homeostase

Homeostase, homeorese, homeomorfose - características do estado do corpo. A essência sistêmica do organismo se manifesta principalmente em sua capacidade de se autorregular em condições ambientais em constante mudança. Uma vez que todos os órgãos e tecidos do corpo são compostos de células, cada uma das quais é um organismo relativamente independente, o estado ambiente interno corpo humanoé de grande importância para o seu funcionamento normal. Para o corpo humano - uma criatura terrestre - o ambiente é a atmosfera e a biosfera, ao mesmo tempo em que interage em certa medida com a litosfera, hidrosfera e noosfera. Ao mesmo tempo, a maioria das células corpo humano imerso em um meio líquido, que é representado por sangue, linfa e fluido intercelular. Apenas os tecidos tegumentares interagem diretamente com ambiente humano ambiente, todas as outras células são isoladas do mundo exterior, o que permite ao corpo padronizar amplamente as condições para sua existência. Em particular, a capacidade de manter uma temperatura corporal constante de cerca de 37 ° C garante a estabilidade dos processos metabólicos, pois tudo reações bioquímicas, que constituem a essência do metabolismo, dependem muito fortemente da temperatura. É igualmente importante manter uma tensão constante de oxigênio nos fluidos corporais, dióxido de carbono, a concentração de vários íons, etc. NO condições normais existência, inclusive durante a adaptação e atividade, existem pequenos desvios de tais parâmetros, mas eles são rapidamente eliminados, o ambiente interno do corpo retorna a uma norma estável. Grande fisiologista francês do século XIX. Claude Bernard disse: "A constância do ambiente interno é pré-requisito vida livre." Os mecanismos fisiológicos que garantem a manutenção da constância do meio interno são denominados homeostáticos, e o fenômeno em si, que reflete a capacidade do organismo de autorregular o meio interno, é denominado homeostase. Este termo foi introduzido em 1932 por W. Cannon, um desses fisiologistas do século 20, que, juntamente com N.A. Bernstein, P.K. Anokhin e N. Wiener, estiveram nas origens da ciência do controle - a cibernética. O termo "homeostase" é usado não apenas em pesquisas fisiológicas, mas também cibernéticas, pois é justamente a manutenção da constância de quaisquer características de um sistema complexo que é objetivo principal qualquer gestão.

Outro pesquisador notável, K. Waddington, chamou a atenção para o fato de que o corpo é capaz de manter não apenas a estabilidade de seu estado interno, mas também a relativa constância características dinâmicas, ou seja, o curso dos processos no tempo. Esse fenômeno, por analogia com a homeostase, foi chamado de homeorese. É de particular importância para um organismo em crescimento e desenvolvimento e consiste no fato de que o organismo é capaz de manter (dentro de certos limites, é claro) o "canal de desenvolvimento" no curso de suas transformações dinâmicas. Em particular, se a criança, por motivo de doença ou deterioração acentuada condições de vida causadas por causas sociais (guerra, terremoto, etc.), fica significativamente atrás de seus pares em desenvolvimento normal, isso não significa que tal atraso seja fatal e irreversível. Se o período de eventos adversos terminar e a criança receber condições adequadas para o desenvolvimento, tanto em termos de crescimento quanto de nível desenvolvimento funcional ele logo alcança seus pares e no futuro não difere significativamente deles. Isso explica o fato de aqueles que se submeteram desde cedo doença grave as crianças muitas vezes crescem em adultos saudáveis ​​e proporcionalmente construídos. A homeorese desempenha um papel crucial tanto na gestão desenvolvimento ontogenético e nos processos de adaptação. Enquanto isso mecanismos fisiológicos homeorese ainda não é bem compreendida.

A terceira forma de autorregulação da constância do corpo é homeomorfose - a capacidade de manter a invariância da forma. Essa característica é mais característica de um organismo adulto, pois crescimento e desenvolvimento são incompatíveis com a invariância da forma. No entanto, se considerarmos curtos períodos de tempo, especialmente durante os períodos de inibição do crescimento, então nas crianças é possível detectar a capacidade de homeomorfose. Estamos falando do fato de que no corpo há uma mudança contínua de gerações de suas células constituintes. As células não vivem muito (a única exceção é células nervosas): A vida útil normal das células do corpo é de semanas ou meses. No entanto, cada nova geração de células repete quase exatamente a forma, tamanho, localização e, consequentemente, propriedades funcionais a geração anterior. Mecanismos fisiológicos especiais impedem mudanças significativas no peso corporal em condições de fome ou excessos. Em particular, durante a fome, a digestibilidade aumenta acentuadamente. nutrientes, e quando comer demais, pelo contrário, o máximo de proteínas, gorduras e carboidratos provenientes dos alimentos são "queimados" sem nenhum benefício para o organismo. Provou-se (N.A. Smirnova) que em um adulto, mudanças bruscas e significativas no peso corporal (principalmente devido à quantidade de gordura) em qualquer direção são sinais seguros de uma falha na adaptação, sobrecarga e indicam uma disfunção funcional do corpo . O corpo da criança torna-se especialmente sensível às influências externas durante os períodos de crescimento mais rápido. A violação da homeomorfose é o mesmo sinal desfavorável que as violações da homeostase e da homeorese.

O conceito de constantes biológicas. O corpo é um complexo de um grande número de uma grande variedade de substâncias. No processo de atividade vital das células do corpo, a concentração dessas substâncias pode mudar significativamente, o que significa uma mudança no ambiente interno. Seria impensável se os sistemas de controle do corpo fossem forçados a monitorar a concentração de todas essas substâncias, ou seja, têm muitos sensores (receptores), analisam continuamente Estado atual tomar decisões de gestão e monitorizar a sua eficácia. Nem informação nem recursos energéticos o organismo não seria suficiente para tal regime de controle de todos os parâmetros. Portanto, o corpo está limitado a monitorar um número relativamente pequeno dos indicadores mais significativos que precisam ser mantidos em um nível relativamente constante em prol do bem-estar. maioria absoluta células do corpo. Esses parâmetros mais rigidamente homeostáticos se transformam em "constantes biológicas", e sua invariância é garantida por flutuações às vezes bastante significativas de outros parâmetros que não pertencem à categoria de homeostáticos. Assim, os níveis de hormônios envolvidos na regulação da homeostase podem mudar dez vezes no sangue, dependendo do estado do ambiente interno e da exposição a fatores externos. Ao mesmo tempo, os parâmetros homeostáticos mudam apenas em 10-20%.

As constantes biológicas mais importantes. Entre as constantes biológicas mais importantes, cuja manutenção em um nível relativamente inalterado, várias sistemas fisiológicos organismo deve ser chamado temperatura corporal, nível de glicose no sangue, conteúdo de íons H+ nos fluidos corporais, tensão parcial oxigênio e dióxido de carbono nos tecidos.

Doença como sintoma ou consequência de distúrbios da homeostase. Quase todas as doenças humanas estão associadas a uma violação da homeostase. Assim, por exemplo, para muitos doenças infecciosas, e também no caso processos inflamatórios, a homeostase da temperatura é fortemente perturbada no corpo: ocorre febre (febre), às vezes com risco de vida. A razão para tal violação da homeostase pode estar tanto nas características da reação neuroendócrina quanto nas violações da atividade dos tecidos periféricos. Nesse caso, a manifestação da doença - febre - é consequência de uma violação da homeostase.

Normalmente, as condições febris são acompanhadas de acidose - uma violação do equilíbrio ácido-base e uma mudança na reação dos fluidos corporais para o lado ácido. A acidose também é característica de todas as doenças associadas à deterioração do sistema cardiovascular e sistemas respiratórios(doenças do coração e dos vasos sanguíneos, lesões inflamatórias e alérgicas do sistema broncopulmonar, etc.). Muitas vezes, a acidose acompanha as primeiras horas de vida de um recém-nascido, especialmente se a respiração normal não começar imediatamente após o nascimento. Para eliminar essa condição, o recém-nascido é colocado em uma câmara especial com alto teor de oxigênio. A acidose metabólica com grande esforço muscular pode ocorrer em pessoas de qualquer idade e se manifesta com falta de ar e aumento da sudorese, além de sensações dolorosas nos músculos. Após a conclusão do trabalho, o estado de acidose pode persistir de vários minutos a 2-3 dias, dependendo do grau de fadiga, condicionamento físico e eficácia dos mecanismos homeostáticos.

Doenças muito perigosas que levam a uma violação da homeostase do sal da água, como a cólera, na qual uma grande quantidade de água é removida do corpo e os tecidos perdem suas propriedades funcionais. Muitas doenças renais também levam a uma violação da homeostase do sal da água. Como resultado de algumas dessas doenças, a alcalose pode se desenvolver - um aumento excessivo na concentração de substâncias alcalinas no sangue e um aumento no pH (mudança para o lado alcalino).

Em alguns casos, menores, mas violações prolongadas homeostase pode levar ao desenvolvimento de certas doenças. Portanto, há evidências de que o consumo excessivo de açúcar e outras fontes de carboidratos que interrompem a homeostase da glicose leva a danos ao pâncreas, como resultado, uma pessoa desenvolve diabetes. Também perigoso é o consumo excessivo de sais de mesa e outros sais minerais, especiarias quentes, etc., que aumentam a carga no sistema excretor. Rins Podem não lidar com a abundância de substâncias que precisam ser removidas do corpo, resultando em uma violação da homeostase água-sal. Uma de suas manifestações é o edema - o acúmulo de líquido nos tecidos moles do corpo. A causa do edema geralmente está na insuficiência do sistema cardiovascular, ou em violações dos rins e, como resultado, o metabolismo mineral.

A homeostase é a capacidade do corpo humano de se adaptar às mudanças nas condições do ambiente externo e interno. A operação estável dos processos de homeostase garante à pessoa um estado de saúde confortável em qualquer situação, mantendo a constância da vitalidade. indicadores importantes organismo.

Homeostase do ponto de vista biológico e ecológico

Na homeostase se aplicam a quaisquer organismos multicelulares. Ao mesmo tempo, os ambientalistas costumam prestar atenção ao equilíbrio ambiente externo. Acredita-se que essa seja a homeostase do ecossistema, que também está sujeito a mudanças e é constantemente reconstruído para continuar existindo.

Se o equilíbrio em qualquer sistema é perturbado e não é capaz de restaurá-lo, isso leva a uma cessação completa do funcionamento.

O homem não é exceção, os mecanismos homeostáticos desempenham um papel importante na vida cotidiana e o grau de mudança permitido nos principais indicadores do corpo humano é muito pequeno. Com flutuações incomuns no ambiente externo ou interno, um mau funcionamento da homeostase pode levar a consequências fatais.

O que é homeostase e seus tipos

Todos os dias uma pessoa é exposta a vários fatores meio ambiente, mas para que o principal processos biológicos no corpo continuou a trabalhar de forma estável, suas condições não devem mudar. É na manutenção dessa estabilidade que reside o principal papel da homeostase.

É costume distinguir três tipos principais:

1. Genético.
2. Fisiológico.
3. Estrutural (regenerativo ou celular).

Para uma existência de pleno direito, uma pessoa precisa do trabalho de todos os três tipos de homeostase em um complexo; se um deles falhar, isso leva a sair pela culatra para boa saúde. O trabalho de processos bem coordenado permitirá que você ignore ou suporte as mudanças mais comuns com o mínimo de inconveniência e se sinta confiante.

Este tipo de homeostase é a capacidade de manter um único genótipo dentro de uma população. No nível molecular-celular, mantém-se um único sistema genético, que carrega um certo conjunto de informações hereditárias.

O mecanismo permite que os indivíduos se cruzem, mantendo o equilíbrio e a uniformidade de um grupo de pessoas condicionalmente fechado (população).

Homeostase fisiológica

Este tipo de homeostase é responsável por manter condição ideal principais sinais vitais:

• temperatura corporal.
• Pressão sanguínea.
• Estabilidade digestiva.

Os sistemas imunológico, endócrino e nervoso são responsáveis ​​pelo seu bom funcionamento. No caso de uma falha imprevista na operação de um dos sistemas, isso afeta imediatamente o bem-estar de todo o organismo, leva ao enfraquecimento das funções de proteção e ao desenvolvimento de doenças.

Homeostase celular (estrutural)

Esta espécie também é chamada de "regeneração", que provavelmente descreve melhor as características funcionais.

As principais forças dessa homeostase visam restaurar e curar células danificadas dos órgãos internos do corpo humano. São esses mecanismos que trabalho correto permitir que o corpo se recupere de uma doença ou lesão.

Os principais mecanismos de homeostase desenvolvem-se e evoluem junto com a pessoa, adaptando-se melhor às mudanças do ambiente externo.

Funções da homeostase

Para entender corretamente as funções e propriedades da homeostase, é melhor considerar sua ação em exemplos específicos.

Assim, por exemplo, ao praticar esportes, a respiração humana e o pulso aceleram, o que indica o desejo do corpo de manter o equilíbrio interno sob condições ambientais alteradas.

Ao se mudar para um país com um clima significativamente diferente do habitual, por algum tempo você pode se sentir mal. Dependendo do saúde geral de uma pessoa, os mecanismos de homeostase permitem adaptar-se a novas condições de vida. Para alguns, a aclimatação não é sentida e o equilíbrio interno se ajusta rapidamente, enquanto outros precisam esperar um pouco antes que o corpo ajuste seu desempenho.

Em condições temperatura elevada a pessoa fica quente e começa a suar. Esse fenômeno é considerado evidência direta do funcionamento de mecanismos de autorregulação.

De muitas maneiras, o trabalho das principais funções homeostáticas depende da hereditariedade, o material genético transmitido pela geração mais velha da família.

Com base nos exemplos dados, é claramente possível traçar as principais funções:

• Energia.
• Adaptável.
• Reprodutivo.

É importante atentar para o fato de que na velhice, assim como na infância o trabalho estável da homeostase requer atenção especial, devido ao fato de que a reação dos principais sistemas reguladores durante esses períodos da vida é lenta.

Propriedades da homeostase

Conhecendo as funções básicas da autorregulação, também é útil entender quais propriedades ela possui. A homeostase é uma inter-relação complexa de processos e reações. Entre as propriedades da homeostase estão:

• Instabilidade.
• Esforçando-se pelo equilíbrio.
• Imprevisibilidade.

Os mecanismos estão em constante mudança, testando as condições para escolher a melhor opção de adaptação a eles. Esta é a propriedade da instabilidade.

O equilíbrio é o principal objetivo e propriedade de qualquer organismo, ele constantemente se esforça por isso, tanto estrutural quanto funcionalmente.

Em alguns casos, a reação do corpo às mudanças no ambiente externo ou interno pode se tornar inesperada, levar à reestruturação dos órgãos vitais. sistemas importantes. A imprevisibilidade da homeostase pode causar algum desconforto, o que não indica um efeito prejudicial adicional sobre o estado do corpo.

Como melhorar o funcionamento dos mecanismos do sistema homeostático

Do ponto de vista da medicina, qualquer doença é evidência de um mau funcionamento da homeostase. Ameaças externas e internas afetam constantemente o corpo, e apenas a coerência no trabalho dos principais sistemas ajudará a enfrentá-las.

O enfraquecimento do sistema imunológico não acontece sem motivo. A medicina moderna possui uma ampla gama de ferramentas que podem ajudar uma pessoa a manter sua saúde, independentemente do que causou a falha.

Mudanças nas condições climáticas, situações estressantes, lesões - tudo isso pode levar ao desenvolvimento de doenças de gravidade variável.

Para que as funções da homeostase funcionem corretamente e o mais rápido possível, é necessário monitorar condição geral sua saúde. Para fazer isso, você pode consultar um médico para um exame para determinar sua vulnerabilidades e escolha um conjunto de terapia para eliminá-los. O diagnóstico regular ajudará a controlar melhor os processos básicos da vida.

Nesse caso, é importante seguir de forma independente recomendações simples:

• Evitar Situações estressantes para proteger o sistema nervoso do esforço excessivo constante.
• Monitore sua dieta, não se sobrecarregue com alimentos pesados, evite a fome irracional, o que permitirá sistema digestivo mais fácil fazer o seu trabalho.
• Escolha complexos vitamínicos adequados para reduzir o impacto das mudanças climáticas sazonais.

atitude vigilante para própria saúde ajudará os processos homeostáticos a responder corretamente e em tempo hábil a quaisquer mudanças.

No organismo de animais superiores, foram desenvolvidas adaptações que neutralizam muitas influências do ambiente externo, proporcionando condições relativamente constantes para a existência de células. Isso é essencial para a vida de todo o organismo. Ilustramos isso com exemplos. As células do corpo de animais de sangue quente, ou seja, animais com temperatura corporal constante, funcionam normalmente apenas dentro de limites estreitos de temperatura (em humanos, entre 36 e 38 °). Uma mudança de temperatura além desses limites leva à interrupção da atividade celular. Ao mesmo tempo, o corpo de animais de sangue quente pode normalmente existir com flutuações muito mais amplas na temperatura do ambiente externo. Por exemplo, Urso polar pode viver a uma temperatura de - 70 ° e + 20-30 °. Isso se deve ao fato de que em todo o organismo sua troca de calor com o ambiente é regulada, ou seja, a geração de calor (intensidade, processos químicos ocorrendo com a liberação de calor) e transferência de calor. Assim, a uma temperatura ambiente baixa, a geração de calor aumenta e a transferência de calor diminui. Portanto, com flutuações na temperatura externa (dentro de certos limites), a constância da temperatura corporal é mantida.

As funções das células do corpo são normais apenas com uma relativa constância da pressão osmótica, devido à constância do conteúdo de eletrólitos e água nas células. Mudanças na pressão osmótica - sua diminuição ou aumento - levam a violações acentuadas das funções e da estrutura das células. O organismo como um todo pode existir por algum tempo tanto com ingestão excessiva e com privação de água, quanto com grandes e pequenas quantidades de sais nos alimentos. Isso se deve à presença no corpo de adaptações que contribuem para manter
constância da quantidade de água e eletrólitos no corpo. Em caso de ingestão excessiva de água, quantidades significativas são rapidamente excretadas do corpo pelos órgãos excretores (rins, glândulas sudoriparas, pele), e com a falta de água, fica retido no corpo. Da mesma forma, os órgãos excretores regulam o conteúdo de eletrólitos no corpo: eles removem rapidamente quantidades excessivas deles ou os mantêm nos fluidos corporais com ingestão insuficiente de sais.

A concentração de eletrólitos individuais no sangue e fluido tecidual, por um lado, e no protoplasma das células, por outro, é diferente. O sangue e o fluido tecidual contêm mais íons sódio, e o protoplasma das células contém mais íons potássio. A diferença na concentração de íons dentro e fora da célula é alcançada por um mecanismo especial que mantém os íons de potássio dentro da célula e não permite que os íons de sódio se acumulem na célula. Esse mecanismo, cuja natureza ainda não é clara, é chamado de bomba sódio-potássio e está associado ao processo de metabolismo celular.

As células do corpo são muito sensíveis a mudanças na concentração de íons de hidrogênio. Uma mudança na concentração desses íons em uma direção ou outra interrompe drasticamente a atividade vital das células. O ambiente interno do corpo é caracterizado por uma concentração constante de íons de hidrogênio, que depende da presença dos chamados sistemas tampão no sangue e no fluido tecidual (p. 48) e da atividade dos órgãos excretores. Com um aumento no teor de ácidos ou álcalis no sangue, eles são rapidamente excretados do corpo e, assim, a constância da concentração de íons de hidrogênio no ambiente interno é mantida.

As células, especialmente as células nervosas, são muito sensíveis às mudanças no açúcar no sangue, um nutriente importante. Portanto, a constância do teor de açúcar no sangue é de grande importância para o processo da vida. É alcançado pelo fato de que, com um aumento nos níveis de açúcar no sangue no fígado e nos músculos, um polissacarídeo, glicogênio, depositado nas células, é sintetizado a partir dele e, com uma diminuição nos níveis de açúcar no sangue, o glicogênio é quebrado no fígado e músculos e o açúcar da uva é liberado no sangue.

permanência composição química e as propriedades físico-químicas do ambiente interno é uma característica importante dos organismos de animais superiores. Para designar essa constância, W. Cannon propôs um termo que se tornou muito difundido - homeostase. A expressão da homeostase é a presença de uma série de constantes biológicas, ou seja, indicadores quantitativos estáveis ​​que caracterizam condição normal organismo. Esses valores constantes são: temperatura corporal, pressão osmótica do sangue e fluido tecidual, conteúdo de íons de sódio, potássio, cálcio, cloro e fósforo, bem como proteínas e açúcar, a concentração de íons de hidrogênio e vários outros.

Observando a constância da composição, propriedades físico-químicas e biológicas do meio interno, deve-se ressaltar que ele não é absoluto, mas relativo e dinâmico. Essa constância é alcançada pelo trabalho contínuo de vários órgãos e tecidos, como resultado das mudanças na composição e nas propriedades físico-químicas do ambiente interno que ocorrem sob a influência de mudanças no ambiente externo e como resultado de a atividade vital do organismo são niveladas.

O papel de diferentes órgãos e seus sistemas na manutenção da homeostase é diferente. Assim, o sistema digestivo garante o fluxo de nutrientes para o sangue na forma em que podem ser utilizados pelas células do corpo. O sistema circulatório realiza movimento contínuo sangue e transporte várias substâncias no corpo, como resultado do qual nutrientes, oxigênio e vários compostos químicos formados no próprio corpo entram nas células, e os produtos de decomposição, incluindo o dióxido de carbono, liberado pelas células, são transferidos para os órgãos que os removem do corpo . Os órgãos respiratórios fornecem oxigênio ao sangue e removem o dióxido de carbono do corpo. O fígado e vários outros órgãos realizam um número significativo de transformações químicas - a síntese e a quebra de muitos compostos químicos importante na vida das células. Os órgãos excretores - rins, pulmões, glândulas sudoríparas, pele - removem do corpo os produtos finais da decomposição de substâncias orgânicas e mantêm um conteúdo constante de água e eletrólitos no sangue e, portanto, no fluido tecidual e nas células do o corpo.

O sistema nervoso desempenha um papel importante na manutenção da homeostase. sensível às várias mudanças ambiente externo ou interno, regula a atividade dos órgãos e sistemas de tal forma que as mudanças e distúrbios que ocorrem ou poderiam ocorrer no corpo são prevenidos e nivelados.

Graças ao desenvolvimento de adaptações que garantem a relativa constância do ambiente interno do corpo, suas células são menos suscetíveis às influências mutáveis ​​do ambiente externo. De acordo com Cl. Bernard, “a constância do ambiente interno é condição para uma vida livre e independente”.

A homeostase tem certos limites. Quando o corpo permanece, especialmente por muito tempo, em condições que diferem significativamente daquelas às quais está adaptado, a homeostase é perturbada e podem ocorrer mudanças incompatíveis com a vida normal. Assim, com uma mudança significativa na temperatura externa na direção de seu aumento e diminuição, a temperatura corporal pode aumentar ou diminuir e pode ocorrer superaquecimento ou resfriamento do corpo, levando à morte. Da mesma forma, com uma restrição significativa da ingestão de água e sais no corpo ou uma privação completa dessas substâncias, a constância relativa da composição e das propriedades físico-químicas do ambiente interno é perturbada depois de um tempo e a vida pára.

Um alto nível de homeostase ocorre apenas em certos estágios da espécie e desenvolvimento individual. Os animais inferiores não possuem adaptações suficientemente desenvolvidas para mitigar ou eliminar as influências das mudanças no ambiente externo. Assim, por exemplo, a relativa constância da temperatura corporal (homeotermia) é mantida apenas em animais de sangue quente. Nos chamados animais de sangue frio, a temperatura corporal aproxima-se da temperatura do ambiente externo e representa variável(poiquilotermia). Um animal recém-nascido não possui tal constância de temperatura corporal, composição e propriedades do ambiente interno, como em um organismo adulto.

Mesmo pequenas violações da homeostase levam à patologia e, portanto, à determinação de parâmetros fisiológicos relativamente constantes, como temperatura corporal, pressão arterial, composição, físico-químico e propriedades biológicas sangue, etc., é de grande valor diagnóstico.

Como você sabe, uma célula viva é um sistema móvel e autorregulado. Sua organização interna é sustentada por processos ativos que visam limitar, prevenir ou eliminar os deslocamentos causados ​​por diversas influências do ambiente e do ambiente interno. A capacidade de retornar ao estado original após um desvio de um determinado nível médio, causado por um ou outro fator "perturbador", é a principal propriedade da célula. O organismo multicelular é organização holística, elementos celulares que são especializados para realizar várias funções. A interação dentro do corpo é realizada por complexos mecanismos regulatórios, coordenados e correlacionados com a participação de fatores nervosos, humorais, metabólicos e outros. Muitos mecanismos individuais que regulam as relações intra e intercelulares, em alguns casos, têm efeitos mutuamente opostos (antagonistas) que se equilibram. Isso leva ao estabelecimento de um fundo fisiológico móvel (equilíbrio fisiológico) no corpo e permite que o sistema vivo mantenha relativa constância dinâmica, apesar das mudanças na meio Ambiente e mudanças que ocorrem no processo de vida do organismo.

O termo "homeostase" foi proposto em 1929 pelo fisiologista W. Cannon, que acreditava que processos fisiológicos, mantendo a estabilidade no corpo, são tão complexos e diversos que é aconselhável combiná-los sob o nome geral de homeostase. No entanto, em 1878, K. Bernard escreveu que todos os processos da vida têm apenas um objetivo - manter a constância das condições de vida em nosso ambiente interno. Declarações semelhantes são encontradas nos trabalhos de muitos pesquisadores do século XIX e da primeira metade do século XX. (E. Pfluger, S. Richet, L.A. Fredericq, I.M. Sechenov, I.P. Pavlov, K.M. Bykov e outros). As obras de L. S. Stern (com colaboradores), dedicado ao papel das funções de barreira que regulam a composição e as propriedades do microambiente de órgãos e tecidos.

A própria ideia de homeostase não corresponde ao conceito de equilíbrio estável (não flutuante) no corpo - o princípio do equilíbrio não é aplicável a processos fisiológicos e bioquímicos complexos que ocorrem em sistemas vivos. Também é errado opor a homeostase às flutuações rítmicas do ambiente interno. homeostase em sentido amplo abrange as questões de fluxo cíclico e de fases de reações, compensação, regulação e auto-regulação das funções fisiológicas, a dinâmica da interdependência dos componentes nervosos, humorais e outros do processo regulador. Os limites da homeostase podem ser rígidos e plásticos, variam de acordo com a idade individual, sexo, condições sociais, profissionais e outras.

De particular importância para a vida do organismo é a constância da composição do sangue - a base líquida do corpo (matriz fluida), de acordo com W. Cannon. A estabilidade de sua reação ativa (pH), pressão osmótica, proporção de eletrólitos (sódio, cálcio, cloro, magnésio, fósforo), teor de glicose, número de elementos figurados e assim por diante são bem conhecidos. Assim, por exemplo, o pH do sangue, como regra, não ultrapassa 7,35-7,47. Mesmo distúrbios graves do metabolismo ácido-base com uma patologia de acúmulo de ácido no fluido tecidual, por exemplo, na acidose diabética, têm muito pouco efeito sobre reação ativa sangue. Apesar do fato de que a pressão osmótica do sangue e do fluido tecidual está sujeita a flutuações contínuas devido ao fornecimento constante de produtos osmoticamente ativos do metabolismo intersticial, ela permanece em um certo nível e muda apenas em algumas condições patológicas graves.

A manutenção de uma pressão osmótica constante é de suma importância para o metabolismo da água e para a manutenção do equilíbrio iônico no corpo (ver Metabolismo água-sal). A maior constância é a concentração de íons sódio no ambiente interno. O conteúdo de outros eletrólitos também flutua dentro de limites estreitos. Disponibilidade um grande número osmorreceptores em tecidos e órgãos, incluindo a formações nervosas(hipotálamo, hipocampo) e um sistema coordenado de reguladores do metabolismo da água e da composição iônica permite que o corpo elimine rapidamente as mudanças na pressão sanguínea osmótica que ocorrem, por exemplo, quando a água é introduzida no corpo.

Apesar do sangue representar o ambiente interno geral do corpo, as células dos órgãos e tecidos não entram diretamente em contato com ele.

NO organismos multicelulares cada órgão tem seu próprio ambiente interno (microambiente) correspondente à sua estrutura e características funcionais, e o estado normal dos órgãos depende da composição química, físico-química, biológica e outras propriedades desse microambiente. Sua homeostase é determinada pelo estado funcional das barreiras histohemáticas e sua permeabilidade nas direções sangue→líquido tecidual, líquido tecidual→sangue.

De particular importância é a constância do ambiente interno para as atividades do sistema nervoso: mesmo pequenas mudanças químicas e físico-químicas que ocorrem no líquido cefalorraquidiano, glia e espaços pericelulares podem causar uma ruptura acentuada no curso dos processos vitais em neurônios individuais ou em seus conjuntos. Um sistema homeostático complexo, incluindo vários mecanismos neuro-humorais, bioquímicos, hemodinâmicos e outros mecanismos reguladores, é o sistema para garantir o nível ideal pressão sanguínea. Nesse caso, o limite superior do nível de pressão arterial é determinado pela funcionalidade dos barorreceptores do sistema vascular do corpo e o limite inferior é determinado pelas necessidades de suprimento sanguíneo do corpo.

Os mecanismos homeostáticos mais perfeitos no corpo de animais superiores e humanos incluem os processos de termorregulação; em animais homoiotérmicos, flutuações de temperatura nas partes internas do corpo no máximo mudanças abruptas temperatura ambiente não exceda décimos de grau.

Vários pesquisadores explicam os mecanismos de natureza biológica geral que fundamentam a homeostase de diferentes maneiras. Assim, W. Cannon atribuiu especial importância ao sistema nervoso superior, L. A. Orbeli considerou a função adaptativa-trófica do sistema nervoso simpático como um dos principais fatores da homeostase. O papel organizador do aparelho nervoso (o princípio do nervismo) é amplamente performances famosas sobre a essência dos princípios da homeostase (I. M. Sechenov, I. P. Pavlov, A. D. Speransky e outros). No entanto, nem o princípio dominante (A. A. Ukhtomsky), nem a teoria das funções de barreira (L. S. Stern), nem a síndrome de adaptação geral (G. Selye), nem a teoria sistemas funcionais(P. K. Anokhin), nem a regulação hipotalâmica da homeostase (N. I. Grashchenkov) e muitas outras teorias não resolvem completamente o problema da homeostase.

Em alguns casos, o conceito de homeostase não é usado corretamente para explicar estados fisiológicos, processos e até fenômenos sociais. Assim surgiram na literatura os termos “imunológico”, “eletrólito”, “sistêmico”, “molecular”, “físico-químico”, “homeostase genética” e afins. Tentativas foram feitas para reduzir o problema da homeostase ao princípio da auto-regulação. Um exemplo de solução do problema da homeostase do ponto de vista da cibernética é a tentativa de Ashby (W. R. Ashby, 1948) de projetar um dispositivo autorregulador que simule a capacidade dos organismos vivos de manter o nível de certas quantidades dentro de limites fisiologicamente aceitáveis. Alguns autores consideram o ambiente interno do corpo como um complexo sistema em cadeia com muitos "inputs ativos" ( órgãos internos) e parâmetros fisiológicos individuais (fluxo sanguíneo, pressão arterial, trocas gasosas, etc.), o valor de cada um dos quais é determinado pela atividade das "entradas".

Na prática, pesquisadores e clínicos enfrentam as questões de avaliar as capacidades adaptativas (adaptativas) ou compensatórias do corpo, sua regulação, fortalecimento e mobilização, prevendo a resposta do corpo a influências perturbadoras. Alguns estados de instabilidade vegetativa, causados ​​por insuficiência, excesso ou inadequação dos mecanismos reguladores, são considerados como “doenças da homeostase”. Com certa convencionalidade, podem incluir distúrbios funcionais da atividade normal do corpo associados ao seu envelhecimento, reestruturação forçada ritmos biológicos, alguns fenômenos de distonia vegetativa, reatividade hiper e hipocompensatória durante estresse e exposição extrema etc.

Avaliar o estado dos mecanismos homeostáticos no fiziol. experimentar e em uma cunha, praticar vários testes funcionais dosados ​​aplicam-se (frio, termal, adrenalina, insulina, mezaton e outros) com definição em sangue e urina de uma paridade de agentes biologicamente ativos (hormônios, mediadores, metabólitos) e assim por diante.

Mecanismos biofísicos da homeostase

Mecanismos biofísicos da homeostase. Do ponto de vista da biofísica química, a homeostase é um estado em que todos os processos responsáveis ​​pelas transformações de energia no corpo estão em equilíbrio dinâmico. Este estado é o mais estável e corresponde ao ótimo fisiológico. De acordo com os conceitos da termodinâmica, um organismo e uma célula podem existir e se adaptar a tais condições ambientais sob as quais é possível estabelecer um curso estacionário de processos físico-químicos, ou seja, homeostase, em um sistema biológico. O principal papel no estabelecimento da homeostase pertence principalmente aos sistemas de membrana celular, que são responsáveis ​​pelos processos bioenergéticos e regulam a taxa de entrada e liberação de substâncias pelas células.

A partir dessas posições, as principais causas do distúrbio são reações não enzimáticas incomuns para a atividade normal da vida, ocorrendo nas membranas; na maioria dos casos isso reações em cadeia oxidação envolvendo radicais livres produzidos em fosfolipídios celulares. Essas reações causam danos elementos estruturais células e disfunção regulatória. Os fatores que causam distúrbios da homeostase também incluem agentes que causam a formação de radicais - radiação ionizante, toxinas infecciosas, certos alimentos, nicotina, bem como a falta de vitaminas e assim por diante.

Um dos principais fatores que estabilizam o estado homeostático e as funções das membranas são os bioantioxidantes, que inibem o desenvolvimento de reações radicais oxidativas.

Características da idade da homeostase em crianças

Características da idade da homeostase em crianças. A constância do ambiente interno do corpo e estabilidade relativa indicadores físicos e químicos em infância são fornecidos com uma predominância pronunciada de processos metabólicos anabólicos sobre os catabólicos. Esta é uma condição indispensável para o crescimento e distingue o corpo da criança do corpo do adulto, em que a intensidade dos processos metabólicos está em estado de equilíbrio dinâmico. Nesse sentido, a regulação neuroendócrina da homeostase do corpo da criança é mais intensa do que nos adultos. Cada período etário é caracterizado por características específicas dos mecanismos de homeostase e sua regulação. Portanto, em crianças com muito mais frequência do que em adultos, há graves violações da homeostase, muitas vezes com risco de vida. Esses distúrbios estão mais frequentemente associados à imaturidade das funções homeostáticas dos rins, com distúrbios das funções do trato gastrointestinal ou da função respiratória dos pulmões.

O crescimento da criança, expresso em um aumento na massa de suas células, é acompanhado por mudanças distintas na distribuição de líquidos no corpo (ver Metabolismo água-sal). O aumento absoluto no volume do líquido extracelular fica atrás da taxa de ganho de peso geral, de modo que o volume relativo do ambiente interno, expresso como porcentagem do peso corporal, diminui com a idade. Essa dependência é especialmente pronunciada no primeiro ano após o nascimento. Em crianças mais velhas, a taxa de mudança no volume relativo do líquido extracelular diminui. O sistema para regular a constância do volume de líquido (volumoreregulation) compensa os desvios na balanço hídrico dentro de limites bastante estreitos. Alto grau de hidratação tecidual em recém-nascidos e crianças jovem determina uma necessidade significativamente maior do que em adultos, da criança de água (por unidade de peso corporal). A perda de água ou sua limitação levam rapidamente ao desenvolvimento de desidratação devido ao setor extracelular, ou seja, ao meio interno. Ao mesmo tempo, os rins - os principais órgãos executivos no sistema de regulação do volume - não proporcionam economia de água. O fator limitante da regulação é a imaturidade do sistema tubular dos rins. A característica mais importante controle neuroendócrino da homeostase em recém-nascidos e crianças pequenas é a secreção relativamente alta e a excreção renal de aldosterona, que tem influência direta sobre o estado de hidratação dos tecidos e a função dos túbulos renais.

A regulação da pressão osmótica do plasma sanguíneo e do líquido extracelular em crianças também é limitada. A osmolaridade do meio interno flutua mais do que ampla variedade(±50 mosm/l) do que em adultos ±6 mosm/l). Está conectado com maior superfície corporal por 1 kg de peso e, consequentemente, com maior perda de água durante a respiração, bem como com a imaturidade dos mecanismos renais de concentração de urina em crianças. Os distúrbios da homeostase, manifestados por hiperosmose, são especialmente comuns em crianças durante o período neonatal e nos primeiros meses de vida; em idades mais avançadas, a hipoosmose começa a predominar, associada principalmente a doenças gastrointestinais ou noturnas. Menos estudada é a regulação iônica da homeostase, que está intimamente relacionada à atividade dos rins e à natureza da nutrição.

Acreditava-se anteriormente que o principal fator determinante do valor da pressão osmótica do líquido extracelular é a concentração de sódio, mas estudos mais recentes mostraram que não existe uma correlação estreita entre o teor de sódio no plasma sanguíneo e o valor da pressão osmótica total em patologia. A exceção é a hipertensão plasmática. Portanto, a terapia homeostática através da administração de soluções de glicose e sal requer o monitoramento não apenas do teor de sódio no soro ou plasma, mas também nas alterações na osmolaridade total do líquido extracelular. De grande importância na manutenção da pressão osmótica total no ambiente interno é a concentração de açúcar e uréia. O conteúdo dessas substâncias osmoticamente ativas e seu efeito no metabolismo água-sal podem aumentar acentuadamente em muitas condições patológicas. Portanto, para quaisquer violações da homeostase, é necessário determinar a concentração de açúcar e uréia. Em vista do exposto, em crianças de idade precoce, em violação dos regimes de água-sal e proteínas, um estado latente de hiper ou hipoosmose, pode desenvolver hiperazotemia (E. Kerpel-Froniusz, 1964).

Um importante indicador que caracteriza a homeostase em crianças é a concentração de íons hidrogênio no sangue e no líquido extracelular. Nos períodos pré-natal e pós-natal precoce, a regulação do equilíbrio ácido-base está intimamente relacionada ao grau de saturação de oxigênio no sangue, o que é explicado pela relativa predominância da glicólise anaeróbica nos processos bioenergéticos. Além disso, mesmo a hipóxia moderada no feto é acompanhada pelo acúmulo de ácido lático em seus tecidos. Além disso, a imaturidade da função acidogenética dos rins cria os pré-requisitos para o desenvolvimento de acidose "fisiológica". Em conexão com as peculiaridades da homeostase em recém-nascidos, ocorrem frequentemente distúrbios que ficam na fronteira entre o fisiológico e o patológico.

A reestruturação do sistema neuroendócrino na puberdade também está associada a alterações na homeostase. No entanto, as funções órgãos executivos(rins, pulmões) atingem o grau máximo de maturidade nessa idade, portanto, síndromes graves ou doenças de homeostase são raras, mas mais frequentemente estamos falando de alterações compensadas no metabolismo, que só podem ser detectadas por um exame bioquímico de sangue. Na clínica, para caracterizar a homeostase em crianças, é necessário examinar os seguintes indicadores: hematócrito, pressão osmótica total, sódio, potássio, açúcar, bicarbonatos e uréia no sangue, além de pH sanguíneo, pO 2 e pCO 2.

Características da homeostase no idoso e na idade senil

Características da homeostase no idoso e na idade senil. O mesmo nível de valores homeostáticos em diferentes períodos de idade apoiado por várias mudanças nos sistemas de sua regulação. Por exemplo, a constância da pressão arterial em uma idade jovem é mantida devido a um maior débito cardíaco e baixa resistência vascular periférica total, e em idosos e senis - devido a uma maior resistência periférica total e diminuição do débito cardíaco. Durante o envelhecimento do corpo, a constância das funções fisiológicas mais importantes é mantida em condições de confiabilidade decrescente e reduzindo o alcance possível mudanças fisiológicas homeostase. A preservação da homeostase relativa com alterações estruturais, metabólicas e funcionais significativas é alcançada pelo fato de que, ao mesmo tempo, ocorre não apenas extinção, perturbação e degradação, mas também o desenvolvimento de mecanismos adaptativos específicos. Devido a isso, um nível constante de açúcar no sangue, pH sanguíneo, pressão osmótica, potencial de membrana celular e assim por diante são mantidos.

Mudanças nos mecanismos de regulação neurohumoral, aumento da sensibilidade dos tecidos à ação de hormônios e mediadores no contexto de um enfraquecimento das influências nervosas são essenciais para manter a homeostase durante o processo de envelhecimento.

Com o envelhecimento do corpo, o trabalho do coração, ventilação pulmonar, troca gasosa, funções renais, secreção das glândulas digestivas, função das glândulas endócrinas, metabolismo e outros mudam significativamente. Essas alterações podem ser caracterizadas como homeorese - uma trajetória regular (dinâmica) de mudanças na intensidade do metabolismo e das funções fisiológicas com a idade ao longo do tempo. O valor do curso das mudanças relacionadas à idade é muito importante para caracterizar o processo de envelhecimento de uma pessoa, determinando sua idade biológica.

Na idade avançada e senil, o potencial geral dos mecanismos adaptativos diminui. Portanto, na velhice, com cargas aumentadas, estresse e outras situações, aumenta a probabilidade de ruptura dos mecanismos adaptativos e distúrbios da homeostase. Essa diminuição na confiabilidade dos mecanismos de homeostase é um dos pré-requisitos essenciais desenvolvimento de distúrbios patológicos na velhice.

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Na biologia, é a manutenção da constância do ambiente interno do corpo.
A homeostase baseia-se na sensibilidade do corpo ao desvio de certos parâmetros (constantes homeostáticas) de um determinado valor. Limites de flutuações permitidas do parâmetro homeostático ( constante homeostática) pode ser largo ou estreito. Limites estreitos são: temperatura corporal, pH do sangue, glicose no sangue. Os limites amplos são: pressão arterial, peso corporal, concentração de aminoácidos no sangue.
Receptores especiais do organismo ( interorreceptores) respondem ao desvio dos parâmetros homeostáticos dos limites dados. Tais interorreceptores são encontrados dentro do tálamo, hipotálamo, nos vasos e nos órgãos. Em resposta ao desvio dos parâmetros, eles desencadeiam reações homeostáticas restauradoras.

Mecanismo geral de respostas homeostáticas neuroendócrinas para regulação interna da homeostase

Os parâmetros da constante homeostática se desviam, os interorreceptores são excitados, então os centros correspondentes do hipotálamo são excitados, eles estimulam a liberação das liberinas correspondentes pelo hipotálamo. Em resposta à ação das liberinas, os hormônios são liberados pela glândula pituitária e, então, sob sua ação, os hormônios de outras glândulas endócrinas são liberados. Os hormônios, liberados das glândulas endócrinas no sangue, alteram o metabolismo e o modo de funcionamento dos órgãos e tecidos. Como resultado, estabelecido novo modo o trabalho dos órgãos e tecidos desloca os parâmetros alterados para o valor definido anterior e restaura o valor da constante homeostática. Tal princípio geral restauração das constantes homeostáticas em caso de seu desvio.

2. Nestes funcionais centros nervosos o desvio dessas constantes da norma é determinado. O desvio das constantes dentro dos limites dados é eliminado devido às capacidades regulatórias dos próprios centros funcionais.

3. No entanto, se alguma constante homeostática se desviar acima ou abaixo limites permitidos centros funcionais transmitem excitação mais alta: em "centros de necessidades" hipotálamo. Isso é necessário para mudar da regulação neurohumoral interna da homeostase para a externa - comportamental.

4. A excitação de um ou outro centro de necessidade do hipotálamo forma o estado funcional correspondente, que é experimentado subjetivamente como uma necessidade de algo: comida, água, calor, frio ou sexo. Há uma ativação e incitação à ação estado psicoemocional insatisfação.

5. Para organizar o comportamento proposital, é necessário escolher apenas uma das necessidades como prioridade e criar uma dominante de trabalho para satisfazê-la. Acredita-se que papel de liderança isso é jogado pelas amígdalas do cérebro (Corpus amygdoloideum). Acontece que, com base em uma das necessidades que o hipotálamo forma, a amígdala cria uma motivação principal que organiza o comportamento proposital para satisfazer apenas essa necessidade escolhida.

6. O próximo estágio pode ser considerado o lançamento de um comportamento preparatório, ou reflexo de impulso, que deve aumentar a probabilidade de lançamento de um reflexo executivo em resposta a um estímulo desencadeador. O reflexo pulsional leva o corpo a criar uma situação na qual haverá maior probabilidade de encontrar um objeto adequado para satisfazer a necessidade atual. Isso pode ser, por exemplo, mudar-se para um lugar rico em comida, água ou parceiros sexuais, dependendo da necessidade principal. Quando, na situação alcançada, é encontrado um objeto específico que é adequado para satisfazer essa necessidade dominante, então ele lança um comportamento reflexo executivo visando satisfazer a necessidade com a ajuda desse objeto específico.

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Sistemas de Homeostase - Um recurso educacional detalhado sobre homeostase.