homeostaziei(greaca veche ὁμοιοστάσις din ὅμοιος - același, similar și στάσις - în picioare, imobilitate) - autoreglare, capacitatea unui sistem deschis de a menține constanța stării sale interne prin reacții coordonate care vizează menținerea echilibrului dinamic. Dorința sistemului de a se reproduce, de a restabili echilibrul pierdut, de a depăși rezistența mediului extern. Homeostazia populației este capacitatea unei populații de a menține un anumit număr de indivizi pentru o perioadă lungă de timp.

Informatii generale

proprietățile homeostaziei

• instabilitate
• Luptă pentru echilibru
• imprevizibilitate

• Reglarea nivelului metabolismului de bază în funcție de alimentație.

Articolul principal: Părere

Homeostazia ecologică

Homeostazia biologică

Homeostazia celulară

Reglarea activității chimice a celulei se realizează printr-o serie de procese, printre care modificarea structurii citoplasmei în sine, precum și structura și activitatea enzimelor, este de o importanță deosebită. Autoreglarea depinde de temperatură, gradul de aciditate, concentrația substratului, prezența anumitor macro și microelemente. Mecanismele celulare ale homeostaziei au ca scop refacerea celulelor moarte natural ale țesuturilor sau organelor în caz de încălcare a integrității acestora.

Regenerare-procesul de actualizare a elementelor structurale ale corpului și refacerea numărului acestora după deteriorare, care vizează asigurarea activității funcționale necesare

În funcție de răspunsul regenerativ, țesuturile și organele mamiferelor pot fi împărțite în 3 grupe:

1) țesuturi și organe care se caracterizează prin regenerare celulară (oase, țesut conjunctiv lax, sistem hematopoietic, endoteliu, mezoteliu, mucoase ale tractului gastrointestinal, tractului respirator și sistemului genito-urinar)

2) țesuturi și organe care se caracterizează prin regenerare celulară și intracelulară (ficat, rinichi, plămâni, mușchi netezi și scheletici, sistem nervos autonom, pancreas, sistem endocrin)

3) țesuturi, care se caracterizează în principal sau exclusiv prin regenerare intracelulară (celule miocard și ganglionare ale sistemului nervos central)

În procesul de evoluție s-au format 2 tipuri de regenerare: fiziologică și reparatorie.

Alte domenii

Actuarul poate vorbi despre riscul homeostazieiîn care, de exemplu, persoanele care au instalat în mașină un sistem de frânare antiblocare nu se află într-o poziție mai sigură decât cei care nu îl au instalat, deoarece acești oameni compensează inconștient o mașină mai sigură printr-o conducere riscantă. Acest lucru se întâmplă deoarece unele dintre mecanismele de reținere - cum ar fi frica - nu mai funcționează.

homeostazia stresului

Exemple

• termoreglare
  • Tremurul mușchilor scheletici poate începe dacă temperatura corpului este prea scăzută.
• Reglementarea chimică

Surse

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

Subiectul № 13. Homeostazia, mecanismele de reglare a acesteia.

Corpul ca sistem deschis de autoreglare.

Un organism viu este un sistem deschis care are legătură cu mediul prin intermediul sistemelor nervos, digestiv, respirator, excretor etc.

În procesul de metabolism cu alimente, apă, în timpul schimbului de gaze, diverși compuși chimici intră în organism, care suferă modificări în organism, intră în structura corpului, dar nu rămân permanent. Substanțele asimilate se descompun, eliberează energie, produsele de degradare sunt îndepărtate în mediul extern. Molecula distrusă este înlocuită cu una nouă și așa mai departe.

Corpul este un sistem deschis, dinamic. Într-un mediu în continuă schimbare, organismul menține o stare stabilă pentru un anumit timp.

Conceptul de homeostazie. Modele generale de homeostazie a sistemelor vii.

homeostaziei - proprietatea unui organism viu de a menține o relativă constanță dinamică a mediului intern. Homeostazia se exprimă în constanța relativă a compoziției chimice, presiunea osmotică, stabilitatea funcțiilor fiziologice de bază. Homeostazia este specifică și determinată de genotip.

Păstrarea integrității proprietăților individuale ale unui organism este una dintre cele mai generale legi biologice. Această lege este prevăzută în seria verticală a generațiilor de mecanismele de reproducere și de-a lungul vieții individului - de mecanismele de homeostazie.

Fenomenul homeostaziei este o proprietate adaptativă a corpului dezvoltată evolutiv, fixată ereditar la condițiile normale de mediu. Cu toate acestea, aceste condiții pot fi pe termen scurt sau lung în afara intervalului normal. În astfel de cazuri, fenomenele de adaptare sunt caracterizate nu numai prin restabilirea proprietăților obișnuite ale mediului intern, ci și prin modificări pe termen scurt ale funcției (de exemplu, o creștere a ritmului activității cardiace și o creștere a frecvența mișcărilor respiratorii cu muncă musculară crescută). Reacțiile de homeostază pot fi direcționate către:

menținerea nivelurilor de stare de echilibru cunoscute;

eliminarea sau limitarea factorilor nocivi;

dezvoltarea sau păstrarea unor forme optime de interacţiune între organism şi mediu în condiţiile schimbate ale existenţei sale. Toate aceste procese determină adaptarea.

Prin urmare, conceptul de homeostazie înseamnă nu numai o anumită constanță a diferitelor constante fiziologice ale corpului, ci include și procesele de adaptare și coordonare a proceselor fiziologice care asigură unitatea corpului nu numai în normă, ci și în condiții în schimbare. a existenței sale.

Principalele componente ale homeostaziei au fost definite de C. Bernard și pot fi împărțite în trei grupuri:

A. Substanțe care asigură nevoile celulare:

Substanțe necesare pentru formarea energiei, pentru creștere și refacere - glucoză, proteine, grăsimi.

NaCl, Ca și alte substanțe anorganice.

Oxigen.

secretie interna.

B. Factori de mediu care afectează activitatea celulară:

presiune osmotica.

Temperatura.

Concentrația ionilor de hidrogen (pH).

B. Mecanisme care asigură unitatea structurală și funcțională:

Ereditate.

Regenerare.

reactivitate imunobiologică.

Principiul reglării biologice asigură starea internă a organismului (conținutul acestuia), precum și relația dintre etapele ontogenezei și filogenezei. Acest principiu a devenit larg răspândit. Când a studiat-o, a apărut cibernetica - știința controlului intenționat și optim al proceselor complexe în viața sălbatică, în societatea umană, industrie (Berg I.A., 1962).

Un organism viu este un sistem complex controlat în care interacționează multe variabile ale mediului extern și intern. Comun tuturor sistemelor este prezența intrare variabile, care, în funcție de proprietățile și legile comportamentului sistemului, se transformă în weekenduri variabile (Fig. 10).

Orez. 10 - Schema generală a homeostaziei sistemelor vii

Variabilele de ieșire depind de variabilele de intrare și de legile comportamentului sistemului.

Se numește influența semnalului de ieșire asupra părții de control a sistemului părere , care are o mare importanţă în autoreglare (reacţie homeostatică). Distinge negativ șipozitiv părere.

negativ feedback-ul reduce influența semnalului de intrare asupra valorii ieșirii conform principiului: „cu cât mai mult (la ieșire), cu atât mai puțin (la intrare)”. Ajută la restabilirea homeostaziei sistemului.

La pozitiv feedback, valoarea semnalului de intrare crește conform principiului: „cu cât mai mult (la ieșire), cu atât mai mult (la intrare)”. Îmbunătățește abaterea rezultată de la starea inițială, ceea ce duce la o încălcare a homeostaziei.

Totuși, toate tipurile de autoreglare funcționează pe același principiu: auto-abaterea de la starea inițială, care servește drept stimul pentru activarea mecanismelor de corecție. Deci, pH-ul normal al sângelui este 7,32 - 7,45. O schimbare a pH-ului cu 0,1 duce la o încălcare a activității cardiace. Acest principiu a fost descris de Anokhin P.K. în 1935 și numit principiul feedback-ului, care servește la implementarea reacțiilor adaptative.

Principiul general al răspunsului homeostatic(Anokhin: „Teoria sistemelor funcționale”):

abatere de la nivelul inițial → semnal → activarea mecanismelor de reglare pe baza principiului feedbackului → corectarea modificărilor (normalizare).

Deci, în timpul muncii fizice, concentrația de CO 2 în sânge crește → pH-ul se schimbă pe partea acidă → semnalul intră în centrul respirator al medulei oblongate → nervii centrifugi conduc un impuls către mușchii intercostali și respirația se adâncește → o scădere a CO 2 în sânge, pH-ul este restabilit.

Mecanisme de reglare a homeostaziei la nivel molecular-genetic, celular, organism, populație-specie și biosferic.

Mecanismele homeostatice de reglare funcționează la nivel genic, celular și sistemic (organismic, populație-specie și biosferic).

Mecanismele genice homeostaziei. Toate fenomenele de homeostazie a organismului sunt determinate genetic. Deja la nivelul produselor genice primare există o legătură directă - „o genă structurală – un lanț polipeptidic”. Mai mult, există o corespondență coliniară între secvența de nucleotide ADN și secvența de aminoacizi a lanțului polipeptidic. Programul ereditar de dezvoltare individuală a unui organism prevede formarea de caracteristici specifice speciei nu în condiții constante, ci în schimbare de mediu, în limitele unei norme de reacție determinate ereditar. Helixul dublu al ADN-ului este esențial în procesele de replicare și reparare a acestuia. Ambele sunt direct legate de asigurarea stabilității funcționării materialului genetic.

Din punct de vedere genetic, se poate distinge între manifestările elementare și sistemice ale homeostaziei. Exemple de manifestări elementare ale homeostaziei sunt: ​​controlul genic a treisprezece factori de coagulare a sângelui, controlul genic al histocompatibilității țesuturilor și organelor, care permite transplantul.

Zona transplantată se numește transplant. Organismul din care se prelevează țesutul pentru transplant este donator , și cui transplantează - destinatar . Succesul transplantului depinde de reacțiile imunologice ale organismului. Există autotransplant, transplant singeneic, alotransplant și xenotransplant.

Autotransplant – transplantul de țesuturi în același organism. În acest caz, proteinele (antigenele) transplantului nu diferă de proteinele primitorului. Nu există reacție imunologică.

Transplant singeneic efectuate la gemeni identici cu același genotip.

alotransplant – transplantul de țesuturi de la un individ la altul aparținând aceleiași specii. Donatorul și primitorul diferă în antigene, prin urmare, la animalele superioare, se observă grefarea pe termen lung a țesuturilor și organelor.

Xenotransplant Donatorul și receptorul aparțin unor tipuri diferite de organisme. Acest tip de transplant reușește la unele nevertebrate, dar astfel de transplanturi nu prind rădăcini la animalele superioare.

În transplant, fenomenul este de mare importanță toleranta imunologica (compatibilitate tisulară). Suprimarea imunității în cazul transplantului de țesut (imunosupresie) se realizează prin: suprimarea activității sistemului imunitar, radiații, administrarea de ser antilimfotic, hormoni ai cortexului suprarenal, preparate chimice - antidepresive (imuran). Sarcina principală este de a suprima nu doar imunitatea, ci și imunitatea la transplant.

imunitatea la transplant determinat de constituţia genetică a donatorului şi primitorului. Genele responsabile de sinteza antigenelor care provoacă o reacție la țesutul transplantat sunt numite gene de incompatibilitate tisulară.

La om, principalul sistem genetic de histocompatibilitate este sistemul HLA (Human Leucocyte Antigen). Antigenele sunt suficient de bine reprezentate pe suprafața leucocitelor și sunt determinate folosind antiseruri. Planul structurii sistemului la oameni și animale este același. O terminologie unificată a fost adoptată pentru a descrie locii genetici și alelele sistemului HLA. Antigenii sunt desemnaţi: HLA-A1; HLA-A 2 etc. Antigeni noi care nu au fost identificați în final sunt desemnați - W (Work). Antigenii sistemului HLA sunt împărțiți în 2 grupe: SD și LD (Fig. 11).

Antigenele grupului SD sunt determinați prin metode serologice și sunt determinați prin genele a 3 subloci ai sistemului HLA: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Orez. 11 - HLA principalul sistem genetic de histocompatibilitate umană

LD - antigenele sunt controlate de sublocul HLA-D al celui de-al șaselea cromozom și sunt determinate prin metoda culturilor mixte de leucocite.

Fiecare dintre genele care controlează HLA - antigenele umane, are un număr mare de alele. Deci sublocusul HLA-A controlează 19 antigene; HLA-B - 20; HLA-C - 5 antigene „de lucru”; HLA-D - 6. Astfel, aproximativ 50 de antigene au fost deja găsite la om.

Polimorfismul antigenic al sistemului HLA este rezultatul originii unuia din celălalt și al relației genetice strânse dintre ele. Identitatea donatorului și a primitorului în funcție de antigenele sistemului HLA este necesară pentru transplant. Transplantul unui rinichi identic în 4 antigeni ai sistemului asigură supraviețuirea cu 70%; 3 - 60%; 2 - 45%; 1 - 25%.

Există centre speciale care efectuează selecția donatorului și a primitorului pentru transplant, de exemplu, în Țările de Jos - „Eurotransplant”. Tiparea prin antigeni ai sistemului HLA se efectuează și în Republica Belarus.

Mecanisme celulare homeostazia vizează refacerea celulelor țesuturilor, organelor în caz de încălcare a integrității acestora. Se numește totalitatea proceselor care vizează refacerea structurilor biologice distructibile regenerare. Un astfel de proces este caracteristic tuturor nivelurilor: reînnoirea proteinelor, componente ale organitelor celulare, organele întregi și celulele în sine. Restaurarea funcțiilor organelor după o leziune sau ruptura unui nerv, vindecarea rănilor este importantă pentru medicină în ceea ce privește stăpânirea acestor procese.

Țesuturile, în funcție de capacitatea lor de regenerare, sunt împărțite în 3 grupe:

Țesuturile și organele care sunt caracterizate celular regenerare (oase, țesut conjunctiv lax, sistem hematopoietic, endoteliu, mezoteliu, mucoase ale tractului intestinal, tractului respirator și sistemului genito-urinar.

Țesuturile și organele care sunt caracterizate celulare și intracelulare regenerare (ficat, rinichi, plămâni, mușchi netezi și scheletici, sistem nervos autonom, endocrin, pancreas).

Țesături care sunt predominant intracelular regenerare (miocard) sau regenerare exclusiv intracelulară (celule ganglionare ale sistemului nervos central). Acoperă procesele de restaurare a macromoleculelor și organelelor celulare prin asamblarea structurilor elementare sau prin diviziunea acestora (mitocondrii).

În procesul de evoluție s-au format 2 tipuri de regenerare fiziologice şi reparatorii .

Regenerare fiziologică - Acesta este un proces natural de refacere a elementelor corpului de-a lungul vieții. De exemplu, refacerea eritrocitelor și leucocitelor, modificarea epiteliului pielii, părului, înlocuirea dinților de lapte cu cei permanenți. Aceste procese sunt influențate de factori externi și interni.

Regenerare reparatorie este restaurarea organelor și țesuturilor pierdute din cauza leziunilor sau rănilor. Procesul are loc după leziuni mecanice, arsuri, leziuni chimice sau radiații, precum și ca urmare a unor boli și operații chirurgicale.

Regenerarea reparatorie se imparte in tipic (homomorfoză) și atipic (heteromorfoză). În primul caz, regenerează un organ care a fost îndepărtat sau distrus, în al doilea, un alt organ se dezvoltă în locul organului îndepărtat.

Regenerare atipică mai frecvent la nevertebrate.

Hormonii stimulează regenerarea glanda pituitară și glanda tiroida . Există mai multe moduri de regenerare:

Epimorfoza sau regenerare completă - refacerea suprafeței rănii, completarea părții la întreg (de exemplu, creșterea cozii într-o șopârlă, membrele într-un triton).

Morfolaxie - restructurarea părții rămase a organului la întreg, doar mai mică. Această metodă se caracterizează prin restructurarea noului din rămășițele vechiului (de exemplu, restaurarea unui membru într-un gândac).

Endomorfoza - refacere datorită restructurării intracelulare a țesuturilor și organelor. Datorită creșterii numărului de celule și a dimensiunii acestora, masa organului se apropie de cea inițială.

La vertebrate, regenerarea reparatorie are loc sub următoarea formă:

Regenerare completă - refacerea țesutului original după deteriorarea acestuia.

Hipertrofie regenerativă caracteristice organelor interne. În acest caz, suprafața rănii se vindecă cu o cicatrice, zona îndepărtată nu crește înapoi și forma organului nu este restabilită. Masa părții rămase a organului crește din cauza creșterii numărului de celule și a dimensiunii acestora și se apropie de valoarea inițială. Deci, la mamifere, ficatul, plămânii, rinichii, glandele suprarenale, pancreasul, salivare, glandele tiroide se regenerează.

Hiperplazie compensatorie intracelulară ultrastructuri celulare. În acest caz, la locul deteriorării se formează o cicatrice, iar restabilirea masei inițiale are loc din cauza creșterii volumului celulelor, și nu a numărului acestora, pe baza creșterii (hiperplaziei) structurilor intracelulare (țesut nervos). ).

Mecanismele sistemice sunt asigurate de interacțiunea sistemelor de reglementare: nervos, endocrin și imunitar .

Reglarea nervoasă efectuate şi coordonate de sistemul nervos central. Impulsurile nervoase, care intră în celule și țesuturi, provoacă nu numai excitație, ci și reglează procesele chimice, schimbul de substanțe biologic active. În prezent, sunt cunoscuți peste 50 de neurohormoni. Deci, în hipotalamus se produc vasopresină, oxitocină, liberine și statine care reglează funcția glandei pituitare. Exemple de manifestări sistemice ale homeostaziei sunt menținerea unei temperaturi constante, a tensiunii arteriale.

Din punct de vedere al homeostaziei și adaptării, sistemul nervos este principalul organizator al tuturor proceselor corpului. În centrul adaptării, echilibrarea organismelor cu condițiile de mediu, conform N.P. Pavlov, sunt procese reflexe. Între diferitele niveluri de reglare homeostatică există o subordonare ierarhică privată în sistemul de reglare a proceselor interne ale organismului (Fig. 12).

cortexul emisferic și părți ale creierului

autoreglarea feedback-ului

procese neuro-reglatoare periferice, reflexe locale

Nivelurile celulare și tisulare ale homeostaziei

Orez. 12. - Subordonarea ierarhică în sistemul de reglare a proceselor interne ale organismului.

Nivelul cel mai primar este sistemele homeostatice ale nivelurilor celulare și tisulare. Deasupra lor se află procese de reglare nervoasă periferică, cum ar fi reflexele locale. Mai departe în această ierarhie se află sistemele de autoreglare a anumitor funcții fiziologice cu diverse canale de „feedback”. Vârful acestei piramide este ocupat de cortexul cerebral și creier.

Într-un organism multicelular complex, atât conexiunile directe, cât și cele de feedback sunt efectuate nu numai prin mecanisme nervoase, ci și prin mecanisme hormonale (endocrine). Fiecare dintre glandele care alcătuiesc sistemul endocrin afectează celelalte organe ale acestui sistem și, la rândul lor, este influențată de acestea din urmă.

Mecanisme endocrine homeostazia conform B.M. Zavadsky, acesta este un mecanism de interacțiune plus sau minus, adică. echilibrând activitatea funcțională a glandei cu concentrația hormonului. Cu o concentrație mare a hormonului (peste normal), activitatea glandei este slăbită și invers. Acest efect este realizat prin acțiunea hormonului asupra glandei care îl produce. Într-un număr de glande, reglarea este stabilită prin hipotalamus și glanda pituitară anterioară, în special în timpul unui răspuns la stres.

Glandele endocrine pot fi împărțite în două grupe în raport cu relația lor cu glanda pituitară anterioară. Acesta din urmă este considerat central, iar celelalte glande endocrine sunt considerate periferice. Această diviziune se bazează pe faptul că glanda pituitară anterioară produce așa-numiții hormoni tropicali, care activează anumite glande endocrine periferice. La rândul lor, hormonii glandelor endocrine periferice acționează asupra glandei pituitare anterioare, inhibând secreția de hormoni tropicali.

Reacțiile care asigură homeostazia nu pot fi limitate la o singură glandă endocrină, ci captează toate glandele într-un grad sau altul. Reacția rezultată capătă un flux în lanț și se răspândește la alți efectori. Semnificația fiziologică a hormonilor constă în reglarea altor funcții ale corpului și, prin urmare, caracterul lanțului ar trebui exprimat cât mai mult posibil.

Încălcări constante ale mediului organismului contribuie la menținerea homeostaziei acestuia pe parcursul unei vieți lungi. Dacă creați astfel de condiții de viață în care nimic nu provoacă schimbări semnificative în mediul intern, atunci organismul va fi complet dezarmat atunci când va întâlni mediul și va muri în curând.

Combinația de mecanisme nervoase și endocrine de reglare în hipotalamus permite reacții homeostatice complexe asociate cu reglarea funcției viscerale a organismului. Sistemele nervos și endocrin sunt mecanismul unificator al homeostaziei.

Un exemplu de răspuns general al mecanismelor nervoase și umorale este o stare de stres care se dezvoltă în condiții nefavorabile de viață și există o amenințare de perturbare a homeostaziei. În condiții de stres, are loc o schimbare în starea majorității sistemelor: musculare, respiratorii, cardiovasculare, digestive, organe senzoriale, tensiune arterială, compoziția sângelui. Toate aceste modificări sunt o manifestare a reacțiilor homeostatice individuale care vizează creșterea rezistenței organismului la factorii adversi. Mobilizarea rapida a fortelor organismului actioneaza ca o reactie protectoare la o stare de stres.

Cu „stresul somatic” sarcina de a crește rezistența globală a organismului este rezolvată conform schemei prezentate în Figura 13.

Orez. 13 - Schema de crestere a rezistentei globale a organismului cand

Homeostazia - ce este? Conceptul de homeostazie

Homeostazia este un proces de autoreglare în care toate sistemele biologice se străduiesc să mențină stabilitatea în perioada de adaptare la anumite condiții care sunt optime pentru supraviețuire. Orice sistem, fiind în echilibru dinamic, se străduiește să atingă o stare stabilă care să reziste factorilor și stimulilor externi.

Conceptul de homeostazie

Toate sistemele corpului trebuie să lucreze împreună pentru a menține o homeostazie adecvată în organism. Homeostazia este reglarea temperaturii corpului, a conținutului de apă și a nivelului de dioxid de carbon. De exemplu, diabetul zaharat este o afecțiune în care organismul nu poate regla nivelul de glucoză din sânge.

Homeostazia este un termen care este folosit atât pentru a descrie existența organismelor într-un ecosistem, cât și pentru a descrie funcționarea cu succes a celulelor într-un organism. Organismele și populațiile pot menține homeostazia menținând în același timp rate stabile de natalitate și mortalitate.

Părere

Feedback-ul este un proces care are loc atunci când sistemele corpului trebuie să fie încetinite sau complet oprite. Când o persoană mănâncă, alimentele intră în stomac și începe digestia. Între mese, stomacul nu ar trebui să funcționeze. Sistemul digestiv lucrează cu o serie de hormoni și impulsuri nervoase pentru a opri și începe producția de acid în stomac.

Un alt exemplu de feedback negativ poate fi observat în cazul creșterii temperaturii corpului. Reglarea homeostaziei se manifestă prin transpirație, o reacție de protecție a organismului la supraîncălzire. În acest fel, se oprește creșterea temperaturii și se neutralizează problema supraîncălzirii. In caz de hipotermie, organismul prevede si o serie de masuri luate pentru a se incalzi.

Mentinerea echilibrului intern

Homeostazia poate fi definită ca o proprietate a unui organism sau a unui sistem care îl ajută să mențină parametrii dați în intervalul normal de valori. Aceasta este cheia vieții, iar echilibrul greșit în menținerea homeostaziei poate duce la boli precum hipertensiunea arterială și diabetul.

Homeostazia este un element cheie în înțelegerea modului în care funcționează corpul uman. O astfel de definiție formală caracterizează un sistem care își reglează mediul intern și urmărește să mențină stabilitatea și regularitatea tuturor proceselor care au loc în organism.

Reglarea homeostatică: temperatura corpului

Controlul temperaturii corpului la om este un bun exemplu de homeostazie într-un sistem biologic. Când o persoană este sănătoasă, temperatura corpului său fluctuează în jurul + 37°C, dar diverși factori pot afecta această valoare, inclusiv hormonii, rata metabolică și diverse boli care provoacă febră.

În organism, reglarea temperaturii este controlată într-o parte a creierului numită hipotalamus. Prin fluxul sanguin către creier, sunt primite semnale de temperatură, precum și analiza rezultatelor datelor privind frecvența respirației, zahărul din sânge și metabolismul. Pierderea de căldură în corpul uman contribuie, de asemenea, la reducerea activității.

Echilibrul apă-sare

Indiferent câtă apă bea o persoană, corpul nu se umflă ca un balon, iar corpul uman nu se micșorează ca stafidele dacă bei foarte puțin. Probabil că cineva s-a gândit măcar o dată la asta. Într-un fel sau altul, organismul știe cât de mult lichid trebuie depozitat pentru a menține nivelul dorit.

Concentrația de sare și glucoză (zahăr) din organism este menținută la un nivel constant (în absența factorilor negativi), cantitatea de sânge din organism este de aproximativ 5 litri.

Reglarea zahărului din sânge

Glucoza este un tip de zahăr care se găsește în sânge. Corpul uman trebuie să mențină un nivel adecvat de glucoză pentru ca o persoană să rămână sănătoasă. Când nivelul de glucoză devine prea mare, pancreasul eliberează hormonul insulină.

Dacă nivelul glucozei din sânge scade prea mult, ficatul transformă glicogenul din sânge, crescând astfel nivelul zahărului. Când bacteriile sau virusurile patogene intră în organism, acesta începe să lupte împotriva infecției înainte ca elementele patogene să poată duce la orice probleme de sănătate.

Presiune sub control

Menținerea tensiunii arteriale sănătoase este, de asemenea, un exemplu de homeostazie. Inima poate simți modificări ale tensiunii arteriale și poate trimite semnale creierului pentru procesare. Apoi, creierul trimite un semnal înapoi către inimă cu instrucțiuni despre cum să răspundă corect. Dacă tensiunea arterială este prea mare, aceasta trebuie scăzută.

Cum se realizează homeostazia?

Cum reglează corpul uman toate sistemele și organele și cum compensează schimbările continue în mediu? Acest lucru se datorează prezenței multor senzori naturali care controlează temperatura, compoziția sării din sânge, tensiunea arterială și mulți alți parametri. Acești detectoare trimit semnale către creier, către centrul principal de control, în cazul în care unele valori se abat de la normă. După aceea, sunt lansate măsuri compensatorii pentru a restabili starea normală.

Menținerea homeostaziei este incredibil de importantă pentru organism. Corpul uman conține o anumită cantitate de substanțe chimice cunoscute sub numele de acizi și alcaline, iar echilibrul lor adecvat este esențial pentru funcționarea optimă a tuturor organelor și sistemelor corpului. Nivelul de calciu din sânge trebuie menținut la nivelul corespunzător. Deoarece respirația este involuntară, sistemul nervos oferă organismului oxigenul atât de necesar. Când toxinele intră în sânge, ele perturbă homeostazia organismului. Organismul uman răspunde la această tulburare cu ajutorul sistemului urinar.

Este important de subliniat că homeostazia organismului funcționează automat dacă sistemul funcționează normal. De exemplu, o reacție la căldură - pielea devine roșie, deoarece vasele sale mici de sânge se dilată automat. Tremuratul este un răspuns la frig. Astfel, homeostazia nu este un ansamblu de organe, ci sinteza și echilibrul funcțiilor corpului. Împreună, acest lucru vă permite să mențineți întregul corp într-o stare stabilă.

9.4. Conceptul de homeostazie. Modele generale de homeostazie a sistemelor vii

În ciuda faptului că un organism viu este un sistem deschis care schimbă materie și energie cu mediul înconjurător și există în unitate cu acesta, el se păstrează în timp și spațiu ca unitate biologică separată, își păstrează structura (morfologia), reacțiile comportamentale, specifice condiţii fizico-chimice în celule, lichid tisular. Capacitatea sistemelor vii de a rezista la schimbări și de a menține constanta dinamică a compoziției și proprietăților se numește homeostazie. Termenul de „homeostază” a fost propus de W. Cannon în 1929. Cu toate acestea, ideea existenței unor mecanisme fiziologice care asigură menținerea constantă a mediului intern al organismelor a fost exprimată în a doua jumătate a secolului al XIX-lea de C. Bernard.

Homeostazia s-a îmbunătățit în cursul evoluției. Organismele multicelulare au un mediu intern în care se află celulele diferitelor organe și țesuturi. S-au format apoi sisteme de organe specializate (circulația, nutriția, respirația, excreția etc.), care sunt implicate în asigurarea homeostaziei la toate nivelurile de organizare (molecular, subcelular, celular, tisular, organ și organism). La mamifere s-au format cele mai perfecte mecanisme de homeostazie, ceea ce a contribuit la o extindere semnificativă a posibilităților de adaptare a acestora la mediu. Mecanismele și tipurile de homeostazie au evoluat în procesul de evoluție pe termen lung, fiind fixate genetic. Apariția în organism a informațiilor genetice extraterestre, care este adesea introdusă de bacterii, viruși, celule ale altor organisme, precum și propriile celule mutante, poate perturba în mod semnificativ homeostazia organismului. Ca protecție împotriva informațiilor genetice extraterestre, a cărei pătrundere în organism și implementarea sa ulterioară ar duce la otrăvire cu toxine (proteine ​​străine), un astfel de tip de homeostazie a apărut ca homeostazia genetică, care asigură constanța genetică a mediului intern al organismului. Se bazeaza pe mecanisme imunologice, inclusiv protecția nespecifică și specifică a integrității și individualității proprii a organismului. Mecanisme nespecifice stau la baza imunității înnăscute, constituționale, a speciilor, precum și a rezistenței individuale nespecifice. Acestea includ funcția de barieră a pielii și a membranelor mucoase, acțiunea bactericidă a secreției glandelor sudoripare și sebacee, proprietățile bactericide ale conținutului stomacului și intestinelor, secreția de lizozimă a glandelor salivare și lacrimale. Dacă organismele pătrund în mediul intern, acestea sunt eliminate în timpul reacției inflamatorii, care este însoțită de fagocitoză sporită, precum și de efectul virusostatic al interferonului (o proteină cu o greutate moleculară de 25.000 - 110.000).

Mecanisme imunologice specifice formează baza imunității dobândite, realizată de sistemul imunitar, care recunoaște, prelucrează și elimină antigenele străine. Imunitatea umorală se realizează prin formarea de anticorpi care circulă în sânge. Baza imunității celulare este formarea limfocitelor T, apariția limfocitelor T și B cu viață lungă de „memorie imunologică”, apariția alergiilor (hipersensibilitate la un antigen specific). La om, reacțiile de protecție intră în vigoare abia în a 2-a săptămână de viață, ating cea mai mare activitate până la vârsta de 10 ani, scad oarecum de la 10 la 20 de ani, rămân aproximativ la același nivel de la 20 la 40 de ani, apoi dispar treptat. .

Mecanismele de apărare imunologică reprezintă un obstacol serios în transplantul de organe, determinând resorbția grefei. Cele mai de succes sunt în prezent rezultatele autotransplantului (transplant de țesuturi în interiorul corpului) și alotransplantului între gemeni identici. Au mult mai puțin succes în transplantul interspecie (heterotransplant sau xenotransplant).

Un alt tip de homeostazie este homeostazia biochimică ajută la menținerea constantă a compoziției chimice a mediului extracelular (intern) lichid al corpului (sânge, limfa, lichid tisular), precum și la constanța compoziției chimice a citoplasmei și plasmolemei celulelor. Homeostazia fiziologică asigură constanta proceselor de activitate vitală a organismului. Datorită lui, au apărut și sunt îmbunătățite izoosmia (constanța conținutului de substanțe active osmotic), izotermia (menținerea temperaturii corpului păsărilor și mamiferelor în anumite limite) etc. Homeostazia structurală asigură constanţa structurii (organizarea morfologică) la toate nivelurile (molecular, subcelular, celular etc.) de organizare a celor vii.

Homeostazia populației asigură constanţa numărului de indivizi din populaţie. Homeostazia biocenotică contribuie la constanța compoziției speciilor și a numărului de indivizi în biocenoze.

Datorită faptului că organismul funcționează și interacționează cu mediul ca un singur sistem, procesele care stau la baza diferitelor tipuri de reacții homeostatice sunt strâns interconectate unele cu altele. Mecanismele homeostatice separate sunt combinate și implementate într-o reacție adaptativă holistică a corpului ca întreg. O astfel de asociere se realizează datorită activității (funcției) sistemelor integratoare de reglementare (nervos, endocrin, imunitar). Cele mai rapide modificări ale stării obiectului reglat sunt furnizate de sistemul nervos, care este asociat cu viteza proceselor de apariție și conducere a unui impuls nervos (de la 0,2 la 180 m/sec). Funcția de reglare a sistemului endocrin se desfășoară mai lent, deoarece este limitată de rata de eliberare a hormonilor de către glande și de transferul lor în sânge. Cu toate acestea, rezultatul expunerii la obiectul (organul) reglat al hormonilor acumulați în acesta este mult mai lung decât în ​​cazul reglarii nervoase.

Corpul este un sistem viu autoreglabil. Datorită prezenței mecanismelor homeostatice, organismul este un sistem complex de autoreglare. Principiile existenței și dezvoltării unor astfel de sisteme sunt studiate de cibernetică, în timp ce cele ale sistemelor vii sunt studiate de cibernetica biologică.

Autoreglementarea sistemelor biologice se bazează pe principiul direct și feedback.

Informațiile despre abaterea valorii controlate de la nivelul setat sunt transmise controlerului prin canalele de feedback și își modifică activitatea în așa fel încât valoarea controlată să revină la nivelul inițial (optim) (Fig. 122). Feedback-ul poate fi negativ(când valoarea controlată a deviat într-o direcție pozitivă (sinteza unei substanțe, de exemplu, a crescut excesiv)) si pune-

Orez. 122. Schema directă și feedback într-un organism viu:

P - regulator (centrul nervos, glanda endocrina); RO - obiect reglat (celula, tesut, organ); 1 – activitatea funcțională optimă a RO; 2 - activitate funcțională redusă a RO cu feedback pozitiv; 3 - creșterea activității funcționale a RO cu feedback negativ

corp(când valoarea controlată a deviat în sens negativ (substanța este sintetizată în cantitate insuficientă)). Acest mecanism, precum și combinații mai complexe ale mai multor mecanisme, au loc la diferite niveluri de organizare a sistemelor biologice. Ca exemplu de funcționare a acestora la nivel molecular, se poate indica inhibarea unei enzime cheie cu formarea excesivă a produsului final sau reprimarea sintezei enzimatice. La nivel celular, mecanismele de direct și feedback asigură reglarea hormonală și densitatea (numărul) optimă a populației celulare. O manifestare a directă și feedback la nivelul organismului este reglarea glicemiei. Într-un organism viu, mecanismele de reglare și control automat (studiate de biocibernetică) sunt deosebit de complexe. Gradul de complexitate a acestora contribuie la creșterea nivelului de „fiabilitate” și stabilitatea sistemelor vii în raport cu schimbările de mediu.

Mecanismele homeostaziei sunt duplicate la diferite niveluri. Acest lucru în natură realizează principiul reglării cu mai multe bucle a sistemelor. Principalele circuite sunt reprezentate de mecanisme homeostatice celulare și tisulare. Au un grad ridicat de automatism. Rolul principal în controlul mecanismelor homeostatice celulare și tisulare revine factorilor genetici, influențelor reflexe locale, interacțiunilor chimice și de contact dintre celule.

Mecanismele homeostaziei suferă modificări semnificative pe parcursul ontogenezei umane. La doar 2 saptamani de la nastere

Orez. 123. Opțiuni de pierdere și recuperare în organism

intră în joc reacțiile biologice de apărare (se formează celule care asigură imunitate celulară și umorală), iar eficacitatea lor continuă să crească până la vârsta de 10 ani. În această perioadă, mecanismele de protecție împotriva informațiilor genetice extraterestre sunt îmbunătățite și crește și maturitatea sistemelor de reglare nervos și endocrin. Mecanismele homeostaziei ajung la cea mai mare fiabilitate la vârsta adultă, până la sfârșitul perioadei de dezvoltare și creștere a organismului (19-24 ani). Îmbătrânirea organismului este însoțită de o scădere a eficacității mecanismelor de homeostazie genetică, structurală, fiziologică, o slăbire a influențelor reglatoare ale sistemelor nervos și endocrin.

5. Homeostazia.

Un organism poate fi definit ca un sistem fizico-chimic care există în mediu într-o stare staționară. Această capacitate a sistemelor vii de a menține o stare staționară într-un mediu în continuă schimbare este cea care determină supraviețuirea lor. Pentru a asigura o stare de echilibru, toate organismele - de la cele mai simple din punct de vedere morfologic la cele mai complexe - au dezvoltat o varietate de adaptări anatomice, fiziologice și comportamentale care servesc aceluiași scop - de a menține constanța mediului intern.

Pentru prima dată, ideea că constanța mediului intern oferă condiții optime pentru viața și reproducerea organismelor a fost exprimată în 1857 de fiziologul francez Claude Bernard. Pe parcursul activității sale științifice, Claude Bernard a fost frapat de capacitatea organismelor de a regla și menține, în limite destul de înguste, parametri fiziologici precum temperatura corpului sau conținutul de apă din acesta. El a rezumat această idee de autoreglare ca bază a stabilității fiziologice sub forma unei afirmații clasice: „Constanța mediului intern este o condiție prealabilă pentru o viață liberă”.

Claude Bernard a subliniat distincția dintre mediul extern în care trăiesc organismele și mediul intern în care locuiesc celulele lor individuale și a înțeles importanța menținerii mediului intern neschimbat. De exemplu, mamiferele sunt capabile să mențină temperatura corpului în ciuda fluctuațiilor temperaturii ambientale. Dacă devine prea frig, animalul se poate muta într-un loc mai cald sau mai adăpostit, iar dacă acest lucru nu este posibil, intră în joc mecanisme de autoreglare care cresc temperatura corpului și previn pierderea căldurii. Semnificația adaptativă a acestui lucru constă în faptul că organismul în ansamblu funcționează mai eficient, deoarece celulele din care este compus sunt în condiții optime. Sistemele de autoreglare funcționează nu numai la nivelul organismului, ci și la nivelul celulelor. Un organism este suma celulelor sale constitutive, iar funcționarea optimă a organismului ca întreg depinde de funcționarea optimă a părților sale constitutive. Orice sistem de auto-organizare menține constanța compoziției sale - calitative și cantitative. Acest fenomen se numește homeostazie și este comun pentru majoritatea sistemelor biologice și sociale. Termenul de homeostazie a fost introdus în 1932 de către fiziologul american Walter Cannon.

homeostaziei(Greac homoios - asemănător, la fel; stază-stare, imobilitate) - relativă constanță dinamică a mediului intern (sânge, limfa, lichid tisular) și stabilitatea funcțiilor fiziologice de bază (circulația sângelui, respirația, termoreglarea, metabolismul etc. . ) de oameni și animale. Mecanismele de reglare care mențin starea fiziologică sau proprietățile celulelor, organelor și sistemelor întregului organism la un nivel optim sunt numite homeostatice. Din punct de vedere istoric și genetic, conceptul de homeostazie are premise biologice și biomedicale. Acolo este corelat ca un proces final, o perioadă de viață cu un organism izolat separat sau un individ uman ca un fenomen pur biologic. Finitudinea existentei si nevoia de a-si indeplini destinul - reproducerea propriului soi - permit determinarea strategiei de supravietuire a unui organism individual prin conceptul de „conservare”. „Conservarea stabilității structurale și funcționale” este esența oricărei homeostazie, controlată de un homeostat sau autoreglabil.

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 mediul 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. Un organism multicelular este o organizație holistică, ale cărei elemente celulare sunt specializate pentru a îndeplini 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 care se echilibrează reciproc. Acest lucru duce la stabilirea unui fond fiziologic mobil (echilibrul fiziologic) în organism și permite sistemului viu să mențină o relativă constanță dinamică, în ciuda schimbărilor în mediu și a schimbărilor care au loc în timpul vieții organismului.

După cum arată studiile, metodele de reglare existente în organismele vii au multe caracteristici în comun cu dispozitivele de reglare din sistemele nevii, cum ar fi mașinile. În ambele cazuri, stabilitatea se realizează printr-o anumită formă de management.

Însuși conceptul de homeostazie nu corespunde conceptului de echilibru stabil (nu fluctuant) 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 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 (fluidmatrix), conform lui W. Cannon. Este bine cunoscută stabilitatea reacției sale active (pH), presiunea osmotică, raportul dintre electroliți (sodiu, calciu, clor, magneziu, fosfor), conținutul de glucoză, numărul de elemente formate etc.. De exemplu, pH-ul sângelui, ca un regula, nu depășește 7.35-7.47. Chiar și tulburările severe ale metabolismului acido-bazic cu acumulare patologică de acizi în lichidul tisular, de exemplu, în acidoza diabetică, au un efect foarte mic asupra reacției active a sângelui. 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. Cea mai mare constanță este concentrația ionilor de sodiu în mediul intern. Conținutul altor electroliți fluctuează, de asemenea, în limite înguste. Prezența unui număr mare de osmoreceptori în țesuturi și organe, inclusiv în formațiunile nervoase centrale (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. În organismele multicelulare, fiecare organ are propriul său mediu intern (micromediu) corespunzător caracteristicilor sale structurale și 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.

De o importanță deosebită este constanța mediului intern pentru activitatea sistemului nervos central: 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 la individ. neuronii sau în ansamblurile lor. Un sistem homeostatic complex, care include diverse mecanisme neuroumorale, biochimice, hemodinamice și alte mecanisme de reglare, este sistemul pentru asigurarea nivelului optim al tensiunii arteriale. În același timp, 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, fluctuațiile de temperatură în părțile interne ale corpului în timpul celor mai dramatice schimbări de temperatură din mediu nu depășesc zecimi de grad.

Rolul organizator al aparatului nervos (principiul nervismului) stă la baza ideilor binecunoscute despre esența principiilor homeostaziei. Totuși, nici principiul dominant, nici teoria funcțiilor de barieră, nici sindromul general de adaptare, nici teoria sistemelor funcționale, nici reglarea hipotalamică a homeostaziei și multe alte teorii nu pot rezolva complet problema homeostaziei.

În unele cazuri, conceptul de homeostazie nu este folosit pe bună dreptate pentru a explica stările fiziologice izolate, procesele și chiar fenomenele sociale. Așa apar în literatură termenii „imunologic”, „electrolit”, „sistemic”, „molecular”, „fizico-chimic”, „homeostazie genetică” etc. S-au încercat să reducă problema homeostaziei la principiul autoreglementării. 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.

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 în funcționarea normală a organismului asociate cu îmbătrânirea acestuia, restructurarea forțată a ritmurilor biologice, unele fenomene de distonie vegetativă, reactivitate hiper- și hipocompensatoare în timpul influențelor stresante și extreme etc.

Pentru a evalua starea mecanismelor homeostatice într-un experiment fiziologic și în practica clinică se folosesc diverse teste funcționale dozate (rece, termice, adrenalină, insulină, mezaton etc.) cu determinarea raportului substanțelor biologic active (hormoni, mediatori). , metaboliți) în sânge și urină etc. .d.

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 se poate stabili un flux staționar de procese fizico-chimice într-un sistem biologic, de exemplu. homeostaziei. 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 cele mai multe cazuri, acestea sunt reacții în lanț de oxidare care implică radicali liberi care apar în fosfolipidele celulare. Aceste reacții duc la deteriorarea elementelor structurale ale celulelor și la perturbarea funcției de reglare. Factorii care provoacă tulburări de homeostazie includ și agenți care provoacă formarea radicalilor - radiații ionizante, toxine infecțioase, anumite alimente, nicotină, precum și lipsa de vitamine etc.

Unul dintre principalii factori de stabilizare a stării homeostatice și a funcțiilor membranelor sunt bioantioxidanții, care inhibă dezvoltarea reacțiilor radicale oxidative.

Caracteristicile de vârstă ale homeostaziei la copii.

Constanta mediului intern al organismului si stabilitatea relativa a parametrilor fizico-chimici in copilarie sunt asigurate de 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. 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 balanța apei în limite destul de înguste. Un grad ridicat de hidratare a țesuturilor la nou-născuți și copiii mici determină o nevoie semnificativ mai mare de apă decât la adulți (pe unitate de greutate corporală). Pierderile de apă 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 trăsătură a controlului neuroendocrin al homeostaziei la nou-născuți și copiii mici este secreția relativ mare și excreția renală de aldosteron, care are un efect direct 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 într-un interval mai larg ( 50 mosm/l) , decât adulții

( 6 mosm/l) . Acest lucru se datorează suprafeței corporale mai mari la 1 kg. 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 renale. 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.

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” (o schimbare a echilibrului acido-bazic în organism către o creștere relativă a numărului de anioni acizi.). În legătură cu particularitățile homeostaziei la nou-născuți, apar adesea tulburări care stau la limita între fiziologic și patologic.

Restructurarea sistemului neuroendocrin în timpul pubertății (pubertatea) este, de asemenea, asociată cu modificări ale homeostaziei. Cu toate acestea, funcțiile organelor 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 doar detectate. printr-un test de sânge biochimic. 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, p0 2 și pCO 2.

Caracteristicile homeostaziei la vârstnici și senile.

Același nivel al valorilor homeostatice în diferite perioade de vârstă este menținut datorită diferitelor schimbări în sistemele de reglare 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 posibilelor game de modificări fiziologice ale 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. Din acest motiv, se menține un nivel constant de zahăr în sânge, pH-ul sângelui, presiunea osmotică, potențialul membranei celulare etc.

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, se modifică semnificativ activitatea inimii, ventilația pulmonară, schimbul de gaze, funcțiile renale, secreția glandelor digestive, funcția glandelor endocrine, metabolismul etc.. Aceste modificări pot fi caracterizate ca homeoreză - o traiectorie (dinamică) regulată a modificărilor intensității metabolismului și funcțiilor fiziologice cu vârsta în timp. 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 mai importante premise pentru dezvoltarea tulburărilor patologice la bătrânețe.

Astfel, homeostazia este un concept integral, care unește funcțional și morfologic sistemul cardiovascular, sistemul respirator, sistemul renal, metabolismul hidro-electrolitic, echilibrul acido-bazic.

Scop principal a sistemului cardio-vascular – furnizarea și distribuirea sângelui în toate bazinele de microcirculație. Cantitatea de sânge ejectată de inimă într-un minut este volumul pe minut. Cu toate acestea, funcția sistemului cardiovascular nu este doar de a menține un anumit volum minut și distribuția acestuia între bazine, ci de a modifica volumul de minute în conformitate cu dinamica nevoilor tisulare în diferite situații.

Sarcina principală a sângelui este transportul oxigenului. Mulți pacienți cu intervenție chirurgicală experimentează o scădere acută a volumului minut, care afectează livrarea de oxigen către țesuturi și poate duce la moartea celulelor, organelor și chiar a întregului corp. Prin urmare, evaluarea funcției sistemului cardiovascular ar trebui să ia în considerare nu numai volumul minute, ci și furnizarea de oxigen a țesuturilor și nevoia acestora.

Scop principal sistemele respiratorii - asigurarea unui schimb adecvat de gaze intre organism si mediu intr-un ritm in continua schimbare a proceselor metabolice. Funcția normală a sistemului respirator este de a menține un nivel constant de oxigen și dioxid de carbon în sângele arterial cu rezistență vasculară normală în circulația pulmonară și cu consumul obișnuit de energie pentru munca respiratorie.

Acest sistem este strâns legat de alte sisteme și, în primul rând, de sistemul cardiovascular. Funcția sistemului respirator include ventilația, circulația pulmonară, difuzia gazelor prin membrana alveolo-capilară, transportul gazelor prin sânge și respirația tisulară.

Funcții sistemul renal : Rinichii sunt organul principal conceput pentru a menține constanta condițiilor fizico-chimice din organism. Principala funcție a acestora este excretorie. Include: reglarea echilibrului hidric și electrolitic, menținerea echilibrului acido-bazic și eliminarea produselor metabolice ai proteinelor și grăsimilor din organism.

Funcții metabolismul apei și electroliților : apa din organism joacă un rol de transport, umplând celulele, spațiile interstițiale (intermediare) și vasculare, este un solvent de săruri, coloizi și cristaloizi și participă la reacții biochimice. Toate fluidele biochimice sunt electroliți, deoarece sărurile și coloizii dizolvați în apă sunt în stare disociată. Este imposibil să enumerați toate funcțiile electroliților, dar principalele sunt: ​​menținerea presiunii osmotice, menținerea reacției mediului intern, participarea la reacții biochimice.

Scop principal echilibrul acido-bazic Constă în menținerea constantei pH-ului mediilor lichide ale organismului ca bază pentru reacțiile biochimice normale și, în consecință, pentru viață. Metabolismul are loc cu participarea indispensabilă a sistemelor enzimatice, a căror activitate depinde îndeaproape de reacția chimică a electrolitului. Împreună cu metabolismul apă-electroliți, echilibrul acido-bazic joacă un rol decisiv în ordonarea reacțiilor biochimice. Sistemele tampon și multe sisteme fiziologice ale corpului participă la reglarea echilibrului acido-bazic.

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 constau din celule, fiecare dintre acestea fiind un organism relativ independent, starea mediului intern al corpului 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 corpului uman sunt scufundate într-un mediu lichid, care este reprezentat de sânge, limfă și lichid intercelular. Doar țesuturile tegumentare interacționează direct cu mediul uman, 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 toate reacțiile biochimice care alcătuiesc esența metabolismului sunt foarte dependente de temperatură. Este la fel de important să se mențină o tensiune constantă a oxigenului, dioxidului de carbon, concentrația diferiților ioni etc. în mediile lichide ale corpului. În condiții normale de existență, inclusiv în timpul adaptării și activității, apar 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 o condiție prealabilă pentru o viață liberă”. 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 al XX-lea, care, alături de N.A. Bernstein, P.K. Anokhin și N. Wiener, s-au aflat la originile științei controlului - cibernetica. Termenul de „homeostază” este folosit nu numai în cercetarea fiziologică, ci și în domeniul cibernetic, deoarece tocmai menținerea constantă a oricăror caracteristici ale unui sistem complex este scopul principal al oricărui control.

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 constanta relativă a caracteristicilor dinamice, adică fluxul proceselor în timp. Acest fenomen, prin analogie cu homeostazia, a fost numit homeoreza. 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 un copil, din cauza unei boli sau a unei deteriorări accentuate a condițiilor de viață, cauzată de cauze sociale (război, cutremur etc.), rămâne semnificativ în urma colegilor săi în curs de dezvoltare normală, aceasta nu înseamnă că o astfel de întârziere este fatală și ireversibil. Dacă perioada evenimentelor adverse se termină și copilul primește condiții adecvate pentru dezvoltare, atunci atât în ​​ceea ce privește creșterea, cât și nivelul de dezvoltare funcțională, el ajunge curând din urmă cu semenii săi și în viitor nu diferă semnificativ de aceștia. Aceasta explică faptul că copiii care au avut o boală gravă la o vârstă fragedă devin adesea adulți sănătoși și proporțional construiti. Homeoreza joacă un rol important atât în ​​managementul dezvoltării ontogenetice, cât și în procesele de adaptare. Între timp, mecanismele fiziologice ale homeorezei sunt încă insuficient studiate.

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 este posibil să se detecteze 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 sunt celulele 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, aranjamentul și, în consecință, proprietățile funcționale ale generației anterioare. Mecanismele fiziologice speciale previn modificări semnificative ale greutății corporale în condiții de foame sau supraalimentare. În special, în timpul înfometării, digestibilitatea nutrienților crește brusc, iar în timpul supraalimentării, dimpotrivă, majoritatea proteinelor, grăsimilor și carbohidraților care vin cu alimente sunt „arse” fără niciun beneficiu pentru organism. S-a dovedit (N.A. Smirnova) că la un adult, modificările ascuțite și semnificative ale greutății corporale (în principal din cauza cantității de grăsime) în orice direcție sunt semne sigure ale unei defecțiuni în adaptare, suprasolicitare și indică o disfuncție funcțională a corpului. . 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 homeostazei și homeorezei.

Conceptul de constante biologice. Corpul este un complex dintr-un număr mare de substanțe variate. În procesul de activitate vitală a celulelor corpului, concentrația acestor substanțe se poate schimba semnificativ, ceea ce înseamnă o schimbare a mediului intern. Ar fi de neconceput dacă sistemele de control ale organismului ar fi forțate să monitorizeze concentrația tuturor acestor substanțe, adică. au o mulțime de senzori (receptori), analizează continuu starea actuală, iau decizii de management și monitorizează eficacitatea acestora. Nici informația și nici resursele energetice ale organismului nu ar fi suficiente 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 pentru bunăstarea marii majorități a celulelor 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 modifica de zece ori în sânge, în funcție de starea mediului intern și de impactul factorilor externi. În același timp, parametrii homeostatici se modifică doar cu 10-20%.

Cele mai importante constante biologice. Printre cele mai importante constante biologice, de menținerea cărora la un nivel relativ neschimbat sunt responsabile diverse sisteme fiziologice ale organismului, trebuie menționat temperatura corpului, nivelul glucozei din sânge, conținutul de ioni H+ în fluidele corpului, tensiunea parțială a oxigenului și dioxidului 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, în multe boli infecțioase, precum și în cazul proceselor inflamatorii, homeostazia temperaturii este brusc perturbată în organism: apare febră (creșterea temperaturii), 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 sistemelor cardiovasculare și respiratorii (boli ale inimii și ale 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, tulburări minore, dar pe termen lung ale homeostaziei pot provoca 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. Periculos este si consumul excesiv de saruri de masa si alte minerale, condimente iute etc., care cresc sarcina 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 insuficiența sistemului cardiovascular, fie în încălcări ale rinichilor și, ca urmare, a metabolismului mineral.

Homeostazia este:

homeostaziei

homeostaziei(greaca veche ὁμοιοστάσις din ὁμοιος - același, similar și στάσις - în picioare, imobilitate) - autoreglare, capacitatea unui sistem deschis de a menține constanța stării sale interne prin reacții coordonate care vizează menținerea echilibrului dinamic. Dorința sistemului de a se reproduce, de a restabili echilibrul pierdut, de a depăși rezistența mediului extern.

Homeostazia populației este capacitatea unei populații de a menține un anumit număr de indivizi pentru o perioadă lungă de timp.

Fiziologul american Walter B. Cannon a propus termenul în 1932 în cartea sa The Wisdom of the Body ca denumire pentru „procesele fiziologice coordonate care mențin cele mai stabile stări ale corpului”. Mai târziu, acest termen a fost extins la capacitatea de a menține în mod dinamic constanta stării sale interne a oricărui sistem deschis. Totuși, conceptul de constanță a mediului intern a fost formulat încă din 1878 de omul de știință francez Claude Bernard.

Informatii generale

Termenul de „homeostază” este cel mai des folosit în biologie. Pentru ca organismele pluricelulare să existe, este necesar să se mențină constanța mediului intern. Mulți ecologiști sunt convinși că acest principiu se aplică și mediului extern. Dacă sistemul nu poate să-și restabilească echilibrul, în cele din urmă poate înceta să funcționeze.

Sistemele complexe - de exemplu, corpul uman - trebuie să aibă homeostazie pentru a menține stabilitatea și a exista. Aceste sisteme nu trebuie doar să se străduiască să supraviețuiască, ci și să se adapteze la schimbările de mediu și să evolueze.

proprietățile homeostaziei

Sistemele homeostatice au următoarele proprietăți:

• instabilitate sistem: testează modul în care se poate adapta cel mai bine.
• Luptă pentru echilibru: toată organizarea internă, structurală și funcțională a sistemelor contribuie la menținerea echilibrului.
• imprevizibilitate: Efectul rezultat al unei anumite acțiuni poate fi adesea diferit de ceea ce era de așteptat.

Exemple de homeostazie la mamifere:

• Reglarea cantității de micronutrienți și apă din organism - osmoreglare. Efectuat în rinichi.
• Eliminarea produselor reziduale ale procesului metabolic - izolare. Este efectuat de organe exocrine - rinichi, plămâni, glande sudoripare și tractul gastrointestinal.
• Reglarea temperaturii corpului. Scăderea temperaturii prin transpirație, o varietate de reacții de termoreglare.
• Reglarea nivelului de glucoză din sânge. Este efectuată în principal de ficat, insulină și glucagon secretate de pancreas.

Este important de menționat că, deși organismul este în echilibru, starea sa fiziologică poate fi dinamică. Multe organisme prezintă modificări endogene sub formă de ritmuri circadian, ultradian și infradian. Deci, chiar și în timpul homeostaziei, temperatura corpului, tensiunea arterială, ritmul cardiac și majoritatea indicatorilor metabolici nu sunt întotdeauna la un nivel constant, dar se modifică în timp.

Mecanisme de homeostazie: feedback

Articolul principal: Părere

Când există o modificare a variabilelor, există două tipuri principale de feedback la care sistemul răspunde:

1. Feedback negativ, exprimat ca o reacție în care sistemul răspunde în așa fel încât să inverseze direcția schimbării. Deoarece feedback-ul servește la menținerea constantă a sistemului, vă permite să mențineți homeostazia.
   • De exemplu, atunci când concentrația de dioxid de carbon din corpul uman crește, plămânilor li se semnalează să își mărească activitatea și să expire mai mult dioxid de carbon.
   • Termoregularea este un alt exemplu de feedback negativ. Când temperatura corpului crește (sau scade), termoreceptorii din piele și hipotalamus înregistrează schimbarea, declanșând un semnal de la creier. Acest semnal, la rândul său, provoacă un răspuns - o scădere a temperaturii (sau creștere).
2. Feedback pozitiv, care este exprimat ca o creștere a modificării unei variabile. Are efect destabilizator, deci nu duce la homeostazie. Feedback-ul pozitiv este mai puțin frecvent în sistemele naturale, dar are și întrebuințările sale.
   • De exemplu, în nervi, un potențial electric de prag determină generarea unui potențial de acțiune mult mai mare. Coagularea sângelui și evenimentele de naștere sunt alte exemple de feedback pozitiv.

Sistemele stabile au nevoie de combinații ale ambelor tipuri de feedback. În timp ce feedback-ul negativ vă permite să reveniți la o stare homeostatică, feedback-ul pozitiv este folosit pentru a trece la o stare complet nouă (și foarte posibil mai puțin dorită) de homeostazie, o situație numită „metastabilitate”. Astfel de schimbări catastrofale pot apărea, de exemplu, cu o creștere a nutrienților în râurile cu apă limpede, ceea ce duce la o stare homeostatică de mare eutrofizare (creșterea excesivă de alge a canalului) și turbiditate.

Homeostazia ecologică

Homeostazia ecologică se observă în comunitățile climax cu cea mai mare biodiversitate posibilă în condiții de mediu favorabile.

În ecosistemele perturbate, sau comunitățile biologice sub-climax - precum insula Krakatoa, după o puternică erupție vulcanică în 1883 - starea de homeostazie a ecosistemului de climax al pădurii anterior a fost distrusă, ca toată viața de pe această insulă. Krakatoa a trecut printr-un lanț de schimbări ecologice în anii de după erupție, în care noi specii de plante și animale s-au succedat, ceea ce a dus la biodiversitate și, ca urmare, la o comunitate de climax. Succesiunea ecologică în Krakatoa a avut loc în mai multe etape. Un lanț complet de succesiuni care duc la un punct culminant se numește preserie. În exemplul Krakatoa, această insulă a dezvoltat o comunitate culminală cu 8.000 de specii diferite înregistrate în 1983, la o sută de ani după ce erupția a distrus viața pe ea. Datele confirmă că poziția se menține în homeostazie de ceva timp, în timp ce apariția unor noi specii duce foarte rapid la dispariția rapidă a celor vechi.

Cazul Krakatoa și al altor ecosisteme perturbate sau intacte arată că colonizarea inițială de către speciile pionier are loc prin strategii de reproducere cu feedback pozitiv în care specia se dispersează, producând cât mai mulți descendenți, dar cu investiții reduse sau deloc în succesul fiecărui individ. . La astfel de specii, există o dezvoltare rapidă și un colaps la fel de rapid (de exemplu, printr-o epidemie). Pe măsură ce un ecosistem se apropie de climax, astfel de specii sunt înlocuite cu specii de climax mai complexe care se adaptează prin feedback negativ la condițiile specifice ale mediului lor. Aceste specii sunt controlate cu atenție de capacitatea potențială a ecosistemului și urmează o strategie diferită - producerea de descendenți mai mici, în al cărui succes reproductiv, în micromediul nișei sale ecologice specifice, este investită mai multă energie.

Dezvoltarea începe cu comunitatea de pionier și se termină cu comunitatea culminant. Această comunitate culminală se formează atunci când flora și fauna intră în echilibru cu mediul local.

Astfel de ecosisteme formează heterarhii în care homeostazia la un nivel contribuie la procesele homeostatice la un alt nivel complex. De exemplu, pierderea frunzelor unui copac tropical matur face loc pentru noi creșteri și îmbogățește solul. În egală măsură, arborele tropical reduce accesul la lumină la niveluri inferioare și ajută la prevenirea invadării altor specii. Dar copacii cad și ei la pământ, iar dezvoltarea pădurii depinde de schimbarea constantă a copacilor, de ciclul de nutrienți efectuat de bacterii, insecte, ciuperci. În mod similar, astfel de păduri contribuie la procese ecologice, cum ar fi reglarea microclimatelor sau a ciclurilor hidrologice ale ecosistemelor, iar mai multe ecosisteme diferite pot interacționa pentru a menține homeostazia drenajului râului într-o regiune biologică. Variabilitatea bioregiunilor joacă, de asemenea, un rol în stabilitatea homeostatică a unei regiuni biologice sau biom.

Homeostazia biologică

Informații suplimentare: Echilibrul acido-bazic

Homeostazia acționează ca o caracteristică fundamentală a organismelor vii și este înțeleasă ca menținerea mediului intern în limite acceptabile.

Mediul intern al corpului include fluide corporale - plasma sanguina, limfa, substanta intercelulara si lichidul cefalorahidian. Menținerea stabilității acestor fluide este vitală pentru organisme, în timp ce absența acesteia duce la deteriorarea materialului genetic.

În ceea ce privește orice parametru, organismele sunt împărțite în conformațional și reglator. Organismele de reglementare mențin parametrul la un nivel constant, indiferent de ceea ce se întâmplă în mediu. Organismele conformaționale permit mediului să determine parametrul. De exemplu, animalele cu sânge cald mențin o temperatură constantă a corpului, în timp ce animalele cu sânge rece prezintă o gamă largă de temperatură.

Nu vorbim despre faptul că organismele conformaționale nu au adaptări comportamentale care să le permită să regleze parametrul dat într-o oarecare măsură. Reptilele, de exemplu, stau adesea pe pietre încălzite dimineața pentru a-și ridica temperatura corpului.

Avantajul reglării homeostatice este că permite organismului să funcționeze mai eficient. De exemplu, animalele cu sânge rece tind să devină letargice la temperaturi scăzute, în timp ce animalele cu sânge cald sunt aproape la fel de active ca întotdeauna. Pe de altă parte, reglementarea necesită energie. Motivul pentru care unii șerpi pot mânca doar o dată pe săptămână este că folosesc mult mai puțină energie pentru a menține homeostazia decât mamiferele.

Homeostazia celulară

Reglarea activității chimice a celulei se realizează printr-o serie de procese, printre care modificarea structurii citoplasmei în sine, precum și structura și activitatea enzimelor, este de o importanță deosebită. Autoreglarea depinde de temperatură, gradul de aciditate, concentrația substratului, prezența anumitor macro și microelemente.

Homeostazia în corpul uman

Informații suplimentare: Echilibrul acido-bazic Vezi și: Sisteme tampon de sânge

Diverși factori afectează capacitatea fluidelor corporale de a susține viața. Acestea includ parametri precum temperatura, salinitatea, aciditatea și concentrația de nutrienți - glucoză, diverși ioni, oxigen și produse reziduale - dioxid de carbon și urină. Deoarece acești parametri afectează reacțiile chimice care mențin organismul în viață, există mecanisme fiziologice încorporate pentru a le menține la nivelul necesar.

Homeostazia nu poate fi considerată cauza proceselor acestor adaptări inconștiente. Ar trebui luată ca o caracteristică generală a multor procese normale care acționează împreună și nu ca cauza principală a acestora. Mai mult, există multe fenomene biologice care nu se potrivesc acestui model - de exemplu, anabolismul.

Alte domenii

Conceptul de „homeostazie” este folosit și în alte domenii.

Actuarul poate vorbi despre riscul homeostaziei, în care, de exemplu, persoanele care au frâne antiaderente la mașini nu se află într-o poziție mai sigură decât cei care nu au, deoarece acești oameni compensează inconștient mașina mai sigură printr-o conducere riscantă. Acest lucru se întâmplă deoarece unele dintre mecanismele de reținere - cum ar fi frica - nu mai funcționează.

Sociologii și psihologii pot vorbi despre homeostazia stresului- dorinta unei populatii sau a unui individ de a ramane la un anumit nivel de stres, deseori provocand artificial stres daca nivelul „natural” de stres nu este suficient.

Exemple

• termoreglare
  • Tremurul mușchilor scheletici poate începe dacă temperatura corpului este prea scăzută.
  • Un alt tip de termogeneză implică descompunerea grăsimilor pentru a elibera căldură.
  • Transpirația răcește corpul prin evaporare.
• Reglementarea chimică
  • Pancreasul secretă insulină și glucagon pentru a controla nivelul de glucoză din sânge.
  • Plămânii iau oxigen și eliberează dioxid de carbon.
  • Rinichii excretă urina și reglează nivelul de apă și un număr de ioni din organism.

Multe dintre aceste organe sunt controlate de hormoni din sistemul hipotalamo-hipofizar.

Vezi si

Categorii:

• homeostaziei
• sisteme deschise
• Procese fiziologice

Fundația Wikimedia. 2010.

Homeostazia este un proces care are loc independent în organism și are ca scop stabilizarea stării sistemelor umane atunci când se schimbă condițiile interne (modificări de temperatură, presiune) sau externe (modificări de climă, fus orar). Acest nume a fost propus de fiziologul american Cannon. Ulterior, homeostazia a început să fie numită capacitatea oricărui sistem (inclusiv a mediului) de a-și menține constanța internă.

Conceptul și caracteristicile homeostaziei

Wikipedia caracterizează acest termen ca fiind dorința de a supraviețui, de a se adapta și de a se dezvolta. Pentru ca homeostazia să fie corectă, este nevoie de munca coordonată a tuturor organelor și sistemelor. În acest caz, toți parametrii unei persoane vor fi normali. Dacă un parametru nu este reglementat în organism, aceasta indică o încălcare a homeostaziei.

Principalele caracteristici ale homeostaziei sunt următoarele:

• analiza posibilităților de adaptare a sistemului la noile condiții;
• dorinta de a mentine echilibrul;
• imposibilitatea anticipării rezultatelor reglementării indicatorilor.

Părere

Feedback-ul este mecanismul real de acțiune al homeostaziei. Astfel organismul reactioneaza la orice schimbari. Corpul funcționează continuu de-a lungul vieții unei persoane. Cu toate acestea, sistemele individuale trebuie să aibă timp să se odihnească și să se recupereze. În această perioadă, activitatea organelor individualeîncetinește sau se oprește cu totul. Acest proces se numește feedback. Exemplul său este o pauză în activitatea stomacului, atunci când mâncarea nu intră în el. O astfel de pauză a digestiei asigură o oprire a producției de acid datorită acțiunii hormonilor și a impulsurilor nervoase.

Există două tipuri de acest mecanism, care va fi descris în continuare.

feedback negativ

Acest tip de mecanism se bazează pe faptul că organismul reacționează la schimbări, încercând să le direcționeze în direcția opusă. Adică se străduiește din nou pentru stabilitate. De exemplu, dacă dioxidul de carbon se acumulează în organism, plămânii încep să funcționeze mai activ, respirația se accelerează, datorită căruia excesul de dioxid de carbon este îndepărtat. Și, de asemenea, datorită feedback-ului negativ se realizează termoreglarea, datorită căreia organismul evită supraîncălzirea sau hipotermia.

feedback pozitiv

Acest mecanism este direct opus celui precedent. În cazul acțiunii sale, modificarea variabilei este doar amplificată de mecanism, care scoate organismul din echilibru. Acesta este un proces destul de rar și mai puțin dorit. Un exemplu în acest sens este prezența potențialului electric în nervi., care în loc să scadă acțiunea, duce la creșterea acesteia.

Cu toate acestea, datorită acestui mecanism, apar dezvoltarea și tranziția la noi stări, ceea ce înseamnă că este și necesar pentru viață.

Ce parametri reglează homeostazia?

În ciuda faptului că organismul încearcă în mod constant să mențină valorile parametrilor importanți pentru viață, aceștia nu sunt întotdeauna stabili. Temperatura corpului se va schimba în continuare într-un interval mic, la fel ca și ritmul cardiac sau tensiunea arterială. Sarcina homeostaziei este de a menține acest interval de valori, precum și de a ajuta la funcționarea organismului.

Exemple de homeostazie sunt excreția de deșeuri din corpul uman, efectuată de rinichi, glandele sudoripare, tractul gastrointestinal, precum și dependența metabolismului de dietă. Mai multe despre parametrii ajustabili vor fi discutate mai târziu.

Temperatura corpului

Cel mai clar și simplu exemplu de homeostazie este menținerea temperaturii normale a corpului. Supraîncălzirea corpului poate fi evitată prin transpirație. Intervalul normal de temperatură este de 36 până la 37 de grade Celsius. O creștere a acestor valori poate fi declanșată de procese inflamatorii, tulburări hormonale și metabolice sau orice boli.

Partea a creierului numită hipotalamus este responsabilă de controlul temperaturii corpului în organism. Există semnale despre eșecul regimului de temperatură, care pot fi exprimate și prin respirație rapidă, creșterea cantității de zahăr, accelerarea nesănătoasă a metabolismului. Toate acestea duc la letargie, o scădere a activității organelor, după care sistemele încep să ia măsuri pentru reglarea indicatorilor de temperatură. Un exemplu simplu de răspuns termoreglator al organismului este transpirația..

Este de remarcat faptul că acest proces funcționează și cu o scădere excesivă a temperaturii corpului. Astfel, corpul se poate încălzi singur din cauza descompunerii grăsimilor, în care se eliberează căldură.

Echilibrul apă-sare

Apa este necesară organismului și toată lumea știe bine acest lucru. Există chiar și o normă de aport zilnic de lichide, în cantitate de 2 litri. De fapt, fiecare organism are nevoie de propria sa cantitate de apă, iar pentru unii poate depăși valoarea medie, în timp ce pentru alții poate să nu o atingă. Cu toate acestea, indiferent de câtă apă bea o persoană, organismul nu va acumula tot excesul de lichid. Apa va rămâne la nivelul necesar, în timp ce tot excesul va fi îndepărtat din organism datorită osmoreglarii efectuate de rinichi.

Homeostazia sângelui

În același mod, este reglată și cantitatea de zahăr, și anume glucoza, care este un element important al sângelui. O persoană nu poate fi complet sănătoasă dacă nivelul zahărului este departe de a fi normal. Acest indicator este reglat de funcționarea pancreasului și a ficatului. În cazul în care nivelul de glucoză depășește norma, acționează pancreasul, în care se produc insulină și glucagon. Dacă cantitatea de zahăr devine prea mică, glicogenul din sânge este procesat în el cu ajutorul ficatului.

presiune normală

Homeostazia este, de asemenea, responsabilă pentru tensiunea arterială normală din organism. Dacă este rupt, semnalele despre acest lucru vor veni de la inimă la creier. Creierul reacționează la problemă și, cu ajutorul impulsurilor, ajută inima să reducă presiunea ridicată.

Definiția homeostaziei caracterizează nu numai funcționarea corectă a sistemelor unui organism, ci se poate aplica și la populații întregi. În funcție de aceasta, există tipuri de homeostazie descris mai jos.

Homeostazia ecologică

Această specie este prezentă într-o comunitate prevăzută cu condițiile de viață necesare. Apare prin acțiunea unui mecanism de feedback pozitiv, atunci când organismele care încep să locuiască într-un ecosistem se înmulțesc rapid, crescându-și astfel numărul. Dar o astfel de așezare rapidă poate duce la o distrugere și mai rapidă a unei noi specii în cazul unei epidemii sau la schimbarea condițiilor către altele mai puțin favorabile. Deci organismele trebuie să se adaptezeși stabilizați, ceea ce se datorează feedback-ului negativ. Astfel, numărul locuitorilor scade, dar aceștia devin mai adaptați.

Homeostazia biologică

Acest tip este doar tipic pentru persoanele al căror organism se străduiește să mențină echilibrul intern, în special, prin reglarea compoziției și cantității de sânge, substanță intercelulară și alte fluide necesare pentru funcționarea normală a corpului. În același timp, homeostazia nu obligă întotdeauna să mențină parametrii constanti, uneori se realizează prin adaptarea și adaptarea organismului la condițiile în schimbare. Datorită acestei diferențe, organismele sunt împărțite în două tipuri:

• conformațional - cei care se străduiesc să păstreze valorile (de exemplu, animale cu sânge cald, a căror temperatură corporală ar trebui să fie mai mult sau mai puțin constantă);
• reglatoare, care se adaptează (sânge rece, având o temperatură diferită în funcție de condiții).

În același timp, homeostazia fiecăruia dintre organisme are ca scop compensarea costurilor. Dacă animalele cu sânge cald nu își schimbă stilul de viață atunci când temperatura ambientală scade, atunci animalele cu sânge rece devin letargice și pasive pentru a nu risipi energie.

In afara de asta, Homeostazia biologică include următoarele subspecii:

• homeostazia celulară are ca scop modificarea structurii citoplasmei și a activității enzimelor, precum și regenerarea țesuturilor și organelor;
• homeostazia în organism este asigurată prin reglarea indicatorilor de temperatură, a concentrației de substanțe necesare vieții și eliminarea deșeurilor.

Alte tipuri

Pe lângă utilizarea în biologie și medicină, termenul și-a găsit aplicație în alte domenii.

Menținerea homeostaziei

Homeostazia este menținută datorită prezenței în organism a așa-numiților senzori care trimit impulsuri către creier conținând informații despre presiune și temperatura corpului, echilibrul apă-sare, compoziția sângelui și alți parametri importanți pentru viața normală. De îndată ce unele valori încep să se abată de la normă, un semnal despre aceasta intră în creier, iar organismul începe să-și regleze indicatorii.

Acest mecanism complex de reglare incredibil de important pentru viață. Starea normală a unei persoane este menținută cu raportul corect de substanțe chimice și elemente din organism. Acizii și alcaliile sunt necesare pentru funcționarea stabilă a sistemului digestiv și a altor organe.

Calciul este un material structural foarte important, fără cantitatea potrivită din care o persoană nu va avea oase și dinți sănătoși. Oxigenul este esențial pentru respirație.

Toxinele pot interfera cu buna funcționare a organismului. Dar pentru ca sănătatea să nu fie afectată, ele sunt excretate datorită activității sistemului urinar.

Homeostazia funcționează fără niciun efort uman. Dacă organismul este sănătos, organismul va autoregla toate procesele. Dacă oamenii sunt fierbinți, vasele de sânge se dilată, ceea ce se exprimă prin înroșirea pielii. Dacă este frig - există un fior. Datorită unor astfel de răspunsuri ale organismului la stimuli, sănătatea umană este menținută la nivelul potrivit.

Homeostazia (greacă homoios - același, asemănător, stază - stabilitate, echilibru) este un ansamblu de reacții coordonate care mențin sau restabilesc constanța mediului intern al organismului. La mijlocul secolului al XIX-lea, fiziologul francez Claude Bernard a introdus conceptul de mediu intern, pe care îl considera ca o colecție de fluide corporale. Acest concept a fost extins de fiziologul american Walter Cannon, care a înțeles prin mediul intern totalitatea fluidelor (sânge, limfa, lichid tisular) care sunt implicate în metabolism și menținerea homeostaziei. Corpul uman se adaptează la condițiile de mediu în continuă schimbare, dar mediul intern rămâne constant și indicatorii săi fluctuează în limite foarte înguste. Prin urmare, o persoană poate trăi în diferite condiții de mediu. Unii parametri fiziologici sunt reglați deosebit de atent și fin, de exemplu, temperatura corpului, tensiunea arterială, glucoza, gazele, sărurile, ionii de calciu din sânge, echilibrul acido-bazic, volumul sanguin, presiunea osmotică a acestuia, apetitul și multe altele. Reglarea se efectuează conform principiului feedback-ului negativ între receptorii f , care detectează modificări ale indicatorilor și sistemelor de control indicate. Astfel, o scădere a unuia dintre parametri este surprinsă de receptorul corespunzător, de la care sunt trimise impulsuri către una sau alta structură a creierului, la comanda căreia sistemul nervos autonom pornește mecanisme complexe pentru a egaliza modificările care au avut loc. Creierul folosește două sisteme principale pentru a menține homeostazia: autonom și endocrin. Amintiți-vă că funcția principală a sistemului nervos autonom este de a menține constanta mediului intern al corpului, care se realizează ca urmare a unei modificări a activității părților simpatice și parasimpatice ale sistemului nervos autonom. Acesta din urmă, la rândul său, este controlat de hipotalamus, iar hipotalamusul de cortexul cerebral. Sistemul endocrin reglează funcția tuturor organelor și sistemelor prin hormoni. În plus, sistemul endocrin în sine este sub controlul hipotalamusului și al glandei pituitare. Homeostazia (greacă homoios - același și staza - stare, imobilitate)

Pe măsură ce înțelegerea noastră a fiziologiei normale și chiar mai patologice a devenit mai complexă, acest concept a fost rafinat ca homeochineză, adică. echilibrul mobil, echilibrul proceselor în continuă schimbare. Corpul este țesut din milioane de „homeocinesice”. Această galaxie uriașă vie determină starea funcțională a tuturor organelor și celulelor care sunt legate de peptide reglatoare. La fel ca sistemul economic și financiar mondial - multe firme, industrii, fabrici, bănci, burse, piețe, magazine... Și între ele - „moneda convertibilă” - neuropeptide. Toate celulele corpului sintetizează și mențin în mod constant un anumit nivel, necesar funcțional, de peptide reglatoare. Dar atunci când apar abateri de la „staționaritate”, biosinteza lor (în organism în ansamblu sau în „locii” săi individuali) fie crește, fie slăbește. Astfel de fluctuații apar în mod constant atunci când vine vorba de reacții adaptative (obișnuirea cu noile condiții), efectuarea muncii (acțiuni fizice sau emoționale), starea de pre-boală - când organismul „se aprinde” protecție sporită împotriva dezechilibrului funcțional. Cazul clasic de menținere a echilibrului este reglarea tensiunii arteriale. Există grupe de peptide între care există o competiție constantă - pentru creșterea/scăderea presiunii. Pentru a alerga, a urca un munte, a face baie într-o saună, a juca pe scenă și, în sfârșit, a gândi, este necesară o creștere suficientă funcțional a tensiunii arteriale. Dar de îndată ce munca se termină, regulatoarele intră în acțiune, asigurând „calmarea” inimii și presiunea normală în vase. Peptidele vasoactive interacționează în mod constant pentru a „permite” creșterea presiunii până la un astfel de nivel (nu mai mult, altfel sistemul vascular va merge la „comercializare”; un exemplu binecunoscut și amar este un accident vascular cerebral) și astfel încât, după finalizarea munca necesara din punct de vedere fiziologic

2. Obiective de învățare:

Cunoașteți esența homeostaziei, mecanismele fiziologice de menținere a homeostaziei, elementele de bază ale reglării homeostaziei.

Pentru a studia principalele tipuri de homeostazie. Cunoașteți caracteristicile homeostaziei legate de vârstă

3. Întrebări pentru auto-pregătire pentru stăpânirea acestui subiect:

1) Definirea conceptului de homeostazie

2) Tipuri de homeostazie.

3) Homeostazia genetică

4) Homeostazia structurală

5) Homeostazia mediului intern al organismului

6) Homeostazia imunologică

7) Mecanisme de reglare a homeostaziei: neuroumoral și endocrin.

8) Reglarea hormonală a homeostaziei.

9) Organe implicate în reglarea homeostaziei

10) Principiul general al reacțiilor homeostatice

11) Specificitatea speciei a homeostaziei.

12) Caracteristicile homeostaziei legate de vârstă

13) Procese patologice, însoțite de o încălcare a homeostaziei.

14) Corectarea homeostaziei organismului este sarcina principală a medicului.

__________________________________________________________________

4. Tipul de lecție: extracurriculare

5. Durata lectiei- 3 ore.

6. Echipamente. Prezentare electronică „Prelegeri de biologie”, tabele, manechine

homeostaziei(gr. homoios - egal, stază - stare) - proprietatea unui organism de a menține constanța mediului intern și principalele trăsături ale organizării sale inerente, în ciuda variabilității parametrilor mediului extern și a acțiunii perturbării interne. factori.

Homeostazia fiecărui individ este specifică și determinată de genotipul său.

Corpul este un sistem dinamic deschis. Fluxul de substanțe și energie observat în organism determină auto-reînnoirea și auto-reproducția la toate nivelurile de la molecular la organismic și populație.

În procesul de metabolism cu alimente, apă, în timpul schimbului de gaze, o varietate de compuși chimici intră în organism din mediu, care, după transformări, sunt asemănați cu compoziția chimică a corpului și sunt incluși în structurile sale morfologice. După o anumită perioadă, substanțele absorbite sunt distruse, eliberând energie, iar molecula distrusă este înlocuită cu una nouă, fără a încălca integritatea componentelor structurale ale corpului.

Organismele se află într-un mediu în continuă schimbare, în ciuda acestui fapt, principalii indicatori fiziologici continuă să fie realizați în anumiți parametri, iar organismul menține o stare de sănătate stabilă pentru o lungă perioadă de timp, datorită proceselor de autoreglare.

Astfel, conceptul de homeostazie nu este legat de stabilitatea proceselor. Ca răspuns la acțiunea factorilor interni și externi, se produce o anumită modificare a parametrilor fiziologici, iar includerea sistemelor de reglementare asigură menținerea unei relative constanțe a mediului intern. Mecanismele homeostatice de reglare funcționează la nivel celular, organ, organism și supraorganism.

În termeni evolutivi, homeostazia este o adaptare ereditar fixă ​​a unui organism la condițiile normale de mediu.

Există următoarele tipuri principale de homeostazie:

1) genetică

2) structurale

3) homeostazia părții lichide a mediului intern (sânge, limfa, lichid interstițial)

4) imunologic.

Homeostazia genetică- păstrarea stabilității genetice datorită puterii legăturilor fizico-chimice ale ADN-ului și capacității acestuia de a se recupera după deteriorare (repararea ADN-ului). Auto-reproducția este o proprietate fundamentală a celor vii, se bazează pe procesul de reduplicare a ADN-ului. Însuși mecanismul acestui proces, în care o nouă catenă de ADN este construită strict complementară în jurul fiecăreia dintre moleculele constitutive ale celor două catene vechi, este optim pentru transferul de informații precis. Precizia acestui proces este mare, dar pot apărea încă erori de reduplicare. Încălcarea structurii moleculelor de ADN poate apărea și în lanțurile sale primare fără a ține cont de reduplicarea sub influența factorilor mutageni. În cele mai multe cazuri, genomul celular este restaurat, deteriorarea este corectată, datorită reparării. Când mecanismele de reparare sunt deteriorate, homeostazia genetică este perturbată atât la nivel celular, cât și la nivel de organism.

Un mecanism important pentru menținerea homeostaziei genetice este starea diploidă a celulelor somatice la eucariote. Celulele diploide sunt mai stabile în funcționare, deoarece prezența a două programe genetice în ele crește fiabilitatea genotipului. Stabilizarea sistemului complex al genotipului este asigurată de fenomenele de polimerizare și alte tipuri de interacțiuni genice. Genele reglatoare care controlează activitatea operonilor joacă un rol important în procesul de homeostazie.

Homeostazia structurală- aceasta este constanța organizării morfologice la toate nivelurile sistemelor biologice. Este recomandabil să se evidențieze homeostazia unei celule, țesuturi, organe, sisteme ale corpului. Homeostazia structurilor subiacente asigură constanța morfologică a structurilor superioare și stă la baza activității lor vitale.

Celula, ca sistem biologic complex, este inerentă autoreglării. Stabilirea homeostaziei mediului celular este asigurată de sistemele membranare, care sunt asociate cu procese bioenergetice și reglarea transportului de substanțe în și în afara celulei. În celulă, procesele de schimbare și restaurare a organelelor se desfășoară continuu, celulele în sine sunt distruse și restaurate. Restaurarea structurilor intracelulare, celulelor, țesuturilor, organelor în cursul vieții organismului are loc datorită regenerării fiziologice. Restaurarea structurilor după deteriorare - regenerare reparatorie.

Homeostazia părții lichide a mediului intern- constanța compoziției sângelui, limfei, lichidului tisular, presiunea osmotică, concentrația totală de electroliți și concentrația de ioni individuali, conținutul de nutrienți din sânge etc. Acești indicatori, chiar și cu schimbări semnificative ale condițiilor de mediu, sunt menținuți la un anumit nivel, datorită mecanismelor complexe.

De exemplu, unul dintre cei mai importanți parametri fizico-chimici ai mediului intern al organismului este echilibrul acido-bazic. Raportul ionilor de hidrogen și hidroxid din mediul intern depinde de conținutul în fluidele corporale (sânge, limfa, lichid tisular) de acizi - donatori de protoni și baze tampon - acceptori de protoni. De obicei, reacția activă a mediului este evaluată de ionul H+. Valoarea pH-ului (concentrația ionilor de hidrogen din sânge) este unul dintre indicatorii fiziologici stabili și variază la om în limite înguste - de la 7,32 la 7,45. Activitatea unui număr de enzime, permeabilitatea membranei, procesele de sinteză a proteinelor etc. depind în mare măsură de raportul dintre hidrogen și ionii hidroxil.

Organismul are diverse mecanisme care asigură menținerea echilibrului acido-bazic. În primul rând, acestea sunt sistemele tampon ale sângelui și țesuturilor (carbonat, tampon fosfat, proteine ​​tisulare). Hemoglobina are și proprietăți de tamponare, leagă dioxidul de carbon și previne acumularea acestuia în sânge. Activitatea rinichilor contribuie, de asemenea, la menținerea unei concentrații normale de ioni de hidrogen, deoarece o cantitate semnificativă de metaboliți acizi este excretată în urină. Dacă aceste mecanisme sunt insuficiente, concentrația de dioxid de carbon din sânge crește, există o anumită schimbare a pH-ului către partea acidă. În acest caz, centrul respirator este excitat, ventilația pulmonară este îmbunătățită, ceea ce duce la o scădere a conținutului de dioxid de carbon și la normalizarea concentrației de ioni de hidrogen.

Sensibilitatea țesuturilor la schimbările din mediul intern este diferită. Deci, o schimbare a pH-ului de 0,1 într-o direcție sau alta față de normă duce la tulburări semnificative ale activității inimii, iar o abatere de 0,3 pune viața în pericol. Sistemul nervos este deosebit de sensibil la nivelurile scăzute de oxigen. Pentru mamifere, fluctuațiile concentrației ionilor de calciu care depășesc 30% sunt periculoase etc.

Homeostazia imunologică- menţinerea constanţei mediului intern al organismului prin menţinerea individualităţii antigenice a individului. Imunitatea este înțeleasă ca o modalitate de a proteja organismul de corpurile vii și de substanțele purtătoare de semne ale informațiilor străine genetic (Petrov, 1968).

Bacteriile, virusurile, protozoarele, helminții, proteinele, celulele, inclusiv celulele alterate ale organismului însuși, poartă informații genetice extraterestre. Toți acești factori sunt antigeni. Antigenele sunt substanțe care, atunci când sunt introduse în organism, sunt capabile să provoace producerea de anticorpi sau o altă formă de răspuns imun. Antigenele sunt foarte diverse, cel mai adesea sunt proteine, dar acestea sunt și molecule mari de lipopolizaharide, acizi nucleici. Compușii anorganici (săruri, acizi), compușii organici simpli (carbohidrați, aminoacizi) nu pot fi antigeni, deoarece nu au nici o specificitate. Omul de știință australian F. Burnet (1961) a formulat poziția conform căreia principala semnificație a sistemului imunitar este recunoașterea „propriilor” și „străinilor”, adică. în menţinerea constantei mediului intern – homeostazie.

Sistemul imunitar are o legătură centrală (măduvă osoasă roșie, glanda timus) și o legătură periferică (splină, ganglioni limfatici). Reacția de protecție este efectuată de limfocitele formate în aceste organe. Limfocitele de tip B, atunci când întâlnesc antigeni străini, se diferențiază în celule plasmatice care secretă proteine ​​specifice, imunoglobuline (anticorpi), în sânge. Acești anticorpi, conectându-se cu antigenul, îi neutralizează. Această reacție se numește imunitate umorală.

Limfocitele de tip T oferă imunitate celulară prin distrugerea celulelor străine, cum ar fi respingerea transplantului, și celulele mutante ale propriului corp. Conform calculelor date de F. Burnet (1971), în fiecare modificare genetică a celulelor umane în diviziune se acumulează aproximativ 10 - 6 mutații spontane într-o zi, adică. la nivel celular și molecular, procesele care perturbă homeostazia au loc continuu. Limfocitele T recunosc și distrug celulele mutante ale propriului corp, asigurând astfel funcția de supraveghere imunitară.

Sistemul imunitar controlează constanta genetică a organismului. Acest sistem, format din organe separate anatomic, reprezintă o unitate funcțională. Proprietatea apărării imune a atins cea mai mare dezvoltare la păsări și mamifere.

reglarea homeostaziei efectuate de următoarele organe și sisteme (Fig. 91):

1) sistemul nervos central;

2) sistemul neuroendocrin, care include hipotalamusul, glanda pituitară, glandele endocrine periferice;

3) sistemul endocrin difuz (DES), reprezentat de celule endocrine situate în aproape toate țesuturile și organele (inima, plămânul, tractul gastro-intestinal, rinichii, ficatul, pielea etc.). Cea mai mare parte a celulelor DES (75%) este concentrată în epiteliul sistemului digestiv.

Acum se știe că o serie de hormoni sunt prezenți simultan în structurile nervoase centrale și în celulele endocrine ale tractului gastrointestinal. Deci, hormonii encefaline și endorfine se găsesc în celulele nervoase și celulele endocrine ale pancreasului și stomacului. Colecistokinina a fost găsită în creier și duoden. Astfel de fapte au dat temei pentru a crea o ipoteză despre prezența în organism a unui singur sistem de celule de informații chimice. O caracteristică a reglării nervoase este viteza de declanșare a răspunsului, iar efectul său se manifestă direct în locul în care semnalul ajunge de-a lungul nervului corespunzător; reacția este scurtă.

În sistemul endocrin, influențele reglatoare sunt asociate cu acțiunea hormonilor transportați cu sânge în tot organismul; efectul acţiunii este de lungă durată şi nu are caracter local.

Unificarea mecanismelor nervoase și endocrine de reglare are loc în hipotalamus. Sistemul neuroendocrin general permite reacții homeostatice complexe asociate cu reglarea funcțiilor viscerale ale corpului.

Hipotalamusul are și funcții glandulare, producând neurohormoni. Neurohormonii, care intră în lobul anterior al glandei pituitare cu sânge, reglează eliberarea hormonilor tropicali ai glandei pituitare. Hormonii tropicali reglează direct activitatea glandelor endocrine. De exemplu, hormonul de stimulare a tiroidei din pituitar stimulează glanda tiroidă prin creșterea nivelului de hormon tiroidian din sânge. Când concentrația de hormon crește peste norma pentru un anumit organism, funcția de stimulare a tiroidei a glandei pituitare este inhibată și activitatea glandei tiroide este slăbită. Astfel, pentru a menține homeostazia, este necesară echilibrarea activității funcționale a glandei cu concentrația hormonului din sângele circulant.

Acest exemplu arată principiul general al reacțiilor homeostatice: abaterea de la nivelul inițial --- semnal --- activarea mecanismelor de reglare pe principiul feedback-ului --- corectarea modificării (normalizarea).

Unele glande endocrine nu depind direct de glanda pituitară. Acestea sunt insulele pancreatice care produc insulină și glucagon, medula suprarenală, glanda pineală, timusul și glandele paratiroide.

Timusul ocupă o poziție specială în sistemul endocrin. Produce substanțe asemănătoare hormonilor care stimulează formarea limfocitelor T și se stabilește o relație între mecanismele imunitare și cele endocrine.

Capacitatea de a menține homeostazia este una dintre cele mai importante proprietăți ale unui sistem viu care se află într-o stare de echilibru dinamic cu condițiile de mediu. Capacitatea de a menține homeostazia nu este aceeași la diferite specii, este ridicată la animalele superioare și la oameni, care au mecanisme complexe de reglare nervoasă, endocrine și imune.

În ontogenie, fiecare perioadă de vârstă este caracterizată de particularitățile metabolismului, energiei și mecanismelor homeostaziei. În corpul copilului, procesele de asimilare prevalează asupra disimilației, ceea ce determină creșterea, creșterea greutății corporale, mecanismele homeostaziei nu sunt încă suficient de mature, ceea ce lasă o amprentă asupra cursului proceselor atât fiziologice, cât și patologice.

Odată cu vârsta, există o îmbunătățire a proceselor metabolice, a mecanismelor de reglare. La vârsta adultă, procesele de asimilare și disimilare, sistemul de normalizare a homeostaziei oferă compensare. Odată cu îmbătrânirea, intensitatea proceselor metabolice scade, fiabilitatea mecanismelor de reglare slăbește, funcția unui număr de organe se estompează și, în același timp, se dezvoltă noi mecanisme specifice care susțin păstrarea homeostaziei relative. Acest lucru se exprimă, în special, printr-o creștere a sensibilității țesuturilor la acțiunea hormonilor, împreună cu o slăbire a influențelor nervoase. În această perioadă, caracteristicile adaptive sunt slăbite, prin urmare, o creștere a sarcinii și condițiile stresante pot perturba cu ușurință mecanismele homeostatice și devin adesea cauza stărilor patologice.

Cunoașterea acestor modele este necesară pentru viitorul medic, deoarece boala este o consecință a unei încălcări a mecanismelor și modalităților de restabilire a homeostaziei la om.

Homeostazia – menținerea mediului intern al organismului

Lumea din jurul nostru este în continuă schimbare. Vânturile de iarnă ne obligă să ne îmbrăcăm haine calde și mănuși, în timp ce încălzirea centrală ne încurajează să le scoatem. Soarele de vară reduce nevoia de reținere a căldurii, cel puțin până când aerul condiționat eficient face invers. Și totuși, indiferent de temperatura ambiantă, este puțin probabil ca temperatura corporală individuală a oamenilor sănătoși pe care îi cunoști să difere cu mult mai mult de o zecime de grad. La oameni și alte animale cu sânge cald, temperatura regiunilor interne ale corpului este menținută la un nivel constant undeva în jurul a 37 ° C, deși poate crește și scădea oarecum în legătură cu ritmul zilnic.

Majoritatea oamenilor mănâncă diferit. Unii preferă un mic dejun bun, un prânz ușor și un prânz copios cu desertul obligatoriu. Alții nu mănâncă cea mai mare parte a zilei, dar la amiază le place să ia o gustare bună și un pui de somn. Unii fac doar ceea ce mestecă, altora par să nu le pese deloc de mâncare. Și totuși, dacă măsurați conținutul de zahăr din sânge al elevilor din clasa dvs., atunci totul va fi aproape de 0,001 g (1 mg) per mililitru de sânge, în ciuda diferenței mari în dieta și distribuția meselor.

Reglarea precisă a temperaturii corpului și a glicemiei sunt doar două exemple dintre cele mai importante funcții aflate sub controlul sistemului nervos. Compoziția fluidelor care înconjoară toate celulele noastre este reglată continuu, ceea ce permite constanța sa uimitoare.

Menținerea unui mediu intern constant se numește homeostaziei (homeo - la fel, asemănător; stază - stabilitate, echilibru). Responsabilitatea principală pentru reglarea homeostatică o poartă secțiunile autonome (autonome) și intestinale ale sistemului nervos periferic, precum și sistemul nervos central, care dă ordine organismului prin glanda pituitară și alte organe endocrine. Lucrând împreună, aceste sisteme coordonează nevoile organismului cu condițiile de mediu. (Dacă această afirmație vă sună familiară, amintiți-vă că am folosit exact aceleași cuvinte pentru a descrie funcția principală a creierului.)

Fiziologul francez Claude Bernard, care a trăit în secolul al XIX-lea și s-a dedicat în întregime studiului proceselor de digestie și de reglare a fluxului sanguin, a considerat fluidele corpului ca un „mediu intern” (mediu intern). La diferite organisme, concentrația anumitor săruri și temperatura normală pot fi oarecum diferite, dar în cadrul unei specii, mediul intern al indivizilor corespunde standardelor caracteristice acestei specii. Sunt permise doar abateri pe termen scurt și nu foarte mari de la aceste standarde, altfel organismul nu poate rămâne sănătos și nu poate contribui la supraviețuirea speciei. Walter B. Cannon, cel mai important fiziolog american de la mijlocul acestui secol, a extins conceptul lui Bernard despre mediul intern. El credea că independența individului față de schimbările continue ale condițiilor externe este asigurată de muncă mecanisme homeostatice care mențin constanta mediului intern.

Capacitatea unui organism de a face față cerințelor mediului său variază foarte mult de la specie la specie. O persoană care utilizează tipuri complexe de comportament pe lângă mecanismele interne ale homeostaziei, aparent, are cea mai mare independență față de condițiile externe. Cu toate acestea, multe animale îl depășesc în anumite capacități specifice speciei. De exemplu, urșii polari sunt mai rezistenți la frig; unele specii de păianjeni și șopârle care trăiesc în deșerturi tolerează mai bine căldura; cămilele pot merge mai mult fără apă. În acest capitol, vom lua în considerare o serie de structuri care ne permit să obținem un anumit grad de independență față de condițiile fizice în schimbare ale lumii exterioare. De asemenea, vom arunca o privire mai atentă asupra mecanismelor de reglementare care mențin constanta mediului nostru intern.

Astronauții poartă costume (costume) speciale care le permit să mențină temperatura corporală normală, o tensiune suficientă a oxigenului în sânge și tensiunea arterială atunci când lucrează într-un mediu apropiat de vid. Senzorii speciali încorporați în aceste costume înregistrează concentrația de oxigen, temperatura corpului și indicatorii de ritm cardiac și raportează aceste date computerelor navelor spațiale, care, la rândul lor, la computerele de control de la sol. Calculatoarele unei nave spațiale controlate pot face față aproape oricăreia dintre situațiile previzibile privind nevoile organismului. Dacă apare vreo problemă neprevăzută, computerele situate pe Pământ sunt conectate pentru a o rezolva, care trimit noi comenzi direct la instrumentele costumului.
În organism, înregistrarea datelor senzoriale și controlul local sunt efectuate de sistemul nervos autonom, cu participarea sistemului endocrin, care își asumă funcția de coordonare generală.

sistem nervos autonom

Câteva principii generale de organizare a sistemelor senzoriale și motorii ne vor fi foarte utile în studiul sistemelor de reglare internă. Toate trei divizii sistemul nervos autonom (autonom) are " senzorial" și " motor" Componente. În timp ce primii înregistrează indicatori ai mediului intern, cei din urmă sporesc sau inhibă activitatea acelor structuri care desfășoară propriul proces de reglare.

Receptorii intramusculari, împreună cu receptorii localizați în tendoane și în alte locuri, răspund la presiune și întindere. Împreună, ele formează un tip special de sistem senzorial intern care ne ajută să ne controlăm mișcările.
Receptorii implicați în homeostazie acționează într-un mod diferit: ei simt modificări ale chimiei sângelui sau fluctuații de presiune în sistemul vascular și în organele interne goale, cum ar fi tractul digestiv și vezica urinară. Aceste sisteme senzoriale, care colectează informații despre mediul intern, sunt foarte asemănătoare în organizarea lor cu sistemele care primesc semnale de la suprafața corpului. Neuronii lor receptori formează primii comutatoare sinapticeîn interiorul măduvei spinării. De-a lungul căilor motorii ale sistemului autonom merg comenzi către organele care reglementează direct mediul intern. Aceste căi încep cu special neuroni preganglionari autonomi măduva spinării. O astfel de organizare amintește oarecum de organizarea nivelului spinal al sistemului motor.

Accentul acestui capitol se va concentra asupra acelor componente motorii ale sistemului autonom care inervează mușchii inimii, vasele de sânge și intestinele, determinându-le să se contracte sau să se relaxeze. Aceleași fibre inervează și glandele, determinând procesul de secreție.

sistem nervos autonom este format din două secțiuni mari simpaticși parasimpatic. Ambele diviziuni au o caracteristică structurală pe care nu am mai întâlnit-o până acum: neuronii care controlează mușchii organelor interne și glandelor se află în afara sistemului nervos central, formând mici grupuri de celule încapsulate numite ganglionii. Astfel, în sistemul nervos autonom există o legătură suplimentară între măduva spinării și organul terminal de lucru (efector).

Neuronii autonomi ai măduvei spinării combina informațiile senzoriale din organele interne și din alte surse. Pe această bază, ei reglementează apoi activitatea neuronii ganglionari autonomi. Legăturile dintre ganglioni și măduva spinării se numesc fibre preganglionare . Neurotransmițătorul folosit pentru a transmite impulsuri de la măduva spinării la neuronii ganglionari atât în ​​regiunile simpatice, cât și în cele parasimpatice este aproape întotdeauna acetilcolina, același neurotransmițător prin care neuronii motori ai măduvei spinării controlează direct mușchii scheletici. Ca și în fibrele care inervează mușchii scheletici, acțiunea acetilcolinei poate fi îmbunătățită în prezența nicotinei și blocată de curare. Axonii merg din neuronii ganglionari autonomi, sau fibre postganglionare , apoi mergeți la organele țintă, formând acolo multe ramuri.

Diviziunile simpatice și parasimpatice ale sistemului nervos autonom sunt diferite
1) în funcție de nivelurile la care fibrele preganglionare ies din măduva spinării;
2) prin apropierea locației ganglionilor de organele țintă;
3) de către neurotransmițătorul pe care neuronii postganglionari îl folosesc pentru a regla funcțiile acestor organe țintă.
Acum vom lua în considerare aceste caracteristici.

Sistemul nervos simpatic

În sistemul simpatic, preganglionar fibrele ies din maduva spinarii toracica si lombara. Ganglionii săi sunt localizați destul de aproape de măduva spinării și fibre postganglionare foarte lungi merg de la ei la organele țintă (vezi Fig. 63). Principalul mediator al nervilor simpatici este norepinefrină, una dintre catecolamine, care servește și ca mediator în sistemul nervos central.

Orez. 63. Diviziunile simpatic și parasimpatic ale sistemului nervos autonom, organele pe care le inervează și efectul lor asupra fiecărui organ.

Pentru a înțelege ce organe sunt afectate de sistemul nervos simpatic, este cel mai ușor să ne imaginăm ce se întâmplă cu un animal excitat, pregătit pentru un răspuns de luptă sau de zbor.
Pupilele se dilată pentru a lăsa să intre mai multă lumină; frecvența contracțiilor inimii crește, iar fiecare contracție devine mai puternică, ceea ce duce la o creștere a fluxului sanguin general. Sângele se scurge din piele și organe interne către mușchi și creier. Motilitatea sistemului gastrointestinal slăbește, procesele de digestie încetinesc. Mușchii de-a lungul căilor respiratorii care duc la plămâni se relaxează, permițând o respirație mai rapidă și un schimb crescut de gaze. Celulele ficatului și țesutului adipos dau mai multă glucoză și acizi grași în sânge - combustibil bogat în energie, iar pancreasul este instruit să producă mai puțină insulină. Acest lucru permite creierului să primească o proporție mai mare din glucoza care circulă în sânge, deoarece spre deosebire de alte organe, creierul nu are nevoie de insulină pentru a utiliza zahărul din sânge. Mediatorul sistemului nervos simpatic, care efectuează toate aceste modificări, este norepinefrina.

Există un sistem suplimentar care are un efect și mai generalizat pentru a asigura mai bine toate aceste schimbări. Ei stau pe vârful rinichilor ca două capace mici, glandele suprarenale . În partea lor interioară - medulara - există celule speciale inervate de fibre simpatice preganglionare. Aceste celule aflate în procesul de dezvoltare embrionară sunt formate din aceleași celule ale crestei neurale din care se formează ganglionii simpatici. Astfel, medularul este o componentă a sistemului nervos simpatic. Când sunt activate de fibrele preganglionare, celulele medulare eliberează propriile catecolamine (norepinefrină și epinefrină) direct în sânge pentru a fi livrate către organele țintă (Fig. 64). Mediatorii hormonali circulanți - servesc ca exemplu despre modul în care se realizează reglarea organelor endocrine (vezi p. 89).

sistemul nervos parasimpatic

La parasimpatic fibre preganglionare merge din trunchiul cerebral(„componenta craniană”) și din segmentele inferioare, sacrale, ale măduvei spinării(vezi Fig. 63 de mai sus). Ele formează, în special, un trunchi nervos foarte important numit nerv vag , ale cărui numeroase ramuri realizează toată inervația parasimpatică a inimii, plămânilor și tractului intestinal. (Nervul vag transmite, de asemenea, informații senzoriale de la aceste organe înapoi către sistemul nervos central.) Preganglionar axonii parasimpatici foarte lung, pentru că ganglionii sunt de obicei localizate în apropierea sau în interiorul țesuturilor pe care le inervează.

La capetele fibrelor sistemului parasimpatic se folosește un neurotransmițător acetilcolina. Răspunsul celulelor țintă respective la acetilcolină este insensibil la acțiunea nicotinei sau a curarului. În schimb, receptorii de acetilcolină sunt activați de muscarină și blocați de atropină.

Predominanța activității parasimpatice creează condiții pentru „ odihnă și recuperare" organism. La extrem, modelul general al activării parasimpatice amintește de starea de repaus care vine după o masă copioasă. Fluxul crescut de sânge către tractul digestiv accelerează mișcarea alimentelor prin intestine și îmbunătățește secreția de enzime digestive. Frecvența și puterea contracțiilor inimii scad, pupilele se strâng, lumenul căilor respiratorii scade și formarea de mucus în ele crește. Vezica se contractă. Luate împreună, aceste schimbări readuc corpul la acea stare pașnică care a precedat răspunsul „luptă sau fugă”. (Toate acestea sunt ilustrate în Figura 63; vezi și Capitolul 6.)

Caracteristici comparative ale departamentelor sistemului nervos autonom

Sistemul simpatic, cu fibrele sale postganglionare extrem de lungi, este foarte diferit de sistemul parasimpatic, în care, dimpotrivă, fibrele preganglionare sunt mai lungi, iar ganglionii sunt localizați în apropierea sau în interiorul organelor țintă. Multe organe interne, cum ar fi plămânii, inima, glandele salivare, vezica urinară, gonadele, primesc inervație din ambele părți ale sistemului autonom (se spune că au „ dublă inervație"). Alte țesuturi și organe, cum ar fi arterele musculare, primesc doar inervație simpatică. Pe ansamblu, se poate spune că două departamente lucrează alternativ: în funcţie de activitatea organismului şi de comenzile centrilor vegetativi superiori, domină unul sau altul.

Această caracterizare, însă, nu este în întregime corectă. Ambele sisteme sunt în mod constant într-o stare de diferite grade de activitate.. Faptul că organele țintă precum inima sau irisul pot răspunde la impulsuri din ambele regiuni reflectă pur și simplu rolul lor complementar. De exemplu, atunci când ești foarte supărat, tensiunea arterială crește, ceea ce excită receptorii corespunzători localizați în arterele carotide. Aceste semnale sunt primite de centrul integrator al sistemului cardiovascular, situat în partea inferioară a trunchiului cerebral și cunoscut sub numele de nucleii tractului solitar. Excitarea acestui centru activează fibrele parasimpatice preganglionare ale nervului vag, ceea ce duce la scăderea frecvenței și a forței contracțiilor inimii. În același timp, sub influența aceluiași centru vascular coordonator, activitatea simpatică este inhibată, contracarând creșterea tensiunii arteriale.

Cât de esențială este funcționarea fiecărui departament pentru reacțiile adaptative? În mod surprinzător, nu numai animalele, ci și oamenii pot suportă oprirea aproape completă a sistemului nervos simpatic fără efecte nocive vizibile. Această oprire este recomandată pentru unele forme de hipertensiune arterială persistentă.

Dar nu este atât de ușor să faci fără sistemul nervos parasimpatic. Persoanele care au suferit o astfel de operație și s-au trezit în afara condițiilor de protecție ale unui spital sau laborator se adaptează foarte prost la mediu. Ele nu pot regla temperatura corpului atunci când sunt expuse la căldură sau frig; odată cu pierderea de sânge, reglarea tensiunii arteriale este perturbată, iar la orice încărcare musculară intensă, oboseala se dezvoltă rapid.

Sistem nervos intestinal difuz

Studii recente au relevat existența a treia diviziune importantă a sistemului nervos autonom - sistemul nervos intestinal difuz . Acest departament este responsabil de inervarea și coordonarea organelor digestive. Activitatea sa este independentă de sistemele simpatic și parasimpatic, dar poate fi modificată sub influența acestora. Aceasta este o legătură suplimentară care conectează nervii postganglionari autonomi cu glandele și mușchii tractului gastrointestinal.

Ganglionii acestui sistem inervează pereții intestinelor. Axonii din celulele acestor ganglioni provoacă contracții ale mușchilor inelari și longitudinali, împingând alimentele prin tractul gastrointestinal, proces numit peristaltism. Astfel, acești ganglioni determină caracteristicile mișcărilor peristaltice locale. Când masa alimentară se află în interiorul intestinului, își întinde ușor pereții, ceea ce determină o îngustare a zonei situate puțin mai sus de-a lungul cursului intestinului și relaxarea zonei situate puțin mai jos. Ca urmare, masa alimentară este împinsă mai departe. Cu toate acestea, sub influența nervilor parasimpatici sau simpatici, activitatea ganglionilor intestinali se poate modifica. Activarea sistemului parasimpatic sporește peristaltismul, iar activarea sistemului simpatic îl slăbește.

Acetilcolina servește ca mediator care excită mușchii netezi ai intestinului. Cu toate acestea, semnalele inhibitoare care duc la relaxare par a fi transmise de diferite substanțe, dintre care doar câteva au fost studiate. Printre neurotransmițătorii intestinali, există cel puțin trei care acționează și în sistemul nervos central: somatostatina (vezi mai jos), endorfinele și substanța P (vezi capitolul 6).

Reglarea centrală a funcțiilor sistemului nervos autonom

Sistemul nervos central exercită control asupra sistemului autonom într-o măsură mult mai mică decât asupra sistemului senzorial sau motor scheletic. Zonele creierului care sunt cele mai asociate cu funcțiile autonome sunt hipotalamusși trunchiul cerebral, în special acea parte a acesteia care este situată direct deasupra măduvei spinării - medula oblongata. Din aceste zone se îndreaptă principalele căi către neuronii autonomi preganglionari simpatici și parasimpatici la nivelul coloanei vertebrale.

Hipotalamus. Hipotalamusul este una dintre zonele creierului, a cărei structură generală și organizare este mai mult sau mai puțin similară la reprezentanții diferitelor clase de vertebrate.

În general, se consideră că hipotalamus este centrul funcţiilor integrative viscerale. Semnalele de la sistemele neuronale ale hipotalamusului intră direct în rețelele care excită secțiunile preganglionare ale căilor nervoase autonome. În plus, această regiune a creierului exercită control direct asupra întregului sistem endocrin prin neuroni specifici care reglează secreția de hormoni din hipofiza anterioară, iar axonii altor neuroni hipotalamici se termină în hipofiza posterioară. Aici, aceste terminații secretă mediatori care circulă în sânge ca hormoni: 1) vasopresină, care crește tensiunea arterială în cazuri de urgență, când există o pierdere de lichid sau sânge; reduce, de asemenea, excreția de apă în urină (de aceea vasopresina este numită și hormon antidiuretic); 2) oxitocina, stimulând contracțiile uterine în stadiul final al nașterii.

Orez. 65. Hipotalamus și glanda pituitară. Prezintă schematic principalele zone funcționale ale hipotalamusului.

Deși printre grupurile de neuroni hipotalamici există mai multe nuclee clar demarcate, cea mai mare parte a hipotalamusului este o colecție de zone cu granițe neclare (Fig. 65). Cu toate acestea, există nuclee destul de pronunțate în trei zone. Vom analiza acum funcțiile acestor structuri.

1. Zona periventriculară direct adiacent celui de-al treilea ventricul cerebral, care trece prin centrul hipotalamusului. Celulele care căptușesc ventriculul transmit neuronilor din zona periventriculară informații despre parametrii interni importanți care ar putea trebui să fie reglați, cum ar fi temperatura, concentrația de sare și nivelurile de hormoni secretați de tiroida, suprarenale sau gonade, conform instrucțiunilor de glanda pituitară. .

2. Zona medială conține majoritatea căilor prin care hipotalamusul exercită controlul endocrin prin glanda pituitară. Se poate spune foarte aproximativ că celulele zonei periventriculare controlează executarea efectivă a comenzilor date glandei pituitare de către celulele zonei mediale.

3. Prin celulele zonei laterale controlul asupra hipotalamusului din instanțele superioare ale cortexului cerebral și ale sistemului limbic. De asemenea, primește informații senzoriale de la centrii medulei oblongate, care coordonează activitatea respiratorie și cea cardiovasculară. Zona laterală este unde centrii superiori ai creierului pot face ajustări la reacțiile hipotalamusului la schimbările din mediul intern. În cortex, de exemplu, compararea informatiilor provenite din doua surse - mediul intern si cel extern. Dacă, să zicem, cortexul decide că timpul și circumstanțele nu sunt potrivite pentru a mânca, rapoartele senzoriale de zahăr din sânge scăzut și stomacul gol vor fi puse deoparte până la un moment mai favorabil. Ignorarea hipotalamusului de către sistemul limbic este mai puțin probabilă. Mai degrabă, acest sistem poate adăuga colorare emoțională și motivațională la interpretarea indiciilor senzoriali externi sau poate compara percepțiile asupra mediului bazate pe aceste indicii cu situații similare din trecut.

Împreună cu componentele corticale și limbice, hipotalamusul realizează și multe acțiuni integratoare de rutină și pe perioade mult mai lungi de timp decât în ​​timpul implementării funcțiilor de reglare pe termen scurt. Hipotalamusul „știe” dinainte ce nevoi va avea organismul într-un ritm zilnic normal de viață. El, de exemplu, aduce sistemul endocrin în deplină pregătire pentru acțiune imediat ce ne trezim. De asemenea, monitorizează activitatea hormonală a ovarelor pe tot parcursul ciclului menstrual; ia măsuri pentru a pregăti uterul pentru sosirea unui ovul fecundat. La păsările migratoare și la mamiferele care hibernează, hipotalamusul, cu capacitatea sa de a determina durata orelor de lumină, coordonează viața organismului în cicluri care durează câteva luni. (Aceste aspecte ale reglementării centralizate a funcțiilor interne vor fi discutate în capitolele 5 și 6.)

Medulara(talamus si hipotalamus)

Hipotalamusul reprezintă mai puțin de 5% din întreaga masă a creierului. Cu toate acestea, această cantitate mică de țesut conține centri care susțin toate funcțiile organismului, cu excepția mișcărilor respiratorii spontane, reglarea tensiunii arteriale și a ritmului cardiac. Aceste ultime funcții depind de medulla oblongata (vezi Fig. 66). În cazul leziunilor cerebrale traumatice, așa-numita „moarte cerebrală” apare atunci când toate semnele activității electrice ale cortexului dispar și se pierde controlul din hipotalamus și medula oblongata, deși respirația artificială poate menține încă o saturație suficientă a sângelui circulant cu oxigen.

continuare
- -