homeostase(grego antigo ὁμοιοστάσις de ὅμοιος - o mesmo, semelhante e στάσις - em pé, imobilidade) - auto-regulação, a capacidade de um sistema aberto de manter a constância de seu estado interno por meio de reações coordenadas destinadas a manter o equilíbrio dinâmico. O desejo do sistema de se reproduzir, de restabelecer o equilíbrio perdido, de vencer a resistência do meio externo. A homeostase populacional é a capacidade de uma população manter um certo número de seus indivíduos por um longo tempo.

Informação geral

Propriedades da homeostase

• instabilidade
• Esforçando-se pelo equilíbrio
• imprevisibilidade

• Regulação do nível de metabolismo básico dependendo da dieta.

Artigo principal: Comentários

Homeostase ecológica

Homeostase biológica

Homeostase celular

A regulação da atividade química da célula é alcançada através de vários processos, entre os quais a mudança na estrutura do próprio citoplasma, bem como a estrutura e a atividade das enzimas, é de particular importância. A autorregulação depende da temperatura, do grau de acidez, da concentração do substrato, da presença de certos macro e microelementos. Os mecanismos celulares de homeostase visam restaurar células naturalmente mortas de tecidos ou órgãos em caso de violação de sua integridade.

Regeneração-o processo de atualizar os elementos estruturais do corpo e restaurar seu número após danos, visando fornecer a atividade funcional necessária

Dependendo da resposta regenerativa, os tecidos e órgãos dos mamíferos podem ser divididos em 3 grupos:

1) tecidos e órgãos que se caracterizam pela regeneração celular (ossos, tecido conjuntivo frouxo, sistema hematopoiético, endotélio, mesotélio, mucosas do trato gastrointestinal, trato respiratório e aparelho geniturinário)

2) tecidos e órgãos que se caracterizam pela regeneração celular e intracelular (fígado, rins, pulmões, músculos lisos e esqueléticos, sistema nervoso autônomo, pâncreas, sistema endócrino)

3) tecidos, que se caracterizam principalmente ou exclusivamente pela regeneração intracelular (miocárdio e células ganglionares do sistema nervoso central)

No processo de evolução, formaram-se 2 tipos de regeneração: fisiológica e reparadora.

Outras áreas

O atuário pode falar sobre homeostase de risco, em que, por exemplo, as pessoas que possuem um sistema antibloqueio de frenagem em seu carro não estão em uma posição mais segura em comparação com aquelas que não o têm instalado, pois essas pessoas inconscientemente compensam um carro mais seguro com uma condução arriscada. Isso acontece porque alguns dos mecanismos de retenção - como o medo - param de funcionar.

homeostase do estresse

Exemplos

• termorregulação
  • O tremor do músculo esquelético pode começar se a temperatura do corpo estiver muito baixa.
• Regulação química

Fontes

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

Tópico № 13. Homeostase, mecanismos de sua regulação.

O corpo como um sistema aberto de autorregulação.

Um organismo vivo é um sistema aberto que tem uma conexão com o meio ambiente através dos sistemas nervoso, digestivo, respiratório, excretor, etc.

No processo de metabolismo com alimentos, água, durante as trocas gasosas, vários compostos químicos entram no corpo, que sofrem alterações no corpo, entram na estrutura do corpo, mas não permanecem permanentemente. Substâncias assimiladas se decompõem, liberam energia, produtos de decomposição são removidos para o ambiente externo. A molécula destruída é substituída por uma nova, e assim por diante.

O corpo é um sistema aberto e dinâmico. Em um ambiente em constante mudança, o corpo mantém um estado estável por um certo tempo.

O conceito de homeostase. Padrões gerais de homeostase dos sistemas vivos.

homeostase - a propriedade de um organismo vivo de manter uma relativa constância dinâmica do ambiente interno. A homeostase é expressa na constância relativa da composição química, pressão osmótica, estabilidade das funções fisiológicas básicas. A homeostase é específica e determinada pelo genótipo.

A preservação da integridade das propriedades individuais de um organismo é uma das leis biológicas mais gerais. Essa lei é fornecida na série vertical de gerações pelos mecanismos de reprodução e ao longo da vida do indivíduo - pelos mecanismos de homeostase.

O fenômeno da homeostase é uma propriedade adaptativa hereditária e desenvolvida evolutivamente do corpo às condições ambientais normais. No entanto, essas condições podem ser de curto ou longo prazo fora da faixa normal. Nesses casos, os fenômenos de adaptação são caracterizados não apenas pela restauração das propriedades usuais do ambiente interno, mas também por mudanças de curto prazo na função (por exemplo, aumento do ritmo da atividade cardíaca e aumento da frequência dos movimentos respiratórios durante o aumento do trabalho muscular). As reações de homeostase podem ser direcionadas para:

manter níveis de estado estacionário conhecidos;

eliminação ou limitação de fatores prejudiciais;

desenvolvimento ou preservação de formas ótimas de interação entre o organismo e o ambiente nas condições alteradas de sua existência. Todos esses processos determinam a adaptação.

Portanto, o conceito de homeostase significa não apenas uma certa constância de várias constantes fisiológicas do corpo, mas também inclui os processos de adaptação e coordenação de processos fisiológicos que garantem a unidade do corpo não apenas na norma, mas também em condições de mudança de sua existência.

Os principais componentes da homeostase foram definidos por C. Bernard, e podem ser divididos em três grupos:

A. Substâncias que atendem às necessidades celulares:

Substâncias necessárias para a formação de energia, para crescimento e recuperação - glicose, proteínas, gorduras.

NaCl, Ca e outras substâncias inorgânicas.

Oxigênio.

secreção interna.

B. Fatores ambientais que afetam a atividade celular:

pressão osmótica.

Temperatura.

Concentração de íons de hidrogênio (pH).

B. Mecanismos que garantem a unidade estrutural e funcional:

Hereditariedade.

Regeneração.

reatividade imunobiológica.

O princípio da regulação biológica garante o estado interno do organismo (seu conteúdo), bem como a relação entre as etapas de ontogênese e filogênese. Este princípio tornou-se generalizado. Ao estudá-lo, surgiu a cibernética - a ciência do controle proposital e ideal de processos complexos na vida selvagem, na sociedade humana, na indústria (Berg I.A., 1962).

Um organismo vivo é um sistema controlado complexo onde interagem muitas variáveis ​​do ambiente externo e interno. Comum a todos os sistemas é a presença entrada variáveis, que, dependendo das propriedades e leis do comportamento do sistema, são transformadas em finais de semana variáveis ​​(Fig. 10).

Arroz. 10 - Esquema geral de homeostase dos sistemas vivos

As variáveis ​​de saída dependem das variáveis ​​de entrada e das leis do comportamento do sistema.

A influência do sinal de saída na parte de controle do sistema é chamada retorno , que é de grande importância na auto-regulação (reação homeostática). Distinguir negativo epositivo retorno.

negativo o feedback reduz a influência do sinal de entrada no valor da saída de acordo com o princípio: "quanto mais (na saída), menos (na entrada)". Ajuda a restaurar a homeostase do sistema.

No positivo feedback, o valor do sinal de entrada aumenta de acordo com o princípio: "quanto mais (na saída), mais (na entrada)". Aumenta o desvio resultante do estado inicial, o que leva a uma violação da homeostase.

No entanto, todos os tipos de autorregulação operam com o mesmo princípio: autodesvio do estado inicial, que serve de estímulo para acionar mecanismos de correção. Portanto, o pH normal do sangue é de 7,32 a 7,45. Uma mudança no pH em 0,1 leva a uma violação da atividade cardíaca. Este princípio foi descrito por Anokhin P.K. em 1935 e chamado de princípio de feedback, que serve para implementar reações adaptativas.

Princípio geral da resposta homeostática(Anokhin: "Teoria dos sistemas funcionais"):

desvio do nível inicial → sinal → ativação de mecanismos regulatórios baseados no princípio de feedback → correção de mudanças (normalização).

Assim, durante o trabalho físico, a concentração de CO 2 no sangue aumenta → o pH muda para o lado ácido → o sinal entra no centro respiratório da medula oblonga → os nervos centrífugos conduzem um impulso para os músculos intercostais e a respiração se aprofunda → uma diminuição na CO 2 no sangue, o pH é restaurado.

Mecanismos de regulação da homeostase a nível molecular-genético, celular, de organismo, de população-espécie e biosférico.

Os mecanismos homeostáticos regulatórios funcionam nos níveis gênico, celular e sistêmico (organísmico, população-espécie e biosférico).

Mecanismos genéticos homeostase. Todos os fenômenos da homeostase corporal são determinados geneticamente. Já no nível de produtos gênicos primários há uma conexão direta - "um gene estrutural - uma cadeia polipeptídica". Além disso, há uma correspondência colinear entre a sequência de nucleotídeos de DNA e a sequência de aminoácidos da cadeia polipeptídica. O programa hereditário do desenvolvimento individual do organismo prevê a formação de características específicas da espécie não em condições ambientais constantes, mas em mudanças nas condições ambientais, dentro dos limites da norma de reação hereditariamente determinada. A dupla hélice do DNA é essencial nos processos de sua replicação e reparo. Ambos estão diretamente relacionados à garantia da estabilidade do funcionamento do material genético.

Do ponto de vista genético, pode-se distinguir entre manifestações elementares e sistêmicas da homeostase. Exemplos de manifestações elementares da homeostase são: controle gênico de treze fatores de coagulação do sangue, controle gênico da histocompatibilidade de tecidos e órgãos, o que permite o transplante.

A área transplantada é chamada transplante. O organismo do qual o tecido é retirado para transplante é doador , e para quem eles transplantam - destinatário . O sucesso do transplante depende das reações imunológicas do organismo. Existem o autotransplante, o transplante singênico, o alotransplante e o xenotransplante.

Autotransplante – transplante de tecidos no mesmo organismo. Nesse caso, as proteínas (antígenos) do transplante não diferem das proteínas do receptor. Não há reação imunológica.

Transplante singênico realizado em gêmeos idênticos com o mesmo genótipo.

alotransplante – transplante de tecidos de um indivíduo para outro pertencente à mesma espécie. O doador e o receptor diferem em antígenos, portanto, em animais superiores, observa-se o enxerto de tecidos e órgãos a longo prazo.

Xenotransplante Doador e receptor pertencem a diferentes tipos de organismos. Esse tipo de transplante é bem-sucedido em alguns invertebrados, mas esses transplantes não se enraízam em animais superiores.

No transplante, o fenômeno é de grande importância tolerância imunológica (compatibilidade tecidual). A supressão da imunidade no caso de transplante de tecidos (imunossupressão) é alcançada por: supressão da atividade do sistema imunológico, irradiação, administração de soro antilinfótico, hormônios do córtex adrenal, preparações químicas - antidepressivos (imuran). A principal tarefa é suprimir não apenas a imunidade, mas a imunidade do transplante.

imunidade de transplante determinado pela constituição genética do doador e do receptor. Os genes responsáveis ​​pela síntese de antígenos que causam uma reação ao tecido transplantado são chamados de genes de incompatibilidade tecidual.

Em humanos, o principal sistema genético de histocompatibilidade é o sistema HLA (Human Leukocyte Antigen). Os antígenos estão suficientemente bem representados na superfície dos leucócitos e são determinados usando anti-soros. O plano da estrutura do sistema em humanos e animais é o mesmo. Uma terminologia unificada foi adotada para descrever os loci genéticos e alelos do sistema HLA. Os antígenos são designados: HLA-A 1 ; HLA-A 2 etc. Novos antígenos que não foram definitivamente identificados são designados - W (Work). Os antígenos do sistema HLA são divididos em 2 grupos: SD e LD (Fig. 11).

Os antígenos do grupo SD são determinados por métodos sorológicos e são determinados pelos genes de 3 sublocos do sistema HLA: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Arroz. 11 - HLA principal sistema genético de histocompatibilidade humana

LD - os antígenos são controlados pelo sublocus HLA-D do sexto cromossomo e são determinados pelo método de culturas mistas de leucócitos.

Cada um dos genes que controlam HLA - antígenos humanos, possui um grande número de alelos. Assim, o sublocus HLA-A controla 19 antígenos; HLA-B - 20; HLA-C - 5 antígenos "de trabalho"; HLA-D - 6. Assim, cerca de 50 antígenos já foram encontrados em humanos.

O polimorfismo antigênico do sistema HLA é resultado da origem de um do outro e da estreita relação genética entre eles. A identidade do doador e do receptor de acordo com os antígenos do sistema HLA é necessária para o transplante. A transplantação de um rim idêntico em 4 antigenes do sistema fornece a sobrevivência em 70%; 3 - 60%; 2 - 45%; 1 - 25%.

Existem centros especiais que realizam a seleção de um doador e receptor para transplante, por exemplo, na Holanda - "Eurotransplant". A tipagem por antígenos do sistema HLA também é realizada na República da Bielorrússia.

Mecanismos celulares homeostase visam restaurar as células dos tecidos, órgãos em caso de violação de sua integridade. A totalidade dos processos destinados a restaurar estruturas biológicas destrutíveis é chamada de regeneração. Tal processo é característico de todos os níveis: renovação de proteínas, componentes de organelas celulares, organelas inteiras e as próprias células. Restauração das funções dos órgãos após uma lesão ou ruptura de um nervo, a cicatrização de feridas é importante para a medicina em termos de domínio desses processos.

Os tecidos, de acordo com sua capacidade regenerativa, são divididos em 3 grupos:

Tecidos e órgãos caracterizados celular regeneração (ossos, tecido conjuntivo frouxo, sistema hematopoiético, endotélio, mesotélio, mucosas do trato intestinal, trato respiratório e sistema geniturinário.

Tecidos e órgãos caracterizados celular e intracelular regeneração (fígado, rins, pulmões, músculos lisos e esqueléticos, sistema nervoso autônomo, endócrino, pâncreas).

Tecidos predominantemente intracelular regeneração (miocárdio) ou regeneração exclusivamente intracelular (células ganglionares do sistema nervoso central). Abrange os processos de restauração de macromoléculas e organelas celulares por montagem de estruturas elementares ou por sua divisão (mitocôndrias).

No processo de evolução, 2 tipos de regeneração foram formados fisiológico e reparador .

Regeneração fisiológica - Este é um processo natural de restauração dos elementos do corpo ao longo da vida. Por exemplo, a restauração de eritrócitos e leucócitos, a mudança do epitélio da pele, cabelo, substituição de dentes de leite por permanentes. Esses processos são influenciados por fatores externos e internos.

Regeneração reparadora é a restauração de órgãos e tecidos perdidos devido a danos ou lesões. O processo ocorre após lesões mecânicas, queimaduras, lesões químicas ou por radiação, bem como como resultado de doenças e operações cirúrgicas.

A regeneração reparadora é dividida em típica (homomorfose) e atípico (heteromorfose). No primeiro caso, regenera um órgão que foi removido ou destruído, no segundo, outro órgão se desenvolve no lugar do órgão removido.

Regeneração atípica mais comum em invertebrados.

Hormônios estimulam a regeneração glândula pituitária e glândula tireóide . Existem várias maneiras de regenerar:

Epimorfose ou regeneração completa - restauração da superfície da ferida, conclusão da parte ao todo (por exemplo, o crescimento de uma cauda em um lagarto, membros em uma salamandra).

Morfolaxia - reestruturação da parte restante do órgão para o todo, só que menor. Este método é caracterizado pela reestruturação do novo a partir dos remanescentes do antigo (por exemplo, a restauração de um membro em uma barata).

Endomorfose - recuperação devido à reestruturação intracelular de tecidos e órgãos. Devido ao aumento do número de células e seu tamanho, a massa do órgão se aproxima da inicial.

Nos vertebrados, a regeneração reparadora ocorre da seguinte forma:

Regeneração completa - restauração do tecido original após seu dano.

Hipertrofia regenerativa característica dos órgãos internos. Nesse caso, a superfície da ferida cicatriza com uma cicatriz, a área removida não volta a crescer e a forma do órgão não é restaurada. A massa da parte restante do órgão aumenta devido ao aumento do número de células e seu tamanho e se aproxima do valor original. Assim, nos mamíferos, o fígado, os pulmões, os rins, as glândulas supra-renais, o pâncreas, as glândulas salivares e a tireoide se regeneram.

Hiperplasia compensatória intracelular ultraestruturas celulares. Neste caso, forma-se uma cicatriz no local do dano, e a restauração da massa original ocorre devido ao aumento do volume das células, e não do seu número, com base no crescimento (hiperplasia) das estruturas intracelulares (tecido nervoso). ).

Mecanismos sistêmicos são fornecidos pela interação de sistemas reguladores: nervoso, endócrino e imunológico .

Regulação nervosa realizado e coordenado pelo sistema nervoso central. Impulsos nervosos, entrando em células e tecidos, causam não apenas excitação, mas também regulam processos químicos, a troca de substâncias biologicamente ativas. Atualmente, mais de 50 neuro-hormônios são conhecidos. Assim, no hipotálamo, são produzidas vasopressina, ocitocina, liberinas e estatinas que regulam a função da glândula pituitária. Exemplos de manifestações sistêmicas da homeostase são a manutenção de uma temperatura constante, pressão arterial.

Do ponto de vista da homeostase e adaptação, o sistema nervoso é o principal organizador de todos os processos corporais. No centro da adaptação, equilibrando os organismos com as condições ambientais, de acordo com N.P. Pavlov, são processos reflexos. Entre os diferentes níveis de regulação homeostática há uma subordinação hierárquica privada no sistema de regulação dos processos internos do corpo (Fig. 12).

córtex hemisférico e partes do cérebro

auto-regulação de feedback

processos neurorregulatórios periféricos, reflexos locais

Níveis de homeostase celular e tecidual

Arroz. 12. - Subordinação hierárquica no sistema de regulação dos processos internos do organismo.

O nível mais primário são os sistemas homeostáticos dos níveis celular e tecidual. Acima deles estão os processos reguladores nervosos periféricos, como os reflexos locais. Mais adiante nesta hierarquia estão os sistemas de auto-regulação de certas funções fisiológicas com vários canais de "feedback". O topo desta pirâmide é ocupado pelo córtex cerebral e pelo cérebro.

Em um organismo multicelular complexo, as conexões diretas e de feedback são realizadas não apenas por mecanismos nervosos, mas também hormonais (endócrinos). Cada uma das glândulas que compõem o sistema endócrino afeta os demais órgãos desse sistema e, por sua vez, é influenciada por este último.

Mecanismos endócrinos homeostase de acordo com B.M. Zavadsky, este é um mecanismo de interação mais ou menos, ou seja, equilibrando a atividade funcional da glândula com a concentração do hormônio. Com uma alta concentração do hormônio (acima do normal), a atividade da glândula fica enfraquecida e vice-versa. Este efeito é realizado pela ação do hormônio na glândula que o produz. Em várias glândulas, a regulação é estabelecida através do hipotálamo e da glândula pituitária anterior, especialmente durante uma resposta ao estresse.

Glândulas endócrinas podem ser divididos em dois grupos em relação à sua relação com a hipófise anterior. Esta última é considerada central e as demais glândulas endócrinas são consideradas periféricas. Essa divisão se baseia no fato de que a hipófise anterior produz os chamados hormônios trópicos, que ativam certas glândulas endócrinas periféricas. Por sua vez, os hormônios das glândulas endócrinas periféricas atuam na hipófise anterior, inibindo a secreção de hormônios trópicos.

As reações que fornecem homeostase não podem ser limitadas a nenhuma glândula endócrina, mas capturam todas as glândulas em um grau ou outro. A reação resultante adquire um fluxo em cadeia e se espalha para outros efetores. O significado fisiológico dos hormônios está na regulação de outras funções do corpo e, portanto, o caráter da cadeia deve ser expresso o máximo possível.

Constantes violações do ambiente do corpo contribuem para a preservação de sua homeostase durante uma vida longa. Se você criar tais condições de vida sob as quais nada cause mudanças significativas no ambiente interno, o organismo ficará completamente desarmado quando encontrar o ambiente e logo morrerá.

A combinação de mecanismos nervosos e endócrinos de regulação no hipotálamo permite reações homeostáticas complexas associadas à regulação da função visceral do corpo. Os sistemas nervoso e endócrino são o mecanismo unificador da homeostase.

Um exemplo de resposta geral dos mecanismos nervosos e humorais é um estado de estresse que se desenvolve sob condições de vida adversas e há uma ameaça de perturbação da homeostase. Sob estresse, há uma mudança no estado da maioria dos sistemas: muscular, respiratório, cardiovascular, digestivo, órgãos sensoriais, pressão arterial, composição do sangue. Todas essas mudanças são uma manifestação de reações homeostáticas individuais que visam aumentar a resistência do organismo a fatores adversos. A rápida mobilização das forças do corpo atua como uma reação protetora a um estado de estresse.

Com o "estresse somático", a tarefa de aumentar a resistência geral do organismo é resolvida de acordo com o esquema mostrado na Figura 13.

Arroz. 13 - Esquema de aumento da resistência geral do corpo quando

Homeostase - o que é? O conceito de homeostase

A homeostase é um processo auto-regulador no qual todos os sistemas biológicos se esforçam para manter a estabilidade durante o período de adaptação a certas condições ideais para a sobrevivência. Qualquer sistema, estando em equilíbrio dinâmico, se esforça para alcançar um estado estável que resista a fatores e estímulos externos.

O conceito de homeostase

Todos os sistemas do corpo devem trabalhar juntos para manter a homeostase adequada dentro do corpo. A homeostase é a regulação da temperatura corporal, teor de água e níveis de dióxido de carbono. Por exemplo, diabetes mellitus é uma condição na qual o corpo não consegue regular os níveis de glicose no sangue.

Homeostase é um termo que é usado tanto para descrever a existência de organismos em um ecossistema quanto para descrever o funcionamento bem-sucedido das células dentro de um organismo. Organismos e populações podem manter a homeostase enquanto mantêm taxas de natalidade e mortalidade estáveis.

Comentários

O feedback é um processo que ocorre quando os sistemas do corpo precisam ser desacelerados ou completamente parados. Quando uma pessoa come, a comida entra no estômago e a digestão começa. Entre as refeições, o estômago não deve funcionar. O sistema digestivo funciona com uma série de hormônios e impulsos nervosos para parar e iniciar a produção de ácido no estômago.

Outro exemplo de feedback negativo pode ser observado no caso de um aumento da temperatura corporal. A regulação da homeostase se manifesta pela transpiração, uma reação protetora do corpo ao superaquecimento. Desta forma, o aumento da temperatura é interrompido e o problema de superaquecimento é neutralizado. Em caso de hipotermia, o corpo também prevê uma série de medidas tomadas para se aquecer.

Mantendo o equilíbrio interno

A homeostase pode ser definida como uma propriedade de um organismo ou sistema que o ajuda a manter determinados parâmetros dentro da faixa normal de valores. Essa é a chave da vida, e o equilíbrio errado na manutenção da homeostase pode levar a doenças como hipertensão e diabetes.

A homeostase é um elemento chave para entender como o corpo humano funciona. Tal definição formal caracteriza um sistema que regula seu ambiente interno e busca manter a estabilidade e regularidade de todos os processos que ocorrem no corpo.

Regulação homeostática: temperatura corporal

O controle da temperatura corporal em humanos é um bom exemplo de homeostase em um sistema biológico. Quando uma pessoa está saudável, sua temperatura corporal oscila em torno de + 37°C, mas vários fatores podem afetar esse valor, incluindo hormônios, taxa metabólica e várias doenças que causam febre.

No corpo, a regulação da temperatura é controlada em uma parte do cérebro chamada hipotálamo. Através da corrente sanguínea para o cérebro, são recebidos os sinais de temperatura, bem como a análise dos resultados dos dados sobre a frequência da respiração, açúcar no sangue e metabolismo. A perda de calor no corpo humano também contribui para a redução da atividade.

Equilíbrio água-sal

Não importa quanta água uma pessoa beba, o corpo não incha como um balão, e o corpo humano não encolhe como passas se você beber muito pouco. Provavelmente, alguém já pensou nisso pelo menos uma vez. De uma forma ou de outra, o corpo sabe quanto líquido precisa ser armazenado para manter o nível desejado.

A concentração de sal e glicose (açúcar) no corpo é mantida em um nível constante (na ausência de fatores negativos), a quantidade de sangue no corpo é de cerca de 5 litros.

Regulação do açúcar no sangue

A glicose é um tipo de açúcar encontrado no sangue. O corpo humano deve manter níveis adequados de glicose para que uma pessoa permaneça saudável. Quando os níveis de glicose ficam muito altos, o pâncreas libera o hormônio insulina.

Se o nível de glicose no sangue cair muito, o fígado converte o glicogênio no sangue, aumentando assim o nível de açúcar. Quando bactérias ou vírus patogênicos entram no corpo, ele começa a combater a infecção antes que os elementos patogênicos possam levar a problemas de saúde.

Pressão sob controle

Manter a pressão arterial saudável também é um exemplo de homeostase. O coração pode sentir mudanças na pressão sanguínea e enviar sinais ao cérebro para processamento. Em seguida, o cérebro envia um sinal de volta ao coração com instruções sobre como responder corretamente. Se a pressão arterial estiver muito alta, ela deve ser reduzida.

Como a homeostase é alcançada?

Como o corpo humano regula todos os sistemas e órgãos e compensa as mudanças contínuas no ambiente? Isso se deve à presença de muitos sensores naturais que controlam a temperatura, a composição do sal no sangue, a pressão arterial e muitos outros parâmetros. Esses detectores enviam sinais para o cérebro, para o centro de controle principal, caso alguns valores se desviem da norma. Depois disso, são lançadas medidas compensatórias para restaurar o estado normal.

Manter a homeostase é extremamente importante para o corpo. O corpo humano contém uma certa quantidade de substâncias químicas conhecidas como ácidos e bases, e seu equilíbrio adequado é essencial para o funcionamento ideal de todos os órgãos e sistemas do corpo. O nível de cálcio no sangue deve ser mantido no nível adequado. Como a respiração é involuntária, o sistema nervoso fornece ao corpo o oxigênio necessário. Quando as toxinas entram na corrente sanguínea, elas interrompem a homeostase do corpo. O corpo humano responde a esta perturbação com a ajuda do sistema urinário.

É importante ressaltar que a homeostase do organismo funciona automaticamente se o sistema funcionar normalmente. Por exemplo, uma reação ao calor - a pele fica vermelha, porque seus pequenos vasos sanguíneos se dilatam automaticamente. O tremor é uma resposta ao frio. Assim, a homeostase não é um conjunto de órgãos, mas a síntese e o equilíbrio das funções corporais. Juntos, isso permite que você mantenha todo o corpo em um estado estável.

9.4. O conceito de homeostase. Padrões gerais de homeostase dos sistemas vivos

Apesar do fato de que um organismo vivo é um sistema aberto que troca matéria e energia com o meio ambiente e existe em unidade com ele, ele se mantém no tempo e no espaço como uma unidade biológica separada, retém sua estrutura (morfologia), reações comportamentais, condições físico-químicas nas células, fluido tecidual. A capacidade dos sistemas vivos de suportar mudanças e manter a constância dinâmica de composição e propriedades é chamada de homeostase. O termo "homeostase" foi proposto por W. Cannon em 1929. No entanto, a ideia da existência de mecanismos fisiológicos que asseguram a manutenção da constância do ambiente interno dos organismos foi expressa na segunda metade do século XIX por C. Bernard.

A homeostase melhorou ao longo da evolução. Os organismos multicelulares têm um ambiente interno no qual estão localizadas células de vários órgãos e tecidos. Então sistemas de órgãos especializados (circulação, nutrição, respiração, excreção, etc.) foram formados, que estão envolvidos na garantia da homeostase em todos os níveis de organização (molecular, subcelular, celular, tecido, órgão e organismo). Os mecanismos mais perfeitos de homeostase foram formados nos mamíferos, o que contribuiu para uma significativa ampliação das possibilidades de sua adaptação ao meio ambiente. Mecanismos e tipos de homeostase evoluíram no processo de evolução de longo prazo, sendo fixados geneticamente. O aparecimento no corpo de informações genéticas alienígenas, que muitas vezes são introduzidas por bactérias, vírus, células de outros organismos, bem como suas próprias células mutantes, podem perturbar significativamente a homeostase do corpo. Como proteção contra informações genéticas alienígenas, cuja penetração no corpo e sua subsequente implementação levariam ao envenenamento com toxinas (proteínas estrangeiras), surgiu esse tipo de homeostase como homeostase genética, que garante a constância genética do ambiente interno do corpo. É baseado em mecanismos imunológicos, incluindo proteção não específica e específica da própria integridade e individualidade do corpo. Mecanismos não específicos estão subjacentes à imunidade inata, constitucional, da espécie, bem como à resistência individual não específica. Estes incluem a função de barreira da pele e membranas mucosas, a ação bactericida da secreção das glândulas sudoríparas e sebáceas, as propriedades bactericidas do conteúdo do estômago e dos intestinos, secreção de lisozima das glândulas salivares e lacrimais. Se os organismos penetram no ambiente interno, eles são eliminados durante a reação inflamatória, que é acompanhada por fagocitose aumentada, bem como pelo efeito vírusostático do interferon (uma proteína com peso molecular de 25.000 - 110.000).

Mecanismos imunológicos específicos formam a base da imunidade adquirida, realizada pelo sistema imunológico, que reconhece, processa e elimina antígenos estranhos. A imunidade humoral é realizada através da formação de anticorpos que circulam no sangue. A base da imunidade celular é a formação de linfócitos T, o aparecimento de linfócitos T e B de longa duração de "memória imunológica", a ocorrência de alergias (hipersensibilidade a um antígeno específico). Nos seres humanos, as reações protetoras entram em vigor apenas na 2ª semana de vida, atingem sua atividade máxima aos 10 anos de idade, diminuem um pouco de 10 a 20 anos, permanecem aproximadamente no mesmo nível de 20 a 40 anos, depois desaparecem gradualmente .

Os mecanismos de defesa imunológica são um sério obstáculo no transplante de órgãos, causando reabsorção do enxerto. Os mais bem-sucedidos atualmente são os resultados do autotransplante (transplante de tecidos dentro do corpo) e do alotransplante entre gêmeos idênticos. Eles são muito menos bem sucedidos no transplante interespécies (heterotransplante ou xenotransplante).

Outro tipo de homeostase é homeostase bioquímica ajuda a manter a constância da composição química do ambiente líquido extracelular (interno) do corpo (sangue, linfa, fluido tecidual), bem como a constância da composição química do citoplasma e plasmolema das células. Homeostase fisiológica garante a constância dos processos de atividade vital do corpo. Graças a ele, isoosmia (a constância do conteúdo de substâncias osmoticamente ativas), isotermia (manutenção da temperatura corporal de aves e mamíferos dentro de certos limites), etc., surgiram e estão sendo aprimoradas. Homeostase estrutural assegura a constância da estrutura (organização morfológica) em todos os níveis (molecular, subcelular, celular, etc.) da organização dos vivos.

Homeostase da população garante a constância do número de indivíduos na população. Homeostase biocenótica contribui para a constância da composição de espécies e número de indivíduos nas biocenoses.

Devido ao fato de que o corpo funciona e interage com o ambiente como um sistema único, os processos subjacentes a vários tipos de reações homeostáticas estão intimamente interconectados entre si. Mecanismos homeostáticos separados são combinados e implementados em uma reação adaptativa holística do corpo como um todo. Tal associação é realizada devido à atividade (função) dos sistemas reguladores integradores (nervoso, endócrino, imunológico). As mudanças mais rápidas no estado do objeto regulado são fornecidas pelo sistema nervoso, que está associado à velocidade dos processos de ocorrência e condução de um impulso nervoso (de 0,2 a 180 m/s). A função reguladora do sistema endócrino é realizada de forma mais lenta, pois é limitada pela taxa de liberação de hormônios pelas glândulas e sua transferência na corrente sanguínea. No entanto, o efeito dos hormônios que se acumulam nele em um objeto regulado (órgão) é muito mais longo do que com a regulação nervosa.

O corpo é um sistema vivo auto-regulado. Devido à presença de mecanismos homeostáticos, o corpo é um sistema complexo de autorregulação. Os princípios de existência e desenvolvimento de tais sistemas são estudados pela cibernética, enquanto os dos sistemas vivos são estudados pela cibernética biológica.

A auto-regulação dos sistemas biológicos baseia-se no princípio do direto e do feedback.

A informação sobre o desvio do valor regulado do nível ajustado é transmitida ao controlador através dos canais de feedback e altera sua atividade de forma que o valor regulado retorne ao nível inicial (ótimo) (Fig. 122). O feedback pode ser negativo(quando o valor controlado se desviou em uma direção positiva (síntese de uma substância, por exemplo, aumentou excessivamente)) e colocar-

Arroz. 122. Esquema de direto e feedback em um organismo vivo:

P - regulador (centro nervoso, glândula endócrina); RO - objeto regulado (célula, tecido, órgão); 1 – atividade funcional ótima da RO; 2 - atividade funcional reduzida de RO com feedback positivo; 3 - aumento da atividade funcional de RO com feedback negativo

corpo(quando o valor controlado se desviou na direção negativa (a substância é sintetizada em quantidade insuficiente)). Esse mecanismo, assim como combinações mais complexas de vários mecanismos, ocorrem em diferentes níveis de organização dos sistemas biológicos. Como exemplo de seu funcionamento em nível molecular, pode-se apontar a inibição de uma enzima chave com formação excessiva do produto final ou a repressão da síntese enzimática. No nível celular, os mecanismos diretos e de feedback fornecem regulação hormonal e densidade ótima (número) da população celular. Uma manifestação de feedback direto e no nível do corpo é a regulação da glicose no sangue. Em um organismo vivo, os mecanismos de regulação e controle automáticos (estudados pela biocibernética) são especialmente complexos. O grau de sua complexidade contribui para o aumento do nível de "confiabilidade" e estabilidade dos sistemas vivos em relação às mudanças ambientais.

Os mecanismos de homeostase são duplicados em diferentes níveis. Isso na natureza realiza o princípio da regulação multi-loop dos sistemas. Os circuitos principais são representados por mecanismos homeostáticos celulares e teciduais. Eles têm um alto grau de automatismo. O principal papel no controle dos mecanismos homeostáticos celulares e teciduais pertence a fatores genéticos, influências reflexas locais, interações químicas e de contato entre as células.

Os mecanismos de homeostase sofrem mudanças significativas ao longo da ontogênese humana. Apenas 2 semanas após o nascimento

Arroz. 123. Opções para perda e recuperação no corpo

as reações de defesa biológica entram em ação (são formadas células que fornecem imunidade celular e humoral) e sua eficácia continua a aumentar aos 10 anos de idade. Durante esse período, os mecanismos de proteção contra informações genéticas alienígenas são aprimorados e a maturidade dos sistemas reguladores nervoso e endócrino também aumenta. Os mecanismos de homeostase atingem a maior confiabilidade na idade adulta, ao final do período de desenvolvimento e crescimento do organismo (19-24 anos). O envelhecimento do corpo é acompanhado por uma diminuição na eficácia dos mecanismos de homeostase genética, estrutural e fisiológica, um enfraquecimento das influências reguladoras dos sistemas nervoso e endócrino.

5. Homeostase.

Um organismo pode ser definido como um sistema físico-químico que existe no ambiente em um estado estacionário. É essa capacidade dos sistemas vivos de manter um estado estacionário em um ambiente em constante mudança que determina sua sobrevivência. Para garantir um estado estacionário, todos os organismos - dos morfologicamente mais simples aos mais complexos - desenvolveram uma variedade de adaptações anatômicas, fisiológicas e comportamentais que servem ao mesmo propósito - manter a constância do ambiente interno.

Pela primeira vez, a ideia de que a constância do ambiente interno fornece condições ótimas para a vida e reprodução dos organismos foi expressa em 1857 pelo fisiologista francês Claude Bernard. Ao longo de sua atividade científica, Claude Bernard ficou impressionado com a capacidade dos organismos de regular e manter, dentro de limites bastante estreitos, parâmetros fisiológicos como a temperatura do corpo ou o conteúdo de água nele. Ele resumiu essa ideia de autorregulação como base da estabilidade fisiológica na forma da afirmação clássica: "A constância do ambiente interno é um pré-requisito para uma vida livre".

Claude Bernard enfatizou a diferença entre o ambiente externo em que os organismos vivem e o ambiente interno em que suas células individuais estão localizadas, e entendeu como era importante que o ambiente interno permanecesse inalterado. Por exemplo, os mamíferos são capazes de manter a temperatura corporal apesar das flutuações na temperatura ambiente. Se estiver muito frio, o animal pode se deslocar para um local mais quente ou mais abrigado, e se isso não for possível, entram em ação mecanismos autorreguladores que aumentam a temperatura corporal e evitam a perda de calor. O significado adaptativo disso reside no fato de que o organismo como um todo funciona de forma mais eficiente, pois as células que o compõem estão em condições ideais. Os sistemas de autorregulação operam não apenas no nível do organismo, mas também no nível das células. Um organismo é a soma de suas células constituintes, e o funcionamento ideal do organismo como um todo depende do funcionamento ideal de suas partes constituintes. Qualquer sistema auto-organizado mantém a constância de sua composição - qualitativa e quantitativa. Esse fenômeno é chamado de homeostase e é comum à maioria dos sistemas biológicos e sociais. O termo homeostase foi introduzido em 1932 pelo fisiologista americano Walter Cannon.

homeostase(grego homoios - semelhante, o mesmo; estado de estase, imobilidade) - a relativa constância dinâmica do ambiente interno (sangue, linfa, fluido tecidual) e a estabilidade das funções fisiológicas básicas (circulação sanguínea, respiração, termorregulação, metabolismo, etc.) . ) de humanos e animais. Os mecanismos reguladores que mantêm o estado fisiológico ou as propriedades das células, órgãos e sistemas de todo o organismo em um nível ótimo são chamados de homeostáticos. Historicamente e geneticamente, o conceito de homeostase tem pré-requisitos biológicos e biomédicos. Lá é correlacionado como um processo final, um período de vida com um organismo isolado separado ou um indivíduo humano como um fenômeno puramente biológico. A finitude da existência e a necessidade de cumprir o próprio destino - reprodução de sua própria espécie - permitem determinar a estratégia de sobrevivência de um organismo individual através do conceito de "preservação". A "preservação da estabilidade estrutural e funcional" é a essência de qualquer homeostase, controlada por um homeostato ou autorregulado.

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. Um organismo multicelular é uma organização holística, cujos elementos celulares são especializados para desempenhar 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 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 no ambiente e mudanças que ocorrem durante a vida do organismo.

Como mostram os estudos, os métodos de regulação existentes em organismos vivos têm muitas características em comum com dispositivos reguladores em sistemas não vivos, como as máquinas. Em ambos os casos, a estabilidade é alcançada através de uma certa forma de gestão.

O próprio conceito 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. A homeostase em um sentido amplo abrange as questões do fluxo cíclico e de fases das reações, compensação, regulação e auto-regulação das funções fisiológicas, a dinâmica da interdependência dos componentes nervosos, humorais e outros do processo regulatório. 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 (fluidmatrix), 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, etc., além de 7,35-7,47, é bem conhecida. Mesmo distúrbios graves do metabolismo ácido-base com acúmulo patológico de ácidos no fluido tecidual, por exemplo, na acidose diabética, têm muito pouco efeito sobre a reação ativa do 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. Manter uma pressão osmótica constante é de suma importância para o metabolismo da água e manutenção do equilíbrio iônico no corpo. A maior constância é a concentração de íons sódio no ambiente interno. O conteúdo de outros eletrólitos também flutua dentro de limites estreitos. A presença de um grande número de osmorreceptores em tecidos e órgãos, inclusive nas formações nervosas centrais (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. Nos organismos multicelulares, cada órgão possui seu próprio ambiente interno (microambiente) correspondente às suas características estruturais e 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 - fluido tecidual; fluido tecidual - sangue.

De particular importância é a constância do ambiente interno para a atividade do sistema nervoso central: mesmo pequenas mudanças químicas e físico-químicas que ocorrem no líquido cefalorraquidiano, na glia e nos espaços pericelulares podem causar uma interrupção acentuada no curso dos processos de vida em indivíduos. neurônios 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 de pressão arterial. Ao mesmo tempo, 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, as flutuações de temperatura nas partes internas do corpo durante as mudanças mais dramáticas de temperatura no ambiente não excedem décimos de grau.

O papel organizador do aparelho nervoso (o princípio do nervismo) está subjacente às ideias bem conhecidas sobre a essência dos princípios da homeostase. No entanto, nem o princípio dominante, nem a teoria das funções de barreira, nem a síndrome geral de adaptação, nem a teoria dos sistemas funcionais, nem a regulação hipotalâmica da homeostase e muitas outras teorias podem resolver completamente o problema da homeostase.

Em alguns casos, o conceito de homeostase não é usado corretamente para explicar estados fisiológicos isolados, processos e até fenômenos sociais. É assim que aparecem na literatura os termos “imunológico”, “eletrólito”, “sistêmico”, “molecular”, “físico-químico”, “homeostase genética”, etc. 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.

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 no funcionamento normal do corpo associados ao envelhecimento, reestruturação forçada dos ritmos biológicos, alguns fenômenos de distonia vegetativa, reatividade hiper e hipocompensatória durante influências estressantes e extremas, etc.

Para avaliar o estado dos mecanismos homeostáticos em um experimento fisiológico e na prática clínica, são utilizados vários testes funcionais dosados ​​(frio, térmico, adrenalina, insulina, mezaton, etc.) com a determinação da proporção de substâncias biologicamente ativas (hormônios, mediadores , metabolitos) no sangue e na urina, etc. .d.

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 um fluxo estacionário de processos físico-químicos pode ser estabelecido em um sistema biológico, ou seja, homeostase. 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, são reações em cadeia de oxidação envolvendo radicais livres que ocorrem nos fosfolipídios celulares. Essas reações levam a danos aos elementos estruturais das células e à interrupção da função reguladora. 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 falta de vitaminas, etc.

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.

A constância do ambiente interno do corpo e a relativa estabilidade dos parâmetros físico-químicos na infância são fornecidas 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 da massa de suas células, é acompanhado por mudanças distintas na distribuição de fluidos no corpo. 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 (regulação de volume) fornece compensação para desvios no balanço hídrico dentro de limites bastante estreitos. Um alto grau de hidratação tecidual em recém-nascidos e crianças pequenas determina uma necessidade significativamente maior de água do que em adultos (por unidade de peso corporal). Perdas de água ou sua limitação levam rapidamente ao desenvolvimento de desidratação devido ao setor extracelular, ou seja, o ambiente 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 do controle neuroendócrino da homeostase em recém-nascidos e crianças pequenas é a secreção e excreção renal relativamente altas de aldosterona, que tem impacto direto no estado de hidratação dos tecidos e na função dos túbulos renais.

A regulação da pressão osmótica do plasma sanguíneo e do líquido extracelular em crianças também é limitada. A osmolaridade do ambiente interno flutua em uma faixa mais ampla ( 50 mosm/l) , do que adultos

( 6 mosm/l) . Isso se deve à maior área de superfície corporal por 1 kg. peso e, consequentemente, com perdas mais significativas 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 renais. Menos estudada é a regulação iônica da homeostase, que está intimamente relacionada à atividade dos rins e à natureza da nutrição.

Anteriormente, acreditava-se que o principal fator que determinava o valor da pressão osmótica do líquido extracelular era a concentração de sódio, mas estudos mais recentes mostraram que não há correlação estreita entre o teor de sódio no plasma sanguíneo e o valor de a pressão osmótica total em patologia. A exceção é a hipertensão plasmática. Portanto, a terapia homeostática por meio 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 e sal e proteínas, um estado latente de hiper ou hipoosmose, pode desenvolver hiperazotemia.

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" (uma mudança no equilíbrio ácido-base no corpo em direção a um aumento relativo no número de ânions ácidos). Em conexão com as peculiaridades da homeostase em recém-nascidos, muitas vezes ocorrem distúrbios que ficam no limite entre o fisiológico e o patológico.

A reestruturação do sistema neuroendócrino durante a puberdade (puberdade) também está associada a alterações na homeostase. No entanto, as funções dos órgãos executivos (rins, pulmões) atingem seu grau máximo de maturidade nessa idade, de modo que síndromes graves ou doenças da homeostase são raras, mas mais frequentemente estamos falando de alterações compensadas no metabolismo, que só podem ser detectadas por um exame de sangue bioquímico. 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, p0 2 e pCO 2.

Características da homeostase no idoso e na idade senil.

O mesmo nível de valores homeostáticos em diferentes períodos de idade é mantido devido a 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 a gama possível de alterações fisiológicas na homeostase. A preservação da homeostase relativa com mudanças estruturais, metabólicas e funcionais significativas é alcançada pelo fato de que, ao mesmo tempo, ocorre não apenas extinção, distúrbio e degradação, mas também o desenvolvimento de mecanismos adaptativos específicos. Devido a isso, é mantido um nível constante de açúcar no sangue, pH sanguíneo, pressão osmótica, potencial de membrana celular, etc.

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, a ventilação pulmonar, as trocas gasosas, as funções renais, a secreção das glândulas digestivas, a função das glândulas endócrinas, o metabolismo etc., mudam significativamente, podendo ser caracterizadas como homeorese - uma trajetória regular (dinâmica) de mudanças na intensidade do metabolismo e das funções fisiológicas com a idade no 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 mais importantes para o desenvolvimento de distúrbios patológicos na velhice.

Assim, a homeostase é um conceito integral, unindo funcional e morfologicamente sistema cardiovascular, sistema respiratório, sistema renal, metabolismo hidroeletrolítico, equilíbrio ácido-base.

Propósito principal do sistema cardiovascular – fornecimento e distribuição de sangue em todos os reservatórios da microcirculação. A quantidade de sangue ejetada pelo coração em 1 minuto é o volume minuto. No entanto, a função do sistema cardiovascular não é apenas manter um determinado volume minuto e sua distribuição entre os pools, mas alterar o volume minuto de acordo com a dinâmica das necessidades teciduais em diferentes situações.

A principal tarefa do sangue é o transporte de oxigênio. Muitos pacientes cirúrgicos experimentam uma queda aguda no volume minuto, o que prejudica o fornecimento de oxigênio aos tecidos e pode levar à morte de células, órgãos e até mesmo de todo o corpo. Portanto, a avaliação da função do sistema cardiovascular deve levar em consideração não apenas o volume minuto, mas também a oferta de oxigênio aos tecidos e sua necessidade.

Propósito principal sistema respiratório - assegurar trocas gasosas adequadas entre o corpo e o meio ambiente a uma taxa de processos metabólicos em constante mudança. A função normal do sistema respiratório é manter um nível constante de oxigênio e dióxido de carbono no sangue arterial com resistência vascular normal na circulação pulmonar e com o gasto usual de energia para o trabalho respiratório.

Este sistema está intimamente ligado a outros sistemas e principalmente ao sistema cardiovascular. A função do sistema respiratório inclui ventilação, circulação pulmonar, difusão de gases através da membrana alvéolo-capilar, transporte de gases pelo sangue e respiração tecidual.

Funções sistema renal : Os rins são o principal órgão destinado a manter a constância das condições físico-químicas do corpo. A principal de suas funções é excretora. Inclui: regulação do equilíbrio hídrico e eletrolítico, manutenção do equilíbrio ácido-base e remoção de produtos metabólicos de proteínas e gorduras do corpo.

Funções Metabolismo de água e eletrólitos : a água no corpo desempenha um papel de transporte, preenchendo células, espaços intersticiais (intermediários) e vasculares, é um solvente de sais, colóides e cristalóides e participa de reações bioquímicas. Todos os fluidos bioquímicos são eletrólitos, pois os sais e colóides dissolvidos na água estão em estado dissociado. É impossível listar todas as funções dos eletrólitos, mas as principais são: manter a pressão osmótica, manter a reação do meio interno, participar de reações bioquímicas.

Propósito principal equilíbrio ácido-base Consiste em manter a constância do pH dos meios líquidos do corpo como base para as reações bioquímicas normais e, consequentemente, a vida. O metabolismo ocorre com a indispensável participação de sistemas enzimáticos, cuja atividade depende intimamente da reação química do eletrólito. Juntamente com o metabolismo hidroeletrolítico, o equilíbrio ácido-base desempenha um papel decisivo na ordenação das reações bioquímicas. Sistemas tampão e muitos sistemas fisiológicos do corpo participam da regulação do equilíbrio ácido-base.

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. Como todos os órgãos e tecidos do corpo consistem em células, cada uma das quais é um organismo relativamente independente, o estado do ambiente interno do corpo humano é de grande importância para 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 do corpo humano está imersa em um meio líquido, que é representado por sangue, linfa e fluido intercelular. Apenas os tecidos tegumentares interagem diretamente com o ambiente humano, 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 todas as reações bioquímicas que compõem a essência do metabolismo são muito dependentes da temperatura. É igualmente importante manter uma tensão constante de oxigênio, dióxido de carbono, concentração de vários íons, etc. no meio líquido do corpo. Em condições normais de existência, inclusive durante a adaptação e a atividade, ocorrem pequenos desvios de tais parâmetros, mas 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 um pré-requisito para uma 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 o objetivo principal de qualquer controle.

Outro notável pesquisador, 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 das características dinâmicas, ou seja, o fluxo dos processos ao longo do tempo. Esse fenômeno, por analogia com a homeostase, foi chamado de homeorese. É de particular importância para um organismo em crescimento e desenvolvimento e reside 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 uma criança, devido a uma doença ou uma acentuada deterioração das condições de vida causada por causas sociais (guerra, terremoto, etc.), fica significativamente atrás de seus pares com desenvolvimento normal, isso não significa que tal atraso seja fatal e irreversível. Se o período de eventos adversos termina e a criança recebe condições adequadas para o desenvolvimento, tanto em termos de crescimento quanto em nível de desenvolvimento funcional, ele logo alcança seus pares e no futuro não difere significativamente deles. Isso explica o fato de que crianças que tiveram uma doença grave em tenra idade muitas vezes se tornam adultos saudáveis ​​e proporcionalmente construídos. A homeorese desempenha um papel importante tanto na gestão do desenvolvimento ontogenético quanto nos processos de adaptação. Entretanto, os mecanismos fisiológicos da homeorese ainda são pouco estudados.

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 o crescimento e o 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 são as 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, o tamanho, o arranjo e, consequentemente, as propriedades funcionais da geração anterior. Mecanismos fisiológicos especiais impedem mudanças significativas no peso corporal em condições de fome ou excessos. Em particular, durante a fome, a digestibilidade dos nutrientes aumenta acentuadamente e, durante a ingestão excessiva, pelo contrário, a maioria das proteínas, gorduras e carboidratos que acompanham os alimentos são "queimados" sem nenhum benefício para o corpo. 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 certos de 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, ter muitos sensores (receptores), analisar continuamente o estado atual, tomar decisões de gerenciamento e monitorar sua eficácia. Nem a informação nem os recursos energéticos do corpo seriam suficientes 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 devem ser mantidos em um nível relativamente constante para o bem-estar da grande maioria das 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 do impacto de 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, vários sistemas fisiológicos do corpo são responsáveis, devemos mencionar temperatura corporal, nível de glicose no sangue, conteúdo de íons H+ nos fluidos corporais, tensão parcial de 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, em muitas doenças infecciosas, bem como no caso de 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 dos sistemas cardiovascular e respiratório (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, distúrbios menores, mas de longo prazo, na homeostase podem causar o 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, no metabolismo mineral.

A homeostase é:

homeostase

homeostase(grego antigo ὁμοιοστάσις de ὁμοιος - o mesmo, semelhante e στάσις - em pé, imobilidade) - auto-regulação, a capacidade de um sistema aberto de manter a constância de seu estado interno por meio de reações coordenadas destinadas a manter o equilíbrio dinâmico. O desejo do sistema de se reproduzir, de restabelecer o equilíbrio perdido, de vencer a resistência do meio externo.

A homeostase populacional é a capacidade de uma população manter um certo número de seus indivíduos por um longo tempo.

O fisiologista americano Walter B. Cannon em 1932 em seu livro "A Sabedoria do Corpo" ("Sabedoria do Corpo") propôs este termo como um nome para "os processos fisiológicos coordenados que mantêm a maioria dos estados estáveis ​​do corpo". Mais tarde, este termo foi estendido para a capacidade de manter dinamicamente a constância de seu estado interno de qualquer sistema aberto. No entanto, o conceito de constância do ambiente interno foi formulado já em 1878 pelo cientista francês Claude Bernard.

Informação geral

O termo "homeostase" é mais frequentemente usado em biologia. Para que os organismos multicelulares existam, é necessário manter a constância do ambiente interno. Muitos ecologistas estão convencidos de que este princípio também se aplica ao ambiente externo. Se o sistema não conseguir restaurar seu equilíbrio, ele poderá eventualmente deixar de funcionar.

Sistemas complexos - por exemplo, o corpo humano - devem ter homeostase para manter a estabilidade e existir. Esses sistemas não apenas precisam se esforçar para sobreviver, mas também precisam se adaptar às mudanças ambientais e evoluir.

Propriedades da homeostase

Os sistemas homeostáticos têm as seguintes propriedades:

• instabilidade sistema: testa como ele pode se adaptar melhor.
• Esforçando-se pelo equilíbrio: toda a organização interna, estrutural e funcional dos sistemas contribui para manter o equilíbrio.
• imprevisibilidade: O efeito resultante de uma determinada ação muitas vezes pode ser diferente do esperado.

Exemplos de homeostase em mamíferos:

• Regulação da quantidade de micronutrientes e água no corpo - osmorregulação. Realizado nos rins.
• Remoção de produtos residuais do processo metabólico - isolamento. É realizado por órgãos exócrinos - rins, pulmões, glândulas sudoríparas e trato gastrointestinal.
• Regulação da temperatura corporal. Abaixando a temperatura através da transpiração, uma variedade de reações termorreguladoras.
• Regulação dos níveis de glicose no sangue. É realizado principalmente pelo fígado, insulina e glucagon secretados pelo pâncreas.

É importante notar que embora o corpo esteja em equilíbrio, seu estado fisiológico pode ser dinâmico. Muitos organismos exibem mudanças endógenas na forma de ritmos circadianos, ultradianos e infradianos. Assim, mesmo em homeostase, a temperatura corporal, a pressão arterial, a frequência cardíaca e a maioria dos indicadores metabólicos nem sempre estão em um nível constante, mas mudam com o tempo.

Mecanismos de homeostase: feedback

Artigo principal: Comentários

Quando há uma mudança nas variáveis, existem dois tipos principais de feedback aos quais o sistema responde:

1. Feedback negativo, expresso como uma reação na qual o sistema responde de forma a inverter a direção da mudança. Como o feedback serve para manter a constância do sistema, permite manter a homeostase.
   • Por exemplo, quando a concentração de dióxido de carbono no corpo humano aumenta, os pulmões são sinalizados para aumentar sua atividade e exalar mais dióxido de carbono.
   • A termorregulação é outro exemplo de feedback negativo. Quando a temperatura corporal aumenta (ou diminui), os termorreceptores na pele e no hipotálamo registram a mudança, desencadeando um sinal do cérebro. Este sinal, por sua vez, causa uma resposta - uma diminuição (ou aumento) da temperatura.
2. Feedback positivo, que é expresso como um aumento na mudança em uma variável. Tem um efeito desestabilizador, por isso não leva à homeostase. O feedback positivo é menos comum em sistemas naturais, mas também tem seus usos.
   • Por exemplo, nos nervos, um potencial elétrico limiar causa a geração de um potencial de ação muito maior. A coagulação do sangue e os eventos de nascimento são outros exemplos de feedback positivo.

Sistemas estáveis ​​precisam de combinações de ambos os tipos de feedback. Enquanto o feedback negativo permite que você retorne a um estado homeostático, o feedback positivo é usado para passar para um estado de homeostase completamente novo (e possivelmente menos desejável), uma situação chamada "metaestabilidade". Tais mudanças catastróficas podem ocorrer, por exemplo, com o aumento de nutrientes em rios com águas claras, o que leva a um estado homeostático de alta eutrofização (crescimento excessivo de algas do canal) e turbidez.

Homeostase ecológica

A homeostase ecológica é observada em comunidades clímax com a maior biodiversidade possível sob condições ambientais favoráveis.

Em ecossistemas perturbados, ou comunidades biológicas subclimáticas - como, por exemplo, a ilha de Krakatau, após uma forte erupção vulcânica em 1883 - o estado de homeostase do ecossistema florestal clímax anterior foi destruído, como toda a vida nesta ilha. O Krakatoa passou por uma cadeia de mudanças ecológicas nos anos desde a erupção, em que novas espécies de plantas e animais se substituíram, o que levou à biodiversidade e, como resultado, a uma comunidade clímax. A sucessão ecológica em Krakatoa ocorreu em várias etapas. Uma cadeia completa de sucessões que levam a um clímax é chamada de preserie. No exemplo de Krakatoa, esta ilha desenvolveu uma comunidade clímax com 8.000 espécies diferentes registradas em 1983, cem anos depois que a erupção acabou com a vida nela. Os dados confirmam que a posição se mantém em homeostase por algum tempo, enquanto o surgimento de novas espécies muito rapidamente leva ao rápido desaparecimento das antigas.

O caso do Krakatoa e de outros ecossistemas perturbados ou intactos mostra que a colonização inicial por espécies pioneiras ocorre por meio de estratégias de reprodução por retroalimentação positiva nas quais as espécies se dispersam, produzindo o maior número possível de descendentes, mas com pouco ou nenhum investimento no sucesso de cada indivíduo. . Em tais espécies, há um rápido desenvolvimento e um colapso igualmente rápido (por exemplo, por meio de uma epidemia). À medida que um ecossistema se aproxima do clímax, tais espécies são substituídas por espécies clímax mais complexas que se adaptam por meio de feedback negativo às condições específicas de seu ambiente. Essas espécies são cuidadosamente controladas pela capacidade potencial do ecossistema e seguem uma estratégia diferente - a produção de descendentes menores, em cujo sucesso reprodutivo nas condições do microambiente de seu nicho ecológico específico, mais energia é investida.

O desenvolvimento começa com a comunidade pioneira e termina com a comunidade clímax. Essa comunidade clímax é formada quando a flora e a fauna entram em equilíbrio com o ambiente local.

Tais ecossistemas formam heterarquias nas quais a homeostase em um nível contribui para processos homeostáticos em outro nível complexo. Por exemplo, a perda de folhas em uma árvore tropical madura abre espaço para um novo crescimento e enriquece o solo. Igualmente, a árvore tropical reduz o acesso de luz a níveis mais baixos e ajuda a evitar que outras espécies invadam. Mas as árvores também caem no chão e o desenvolvimento da floresta depende da constante mudança das árvores, do ciclo de nutrientes realizado por bactérias, insetos, fungos. Da mesma forma, essas florestas contribuem para processos ecológicos, como a regulação de microclimas ou ciclos hidrológicos do ecossistema, e vários ecossistemas diferentes podem interagir para manter a homeostase da drenagem do rio dentro de uma região biológica. A variabilidade das biorregiões também desempenha um papel na estabilidade homeostática de uma região biológica, ou bioma.

Homeostase biológica

Mais informações: Equilíbrio ácido-base

A homeostase atua como uma característica fundamental dos organismos vivos e é entendida como a manutenção do ambiente interno dentro de limites aceitáveis.

O ambiente interno do corpo inclui fluidos corporais - plasma sanguíneo, linfa, substância intercelular e líquido cefalorraquidiano. A manutenção da estabilidade desses fluidos é vital para os organismos, enquanto sua ausência leva a danos ao material genético.

Com relação a qualquer parâmetro, os organismos são divididos em conformacionais e regulatórios. Organismos reguladores mantêm o parâmetro em um nível constante, independente do que aconteça no ambiente. Os organismos conformacionais permitem que o ambiente determine o parâmetro. Por exemplo, animais de sangue quente mantêm uma temperatura corporal constante, enquanto animais de sangue frio exibem uma ampla faixa de temperatura.

Não estamos falando do fato de que organismos conformacionais não possuem adaptações comportamentais que lhes permitam regular até certo ponto determinado parâmetro. Os répteis, por exemplo, costumam sentar-se em rochas aquecidas pela manhã para aumentar a temperatura do corpo.

A vantagem da regulação homeostática é que ela permite que o corpo funcione de forma mais eficiente. Por exemplo, animais de sangue frio tendem a se tornar letárgicos em temperaturas frias, enquanto animais de sangue quente estão quase tão ativos como sempre. Por outro lado, a regulação requer energia. A razão pela qual algumas cobras só podem comer uma vez por semana é que elas usam muito menos energia para manter a homeostase do que os mamíferos.

Homeostase celular

A regulação da atividade química da célula é alcançada através de vários processos, entre os quais a mudança na estrutura do próprio citoplasma, bem como a estrutura e a atividade das enzimas, é de particular importância. A autorregulação depende da temperatura, do grau de acidez, da concentração do substrato, da presença de certos macro e microelementos.

Homeostase no corpo humano

Mais informações: Equilíbrio ácido-base Ver também: Sistemas de tampão sanguíneo

Vários fatores afetam a capacidade dos fluidos corporais de sustentar a vida. Estes incluem parâmetros como temperatura, salinidade, acidez e concentração de nutrientes - glicose, vários íons, oxigênio e produtos residuais - dióxido de carbono e urina. Como esses parâmetros afetam as reações químicas que mantêm o organismo vivo, existem mecanismos fisiológicos embutidos para mantê-los no nível necessário.

A homeostase não pode ser considerada a causa dos processos dessas adaptações inconscientes. Deve ser tomado como uma característica geral de muitos processos normais agindo em conjunto, e não como sua causa raiz. Além disso, existem muitos fenômenos biológicos que não se encaixam nesse modelo - por exemplo, o anabolismo.

Outras áreas

O conceito de "homeostase" também é usado em outras áreas.

O atuário pode falar sobre homeostase de risco, em que, por exemplo, as pessoas que têm freios antiaderentes em seus carros não estão em uma posição mais segura do que aquelas que não têm, porque essas pessoas inconscientemente compensam o carro mais seguro com uma direção arriscada. Isso acontece porque alguns dos mecanismos de retenção - como o medo - param de funcionar.

Sociólogos e psicólogos podem falar sobre homeostase do estresse- o desejo de uma população ou indivíduo de permanecer em um determinado nível de estresse, muitas vezes causando estresse artificialmente se o nível "natural" de estresse não for suficiente.

Exemplos

• termorregulação
  • O tremor do músculo esquelético pode começar se a temperatura do corpo estiver muito baixa.
  • Outro tipo de termogênese envolve a quebra de gorduras para liberar calor.
  • A transpiração esfria o corpo através da evaporação.
• Regulação química
  • O pâncreas secreta insulina e glucagon para controlar os níveis de glicose no sangue.
  • Os pulmões absorvem oxigênio e liberam dióxido de carbono.
  • Os rins excretam urina e regulam o nível de água e vários íons no corpo.

Muitos desses órgãos são controlados por hormônios do sistema hipotálamo-hipofisário.

Veja também

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• sistemas abertos
• Processos fisiológicos

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A homeostase é um processo que ocorre independentemente no corpo e visa estabilizar o estado dos sistemas humanos quando as condições internas (mudanças de temperatura, pressão) ou externas (mudanças no clima, fuso horário) mudam. Este nome foi proposto pelo fisiologista americano Cannon. Posteriormente, a homeostase passou a ser chamada de capacidade de qualquer sistema (incluindo o ambiente) de manter sua constância interna.

O conceito e as características da homeostase

A Wikipedia caracteriza este termo como o desejo de sobreviver, adaptar e desenvolver. Para que a homeostase seja correta, é necessário o trabalho coordenado de todos os órgãos e sistemas. Nesse caso, todos os parâmetros em uma pessoa serão normais. Se algum parâmetro não é regulado no corpo, isso indica uma violação da homeostase.

As principais características da homeostase são as seguintes:

• análise das possibilidades de adaptação do sistema às novas condições;
• o desejo de manter o equilíbrio;
• a impossibilidade de prever antecipadamente os resultados da regulação dos indicadores.

Comentários

O feedback é o mecanismo real de ação da homeostase. Assim, o corpo reage a qualquer mudança. O corpo funciona continuamente ao longo da vida de uma pessoa. No entanto, os sistemas individuais devem ter tempo para descansar e se recuperar. Durante este período, o trabalho de órgãos individuais diminui ou pára completamente. Esse processo é chamado de feedback. Seu exemplo é uma interrupção no trabalho do estômago, quando o alimento não entra nele. Essa interrupção na digestão proporciona uma parada na produção de ácido devido à ação de hormônios e impulsos nervosos.

Existem dois tipos deste mecanismo, que será descrito a seguir.

avaliação negativa

Esse tipo de mecanismo se baseia no fato de que o corpo reage às mudanças, tentando direcioná-las na direção oposta. Ou seja, ele se esforça novamente para a estabilidade. Por exemplo, se o dióxido de carbono se acumula no corpo, os pulmões começam a trabalhar mais ativamente, a respiração acelera, devido à qual o excesso de dióxido de carbono é removido. E também é graças ao feedback negativo que a termorregulação é realizada, devido à qual o corpo evita superaquecimento ou hipotermia.

feedback positivo

Este mecanismo é diretamente oposto ao anterior. No caso de sua ação, a mudança na variável só é amplificada pelo mecanismo, que desequilibra o organismo. Este é um processo bastante raro e menos desejável. Um exemplo disso é a presença de potencial elétrico nos nervos., que ao invés de diminuir a ação, leva ao seu aumento.

No entanto, graças a esse mecanismo, ocorre o desenvolvimento e a transição para novos estados, o que significa que também é necessário para a vida.

Que parâmetros regula a homeostase?

Apesar do corpo estar constantemente tentando manter os valores de parâmetros importantes para a vida, eles nem sempre são estáveis. A temperatura corporal ainda mudará dentro de uma pequena faixa, assim como a frequência cardíaca ou a pressão arterial. A tarefa da homeostase é manter essa faixa de valores, além de ajudar no funcionamento do organismo.

Exemplos de homeostase são a excreção de produtos residuais do corpo humano, realizada pelos rins, glândulas sudoríparas, trato gastrointestinal, bem como a dependência do metabolismo da dieta. Um pouco mais sobre os parâmetros ajustáveis ​​será discutido posteriormente.

Temperatura corporal

O exemplo mais claro e simples de homeostase é a manutenção da temperatura corporal normal. O superaquecimento do corpo pode ser evitado pela transpiração. A faixa de temperatura normal é de 36 a 37 graus Celsius. Um aumento nesses valores pode ser desencadeado por processos inflamatórios, distúrbios hormonais e metabólicos ou qualquer doença.

A parte do cérebro chamada hipotálamo é responsável por controlar a temperatura corporal no corpo. Há sinais sobre a falha do regime de temperatura, que também pode ser expresso em respiração rápida, aumento na quantidade de açúcar, aceleração do metabolismo doentia. Tudo isso leva à letargia, diminuição da atividade dos órgãos, após o que os sistemas começam a tomar medidas para regular os indicadores de temperatura. Um exemplo simples da resposta termorreguladora do corpo é a transpiração..

Vale ressaltar que esse processo também funciona com uma diminuição excessiva da temperatura corporal. Assim, o corpo pode se aquecer devido à quebra de gorduras, na qual o calor é liberado.

Equilíbrio água-sal

A água é necessária para o corpo, e todos sabem bem disso. Existe até uma norma de ingestão diária de líquidos, na quantidade de 2 litros. De fato, cada organismo precisa de sua própria quantidade de água, e para alguns pode ultrapassar o valor médio, enquanto para outros pode não atingi-lo. No entanto, não importa quanta água uma pessoa beba, o corpo não acumulará todo o excesso de líquido. A água permanecerá no nível necessário, enquanto todo o excesso será removido do corpo devido à osmorregulação realizada pelos rins.

Homeostase do sangue

Da mesma forma, a quantidade de açúcar, ou seja, a glicose, que é um elemento importante do sangue, é regulada. Uma pessoa não pode ser completamente saudável se o nível de açúcar estiver longe do normal. Este indicador é regulado pelo funcionamento do pâncreas e do fígado. No caso em que o nível de glicose excede a norma, o pâncreas atua, no qual a insulina e o glucagon são produzidos. Se a quantidade de açúcar ficar muito baixa, o glicogênio do sangue é processado com a ajuda do fígado.

pressão normal

A homeostase também é responsável pela pressão sanguínea normal no corpo. Se estiver quebrado, os sinais sobre isso virão do coração para o cérebro. O cérebro reage ao problema e, com a ajuda de impulsos, ajuda o coração a reduzir a pressão alta.

A definição de homeostase caracteriza não apenas o funcionamento correto dos sistemas de um organismo, mas também pode se aplicar a populações inteiras. Dependendo disso, existem tipos de homeostase Descrito abaixo.

Homeostase ecológica

Esta espécie está presente numa comunidade dotada das condições de vida necessárias. Ela surge pela ação de um mecanismo de feedback positivo, quando os organismos que passam a habitar um ecossistema se multiplicam rapidamente, aumentando assim seu número. Mas um assentamento tão rápido pode levar a uma destruição ainda mais rápida de uma nova espécie no caso de uma epidemia ou uma mudança nas condições para outras menos favoráveis. Então os organismos precisam se adaptar e estabilizar, o que é devido ao feedback negativo. Assim, o número de habitantes diminui, mas eles se tornam mais adaptados.

Homeostase biológica

Este tipo é típico para indivíduos cujo corpo se esforça para manter o equilíbrio interno, em particular, regulando a composição e quantidade de sangue, substância intercelular e outros fluidos necessários para o funcionamento normal do corpo. Ao mesmo tempo, a homeostase nem sempre obriga a manter os parâmetros constantes, às vezes é alcançado adaptando e adaptando o corpo às mudanças de condições. Devido a essa diferença, os organismos são divididos em dois tipos:

• conformacional - aqueles que se esforçam para preservar valores (por exemplo, animais de sangue quente, cuja temperatura corporal deve ser mais ou menos constante);
• regulatórios, que se adaptam (sangue frio, tendo uma temperatura diferente dependendo das condições).

Ao mesmo tempo, a homeostase de cada um dos organismos visa compensar os custos. Se os animais de sangue quente não mudam seu estilo de vida quando a temperatura ambiente cai, os animais de sangue frio tornam-se letárgicos e passivos para não desperdiçar energia.

Além do mais, A homeostase biológica inclui as seguintes subespécies:

• a homeostase celular visa alterar a estrutura do citoplasma e a atividade das enzimas, bem como a regeneração de tecidos e órgãos;
• a homeostase no corpo é assegurada regulando os indicadores de temperatura, a concentração de substâncias necessárias à vida e a remoção de resíduos.

Outros tipos

Além do uso em biologia e medicina, o termo encontrou aplicação em outras áreas.

Manutenção da homeostase

A homeostase é mantida devido à presença no corpo dos chamados sensores que enviam impulsos ao cérebro contendo informações sobre pressão e temperatura corporal, equilíbrio água-sal, composição do sangue e outros parâmetros importantes para a vida normal. Assim que alguns valores começam a se desviar da norma, um sinal sobre isso entra no cérebro e o corpo começa a regular seu desempenho.

Este mecanismo de ajuste complexo incrivelmente importante para a vida. O estado normal de uma pessoa é mantido com a proporção correta de produtos químicos e elementos no corpo. Ácidos e álcalis são necessários para o funcionamento estável do sistema digestivo e de outros órgãos.

O cálcio é um material estrutural muito importante, sem a quantidade certa do qual uma pessoa não terá ossos e dentes saudáveis. O oxigênio é essencial para a respiração.

As toxinas podem interferir no bom funcionamento do corpo. Mas para que a saúde não seja prejudicada, eles são excretados devido ao trabalho do sistema urinário.

A homeostase funciona sem qualquer esforço humano. Se o corpo estiver saudável, o corpo auto-regulará todos os processos. Se as pessoas estão com calor, os vasos sanguíneos se dilatam, o que se expressa na vermelhidão da pele. Se está frio - há um arrepio. Graças a essas respostas do corpo aos estímulos, a saúde humana é mantida no nível certo.

A homeostase (grego homoios - o mesmo, semelhante, estase - estabilidade, equilíbrio) é um conjunto de reações coordenadas que mantêm ou restauram a constância do ambiente interno do corpo. Em meados do século XIX, o fisiologista francês Claude Bernard introduziu o conceito de ambiente interno, que ele considerava como uma coleção de fluidos corporais. Esse conceito foi ampliado pelo fisiologista americano Walter Cannon, que entendia por ambiente interno a totalidade dos fluidos (sangue, linfa, fluido tecidual) que estão envolvidos no metabolismo e na manutenção da homeostase. O corpo humano se adapta a condições ambientais em constante mudança, mas o ambiente interno permanece constante e seus indicadores flutuam dentro de limites muito estreitos. Portanto, uma pessoa pode viver em várias condições ambientais. Alguns parâmetros fisiológicos são regulados com especial cuidado e precisão, por exemplo, temperatura corporal, pressão arterial, glicose, gases, sais, íons de cálcio no sangue, equilíbrio ácido-base, volume sanguíneo, pressão osmótica, apetite e muitos outros. A regulação é realizada de acordo com o princípio da retroalimentação negativa entre os receptores f , que detectam alterações nos indicadores e sistemas de controle indicados. Assim, uma diminuição em um dos parâmetros é captada pelo receptor correspondente, do qual são enviados impulsos para uma ou outra estrutura cerebral, sob o comando do qual o sistema nervoso autônomo aciona mecanismos complexos para equalizar as mudanças ocorridas. O cérebro usa dois sistemas principais para manter a homeostase: autônomo e endócrino. Lembre-se de que a principal função do sistema nervoso autônomo é manter a constância do ambiente interno do corpo, o que é realizado devido a uma mudança na atividade das partes simpática e parassimpática do sistema nervoso autônomo. Este último, por sua vez, é controlado pelo hipotálamo e o hipotálamo pelo córtex cerebral. O sistema endócrino regula a função de todos os órgãos e sistemas através de hormônios. Além disso, o próprio sistema endócrino está sob o controle do hipotálamo e da glândula pituitária. Homeostase (grego homoios - o mesmo e estase - estado, imobilidade)

À medida que nossa compreensão da fisiologia normal e ainda mais patológica se tornou mais complexa, esse conceito foi refinado como homeocinese, ou seja, equilíbrio móvel, o equilíbrio de processos em constante mudança. O corpo é tecido a partir de milhões de "homeocinese". Esta enorme galáxia viva determina o estado funcional de todos os órgãos e células que estão ligados por peptídeos reguladores. Como o sistema econômico e financeiro mundial - muitas empresas, indústrias, fábricas, bancos, bolsas de valores, mercados, lojas ... E entre eles - "moeda conversível" - neuropeptídeos. Todas as células do corpo sintetizam e mantêm constantemente um certo nível funcionalmente necessário de peptídeos reguladores. Mas quando ocorrem desvios da "estacionariedade", sua biossíntese (no corpo como um todo ou em seus "loci" individuais) aumenta ou enfraquece. Tais flutuações ocorrem constantemente quando se trata de reações adaptativas (acostumar-se a novas condições), desempenho no trabalho (ações físicas ou emocionais), estado de pré-doença - quando o corpo "liga" maior proteção contra o desequilíbrio funcional. O caso clássico de manutenção do equilíbrio é a regulação da pressão arterial. Existem grupos de peptídeos entre os quais há competição constante - para aumentar/diminuir a pressão. Para correr, escalar uma montanha, tomar banho em uma sauna, atuar no palco e, finalmente, pensar, é necessário um aumento funcionalmente suficiente da pressão arterial. Mas assim que o trabalho termina, os reguladores entram em ação, garantindo o “acalmamento” do coração e a pressão normal nos vasos. Peptídeos vasoativos interagem constantemente para "permitir" aumentar a pressão para tal e tal nível (não mais, senão o sistema vascular vai "vendendo"; um exemplo bem conhecido e amargo é um acidente vascular cerebral) e para que após o fim da o trabalho fisiologicamente necessário

2. Objetivos de aprendizagem:

Conhecer a essência da homeostase, os mecanismos fisiológicos de manutenção da homeostase, os fundamentos da regulação da homeostase.

Estudar os principais tipos de homeostase. Conheça as características da homeostase relacionadas à idade

3. Perguntas de auto-preparação para dominar este tópico:

1) Definição do conceito de homeostase

2) Tipos de homeostase.

3) Homeostase genética

4) Homeostase estrutural

5) Homeostase do ambiente interno do corpo

6) Homeostase imunológica

7) Mecanismos de regulação da homeostase: neuro-humoral e endócrino.

8) Regulação hormonal da homeostase.

9) Órgãos envolvidos na regulação da homeostase

10) Princípio geral das reações homeostáticas

11) Especificidade da homeostase da espécie.

12) Características da homeostase relacionadas à idade

13) Processos patológicos, acompanhados por uma violação da homeostase.

14) A correção da homeostase do corpo é a principal tarefa do médico.

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4. Tipo de aula: extracurricular

5. Duração da aula- 3 horas.

6. Equipamento. Apresentação eletrônica "Aulas de biologia", tabelas, manequins

homeostase(gr. homoios - igual, estase - estado) - a propriedade de um organismo de manter a constância do ambiente interno e as principais características de sua organização inerente, apesar da variabilidade dos parâmetros do ambiente externo e da ação de perturbação interna fatores.

A homeostase de cada indivíduo é específica e determinada pelo seu genótipo.

O corpo é um sistema dinâmico aberto. O fluxo de substâncias e energia observado no corpo determina a auto-renovação e auto-reprodução em todos os níveis, desde o molecular até o organísmico e populacional.

No processo de metabolismo com alimentos, água, durante as trocas gasosas, vários compostos químicos entram no corpo do ambiente, que, após transformações, são comparados à composição química do corpo e incluídos em suas estruturas morfológicas. Após um certo período, as substâncias absorvidas são destruídas, liberando energia, e a molécula destruída é substituída por uma nova, sem violar a integridade dos componentes estruturais do corpo.

Os organismos estão em um ambiente em constante mudança, apesar disso, os principais indicadores fisiológicos continuam sendo realizados em determinados parâmetros e o corpo mantém um estado de saúde estável por muito tempo, graças a processos de autorregulação.

Assim, o conceito de homeostase não está relacionado à estabilidade dos processos. Em resposta à ação de fatores internos e externos, ocorrem algumas mudanças nos parâmetros fisiológicos, e a inclusão de sistemas reguladores garante a manutenção de uma relativa constância do ambiente interno. Os mecanismos homeostáticos reguladores funcionam nos níveis celular, orgânico, organísmico e supraorganismático.

Em termos evolutivos, a homeostase é uma adaptação hereditáriamente fixa de um organismo às condições ambientais normais.

Existem os seguintes tipos principais de homeostase:

1) genética

2) estrutural

3) homeostase da parte líquida do ambiente interno (sangue, linfa, líquido intersticial)

4) imunológico.

Homeostase genética- preservação da estabilidade genética devido à força das ligações físico-químicas do DNA e sua capacidade de recuperação após danos (reparo de DNA). A auto-reprodução é uma propriedade fundamental dos vivos, baseia-se no processo de reduplicação do DNA. O próprio mecanismo desse processo, no qual uma nova fita de DNA é construída estritamente complementar em torno de cada uma das moléculas constituintes das duas fitas antigas, é ideal para uma transferência precisa de informações. A precisão desse processo é alta, mas erros de reduplicação ainda podem ocorrer. A violação da estrutura das moléculas de DNA também pode ocorrer em suas cadeias primárias sem levar em conta a reduplicação sob a influência de fatores mutagênicos. Na maioria dos casos, o genoma da célula é restaurado, o dano é corrigido, devido ao reparo. Quando os mecanismos de reparo são danificados, a homeostase genética é interrompida tanto no nível celular quanto no do organismo.

Um mecanismo importante para a manutenção da homeostase genética é o estado diplóide das células somáticas em eucariotos. As células diplóides são mais estáveis ​​no funcionamento, porque a presença de dois programas genéticos neles aumenta a confiabilidade do genótipo. A estabilização do sistema complexo do genótipo é fornecida pelos fenômenos de polimerização e outros tipos de interação gênica. Os genes reguladores que controlam a atividade dos operons desempenham um papel importante no processo de homeostase.

Homeostase estrutural- esta é a constância da organização morfológica em todos os níveis dos sistemas biológicos. É aconselhável destacar a homeostase de uma célula, tecido, órgão, sistemas do corpo. A homeostase das estruturas subjacentes garante a constância morfológica das estruturas superiores e é a base de sua atividade vital.

A célula, como sistema biológico complexo, é inerente à autorregulação. O estabelecimento da homeostase do ambiente celular é proporcionado por sistemas de membrana, que estão associados a processos bioenergéticos e regulação do transporte de substâncias para dentro e para fora da célula. Na célula, os processos de mudança e restauração das organelas acontecem continuamente, as próprias células são destruídas e restauradas. A restauração de estruturas intracelulares, células, tecidos, órgãos no decorrer da vida do organismo ocorre devido à regeneração fisiológica. Restauração de estruturas após danos - regeneração reparadora.

Homeostase da parte líquida do ambiente interno- a constância da composição do sangue, linfa, fluido tecidual, pressão osmótica, concentração total de eletrólitos e concentração de íons individuais, conteúdo de nutrientes no sangue, etc. Esses indicadores, mesmo com mudanças significativas nas condições ambientais, são mantidos em um determinado nível, graças a mecanismos complexos.

Por exemplo, um dos parâmetros físico-químicos mais importantes do ambiente interno do corpo é o equilíbrio ácido-base. A proporção de íons hidrogênio e hidróxido no ambiente interno depende do conteúdo nos fluidos corporais (sangue, linfa, fluido tecidual) de ácidos - doadores de prótons e bases tampão - receptores de prótons. Normalmente, a reação ativa do meio é avaliada pelo íon H+. O valor do pH (a concentração de íons de hidrogênio no sangue) é um dos indicadores fisiológicos estáveis ​​e varia em humanos dentro de limites estreitos - de 7,32 a 7,45. A atividade de uma série de enzimas, permeabilidade da membrana, processos de síntese de proteínas, etc. dependem em grande parte da proporção de íons hidrogênio e hidroxila.

O corpo possui vários mecanismos que garantem a manutenção do equilíbrio ácido-base. Em primeiro lugar, estes são os sistemas tampão do sangue e dos tecidos (carbonato, tampão fosfato, proteínas teciduais). A hemoglobina também tem propriedades tamponantes, liga-se ao dióxido de carbono e previne a sua acumulação no sangue. A atividade dos rins também contribui para a manutenção de uma concentração normal de íons hidrogênio, uma vez que uma quantidade significativa de metabólitos ácidos é excretada na urina. Se esses mecanismos são insuficientes, a concentração de dióxido de carbono no sangue aumenta, há alguma mudança no pH para o lado ácido. Nesse caso, o centro respiratório é excitado, a ventilação pulmonar é aumentada, o que leva a uma diminuição do conteúdo de dióxido de carbono e à normalização da concentração de íons de hidrogênio.

A sensibilidade dos tecidos às mudanças no ambiente interno é diferente. Portanto, uma mudança de pH de 0,1 em uma direção ou outra da norma leva a distúrbios significativos na atividade do coração, e um desvio de 0,3 é fatal. O sistema nervoso é particularmente sensível a baixos níveis de oxigênio. Para os mamíferos, as flutuações na concentração de íons de cálcio superiores a 30% são perigosas, etc.

Homeostase imunológica- manter a constância do ambiente interno do corpo, mantendo a individualidade antigênica do indivíduo. A imunidade é entendida como uma forma de proteger o corpo de corpos vivos e substâncias portadoras de sinais de informações geneticamente estranhas (Petrov, 1968).

Bactérias, vírus, protozoários, helmintos, proteínas, células, incluindo células alteradas do próprio organismo, carregam informações genéticas alienígenas. Todos esses fatores são antígenos. Antígenos são substâncias que, ao serem introduzidas no organismo, são capazes de causar a produção de anticorpos ou outra forma de resposta imune. Os antígenos são muito diversos, na maioria das vezes são proteínas, mas também são grandes moléculas de lipopolissacarídeos, ácidos nucleicos. Compostos inorgânicos (sais, ácidos), compostos orgânicos simples (carboidratos, aminoácidos) não podem ser antígenos, porque não têm especificidade. O cientista australiano F. Burnet (1961) formulou a posição de que o principal significado do sistema imunológico é o reconhecimento de "próprio" e "estrangeiro", ou seja, na manutenção da constância do ambiente interno - homeostase.

O sistema imunológico tem uma ligação central (medula óssea vermelha, glândula timo) e periférica (baço, linfonodos). A reação protetora é realizada por linfócitos formados nesses órgãos. Os linfócitos do tipo B, quando encontram antígenos estranhos, diferenciam-se em plasmócitos que secretam proteínas específicas, imunoglobulinas (anticorpos), no sangue. Esses anticorpos, conectando-se ao antígeno, os neutralizam. Essa reação é chamada de imunidade humoral.

Os linfócitos do tipo T fornecem imunidade celular destruindo células estranhas, como a rejeição de transplantes, e células mutantes de seu próprio corpo. De acordo com os cálculos fornecidos por F. Burnet (1971), em cada alteração genética de células humanas em divisão, cerca de 10-6 mutações espontâneas acumulam-se dentro de um dia, i.e. nos níveis celular e molecular, os processos que rompem a homeostase ocorrem continuamente. Os linfócitos T reconhecem e destroem células mutantes de seu próprio corpo, garantindo assim a função de vigilância imunológica.

O sistema imunológico controla a constância genética do organismo. Este sistema, constituído por órgãos anatomicamente separados, representa uma unidade funcional. A propriedade de defesa imunológica atingiu seu maior desenvolvimento em aves e mamíferos.

regulação da homeostase realizado pelos seguintes órgãos e sistemas (Fig. 91):

1) sistema nervoso central;

2) sistema neuroendócrino, que inclui o hipotálamo, glândula pituitária, glândulas endócrinas periféricas;

3) sistema endócrino difuso (DES), representado por células endócrinas localizadas em quase todos os tecidos e órgãos (coração, pulmão, trato gastrointestinal, rins, fígado, pele, etc.). A maior parte das células DES (75%) está concentrada no epitélio do sistema digestivo.

Sabe-se agora que vários hormônios estão presentes simultaneamente nas estruturas nervosas centrais e nas células endócrinas do trato gastrointestinal. Assim, os hormônios encefalinas e endorfinas são encontrados nas células nervosas e nas células endócrinas do pâncreas e do estômago. Colecistocinina foi encontrada no cérebro e duodeno. Tais fatos deram fundamento para a criação de uma hipótese sobre a presença no corpo de um único sistema de células de informação química. A peculiaridade da regulação nervosa é a velocidade do início da resposta, e seu efeito se manifesta diretamente no local onde o sinal chega ao longo do nervo correspondente; reação é curta.

No sistema endócrino, as influências regulatórias estão associadas à ação dos hormônios transportados pelo sangue por todo o corpo; o efeito da ação é duradouro e não tem caráter local.

A unificação dos mecanismos de regulação nervoso e endócrino ocorre no hipotálamo. O sistema neuroendócrino geral permite reações homeostáticas complexas associadas à regulação das funções viscerais do corpo.

O hipotálamo também tem funções glandulares, produzindo neuro-hormônios. Neurohormônios, entrando no lobo anterior da glândula pituitária com sangue, regulam a liberação de hormônios trópicos da glândula pituitária. Os hormônios tropicais regulam diretamente o trabalho das glândulas endócrinas. Por exemplo, o hormônio estimulante da tireoide da hipófise estimula a glândula tireoide aumentando o nível de hormônio tireoidiano no sangue. Quando a concentração do hormônio se eleva acima da norma para um determinado organismo, a função estimulante da tireóide da glândula pituitária é inibida e a atividade da glândula tireóide é enfraquecida. Assim, para manter a homeostase, é necessário equilibrar a atividade funcional da glândula com a concentração do hormônio no sangue circulante.

Este exemplo demonstra o princípio geral das reações homeostáticas: desvio do nível inicial --- sinal --- ativação de mecanismos reguladores pelo princípio de feedback --- correção da mudança (normalização).

Algumas glândulas endócrinas não são diretamente dependentes da glândula pituitária. Estas são as ilhotas pancreáticas que produzem insulina e glucagon, a medula adrenal, a glândula pineal, o timo e as glândulas paratireoides.

O timo ocupa uma posição especial no sistema endócrino. Produz substâncias semelhantes a hormônios que estimulam a formação de linfócitos T e estabelece-se uma relação entre mecanismos imunológicos e endócrinos.

A capacidade de manter a homeostase é uma das propriedades mais importantes de um sistema vivo que está em estado de equilíbrio dinâmico com as condições ambientais. A capacidade de manter a homeostase não é a mesma em diferentes espécies, é elevada em animais superiores e humanos, que possuem complexos mecanismos de regulação nervosos, endócrinos e imunológicos.

Na ontogenia, cada período etário é caracterizado pelas peculiaridades do metabolismo, energia e mecanismos de homeostase. No corpo da criança, os processos de assimilação predominam sobre os de dissimilação, o que causa crescimento, aumento do peso corporal, os mecanismos de homeostase ainda não estão maduros o suficiente, o que deixa uma marca no curso dos processos fisiológicos e patológicos.

Com a idade, há uma melhora nos processos metabólicos, mecanismos regulatórios. Na idade adulta, os processos de assimilação e dissimulação, o sistema de normalização da homeostase, fornecem compensação. Com o envelhecimento, a intensidade dos processos metabólicos diminui, a confiabilidade dos mecanismos reguladores enfraquece, a função de vários órgãos diminui e, ao mesmo tempo, novos mecanismos específicos se desenvolvem que sustentam a preservação da homeostase relativa. Isso se expressa, em particular, no aumento da sensibilidade dos tecidos à ação dos hormônios, juntamente com o enfraquecimento das influências nervosas. Durante este período, as características adaptativas são enfraquecidas, portanto, um aumento na carga e condições estressantes podem facilmente perturbar os mecanismos homeostáticos e muitas vezes se tornar a causa de condições patológicas.

O conhecimento desses padrões é necessário para um futuro médico, pois a doença é consequência de uma violação dos mecanismos e formas de restaurar a homeostase em humanos.

Homeostase - manutenção do ambiente interno do corpo

O mundo ao nosso redor está em constante mudança. Os ventos de inverno nos obrigam a vestir roupas quentes e luvas, enquanto o aquecimento central nos incentiva a tirá-las. O sol de verão reduz a necessidade de retenção de calor, pelo menos até que o ar condicionado eficiente faça o oposto. E, no entanto, independentemente da temperatura ambiente, é improvável que a temperatura corporal individual de pessoas saudáveis ​​​​que você conheça seja muito diferente de um décimo de grau. Em humanos e outros animais de sangue quente, a temperatura das regiões internas do corpo é mantida em um nível constante em torno de 37 ° C, embora possa subir e descer um pouco em conexão com o ritmo diário.

A maioria das pessoas come de forma diferente. Alguns preferem um bom café da manhã, um almoço leve e um almoço farto com a sobremesa obrigatória. Outros não comem a maior parte do dia, mas ao meio-dia gostam de fazer um bom lanche e uma soneca. Alguns só fazem o que mastigam, outros parecem não se importar com a comida. E ainda, se você medir o teor de açúcar no sangue dos alunos de sua classe, então tudo estará próximo de 0,001 g (1 mg) por mililitro de sangue, apesar da grande diferença na dieta e distribuição das refeições.

A regulação precisa da temperatura corporal e da glicemia são apenas dois exemplos das funções mais importantes sob o controle do sistema nervoso. A composição dos fluidos que circundam todas as nossas células é regulada continuamente, o que permite sua incrível constância.

A manutenção de um ambiente interno constante chama-se homeostase (homeo - o mesmo, semelhante; estase - estabilidade, equilíbrio). A principal responsabilidade pela regulação homeostática é suportada pelas seções autônomas (autônomas) e intestinais do sistema nervoso periférico, bem como pelo sistema nervoso central, que dá ordens ao corpo através da glândula pituitária e outros órgãos endócrinos. Trabalhando juntos, esses sistemas coordenam as necessidades do corpo com as condições ambientais. (Se esta afirmação lhe parece familiar, lembre-se de que usamos exatamente as mesmas palavras para descrever a principal função do cérebro.)

O fisiologista francês Claude Bernard, que viveu no século XIX e se dedicou inteiramente ao estudo dos processos de digestão e regulação do fluxo sanguíneo, considerava os fluidos corporais como um “ambiente interno” ( milieu interne). Em diferentes organismos, a concentração de certos sais e a temperatura normal podem ser um pouco diferentes, mas dentro de uma espécie, o ambiente interno dos indivíduos corresponde aos padrões característicos desta espécie. Apenas são permitidos desvios de curto prazo e não muito grandes desses padrões, caso contrário, o organismo não pode permanecer saudável e contribuir para a sobrevivência da espécie. Walter B. Cannon, o principal fisiologista americano de meados deste século, ampliou o conceito de ambiente interno de Bernard. Ele acreditava que a independência do indivíduo de mudanças contínuas nas condições externas é garantida pelo trabalho mecanismos homeostáticos que mantêm a constância do ambiente interno.

A capacidade de um organismo para lidar com as demandas de seu ambiente varia muito de espécie para espécie. Uma pessoa que usa tipos complexos de comportamento além dos mecanismos internos de homeostase, aparentemente, tem a maior independência das condições externas. No entanto, muitos animais o superam em certas capacidades específicas da espécie. Por exemplo, os ursos polares são mais resistentes ao frio; algumas espécies de aranhas e lagartos que vivem em desertos toleram melhor o calor; camelos podem ficar mais tempo sem água. Neste capítulo, consideraremos várias estruturas que nos permitem obter algum grau de independência das condições físicas mutáveis ​​do mundo externo. Também veremos mais de perto os mecanismos regulatórios que mantêm a constância do nosso ambiente interno.

Os astronautas usam trajes especiais (trajes) que lhes permitem manter a temperatura corporal normal, a tensão de oxigênio suficiente no sangue e a pressão sanguínea ao trabalhar em um ambiente próximo ao vácuo. Sensores especiais embutidos nesses trajes registram a concentração de oxigênio, a temperatura corporal e os indicadores de frequência cardíaca e relatam esses dados aos computadores da espaçonave, que por sua vez informam aos computadores de controle de solo. Os computadores de uma espaçonave controlada podem lidar com quase todas as situações previsíveis em relação às necessidades do organismo. Caso surja algum problema imprevisto, computadores localizados na Terra são conectados para resolvê-lo, que enviam novos comandos diretamente para os instrumentos do traje.
No corpo, o registro dos dados sensoriais e o controle local são realizados pelo sistema nervoso autônomo com a participação do sistema endócrino, que assume a função de coordenação geral.

sistema nervoso autónomo

Alguns princípios gerais de organização dos sistemas sensoriais e motores nos serão muito úteis no estudo dos sistemas de regulação interna. Tudo três divisões sistema nervoso autônomo (autônomo) tem " sensorial" e " motor"Componentes. Enquanto os primeiros registram indicadores do ambiente interno, os segundos potencializam ou inibem a atividade daquelas estruturas que realizam o próprio processo de regulação.

Os receptores intramusculares, juntamente com os receptores localizados nos tendões e em alguns outros locais, respondem à pressão e ao estiramento. Juntos, eles formam um tipo especial de sistema sensorial interno que ajuda a controlar nossos movimentos.
Os receptores envolvidos na homeostase agem de maneira diferente: eles detectam mudanças na química do sangue ou flutuações de pressão no sistema vascular e em órgãos internos ocos, como o trato digestivo e a bexiga. Esses sistemas sensoriais, que coletam informações sobre o ambiente interno, são muito semelhantes em sua organização aos sistemas que recebem sinais da superfície do corpo. Seus neurônios receptores formam o primeiro interruptores sinápticos dentro da medula espinhal. Ao longo das vias motoras do sistema autônomo vão comandos aos órgãos que regulam diretamente o ambiente interno. Esses caminhos começam com neurônios pré-ganglionares autônomos medula espinhal. Tal organização lembra um pouco a organização do nível espinhal do sistema motor.

O foco deste capítulo será nos componentes motores do sistema autônomo que inervam os músculos do coração, vasos sanguíneos e intestinos, fazendo com que eles se contraiam ou relaxem. As mesmas fibras também inervam as glândulas, provocando o processo de secreção.

sistema nervoso autónomo consiste em duas grandes seções simpático e parassimpático. Ambas as divisões têm uma característica estrutural que não encontramos antes: os neurônios que controlam os músculos dos órgãos internos e glândulas ficam fora do sistema nervoso central, formando pequenos aglomerados encapsulados de células chamadas gânglios. Assim, no sistema nervoso autônomo existe uma ligação adicional entre a medula espinhal e o órgão terminal de trabalho (efetor).

Neurônios autônomos da medula espinhal combinar informações sensoriais de órgãos internos e outras fontes. Com base nisso, eles regulam a atividade neurônios ganglionares autônomos. As conexões entre os gânglios e a medula espinhal são chamadas de fibras pré-ganglionares . O neurotransmissor usado para transmitir impulsos da medula espinhal para os neurônios ganglionares nas regiões simpática e parassimpática é quase sempre acetilcolina, o mesmo neurotransmissor pelo qual os neurônios motores da medula espinhal controlam diretamente os músculos esqueléticos. Assim como nas fibras que inervam os músculos esqueléticos, a ação da acetilcolina pode ser potencializada na presença de nicotina e bloqueada pelo curare. Axônios indo de neurônios ganglionares autônomos, ou fibras pós-ganglionares , em seguida, vá para os órgãos-alvo, formando muitos ramos lá.

As divisões simpática e parassimpática do sistema nervoso autônomo são diferentes
1) de acordo com os níveis em que as fibras pré-ganglionares saem da medula espinhal;
2) pela proximidade da localização dos gânglios aos órgãos-alvo;
3) pelo neurotransmissor que os neurônios pós-ganglionares usam para regular as funções desses órgãos-alvo.
Vamos agora considerar essas características.

Sistema nervoso simpático

No sistema simpático, pré-ganglionares As fibras saem da medula espinhal torácica e lombar. Seus gânglios estão localizados bem próximos à medula espinhal, e fibras pós-ganglionares muito longas vão deles para os órgãos-alvo (Fig. 63). O principal mediador dos nervos simpáticos é norepinefrina, uma das catecolaminas, que também atua como mediador no sistema nervoso central.

Arroz. 63. As divisões simpática e parassimpática do sistema nervoso autônomo, os órgãos que inervam e seu efeito em cada órgão.

Para entender quais órgãos são afetados pelo sistema nervoso simpático, é mais fácil imaginar o que acontece com um animal excitado, pronto para uma resposta de luta ou fuga.
As pupilas dilatam para deixar entrar mais luz; a frequência das contrações cardíacas aumenta e cada contração se torna mais poderosa, o que leva a um aumento no fluxo sanguíneo geral. O sangue é drenado da pele e dos órgãos internos para os músculos e o cérebro. A motilidade do sistema gastrointestinal enfraquece, os processos de digestão diminuem. Músculos ao longo das vias aéreas que levam aos pulmões relaxam, permitindo uma respiração mais rápida e aumento das trocas gasosas. As células do fígado e do tecido adiposo fornecem mais glicose e ácidos graxos para o sangue - combustível de alta energia, e o pâncreas é instruído a produzir menos insulina. Isso permite que o cérebro receba uma proporção maior da glicose que circula na corrente sanguínea, já que, ao contrário de outros órgãos, o cérebro não necessita de insulina para utilizar o açúcar no sangue. O mediador do sistema nervoso simpático, que realiza todas essas mudanças, é a norepinefrina.

Existe um sistema adicional que tem um efeito ainda mais generalizado para melhor garantir todas essas mudanças. Eles se sentam no topo dos rins como duas pequenas tampas, glândulas supra-renais . Em sua parte interna - a medula - existem células especiais inervadas por fibras simpáticas pré-ganglionares. Essas células no processo de desenvolvimento embrionário são formadas a partir das mesmas células da crista neural a partir das quais os gânglios simpáticos são formados. Assim, a medula é um componente do sistema nervoso simpático. Quando ativadas por fibras pré-ganglionares, as células da medula liberam suas próprias catecolaminas (norepinefrina e epinefrina) diretamente no sangue para entrega aos órgãos-alvo (Fig. 64). Mediadores hormonais circulantes - servem como exemplo de como é realizada a regulação dos órgãos endócrinos (ver p. 89).

sistema nervoso parassimpático

No parassimpático fibras pré-ganglionares vai do tronco cerebral("componente craniano") e dos segmentos sacrais inferiores da medula espinhal(ver Fig. 63 acima). Eles formam, em particular, um tronco nervoso muito importante chamado nervo vago , cujos numerosos ramos realizam toda a inervação parassimpática do coração, pulmões e trato intestinal. (O nervo vago também transmite informações sensoriais desses órgãos de volta ao sistema nervoso central.) Pré-ganglionares axônios parassimpáticos muito longo, porque gânglios geralmente estão localizados próximo ou dentro dos tecidos que inervam.

Nas extremidades das fibras do sistema parassimpático, um neurotransmissor é usado acetilcolina. A resposta das respectivas células-alvo à acetilcolina é insensível à ação da nicotina ou do curare. Em vez disso, os receptores de acetilcolina são ativados pela muscarina e bloqueados pela atropina.

A predominância da atividade parassimpática cria condições para " descanso e recuperação" organismo. Em seu extremo, o padrão geral de ativação parassimpática é uma reminiscência do estado de repouso que vem após uma refeição saudável. O aumento do fluxo sanguíneo para o trato digestivo acelera o movimento dos alimentos através dos intestinos e aumenta a secreção de enzimas digestivas. A frequência e a força das contrações cardíacas diminuem, as pupilas se contraem, o lúmen das vias aéreas diminui e a formação de muco nelas aumenta. A bexiga se contrai. Tomadas em conjunto, essas mudanças devolvem o corpo ao estado de paz que precedeu a resposta de "lutar ou fugir". (Tudo isso está ilustrado na Figura 63; veja também o Capítulo 6.)

Características comparativas dos departamentos do sistema nervoso autônomo

O sistema simpático, com suas fibras pós-ganglionares extremamente longas, é muito diferente do sistema parassimpático, no qual, ao contrário, as fibras pré-ganglionares são mais longas e os gânglios estão localizados próximos ou dentro dos órgãos-alvo. Muitos órgãos internos, como pulmões, coração, glândulas salivares, bexiga, gônadas, recebem inervação de ambas as partes do sistema autônomo (diz-se que eles têm " dupla inervação"). Outros tecidos e órgãos, como as artérias musculares, recebem apenas inervação simpática. De modo geral, pode-se dizer que dois departamentos trabalham alternadamente: dependendo da atividade do organismo e dos comandos dos centros vegetativos superiores, um ou outro deles domina.

Essa caracterização, no entanto, não é totalmente correta. Ambos os sistemas estão constantemente em um estado de vários graus de atividade.. O fato de órgãos-alvo, como o coração ou a íris, poderem responder a impulsos de ambas as áreas simplesmente reflete seu papel complementar. Por exemplo, quando você está com muita raiva, sua pressão sanguínea aumenta, o que excita os receptores correspondentes localizados nas artérias carótidas. Esses sinais são recebidos pelo centro integrador do sistema cardiovascular, localizado na parte inferior do tronco encefálico e conhecido como núcleos do trato solitário. A excitação desse centro ativa as fibras parassimpáticas pré-ganglionares do nervo vago, o que leva a uma diminuição na frequência e na força das contrações cardíacas. Ao mesmo tempo, sob a influência do mesmo centro vascular coordenador, a atividade simpática é inibida, neutralizando o aumento da pressão arterial.

Quão essencial é o funcionamento de cada um dos departamentos para reações adaptativas? Surpreendentemente, não só os animais, mas também as pessoas podem suportar o desligamento quase completo do sistema nervoso simpático sem efeitos nocivos visíveis. Este desligamento é recomendado para algumas formas de hipertensão persistente.

Mas não é tão fácil fazer sem o sistema nervoso parassimpático. As pessoas que passaram por tal operação e se encontraram fora das condições de proteção de um hospital ou laboratório se adaptam muito mal ao ambiente. Eles não podem regular a temperatura do corpo quando expostos ao calor ou frio; com perda de sangue, a regulação da pressão arterial é perturbada e, com qualquer carga muscular intensa, a fadiga se desenvolve rapidamente.

Sistema nervoso intestinal difuso

Estudos recentes revelaram a existência terceira divisão importante do sistema nervoso autônomo - sistema nervoso intestinal difuso . Este departamento é responsável pela inervação e coordenação dos órgãos digestivos. Seu trabalho é independente dos sistemas simpático e parassimpático, mas pode ser modificado sob sua influência. Este é um elo adicional que conecta os nervos pós-ganglionares autônomos com as glândulas e músculos do trato gastrointestinal.

Os gânglios deste sistema inervam as paredes dos intestinos. Os axônios das células desses gânglios causam contrações dos músculos anular e longitudinal, empurrando o alimento pelo trato gastrointestinal, um processo chamado peristaltismo. Assim, esses gânglios determinam as características dos movimentos peristálticos locais. Quando a massa de alimento está dentro do intestino, ela estica levemente suas paredes, o que causa um estreitamento da área localizada um pouco mais alta ao longo do trajeto do intestino e relaxamento da área localizada um pouco abaixo. Como resultado, a massa de alimentos é empurrada ainda mais. No entanto, sob a influência de nervos parassimpáticos ou simpáticos, a atividade dos gânglios intestinais pode mudar. A ativação do sistema parassimpático aumenta o peristaltismo e a ativação do sistema simpático o enfraquece.

A acetilcolina serve como um mediador que excita os músculos lisos do intestino. No entanto, os sinais inibitórios que levam ao relaxamento parecem ser transmitidos por várias substâncias, das quais apenas algumas foram estudadas. Entre os neurotransmissores intestinais, há pelo menos três que também atuam no sistema nervoso central: somatostatina (ver abaixo), endorfinas e substância P (ver Capítulo 6).

Regulação central das funções do sistema nervoso autônomo

O sistema nervoso central exerce controle sobre o sistema autônomo em uma extensão muito menor do que sobre o sistema motor sensorial ou esquelético. As áreas do cérebro que estão mais associadas às funções autonômicas são hipotálamo e tronco cerebral, especialmente aquela parte que está localizada diretamente acima da medula espinhal - a medula oblonga. É a partir dessas áreas que as principais vias vão para os neurônios autônomos pré-ganglionares simpáticos e parassimpáticos no nível espinhal.

Hipotálamo. O hipotálamo é uma das áreas do cérebro, cuja estrutura geral e organização são mais ou menos semelhantes em representantes de várias classes de vertebrados.

Em geral, considera-se que hipotálamo é o foco das funções integrativas viscerais. Os sinais dos sistemas neuronais do hipotálamo entram diretamente nas redes que excitam as seções pré-ganglionares das vias nervosas autônomas. Além disso, essa região do cérebro exerce controle direto sobre todo o sistema endócrino por meio de neurônios específicos que regulam a secreção de hormônios da hipófise anterior, e os axônios de outros neurônios hipotalâmicos terminam na hipófise posterior. Aqui, essas terminações secretam mediadores que circulam no sangue como hormônios: 1) vasopressina, que aumenta a pressão arterial em casos de emergência, quando há perda de líquido ou sangue; também reduz a excreção de água na urina (razão pela qual a vasopressina também é chamada de hormônio antidiurético); 2) ocitocina, estimulando as contrações uterinas na fase final do parto.

Arroz. 65. Hipotálamo e glândula pituitária. Esquematicamente mostra as principais áreas funcionais do hipotálamo.

Embora entre os aglomerados de neurônios hipotalâmicos existam vários núcleos claramente demarcados, a maior parte do hipotálamo é uma coleção de zonas com limites borrados (Fig. 65). No entanto, existem núcleos bastante pronunciados em três zonas. Vamos agora considerar as funções dessas estruturas.

1. Zona periventricular diretamente adjacente ao terceiro ventrículo cerebral, que passa pelo centro do hipotálamo. As células que revestem o ventrículo transmitem informações aos neurônios na zona periventricular sobre parâmetros internos importantes que podem precisar ser regulados, como temperatura, concentração de sal e níveis de hormônios secretados pela tireóide, glândulas supra-renais ou gônadas, conforme instruído pela glândula pituitária .

2. Zona medial contém a maioria das vias pelas quais o hipotálamo exerce o controle endócrino através da glândula pituitária. Pode-se dizer muito aproximadamente que as células da zona periventricular controlam a execução real dos comandos dados à glândula pituitária pelas células da zona medial.

3. Através células da zona lateral controle sobre o hipotálamo das instâncias superiores do córtex cerebral e do sistema límbico. Também recebe informações sensoriais dos centros da medula oblonga, que coordenam a atividade respiratória e cardiovascular. A zona lateral é onde centros cerebrais superiores podem fazer ajustes nas reações do hipotálamoàs mudanças no ambiente interno. No córtex, por exemplo, comparação de informações provenientes de duas fontes - ambiente interno e externo. Se, digamos, o córtex decidir que o momento e as circunstâncias não são adequados para comer, os relatórios sensoriais de baixo nível de açúcar no sangue e estômago vazio serão deixados de lado até um momento mais favorável. Ignorar o hipotálamo pelo sistema límbico é menos provável. Em vez disso, esse sistema pode adicionar coloração emocional e motivacional à interpretação de pistas sensoriais externas ou comparar percepções do ambiente com base nessas pistas com situações semelhantes no passado.

Juntamente com os componentes corticais e límbicos, o hipotálamo também realiza muitas ações de integração de rotina e por períodos de tempo muito mais longos do que durante a implementação de funções reguladoras de curto prazo. O hipotálamo “sabe” de antemão quais necessidades o corpo terá em um ritmo normal de vida diária. Ele, por exemplo, coloca o sistema endócrino em plena prontidão para a ação assim que acordamos. Também monitora a atividade hormonal dos ovários ao longo do ciclo menstrual; toma medidas para preparar o útero para a chegada de um óvulo fertilizado. Em aves migratórias e mamíferos hibernantes, o hipotálamo, com sua capacidade de determinar a duração das horas de luz do dia, coordena a vida do organismo durante ciclos que duram vários meses. (Esses aspectos da regulação centralizada das funções internas serão discutidos nos Capítulos 5 e 6.)

Medula(tálamo e hipotálamo)

O hipotálamo compõe menos de 5% de toda a massa cerebral. No entanto, essa pequena quantidade de tecido contém centros que suportam todas as funções do corpo, com exceção dos movimentos respiratórios espontâneos, a regulação da pressão arterial e do ritmo cardíaco. Estas últimas funções dependem da medula oblonga (ver Fig. 66). Com lesão cerebral traumática, a chamada “morte cerebral” ocorre quando todos os sinais de atividade elétrica do córtex desaparecem e o controle do hipotálamo e da medula oblonga é perdido, embora com a ajuda da respiração artificial ainda seja possível manter a saturação suficiente do sangue circulante com oxigênio.

continuação
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