homeostaziei

Homeostazia, homeoreza, homeomorfoza - caracteristici ale stării corpului. Esența sistemului a organismului se manifestă în primul rând în capacitatea sa de a se auto-regla în condiții de mediu în continuă schimbare. Deoarece toate organele și țesuturile corpului sunt compuse din celule, fiecare dintre acestea fiind un organism relativ independent, starea mediu intern corpul uman este de mare importanță pentru funcționarea sa normală. Pentru corpul uman - o creatură terestră - mediul este atmosfera și biosfera, în timp ce acesta interacționează într-o anumită măsură cu litosfera, hidrosfera și noosfera. În același timp, majoritatea celulelor corpul uman scufundat într-un mediu lichid, care este reprezentat de sânge, limfă și lichid intercelular. Doar țesuturile tegumentare interacționează direct cu mediul uman mediu, toate celelalte celule sunt izolate de lumea exterioară, ceea ce permite organismului să standardizeze în mare măsură condițiile existenței lor. În special, capacitatea de a menține o temperatură constantă a corpului de aproximativ 37 ° C asigură stabilitatea proceselor metabolice, deoarece totul reacții biochimice, care constituie esența metabolismului, depind foarte puternic de temperatură. Este la fel de important să se mențină o tensiune constantă a oxigenului în fluidele corpului, dioxid de carbon, concentrația diferiților ioni etc. LA conditii normale existența, inclusiv în timpul adaptării și activității, există mici abateri ale unor astfel de parametri, dar sunt eliminate rapid, mediul intern al corpului revine la o normă stabilă. Mare fiziolog francez al secolului al XIX-lea. Claude Bernard spunea: „Constanța mediului intern este condiție prealabilă viata Libera." Mecanismele fiziologice care asigură menținerea constantei mediului intern se numesc homeostatice, iar fenomenul în sine, care reflectă capacitatea organismului de a autoregla mediul intern, se numește homeostazie. Acest termen a fost introdus în 1932 de W. Cannon, unul dintre acei fiziologi ai secolului XX, care, alături de N.A. Bernstein, P.K. Anokhin și N. Wiener, s-au aflat la originile științei controlului - cibernetica. Termenul „homeostază” este folosit nu numai în cercetarea fiziologică, ci și în domeniul cibernetic, deoarece tocmai menținerea constantei oricăror caracteristici ale unui sistem complex este cea care este scopul principal orice management.

Un alt cercetător remarcabil, K. Waddington, a atras atenția asupra faptului că organismul este capabil să mențină nu numai stabilitatea stării sale interne, ci și relativa constanță. caracteristici dinamice, adică cursul proceselor în timp. Acest fenomen, prin analogie cu homeostazia, a fost numit homeoreza. Ea are o importanță deosebită pentru un organism în creștere și dezvoltare și constă în faptul că organismul este capabil să mențină (în anumite limite, desigur) „canalul dezvoltării” în cursul transformărilor sale dinamice. În special, dacă copilul, din cauza unei boli sau deteriorare accentuată condițiile de viață cauzate de cauze sociale (război, cutremur etc.), rămâne semnificativ în urmă față de semenii lor în curs de dezvoltare normală, aceasta nu înseamnă că o astfel de întârziere este fatală și ireversibilă. Dacă perioada de evenimente adverse se termină și copilul primește condiții adecvate pentru dezvoltare, atunci atât în ​​ceea ce privește creșterea, cât și nivelul dezvoltare functionala el ajunge curând din urmă cu semenii săi și în viitor nu diferă semnificativ de ei. Aceasta explică faptul că cei care au suferit la o vârstă fragedă boala grava copiii devin adesea adulți sănătoși și proporțional construiti. Homeoreza joacă un rol crucial atât în ​​management dezvoltare ontogeneticăşi în procesele de adaptare. Între timp mecanisme fiziologice homeoreza nu este încă bine înțeleasă.

A treia formă de autoreglare a constanței corpului este homeomorfoza - capacitatea de a menţine invarianţa formei. Această caracteristică este mai caracteristică unui organism adult, deoarece creșterea și dezvoltarea sunt incompatibile cu invarianța formei. Cu toate acestea, dacă luăm în considerare perioade scurte de timp, în special în perioadele de inhibare a creșterii, atunci la copii se poate detecta capacitatea de homeomorfoză. Vorbim despre faptul că în organism are loc o schimbare continuă de generații a celulelor sale constitutive. Celulele nu trăiesc mult (singura excepție este celule nervoase): Durata normală de viață a celulelor corpului este de săptămâni sau luni. Cu toate acestea, fiecare nouă generație de celule repetă aproape exact forma, dimensiunea, locația și, în consecință, proprietăți funcționale generația anterioară. Mecanismele fiziologice speciale previn modificări semnificative ale greutății corporale în condiții de foame sau supraalimentare. În special, în timpul înfometării, digestibilitatea crește brusc. nutrienți, iar când mănâncă în exces, dimpotrivă, majoritatea proteinele, grăsimile și carbohidrații proveniți din alimente sunt „arse” fără niciun beneficiu pentru organism. S-a dovedit (N.A. Smirnova) că la un adult, schimbările ascuțite și semnificative ale greutății corporale (în principal din cauza cantității de grăsime) în orice direcție sunt semne sigure ale unei căderi de adaptare, suprasolicitare și indică o disfuncție funcțională a organismului. . Corpul copilului devine deosebit de sensibil la influențele externe în perioadele de cea mai rapidă creștere. Încălcarea homeomorfozei este același semn nefavorabil ca și încălcările homeostaziei și homeorezei.

Conceptul de constante biologice. Corpul este un complex dintr-un număr mare de substanțe variate. Pe parcursul vieții celulelor corpului, concentrația acestor substanțe se poate modifica semnificativ, ceea ce înseamnă o schimbare a mediului intern. Ar fi de neconceput dacă sistemele de control ale organismului ar fi obligate să monitorizeze concentrația tuturor acestor substanțe, adică. au mulți senzori (receptori), analizează continuu Starea curenta ia decizii de management și monitorizează eficacitatea acestora. Nici informatii si nici resurse energetice organismul nu ar fi suficient pentru un astfel de regim de control al tuturor parametrilor. Prin urmare, organismul se limitează la monitorizarea unui număr relativ mic dintre cei mai semnificativi indicatori care trebuie menținuți la un nivel relativ constant de dragul bunăstării. majoritate absolută celulele corpului. Acești parametri cel mai rigid homeostatici se transformă astfel în „constante biologice”, iar invarianța lor este asigurată de fluctuații uneori destul de semnificative ale altor parametri care nu aparțin categoriei celor homeostatici. Astfel, nivelurile de hormoni implicați în reglarea homeostaziei se pot schimba de zece ori în sânge, în funcție de starea mediului intern și de expunerea la factori externi. În același timp, parametrii homeostatici se modifică doar cu 10-20%.

Cele mai importante constante biologice. Printre cele mai importante constante biologice, pentru menținerea cărora la un nivel relativ neschimbat, diverse sisteme fiziologice organism ar trebui să fie numit temperatura corpului, nivelul glucozei din sânge, conținutul de ioni H+ în fluidele corporale, tensiune parțială oxigen și dioxid de carbon în țesuturi.

Boala ca simptom sau consecință a tulburărilor de homeostazie. Aproape toate bolile umane sunt asociate cu o încălcare a homeostaziei. Deci, de exemplu, pentru mulți boli infecțioase, și, de asemenea, în cazul procese inflamatorii, homeostazia temperaturii este brusc perturbată în organism: apare febră (febră), uneori care pune viața în pericol. Motivul unei astfel de încălcări a homeostaziei poate sta atât în ​​caracteristicile reacției neuroendocrine, cât și în încălcări ale activității țesuturilor periferice. În acest caz, manifestarea bolii - febră - este o consecință a unei încălcări a homeostaziei.

De obicei, condițiile febrile sunt însoțite de acidoză - o încălcare a echilibrului acido-bazic și o schimbare a reacției fluidelor corporale la partea acidă. Acidoza este, de asemenea, caracteristică tuturor bolilor asociate cu deteriorarea sistemului cardiovascular și sistemele respiratorii(boli ale inimii și vaselor de sânge, leziuni inflamatorii și alergice ale sistemului bronhopulmonar etc.). Adesea, acidoza însoțește primele ore din viața unui nou-născut, mai ales dacă respirația normală nu a început imediat după naștere. Pentru a elimina această afecțiune, nou-născutul este plasat într-o cameră specială cu un conținut ridicat de oxigen. Acidoza metabolică cu efort muscular intens poate apărea la persoanele de orice vârstă și se manifestă prin dificultăți de respirație și transpirație crescută, precum și senzații dureroase la nivelul mușchilor. După terminarea lucrărilor, starea de acidoză poate persista de la câteva minute până la 2-3 zile, în funcție de gradul de oboseală, fitness și eficacitatea mecanismelor homeostatice.

Boli foarte periculoase care duc la o încălcare a homeostaziei apei-sare, cum ar fi holera, în care o cantitate imensă de apă este îndepărtată din organism și țesuturile își pierd proprietățile funcționale. Multe boli de rinichi duc, de asemenea, la o încălcare a homeostaziei apă-sare. Ca urmare a unora dintre aceste boli, se poate dezvolta alcaloza - o creștere excesivă a concentrației de substanțe alcaline în sânge și o creștere a pH-ului (deplasare pe partea alcalină).

În unele cazuri, minor dar încălcări prelungite homeostazia poate duce la dezvoltarea anumitor boli. Deci, există dovezi că consumul excesiv de zahăr și alte surse de carbohidrați care perturbă homeostazia glucozei duce la deteriorarea pancreasului, ca urmare, o persoană dezvoltă diabet. De asemenea, este periculos și consumul excesiv de săruri de masă și alte minerale, condimente iute etc., care cresc încărcătura asupra sistemului excretor. Rinichii pot să nu facă față abundenței de substanțe care trebuie îndepărtate din organism, ceea ce duce la o încălcare a homeostaziei apă-sare. Una dintre manifestările sale este edemul - acumularea de lichid în țesuturile moi ale corpului. Cauza edemului constă de obicei fie în insuficiență a sistemului cardio-vascular, sau în încălcări ale rinichilor și, ca urmare, a metabolismului mineral.

Homeostazia este capacitatea corpului uman de a se adapta la condițiile în schimbare ale mediului extern și intern. Funcționarea stabilă a proceselor de homeostazie garantează unei persoane o stare de sănătate confortabilă în orice situație, menținând constanta vitalității. indicatori importanți organism.

Homeostazia din punct de vedere biologic și ecologic

În homeostazie se aplică oricăror organisme multicelulare. În același timp, ecologistii acordă adesea atenție echilibrului Mediul extern. Se crede că aceasta este homeostazia ecosistemului, care este, de asemenea, supus modificării și este reconstruit constant pentru existența ulterioară.

Dacă echilibrul în orice sistem este perturbat și nu este capabil să-l restabilească, atunci acest lucru duce la o încetare completă a funcționării.

Omul nu face excepție, mecanismele homeostatice joacă un rol important în viața de zi cu zi, iar gradul admisibil de modificare a principalelor indicatori ai corpului uman este foarte mic. Cu fluctuații neobișnuite în mediul extern sau intern, o defecțiune a homeostaziei poate duce la consecințe fatale.

Ce este homeostazia și tipurile sale

În fiecare zi o persoană este expusă diverși factori mediu, dar în ordine pentru principal procesele biologiceîn organism a continuat să funcționeze stabil, condițiile lor nu ar trebui să se schimbe. În menținerea acestei stabilități se află rolul principal al homeostaziei.

Se obișnuiește să se distingă trei tipuri principale:

1. Genetic.
2. Fiziologic.
3. Structurale (regenerative sau celulare).

Pentru o existență cu drepturi depline, o persoană are nevoie de munca tuturor celor trei tipuri de homeostazie într-un complex, dacă unul dintre ele eșuează, acest lucru duce la se întoarce pentru o sănătate bună. Munca bine coordonată a proceselor vă va permite să ignorați sau să suportați cele mai frecvente schimbări cu un inconvenient minim și să vă simțiți încrezători.

Acest tip de homeostazie este capacitatea de a menține un singur genotip într-o singură populație. La nivel molecular-celular se menține un singur sistem genetic, care poartă un anumit set de informații ereditare.

Mecanismul permite indivizilor să se încrucișeze, menținând în același timp echilibrul și uniformitatea unui grup de oameni (populație) închis condiționat.

Homeostazia fiziologică

Acest tip de homeostazie este responsabil de menținere stare optima principalele semne vitale:

• temperatura corpului.
• Tensiune arteriala.
• Stabilitate digestivă.

Sistemul imunitar, endocrin și nervos sunt responsabil pentru buna funcționare a acestuia. În cazul unei eșecuri neprevăzute în funcționarea unuia dintre sisteme, aceasta afectează imediat bunăstarea întregului organism, duce la o slăbire a funcțiilor de protecție și la dezvoltarea bolilor.

Homeostazia celulară (structurală)

Această specie este numită și „regenerare”, ceea ce probabil descrie cel mai bine caracteristicile funcționale.

Principalele forțe ale unei astfel de homeostazie au ca scop refacerea și vindecarea celulelor deteriorate ale organelor interne ale corpului uman. Aceste mecanisme sunt cele care lucru corect permite organismului să se recupereze după boală sau răni.

Principalele mecanisme ale homeostaziei se dezvoltă și evoluează împreună cu o persoană, adaptându-se mai bine la schimbările din mediul extern.

Funcțiile homeostaziei

Pentru a înțelege corect funcțiile și proprietățile homeostaziei, cel mai bine este să luați în considerare acțiunea acesteia pe exemple specifice.

Deci, de exemplu, atunci când faceți sport, respirația umană și pulsul se accelerează, ceea ce indică dorința corpului de a menține echilibrul intern în condiții de mediu modificate.

Când te muți într-o țară cu o climă care este semnificativ diferită de cea obișnuită, de ceva timp te poți simți rău. Depinzând de sanatatea generala ale unei persoane, mecanismele homeostaziei permit adaptarea la noile condiții de viață. Pentru unii, aclimatizarea nu se simte si echilibrul intern se ajusteaza rapid, cineva trebuie sa astepte putin inainte ca organismul sa-si ajusteze performantele.

In conditii temperatură ridicată persoana devine fierbinte și începe să transpire. Acest fenomen este considerat o dovadă directă a funcționării mecanismelor de autoreglare.

În multe privințe, activitatea principalelor funcții homeostatice depinde de ereditate, materialul genetic transmis de la generația mai veche a familiei.

Pe baza exemplelor date, este în mod clar posibil să urmăriți principalele funcții:

• Energie.
• Adaptiv.
• Reproductivă.

Este important să acordați atenție faptului că la bătrânețe, precum și în pruncie munca stabilă a homeostaziei necesită o atenție deosebită, datorită faptului că reacția principalelor sisteme de reglare în aceste perioade de viață este lentă.

proprietățile homeostaziei

Cunoscând funcțiile de bază ale autoreglării, este de asemenea util să înțelegem ce proprietăți are. Homeostazia este o interrelație complexă de procese și reacții. Printre proprietățile homeostaziei se numără:

• Instabilitate.
• Luptă pentru echilibru.
• Imprevizibilitatea.

Mecanismele sunt în continuă schimbare, încercând condițiile pentru a alege cea mai bună variantă de adaptare la acestea. Aceasta este proprietatea instabilității.

Echilibrul este scopul și proprietatea principală a oricărui organism, se străduiește constant pentru el, atât structural, cât și funcțional.

În unele cazuri, reacția organismului la schimbările din mediul extern sau intern poate deveni neașteptată, duce la restructurarea elementelor vitale. sisteme importante. Imprevizibilitatea homeostaziei poate provoca un oarecare disconfort, ceea ce nu indică un efect negativ suplimentar asupra stării organismului.

Cum să îmbunătățiți funcționarea mecanismelor sistemului homeostatic

Din punct de vedere al medicinei, orice boală este dovada unei defecțiuni în homeostazie. Amenințările externe și interne afectează în mod constant organismul și numai coerența în activitatea principalelor sisteme va ajuta să le faceți față.

Slăbirea sistemului imunitar nu are loc fără motiv. Medicina modernă are o gamă largă de instrumente care pot ajuta o persoană să-și mențină sănătatea, indiferent de ce a cauzat eșecul.

Condiții meteorologice în schimbare, situații stresante, răni - toate acestea pot duce la dezvoltarea unor boli de severitate diferită.

Pentru ca funcțiile homeostaziei să funcționeze corect și cât mai repede posibil, este necesar să se monitorizeze starea generala sănătatea dumneavoastră. Pentru a face acest lucru, puteți consulta un medic pentru o examinare pentru a vă determina vulnerabilitățiși alegeți un set de terapie pentru a le elimina. Diagnosticarea regulată va ajuta la un control mai bun al proceselor de bază ale vieții.

În acest caz, este important să urmați în mod independent recomandări simple:

• Evita situatii stresante pentru a proteja sistemul nervos de suprasolicitarea constantă.
• Monitorizați-vă dieta, nu vă supraîncărcați cu alimente grele, evitați foamea fără minte, ceea ce vă va permite sistem digestiv mai ușor să-ți faci treaba.
• Alegeți complexe de vitamine adecvate pentru a reduce impactul schimbărilor climatice sezoniere.

atitudine vigilentă faţă de propria sănătate va ajuta procesele homeostatice să răspundă în timp util și corect la orice modificări.

În organismul animalelor superioare s-au dezvoltat adaptări care contracarează numeroase influențe ale mediului extern, oferind condiții relativ constante de existență a celulelor. Acest lucru este esențial pentru viața întregului organism. Ilustram acest lucru cu exemple. Celulele corpului animalelor cu sânge cald, adică animalele cu o temperatură constantă a corpului, funcționează în mod normal numai în limite înguste de temperatură (la om, între 36-38 °). O schimbare de temperatură dincolo de aceste limite duce la întreruperea activității celulare. În același timp, corpul animalelor cu sânge cald poate exista în mod normal cu fluctuații mult mai mari ale temperaturii mediului extern. De exemplu, urs polar poate trăi la o temperatură de - 70 ° și + 20-30 °. Acest lucru se datorează faptului că în întregul organism schimbul său de căldură cu mediul este reglat, adică generarea de căldură (intensitate, procese chimice care apar odată cu degajarea de căldură) și transferul de căldură. Deci, la o temperatură ambientală scăzută, generarea de căldură crește, iar transferul de căldură scade. Prin urmare, la fluctuațiile temperaturii exterioare (în anumite limite), se menține constanta temperaturii corpului.

Funcțiile celulelor corpului sunt normale doar cu o relativă constanță a presiunii osmotice, datorită constantei conținutului de electroliți și apă din celule. Modificările presiunii osmotice - scăderea sau creșterea acesteia - duc la încălcări severe ale funcțiilor și structurii celulelor. Organismul în ansamblu poate exista de ceva timp atât cu aport excesiv și cu privare de apă, cât și cu cantități mari și mici de săruri în alimente. Acest lucru se datorează prezenței în organism a adaptărilor care contribuie la menținerea
constanța cantității de apă și electroliți din organism. În cazul aportului excesiv de apă, cantități semnificative din aceasta sunt rapid excretate din organism de către organele excretoare (rinichi, glandele sudoripare, piele), iar cu lipsa apei se retine in organism. În același mod, organele excretoare reglează conținutul de electroliți din organism: îndepărtează rapid cantitățile în exces ale acestora sau îi păstrează în fluidele corporale cu un aport insuficient de săruri.

Concentrația electroliților individuali în sânge și lichidul tisular, pe de o parte, și în protoplasma celulelor, pe de altă parte, este diferită. Sângele și lichidul tisular conțin mai mulți ioni de sodiu, iar protoplasma celulelor conține mai mulți ioni de potasiu. Diferența de concentrație a ionilor din interiorul celulei și din exteriorul acesteia se realizează printr-un mecanism special care menține ionii de potasiu în interiorul celulei și nu permite acumularea ionilor de sodiu în celulă. Acest mecanism, a cărui natură nu este încă clară, se numește pompă de sodiu-potasiu și este asociat cu procesul de metabolism celular.

Celulele corpului sunt foarte sensibile la schimbările concentrației ionilor de hidrogen. O modificare a concentrației acestor ioni într-o direcție sau alta perturbă brusc activitatea vitală a celulelor. Mediul intern al organismului se caracterizează printr-o concentrație constantă de ioni de hidrogen, care depinde de prezența așa-numitelor sisteme tampon în sânge și lichid tisular (p. 48) și de activitatea organelor excretoare. Odată cu creșterea conținutului de acizi sau alcaline din sânge, acestea sunt rapid excretate din organism și în acest fel se menține constanta concentrației ionilor de hidrogen în mediul intern.

Celulele, în special celulele nervoase, sunt foarte sensibile la modificările zahărului din sânge, un nutrient important. Prin urmare, constanța conținutului de zahăr din sânge este de mare importanță pentru procesul de viață. Se realizează prin faptul că, odată cu creșterea nivelului de zahăr din sânge în ficat și mușchi, din acesta este sintetizat un polizaharid, glicogenul, depus în celule, iar odată cu scăderea nivelului de zahăr din sânge, glicogenul este descompus în ficatul și mușchii și zahărul din struguri este eliberat în sânge.

permanenţă compoziție chimică iar proprietățile fizico-chimice ale mediului intern este o caracteristică importantă a organismelor animalelor superioare. Pentru a desemna această constanță, W. Cannon a propus un termen care a devenit larg răspândit - homeostazia. Expresia homeostaziei este prezența unui număr de constante biologice, adică indicatori cantitativi stabili care caracterizează stare normală organism. Astfel de valori constante sunt: ​​temperatura corpului, presiunea osmotică a sângelui și a fluidului tisular, conținutul de ioni de sodiu, potasiu, calciu, clor și fosfor, precum și proteine ​​și zahăr, concentrația de ioni de hidrogen și o serie de altele.

Constatând constanța compoziției, proprietățile fizico-chimice și biologice ale mediului intern, trebuie subliniat că acesta nu este absolut, ci relativ și dinamic. Această constanță este obținută prin munca efectuată în mod continuu a unui număr de organe și țesuturi, ca urmare a schimbărilor în compoziția și proprietățile fizico-chimice ale mediului intern care apar sub influența schimbărilor din mediul extern și ca urmare a activitatea vitală a organismului sunt nivelate.

Rolul diferitelor organe și sistemelor lor în menținerea homeostaziei este diferit. Astfel, sistemul digestiv asigură fluxul de nutrienți în sânge sub forma în care acestea pot fi folosite de celulele organismului. Sistemul circulator efectuează mișcare continuă sânge și transport diverse substanteîn organism, în urma cărora nutrienții, oxigenul și diverșii compuși chimici formați în organismul însuși intră în celule, iar produșii de degradare, inclusiv dioxidul de carbon, eliberați de celule, sunt transferați către organele care îi îndepărtează din organism. . Organele respiratorii furnizează oxigen sângelui și elimină dioxidul de carbon din organism. Ficatul și o serie de alte organe efectuează un număr semnificativ de transformări chimice - sinteza și descompunerea multor compuși chimici important în viața celulelor. Organele excretoare - rinichi, plămâni, glande sudoripare, piele - îndepărtează produsele finale ale degradarii substanțelor organice din organism și mențin un conținut constant de apă și electroliți în sânge și, prin urmare, în lichidul tisular și în celulele corpul.

Sistemul nervos joacă un rol important în menținerea homeostaziei. receptiv la diverse modificări mediu extern sau intern, reglează activitatea organelor și sistemelor în așa fel încât să fie prevenite și nivelate schimbările și tulburările care apar sau ar putea apărea în organism.

Datorită dezvoltării adaptărilor care asigură constanta relativă a mediului intern al corpului, celulele acestuia sunt mai puțin susceptibile la influențele în schimbare ale mediului extern. Potrivit lui Cl. Bernard, „constanța mediului intern este o condiție pentru o viață liberă și independentă”.

Homeostazia are anumite limite. Când organismul stă, mai ales pentru o perioadă lungă de timp, în condiții care diferă semnificativ de cele la care este adaptat, homeostazia este perturbată și pot apărea schimbări incompatibile cu viața normală. Deci, cu o schimbare semnificativă a temperaturii exterioare atât în ​​direcția creșterii, cât și a scăderii acesteia, temperatura corpului poate crește sau scădea și poate apărea supraîncălzirea sau răcirea corpului, ducând la moarte. În mod similar, cu o restricție semnificativă a aportului de apă și săruri în organism sau o privare completă a acestor substanțe, constanta relativă a compoziției și proprietăților fizico-chimice ale mediului intern este perturbată după un timp și viața se oprește.

Un nivel ridicat de homeostazie apare doar în anumite stadii ale speciei și dezvoltarea individuală. Animalele inferioare nu au adaptări suficient de dezvoltate pentru a atenua sau elimina influențele schimbărilor din mediul extern. Deci, de exemplu, constanta relativă a temperaturii corpului (homeotermia) este menținută numai la animalele cu sânge cald. La așa-numitele animale cu sânge rece, temperatura corpului este apropiată de temperatura mediului extern și reprezintă variabil(poikilotermie). Un animal nou-născut nu are o astfel de constantă a temperaturii corpului, compoziției și proprietăților mediului intern, ca într-un organism adult.

Chiar și micile încălcări ale homeostaziei duc la patologie și, prin urmare, la determinarea unor parametri fiziologici relativ constanti, cum ar fi temperatura corpului, tensiunea arterială, compoziția, fizico-chimic și proprietăți biologice sângele etc., are o mare valoare diagnostică.

După cum știți, o celulă vie este un sistem mobil, autoreglabil. Organizarea sa internă este susținută de procese active care vizează limitarea, prevenirea sau eliminarea deplasărilor cauzate de diverse influențe din mediu și mediul intern. Capacitatea de a reveni la starea inițială după o abatere de la un anumit nivel mediu, cauzată de unul sau altul factor „deranjant”, este principala proprietate a celulei. Organismul pluricelular este organizare holistică, elemente celulare care sunt specializate să execute diverse funcții. Interacțiunea în organism se realizează prin mecanisme complexe de reglare, coordonare și corelare, cu participarea factorilor nervoși, umorali, metabolici și alți factori. Multe mecanisme individuale care reglează relațiile intra și intercelulare, în unele cazuri, au efecte reciproc opuse (antagoniste) care se echilibrează reciproc. Aceasta conduce la stabilirea unui fond fiziologic mobil (echilibrul fiziologic) în organism și permite sistemului viu să mențină o relativă constanță dinamică, în ciuda modificărilor în mediu inconjuratorși schimbările care apar în procesul de viață al organismului.

Termenul de „homeostază” a fost propus în 1929 de către fiziologul W. Cannon, care credea că procese fiziologice, menținând stabilitatea în organism, sunt atât de complexe și diverse încât este indicat să le combinați sub denumirea generală de homeostazie. Cu toate acestea, în 1878, K. Bernard scria că toate procesele vieții au un singur scop - menținerea constantă a condițiilor de viață în mediul nostru intern. Declarații similare se găsesc în lucrările multor cercetători din secolul al XIX-lea și din prima jumătate a secolului al XX-lea. (E. Pfluger, S. Richet, L.A. Fredericq, I.M. Sechenov, I.P. Pavlov, K.M. Bykov și alții). Lucrările lui L.S. Stern (cu colaboratori), dedicat rolului funcțiilor de barieră care reglează compoziția și proprietățile micromediului organelor și țesuturilor.

Însăși ideea de homeostazie nu corespunde conceptului de echilibru stabil (nefluctuant) în organism - principiul echilibrului nu este aplicabil proceselor fiziologice și biochimice complexe care apar în sistemele vii. De asemenea, este greșit să opunem homeostazia fluctuațiilor ritmice din mediul intern. homeostazia în în sens larg acoperă problemele fluxului ciclic și de fază al reacțiilor, compensarea, reglarea și autoreglarea funcțiilor fiziologice, dinamica interdependenței componentelor nervoase, umorale și a altor componente ale procesului de reglare. Limitele homeostaziei pot fi rigide și plastice, variază în funcție de vârstă individuală, sex, condiții sociale, profesionale și alte condiții.

De o importanță deosebită pentru viața organismului este constanța compoziției sângelui - baza lichidă a corpului (matricea fluidă), conform lui W. Cannon. Stabilitatea reacției sale active (pH), presiunea osmotică, raportul electroliților (sodiu, calciu, clor, magneziu, fosfor), conținutul de glucoză, numărul de elemente formate și așa mai departe sunt bine cunoscute. Deci, de exemplu, pH-ul sângelui, de regulă, nu depășește 7,35-7,47. Chiar și tulburările severe ale metabolismului acido-bazic cu o patologie a acumulării de acid în lichidul tisular, de exemplu, în acidoza diabetică, au un efect foarte mic asupra reacție activă sânge. În ciuda faptului că presiunea osmotică a sângelui și a fluidului tisular este supusă fluctuațiilor continue din cauza aprovizionării constante cu produse osmotic active ale metabolismului interstițial, aceasta rămâne la un anumit nivel și se modifică numai în unele condiții patologice severe.

Menținerea unei presiuni osmotice constante este de o importanță capitală pentru metabolismul apei și menținerea echilibrului ionic în organism (vezi Metabolismul apă-sare). Cea mai mare constanță este concentrația ionilor de sodiu în mediul intern. Conținutul altor electroliți fluctuează, de asemenea, în limite înguste. Disponibilitate un numar mare osmoreceptori în țesuturi și organe, inclusiv centrală formațiuni nervoase(hipotalamus, hipocamp) și un sistem coordonat de regulatori ai metabolismului apei și a compoziției ionice permite organismului să elimine rapid schimbările tensiunii arteriale osmotice care apar, de exemplu, atunci când apa este introdusă în organism.

În ciuda faptului că sângele reprezintă mediul intern general al corpului, celulele organelor și țesuturilor nu intră direct în contact cu acesta.

LA organisme pluricelulare fiecare organ are propriul mediu intern (micromediul) corespunzător structurii sale şi caracteristici funcționale, iar starea normală a organelor depinde de compoziția chimică, fizico-chimică, biologică și alte proprietăți ale acestui micromediu. Homeostazia sa este determinată de starea funcțională a barierelor histohematice și de permeabilitatea acestora în direcțiile sânge → lichid tisular, lichid tisular → sânge.

O importanță deosebită este constanța mediului intern pentru activitățile centralei sistem nervos: chiar și schimbările chimice și fizico-chimice minore care apar în lichidul cefalorahidian, glia și spațiile pericelulare pot provoca o perturbare bruscă în cursul proceselor de viață în neuronii individuali sau în ansamblurile acestora. Un sistem homeostatic complex, care include diverse mecanisme neuroumorale, biochimice, hemodinamice și alte mecanisme de reglare, este sistemul pentru asigurarea nivelului optim tensiune arteriala. În acest caz, limita superioară a nivelului presiunii arteriale este determinată de funcționalitatea baroreceptorilor sistemului vascular al corpului, iar limita inferioară este determinată de nevoile organismului de alimentare cu sânge.

Cele mai perfecte mecanisme homeostatice din corpul animalelor superioare și al oamenilor includ procesele de termoreglare; la animalele homoioterme, cel mult fluctuațiile de temperatură în părțile interne ale corpului schimbări bruște temperaturile ambiante nu depasesc zecimi de grad.

Diferiți cercetători explică mecanismele de natură biologică generală care stau la baza homeostaziei în moduri diferite. Deci, W. Cannon a acordat o importanță deosebită sistemului nervos superior, L. A. Orbeli a considerat funcția adaptiv-trofică a sistemului nervos simpatic ca fiind unul dintre factorii principali ai homeostaziei. Rolul organizator al aparatului nervos (principiul nervismului) stă la baza pe scară largă spectacole celebre despre esența principiilor homeostaziei (I. M. Sechenov, I. P. Pavlov, A. D. Speransky și alții). Totuși, nici principiul dominant (A. A. Ukhtomsky), nici teoria funcțiilor de barieră (L. S. Stern), nici sindromul general de adaptare (G. Selye), nici teoria sisteme functionale(P. K. Anokhin), nici reglarea hipotalamică a homeostaziei (N. I. Grashchenkov) și multe alte teorii nu rezolvă complet problema homeostaziei.

În unele cazuri, conceptul de homeostazie nu este folosit pe bună dreptate pentru a explica izolat conditii fiziologice, procese și chiar fenomene sociale. Așa au apărut în literatură termenii „imunologic”, „electrolit”, „sistemic”, „molecular”, „fizico-chimic”, „homeostază genetică” și altele asemenea. S-au încercat să se reducă problema homeostaziei la principiul autoreglării. Un exemplu de rezolvare a problemei homeostaziei din punctul de vedere al ciberneticii este încercarea lui Ashby (W. R. Ashby, 1948) de a proiecta un dispozitiv de autoreglare care simulează capacitatea organismelor vii de a menține nivelul anumitor cantități în limite acceptabile fiziologic. Unii autori consideră mediul intern al corpului ca un sistem complex de lanțuri cu multe „inputuri active” ( organe interne) și parametrii fiziologici individuali (debitul sanguin, tensiunea arterială, schimbul de gaze etc.), valoarea fiecăruia fiind determinată de activitatea „intrarilor”.

În practică, cercetătorii și clinicienii se confruntă cu problemele de evaluare a capacităților adaptative (adaptative) sau compensatorii ale organismului, reglarea, întărirea și mobilizarea acestora, prezicerea răspunsului organismului la influențele perturbatoare. Unele stări de instabilitate vegetativă, cauzate de insuficiența, excesul sau inadecvarea mecanismelor de reglare, sunt considerate „boli ale homeostaziei”. Cu o anumită convenționalitate, pot include tulburări funcționale ale activității normale a organismului asociate cu îmbătrânirea acestuia, restructurarea forțată ritmuri biologice, unele fenomene de distonie vegetativă, reactivitate hiper- și hipocompensatoare în timpul stresant și expunere extremă etc.

Pentru a evalua starea mecanismelor homeostatice în fiziol. experiment și în pană se practică diverse teste funcționale dozate (rece, termice, adrenalină, insulină, mezaton și altele) cu definirea în sânge și urină a unei parități de agenți biologic activi (hormoni, mediatori, metaboliți) și așa mai departe.

Mecanisme biofizice ale homeostaziei

Mecanisme biofizice ale homeostaziei. Din punctul de vedere al biofizicii chimice, homeostazia este o stare în care toate procesele responsabile de transformările energetice din organism sunt în echilibru dinamic. Această stare este cea mai stabilă și corespunde optimului fiziologic. În conformitate cu conceptele de termodinamică, un organism și o celulă pot exista și se pot adapta la astfel de condiții de mediu în care este posibil să se stabilească un curs staționar al proceselor fizico-chimice, adică homeostazia, într-un sistem biologic. Rolul principal în stabilirea homeostaziei revine în primul rând sistemelor membranare celulare, care sunt responsabile de procesele bioenergetice și reglează rata de intrare și eliberare a substanțelor de către celule.

Din aceste poziții, principalele cauze ale perturbării sunt reacțiile neenzimatice neobișnuite pentru activitatea normală de viață, care apar în membrane; în majoritatea cazurilor aceasta reacții în lanț oxidarea implicând radicali liberi produs în fosfolipidele celulare. Aceste reacții duc la daune elemente structurale celule și disfuncție reglatoare. Factorii care provoacă tulburări de homeostazie includ, de asemenea, agenți care provoacă formarea radicalilor - radiații ionizante, toxine infecțioase, anumite alimente, nicotină, precum și lipsa de vitamine și așa mai departe.

Unul dintre principalii factori care stabilizează starea homeostatică și funcțiile membranelor sunt bioantioxidanții, care inhibă dezvoltarea reacțiilor radicale oxidative.

Caracteristicile de vârstă ale homeostaziei la copii

Caracteristicile de vârstă ale homeostaziei la copii. Constanţa mediului intern al corpului şi relativa stabilitate indicatori fizici și chimici în copilărie sunt prevazute cu o predominanta pronuntata a proceselor metabolice anabolice fata de cele catabolice. Aceasta este o condiție indispensabilă pentru creștere și deosebește corpul copilului de corpul adulților, în care intensitatea proceselor metabolice se află într-o stare de echilibru dinamic. În acest sens, reglarea neuroendocrină a homeostaziei corpului copilului este mai intensă decât la adulți. Fiecare perioadă de vârstă este caracterizată de caracteristicile specifice ale mecanismelor de homeostazie și de reglarea acestora. Prin urmare, la copii mult mai des decât la adulți, există încălcări severe ale homeostaziei, adesea punând viața în pericol. Aceste tulburări sunt cel mai adesea asociate cu imaturitatea funcțiilor homeostatice ale rinichilor, cu tulburări ale funcțiilor tractului gastrointestinal sau ale funcției respiratorii ale plămânilor.

Creșterea copilului, exprimată printr-o creștere a masei celulelor sale, este însoțită de modificări distincte în distribuția lichidului în organism (vezi Metabolismul apă-sare). Creșterea absolută a volumului de lichid extracelular rămâne în urmă cu rata creșterii totale în greutate, astfel încât volumul relativ al mediului intern, exprimat ca procent din greutatea corporală, scade odată cu vârsta. Această dependență este deosebit de pronunțată în primul an după naștere. La copiii mai mari, rata de modificare a volumului relativ al lichidului extracelular scade. Sistemul de reglare a constantei volumului de lichid (reglarea volumului) asigură compensarea abaterilor în echilibrul apeiîn limite destul de înguste. Grad ridicat de hidratare a țesuturilor la nou-născuți și copii vârstă fragedă determină o nevoie semnificativ mai mare decât la adulți de apă a copilului (pe unitatea de greutate corporală). Pierderea apei sau limitarea acesteia duc rapid la dezvoltarea deshidratării din cauza sectorului extracelular, adică a mediului intern. În același timp, rinichii - principalele organe executive în sistemul de reglare a volumului - nu asigură economii de apă. Factorul limitator de reglare este imaturitatea sistemului tubular al rinichilor. Cea mai importantă caracteristică Controlul neuroendocrin al homeostaziei la nou-născuți și copiii mici este secreția și excreția renală relativ ridicată de aldosteron, care are influență directă asupra stării de hidratare a țesuturilor și a funcției tubilor renali.

Reglarea presiunii osmotice a plasma sanguină și a lichidului extracelular la copii este, de asemenea, limitată. Osmolaritatea mediului intern fluctuează mai mult decât gamă largă(±50 mosm/l) decât la adulți ±6 mosm/l). Este legat de mai mare suprafața corporală la 1 kg de greutate și, în consecință, cu pierderi mai semnificative de apă în timpul respirației, precum și cu imaturitatea mecanismelor renale de concentrare a urinei la copii. Tulburările homeostaziei, manifestate prin hiperosmoză, sunt frecvente mai ales la copii în perioada neonatală și în primele luni de viață; la vârste mai înaintate începe să predomine hipoosmoza, asociată în principal cu boli gastrointestinale sau nocturne. Mai puțin studiată este reglarea ionică a homeostaziei, care este strâns legată de activitatea rinichilor și de natura nutriției.

Se credea anterior că principalul factor care determină valoarea presiunii osmotice a lichidului extracelular este concentrația de sodiu, dar studii mai recente au arătat că nu există o corelație strânsă între conținutul de sodiu din plasma sanguină și valoarea presiunea osmotică totală în patologie. Excepția este hipertensiunea plasmatică. Prin urmare, terapia homeostatică prin administrarea de soluții de glucoză-sare necesită monitorizarea nu numai a conținutului de sodiu din ser sau plasmă, ci și modificări ale osmolarității totale a lichidului extracelular. De mare importanță în menținerea presiunii osmotice totale în mediul intern este concentrația de zahăr și uree. Conținutul acestor substanțe active osmotic și efectul lor asupra metabolismului apă-sare poate crește brusc în multe condiții patologice. Prin urmare, pentru orice încălcare a homeostaziei, este necesar să se determine concentrația de zahăr și uree. Având în vedere cele de mai sus, la copiii de vârstă fragedă, cu încălcarea regimurilor apă-sare și proteine, se poate dezvolta o stare de hiper- sau hipoosmoză latentă, hiperazotemie (E. Kerpel-Froniusz, 1964).

Un indicator important care caracterizează homeostazia la copii este concentrația ionilor de hidrogen în sânge și în lichidul extracelular. În perioadele prenatale și postnatale timpurii, reglarea echilibrului acido-bazic este strâns legată de gradul de saturație a oxigenului din sânge, ceea ce se explică prin predominanța relativă a glicolizei anaerobe în procesele bioenergetice. Mai mult, chiar și hipoxia moderată la făt este însoțită de acumularea de acid lactic în țesuturile acestuia. În plus, imaturitatea funcției acidogenetice a rinichilor creează premisele pentru dezvoltarea acidozei „fiziologice”. În legătură cu particularitățile homeostaziei la nou-născuți, apar adesea tulburări care stau la limita între fiziologic și patologic.

Restructurarea sistemului neuroendocrin la pubertate este, de asemenea, asociată cu modificări ale homeostaziei. Cu toate acestea, funcțiile organele executive(rinichi, plămâni) ating gradul maxim de maturitate la această vârstă, astfel încât sindroamele severe sau bolile homeostaziei sunt rare, dar mai des vorbim de modificări compensate ale metabolismului, care pot fi depistate doar printr-un studiu biochimic al sângelui. În clinică, pentru a caracteriza homeostazia la copii, este necesar să se examineze următorii indicatori: hematocrit, presiune osmotică totală, sodiu, potasiu, zahăr, bicarbonați și uree în sânge, precum și pH-ul sângelui, pO 2 și pCO 2.

Caracteristicile homeostaziei la vârstnici și senile

Caracteristicile homeostaziei la vârstnici și senile. Același nivel de valori homeostatice în diferite perioade de vârstă susţinute de diverse schimbări în sistemele de reglementare a acestora. De exemplu, constanta tensiunii arteriale la o varsta frageda se mentine datorita unui debit cardiac mai mare si rezistentei vasculare periferice totale scazute, iar la varstnici si senili - datorita unei rezistente periferice totale mai mari si scaderii debitului cardiac. În timpul îmbătrânirii organismului, se menține constanta celor mai importante funcții fiziologice în condiții de scădere a fiabilității și de reducere a intervalului posibil. modificări fiziologice homeostaziei. Păstrarea homeostaziei relative cu modificări structurale, metabolice și funcționale semnificative se realizează prin faptul că în același timp are loc nu numai extincția, perturbarea și degradarea, ci și dezvoltarea unor mecanisme adaptative specifice. Datorită acestui fapt, se menține un nivel constant de zahăr în sânge, pH-ul sângelui, presiunea osmotică, potențialul membranei celulare și așa mai departe.

Modificările mecanismelor de reglare neuroumorală, o creștere a sensibilității țesuturilor la acțiunea hormonilor și a mediatorilor pe fondul unei slăbiri a influențelor nervoase, sunt esențiale în menținerea homeostaziei în timpul procesului de îmbătrânire.

Odată cu îmbătrânirea corpului, activitatea inimii, ventilația pulmonară, schimbul de gaze, funcțiile rinichilor, secreția glandelor digestive, funcția glandelor endocrine, metabolismul și altele se schimbă semnificativ. Aceste modificări pot fi caracterizate ca homeoreză - o traiectorie obișnuită (dinamică) a modificărilor intensității metabolismului și a funcțiilor fiziologice cu vârsta de-a lungul timpului. Valoarea cursului modificărilor legate de vârstă este foarte importantă pentru caracterizarea procesului de îmbătrânire al unei persoane, determinând vârsta sa biologică.

La vârstnici și senile, potențialul general al mecanismelor de adaptare scade. Prin urmare, la bătrânețe, cu sarcini crescute, stres și alte situații, probabilitatea perturbării mecanismelor de adaptare și a tulburărilor homeostaziei crește. O astfel de scădere a fiabilității mecanismelor de homeostazie este una dintre cele precondiții esențiale dezvoltarea tulburărilor patologice la bătrânețe.

Nu ești categoric mulțumit de perspectiva de a dispărea iremediabil din această lume? Îți dorești să trăiești o altă viață? Ia-o de la început? Remediați greșelile acestei vieți? Implementează vise neîmplinite? Urmați acest link:

În biologie, este menținerea constantă a mediului intern al corpului.
Homeostazia se bazează pe sensibilitatea organismului la abaterea anumitor parametri (constante homeostatice) de la o valoare dată. Limitele fluctuațiilor admisibile ale parametrului homeostatic ( constanta homeostatica) poate fi lată sau îngustă. Limitele înguste sunt: ​​temperatura corpului, pH-ul sângelui, glicemia. Limitele largi sunt: ​​tensiunea arterială, greutatea corporală, concentrația de aminoacizi în sânge.
Receptori speciali intraorganismi ( interoreceptori) răspund la abaterea parametrilor homeostatici de la limitele date. Astfel de interoreceptori se găsesc în interiorul talamusului, hipotalamusului, în vase și în organe. Ca răspuns la abaterea parametrilor, aceștia declanșează reacții homeostatice de restaurare.

Mecanismul general al răspunsurilor homeostatice neuroendocrine pentru reglarea internă a homeostaziei

Parametrii constantei homeostatice deviază, interoreceptorii sunt excitați, apoi centrii corespunzători ai hipotalamusului sunt excitați, stimulează eliberarea liberinelor corespunzătoare de către hipotalamus. Ca răspuns la acțiunea liberinelor, hormonii sunt eliberați de glanda pituitară, iar apoi, sub acțiunea lor, sunt eliberați hormonii altor glande endocrine. Hormonii, eliberați de glandele endocrine în sânge, modifică metabolismul și modul de funcționare al organelor și țesuturilor. Ca urmare, stabilit mod nou munca organelor și țesuturilor deplasează parametrii modificați către valoarea setată anterior și restabilește valoarea constantei homeostatice. Astfel de principiu general restabilirea constantelor homeostatice în cazul abaterii acestora.

2. In aceste functionale centrii nervosi se determină abaterea acestor constante de la normă. Abaterea constantelor în limitele date este eliminată datorită capacităților de reglementare ale centrelor funcționale înșiși.

3. Cu toate acestea, dacă vreo constantă homeostatică deviază deasupra sau dedesubt limite admisibile centrii functionali transmit excitatia mai sus: in "centre de nevoie" hipotalamus. Acest lucru este necesar pentru a trece de la reglarea neuroumorală internă a homeostaziei la cea externă - comportamentală.

4. Excitarea unuia sau altui centru de nevoie al hipotalamusului formează starea funcțională corespunzătoare, care este trăită subiectiv ca nevoie de ceva: hrană, apă, căldură, frig sau sex. Există o activare și incitare la acțiune stare psiho-emoțională nemulţumire.

5. Pentru a organiza un comportament intenționat, este necesar să alegeți doar una dintre nevoi ca prioritate și să creați o dominantă de lucru care să o satisfacă. Se crede că rol principal aceasta este jucată de amigdalele creierului (Corpus amygdoloideum). Rezultă că pe baza uneia dintre nevoile pe care le formează hipotalamusul, amigdala creează o motivație conducătoare care organizează un comportament intenționat pentru a satisface doar această nevoie aleasă.

6. Următoarea etapă poate fi considerată lansarea unui comportament pregătitor, sau reflex de conducere, care ar trebui să crească probabilitatea lansării unui reflex executiv ca răspuns la un stimul declanșator. Reflexul de conducere determină organismul să creeze o situație în care va exista o probabilitate crescută de a găsi un obiect potrivit pentru satisfacerea nevoii curente. Aceasta poate fi, de exemplu, mutarea într-un loc bogat în mâncare, apă sau parteneri sexuali, în funcție de nevoia principală. Atunci când, în situația realizată, se găsește un obiect specific care este potrivit pentru satisfacerea acestei nevoi dominante, atunci se lansează un comportament reflex executiv care vizează satisfacerea nevoii cu ajutorul acestui obiect anume.

© 2014-2018 Sazonov V.F. © 2014-2016 kineziolog.bodhy.ru..

Sisteme de homeostazie - O resursă educațională detaliată despre homeostazie.