die Wirkung von Acetylcholin in Gegenwart von Nikotin verstärkt und durch Curare blockiert werden. Axone gehen von autonomen Ganglienneuronen, oder postganglionäre Fasern , gehen dann zu den Zielorganen und bilden dort viele Verzweigungen.

Die sympathischen und parasympathischen Bereiche des autonomen Nervensystems sind unterschiedlich
1) nach den Ebenen, auf denen präganglionäre Fasern das Rückenmark verlassen;
2) durch die Nähe der Lage der Ganglien zu den Zielorganen;
3) durch den Neurotransmitter, den postganglionäre Neuronen verwenden, um die Funktionen dieser Zielorgane zu regulieren.
Wir werden diese Merkmale nun betrachten.

Sympathisches Nervensystem

Im sympathischen System präganglionär Fasern treten aus dem thorakalen und lumbalen Rückenmark aus. Seine Ganglien liegen ziemlich nah am Rückenmark, und von ihnen verlaufen sehr lange postganglionäre Fasern zu den Zielorganen (s. Abb. 63). Der Hauptvermittler der sympathischen Nerven ist Noradrenalin, eines der Katecholamine, das auch als Mediator im Zentralnervensystem dient.

Reis. 63. Die sympathischen und parasympathischen Teilungen des autonomen Nervensystems, die Organe, die sie innervieren, und ihre Wirkung auf jedes Organ.

Um zu verstehen, welche Organe vom sympathischen Nervensystem beeinflusst werden, ist es am einfachsten, sich vorzustellen, was mit einem aufgeregten Tier passiert, das zu einer Kampf- oder Fluchtreaktion bereit ist.
Die Pupillen weiten sich, um mehr Licht hereinzulassen; Die Frequenz der Herzkontraktionen nimmt zu und jede Kontraktion wird stärker, was zu einer Erhöhung des gesamten Blutflusses führt. Blut fließt von der Haut und den inneren Organen zu den Muskeln und dem Gehirn. Die Beweglichkeit des Magen-Darm-Systems wird schwächer, die Verdauungsprozesse verlangsamen sich. Die Muskeln entlang der Atemwege, die zur Lunge führen, entspannen sich, was eine schnellere Atmung und einen erhöhten Gasaustausch ermöglicht. Die Zellen der Leber und des Fettgewebes geben mehr Glukose und Fettsäuren ins Blut ab – energiereicher Treibstoff, und die Bauchspeicheldrüse wird angewiesen, weniger Insulin zu produzieren. Dadurch kann das Gehirn einen größeren Anteil der im Blutkreislauf zirkulierenden Glukose aufnehmen, da das Gehirn im Gegensatz zu anderen Organen kein Insulin benötigt, um den Blutzucker zu verwerten. Der Vermittler des sympathischen Nervensystems, der all diese Veränderungen durchführt, ist Norepinephrin.

Um all diese Änderungen besser zu gewährleisten, gibt es ein zusätzliches System, das noch allgemeiner wirkt. Sie sitzen oben auf den Nieren wie zwei kleine Kappen, Nebennieren . In ihrem inneren Teil - der Medulla - befinden sich spezielle Zellen, die von präganglionären sympathischen Fasern innerviert werden. Diese Zellen im Prozess der Embryonalentwicklung werden aus denselben Neuralleistenzellen gebildet, aus denen die sympathischen Ganglien gebildet werden. Somit ist die Medulla ein Bestandteil des sympathischen Nervensystems. Wenn sie durch präganglionäre Fasern aktiviert werden, setzen Medullazellen ihre eigenen Katecholamine (Noradrenalin und Adrenalin) direkt in das Blut frei, um sie an Zielorgane zu liefern (Abb. 64). Zirkulierende Hormonmediatoren - dienen als Beispiel dafür, wie die Regulation endokriner Organe erfolgt (s. S. 89).

Parasympathisches Nervensystem

Im Parasympathikus präganglionäre Fasern gehen aus dem Hirnstamm("Schädelkomponente") und aus den unteren, sakralen Segmenten des Rückenmarks(siehe Abb. 63 oben). Sie bilden insbesondere einen sehr wichtigen Nervenstamm, der so genannte Vagusnerv , dessen zahlreiche Äste die gesamte parasympathische Innervation des Herzens, der Lunge und des Darmtrakts durchführen. (Der Vagusnerv überträgt auch sensorische Informationen von diesen Organen zurück zum Zentralnervensystem.) Präganglionär parasympathische Axone sehr lang, weil Ganglien befinden sich in der Regel in der Nähe oder innerhalb der Gewebe, die sie innervieren.

An den Enden der Fasern des parasympathischen Systems wird ein Neurotransmitter verwendet Acetylcholin. Die Reaktion der jeweiligen Zielzellen auf Acetylcholin ist unempfindlich gegenüber der Wirkung von Nikotin oder Curare. Stattdessen werden Acetylcholinrezeptoren durch Muscarin aktiviert und durch Atropin blockiert.

Das Vorherrschen der parasympathischen Aktivität schafft Bedingungen für " Ruhe und Erholung» Organismus. Im Extremfall erinnert das allgemeine Muster der parasympathischen Aktivierung an den Ruhezustand nach einer herzhaften Mahlzeit. Eine erhöhte Durchblutung des Verdauungstrakts beschleunigt die Bewegung der Nahrung durch den Darm und erhöht die Sekretion von Verdauungsenzymen. Die Häufigkeit und Stärke der Herzkontraktionen nimmt ab, die Pupillen verengen sich, das Lumen der Atemwege nimmt ab und die Schleimbildung in ihnen nimmt zu. Die Blase zieht sich zusammen. Zusammengenommen bringen diese Veränderungen den Körper in den friedlichen Zustand zurück, der der „Kampf-oder-Flucht“-Reaktion vorausging. (All dies ist in Abbildung 63 dargestellt; siehe auch Kapitel 6.)

Vergleichende Merkmale der Abteilungen des vegetativen Nervensystems

Das sympathische System mit seinen extrem langen postganglionären Fasern unterscheidet sich stark vom parasympathischen System, bei dem im Gegensatz dazu die präganglionären Fasern länger sind und die Ganglien in der Nähe oder innerhalb der Zielorgane liegen. Viele innere Organe wie Lunge, Herz, Speicheldrüsen, Blase, Keimdrüsen werden von beiden Teilen des vegetativen Systems innerviert (es wird ihnen nachgesagt, dass sie " Doppelte Innervation"). Andere Gewebe und Organe, wie Muskelarterien, werden nur sympathisch innerviert. Im Großen und Ganzen kann man das sagen zwei Abteilungen arbeiten abwechselnd: je nach Aktivität des Organismus und je nach Befehl der höheren vegetativen Zentren dominiert das eine oder das andere.

Diese Charakterisierung ist jedoch nicht ganz richtig. Beide Systeme befinden sich ständig in einem Zustand unterschiedlicher Aktivität.. Die Tatsache, dass Zielorgane wie das Herz oder die Iris auf Impulse aus beiden Bereichen reagieren können, spiegelt lediglich ihre komplementäre Rolle wider. Wenn Sie beispielsweise sehr wütend sind, steigt Ihr Blutdruck, was die entsprechenden Rezeptoren in den Halsschlagadern erregt. Diese Signale werden vom Integrationszentrum des Herz-Kreislauf-Systems empfangen, das sich im unteren Teil des Hirnstamms befindet und als Kerne des Solitärtrakts bekannt ist. Die Erregung dieses Zentrums aktiviert die präganglionären parasympathischen Fasern des Vagusnervs, was zu einer Abnahme der Frequenz und Stärke der Herzkontraktionen führt. Gleichzeitig wird unter dem Einfluss des gleichen koordinierenden Gefäßzentrums die Aktivität des Sympathikus gehemmt, was einem Anstieg des Blutdrucks entgegenwirkt.

Wie wichtig ist das Funktionieren der einzelnen Abteilungen für adaptive Reaktionen? Überraschenderweise können das nicht nur Tiere, sondern auch Menschen fast vollständige Abschaltung des sympathischen Nervensystems ertragen ohne sichtbare negative Auswirkungen. Diese Abschaltung wird für einige Formen von anhaltendem Bluthochdruck empfohlen.

Und hier Auf den Parasympathikus kann man nicht so einfach verzichten. Menschen, die sich einer solchen Operation unterzogen haben und sich außerhalb der Schutzbedingungen eines Krankenhauses oder Labors wiedergefunden haben, passen sich sehr schlecht an die Umgebung an. Sie können die Körpertemperatur nicht regulieren, wenn sie Hitze oder Kälte ausgesetzt sind; bei Blutverlust ist ihre Blutdruckregulation gestört und bei jeder intensiven Muskelbelastung kommt es schnell zur Ermüdung.

Diffuses intestinales Nervensystem

Jüngste Studien haben die Existenz aufgedeckt dritte wichtige Abteilung des vegetativen Nervensystems - diffuses intestinales Nervensystem . Diese Abteilung ist für die Innervation und Koordination der Verdauungsorgane zuständig. Seine Arbeit ist unabhängig von Sympathikus und Parasympathikus, kann aber unter deren Einfluss modifiziert werden. Dies ist ein zusätzliches Bindeglied, das die autonomen postganglionären Nerven mit den Drüsen und Muskeln des Magen-Darm-Traktes verbindet.

Die Ganglien dieses Systems innervieren die Darmwände. Axone aus den Zellen dieser Ganglien verursachen Kontraktionen der Ring- und Längsmuskeln und drücken Nahrung durch den Magen-Darm-Trakt, ein Prozess, der als Peristaltik bezeichnet wird. Somit bestimmen diese Ganglien die Merkmale lokaler peristaltischer Bewegungen. Wenn sich die Nahrungsmasse im Darm befindet, dehnt sie ihre Wände leicht, was eine Verengung des etwas höher gelegenen Bereichs entlang des Darmverlaufs und eine Entspannung des etwas darunter liegenden Bereichs bewirkt. Dadurch wird die Lebensmittelmasse weiter geschoben. Unter dem Einfluss parasympathischer oder sympathischer Nerven kann sich jedoch die Aktivität der Darmganglien verändern. Die Aktivierung des parasympathischen Systems verstärkt die Peristaltik, und die Aktivierung des sympathischen Systems schwächt sie.

Acetylcholin dient als Mediator, der die glatte Darmmuskulatur erregt. Hemmungssignale, die zur Entspannung führen, scheinen jedoch von verschiedenen Substanzen übermittelt zu werden, von denen nur wenige untersucht wurden. Unter den Darm-Neurotransmittern gibt es mindestens drei, die auch im Zentralnervensystem wirken: Somatostatin (siehe unten), Endorphine und Substanz P (siehe Kapitel 6).

Zentrale Regulation der Funktionen des vegetativen Nervensystems

Das Zentralnervensystem übt in viel geringerem Maße Kontrolle über das autonome System aus als über das sensorische oder skelettmotorische System. Bereiche des Gehirns, die am stärksten mit autonomen Funktionen in Verbindung gebracht werden, sind Hypothalamus und Hirnstamm, insbesondere der Teil davon, der sich direkt über dem Rückenmark befindet - die Medulla oblongata. Von diesen Bereichen gehen die Hauptwege zu den sympathischen und parasympathischen präganglionären autonomen Neuronen auf der Wirbelsäulenebene.

Hypothalamus. Der Hypothalamus ist einer der Bereiche des Gehirns, dessen allgemeine Struktur und Organisation bei Vertretern verschiedener Klassen von Wirbeltieren mehr oder weniger ähnlich ist.

Im Allgemeinen gilt dies als Hypothalamus steht im Mittelpunkt der viszeralen integrativen Funktionen. Signale aus den neuronalen Systemen des Hypothalamus gelangen direkt in die Netzwerke, die die präganglionären Abschnitte der autonomen Nervenbahnen erregen. Darüber hinaus übt diese Region des Gehirns direkte Kontrolle über das gesamte endokrine System durch spezifische Neuronen aus, die die Sekretion von Hormonen aus der vorderen Hypophyse regulieren, und die Axone anderer hypothalamischer Neuronen enden in der hinteren Hypophyse. Hier scheiden diese Endungen Mediatoren aus, die als Hormone im Blut zirkulieren: 1) Vasopressin, das in Notfällen bei Flüssigkeits- oder Blutverlust den Blutdruck erhöht; es verringert auch die Ausscheidung von Wasser im Urin (weshalb Vasopressin auch als antidiuretisches Hormon bezeichnet wird); 2) Oxytocin, Stimulierung der Uteruskontraktionen im Endstadium der Geburt.

Reis. 65. Hypothalamus und Hypophyse. Zeigt schematisch die wichtigsten Funktionsbereiche des Hypothalamus.

Obwohl es unter den Ansammlungen hypothalamischer Neuronen mehrere klar abgegrenzte Kerne gibt, ist der größte Teil des Hypothalamus eine Ansammlung von Zonen mit verschwommenen Grenzen (Abb. 65). Allerdings gibt es in drei Zonen ziemlich ausgeprägte Kerne. Wir werden nun die Funktionen dieser Strukturen betrachten.

1. Periventrikuläre Zone direkt neben dem dritten Hirnventrikel, der durch das Zentrum des Hypothalamus verläuft. Zellen, die den Ventrikel auskleiden, leiten Informationen zu Neuronen in der periventrikulären Zone über wichtige interne Parameter weiter, die möglicherweise reguliert werden müssen, wie Temperatur, Salzkonzentration und Hormonspiegel, die von der Schilddrüse, den Nebennieren oder den Keimdrüsen ausgeschieden werden, wie von der Hypophyse angewiesen .

2. Mediale Zone enthält die meisten Wege, über die der Hypothalamus die endokrine Kontrolle durch die Hypophyse ausübt. Ganz ungefähr kann gesagt werden, dass die Zellen der periventrikulären Zone die eigentliche Ausführung von Befehlen steuern, die von den Zellen der medialen Zone an die Hypophyse gegeben werden.

3. Durch Seitenzonenzellen Kontrolle über den Hypothalamus von den höheren Instanzen der Großhirnrinde und des limbischen Systems. Es erhält auch sensorische Informationen von den Zentren der Medulla oblongata, die die Atmungs- und Herz-Kreislauf-Aktivität koordinieren. Die laterale Zone ist wo Höhere Gehirnzentren können Anpassungen an den Reaktionen des Hypothalamus vornehmen auf Veränderungen im inneren Umfeld. Im Cortex z. Vergleich von Informationen aus zwei Quellen - interne und externe Umgebung. Wenn beispielsweise der Kortex entscheidet, dass die Zeit und die Umstände nicht zum Essen geeignet sind, werden die sensorischen Berichte von niedrigem Blutzucker und leerem Magen bis zu einem günstigeren Moment beiseite geschoben. Das Ignorieren des Hypothalamus durch das limbische System ist weniger wahrscheinlich. Vielmehr kann dieses System der Interpretation äußerer Sinnesreize eine emotionale und motivationale Färbung verleihen oder auf diesen Reizen basierende Wahrnehmungen der Umgebung mit ähnlichen Situationen in der Vergangenheit vergleichen.

Zusammen mit den kortikalen und limbischen Komponenten führt der Hypothalamus auch viele routinemäßige integrierende Aktionen aus, und zwar über viel längere Zeiträume als während der Umsetzung kurzfristiger regulatorischer Funktionen. Der Hypothalamus „weiß“ im Voraus, welche Bedürfnisse der Körper in einem normalen täglichen Lebensrhythmus haben wird. Er bringt zum Beispiel das endokrine System in volle Einsatzbereitschaft, sobald wir aufwachen. Es überwacht auch die hormonelle Aktivität der Eierstöcke während des gesamten Menstruationszyklus; unternimmt Schritte, um die Gebärmutter auf die Ankunft einer befruchteten Eizelle vorzubereiten. Bei Zugvögeln und überwinternden Säugetieren koordiniert der Hypothalamus mit seiner Fähigkeit, die Länge der Tageslichtstunden zu bestimmen, das Leben des Organismus während mehrmonatiger Zyklen. (Diese Aspekte der zentralisierten Regulierung interner Funktionen werden in den Kapiteln 5 und 6 erörtert.)

Mark(Thalamus und Hypothalamus)

Der Hypothalamus macht weniger als 5 % der gesamten Gehirnmasse aus. Diese kleine Gewebemenge enthält jedoch Zentren, die alle Funktionen des Körpers unterstützen, mit Ausnahme der spontanen Atembewegungen, der Regulierung des Blutdrucks und des Herzrhythmus. Diese letzten Funktionen hängen von der Medulla oblongata ab (siehe Abb. 66). Bei traumatischen Hirnverletzungen tritt der sogenannte „Hirntod“ ein, wenn alle Anzeichen einer elektrischen Aktivität der Hirnrinde verschwinden und die Kontrolle durch den Hypothalamus und die Medulla oblongata verloren geht, obwohl eine künstliche Beatmung noch eine ausreichende Sättigung des zirkulierenden Blutes mit Sauerstoff aufrechterhalten kann.

Fortsetzung
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