Гомеостаз и его поддержание: Гомеостаз при физических нагрузках

Гомеостаз и почему мы откатываемся / Хабр

Все мы в то или иное время старались добиться больших перемен. И почти все из нас, составив грандиозные планы, обнаружили, что изменение какого-то аспекта нашей жизни или организации, будь то приобретение нового навыка или просто изменение старого процесса, привело к большому откату назад.

Откуда такое несоответствие?

Как Джордж Леонард говорит в своей классической книге «Мастерство», основанной на его многолетнем опыте практики айкидо, нет необходимости бичевать себя или выводить сложное психологическое объяснение.

Проблема объясняется очень простой ментальной моделью, которая описывает как системы регулируются посредством циклов обратной связи: гомеостаз.

Откат – это общее для всех переживание. Каждый из нас сопротивляется значительным изменениям, хоть в худшую, хоть в лучшую сторону. Наше тело, мозг и поведение имеют внутреннюю тенденцию оставаться неизменными в довольно ограниченных границах, а при изменении – откатываться назад, и очень хорошо, что они это делают. Просто подумайте: если бы температура вашего тела повысилась или понизилась на 10 процентов, вы были бы в большой беде. Это же касается и уровня сахара в крови, и любых других функций организма.

Это состояние равновесия, это сопротивление изменениям называется гомеостазом. Оно характеризует все саморегулируемые системы – от бактерии до лягушки, от человека до семьи, от организации до целой культуры – и относится как к психологическим состояниям и поведению, так и к физическому состоянию.

Простейший пример гомеостаза находится в домашней системе отопления. Термостат на стене задает комнатную температуру; когда температура в зимний день опускается ниже заданного уровня, термостат посылает электрический сигнал, который включает обогреватель. Обогреватель замыкает круг, подавая тепло в помещение, где расположен термостат. Когда комнатная температура достигает заданного значения, термостат посылает электрический сигнал обратно в обогреватель, выключая его, таким образом поддерживая гомеостаз.

Поддержание нужной температуры в помещении требует лишь одной петли обратной связи. Поддержание жизни и здоровья даже простейшего одноклеточного организма требует тысяч. А поддержание в состоянии гомеостаза человека требует миллиардов переплетающихся электрохимических сигналов, пульсирующих в головном мозге, несущихся по нервным волокнам, проходящих по кровотоку. Один пример: у каждого из нас у поверхности кожи около 150 тысяч крошечных термостатов в виде нервных окончаний, чувствительных к потере тепла нашего тела, и еще чуть глубже в коже 16 тысяч или около того тех, которые сообщают нам о проникновении тепла извне.

Еще более чувствительный термостат находится в гипоталамусе в основании мозга, рядом с ветвями главной артерии, которая доставляет кровь от сердца в голову. Этот термостат может улавливать даже малейшие изменения температуры крови. Когда вам становится холодно, эти термостаты подают сигнал к закрытию потовых желез, пор и маленьких кровеносных сосудов близ поверхности тела.

Активность желез и мышечное напряжение вызывают у вас дрожь для выработки большего количества тепла, и ваши чувства передают в ваш мозг очень четкое послание, побуждая вас продолжать двигаться, надеть больше одежды, поближе к кому-то прижаться, искать укрытие или развести костер.

Когда идет речь о системах, гоместаз представляется нормой, однако мы часто забываем о нем или думаем, что не подчиняемся простому закону природы. Но нет нужды полностью отчаиваться. Гомеостаз часто довольно благоприятен, и он поддерживает жизнь и здоровье систем. Без него не работали бы наши тела, равно как и наши социальные системы.

Гомеостаз в социальных группах привносит дополнительные петли обратной связи. Семьи сохраняют стабильность с помощью наставлений, увещеваний, наказаний, привилегий, подарков, милостей, знаков одобрения и ласки, и даже с помощью чрезвычайно тонкого языка тела и мимики. Социальные группы большие по размеру, чем семья, прибавляют различные типы систем обратной связи. Национальная культура, например, обеспечивается законодательным процессом, правоохранительной системой, образованием, народным творчеством, спортом и играми, экономическими поощрениями, которые благоприятствуют определенным видам деятельности, а также сложной паутиной нравов, маркеров престижа, знаменитых ролевых моделей и стиля, которые в значительной степени опираются на средства массовой информации как на национальную нервную систему. Хотя мы можем подумать, что наша культура без ума от нового, главная функция всего этого – как и в случае с петлями обратной связи в вашем теле – это сохранение вещей такими, какие они есть.

Проблема в том, что гомеостаз, как и естественный отбор и как сама жизнь, ненаправлен и не имеет «системы ценностей» – он не сохраняет то, что хорошо, и не отвергает то, что плохо. Он похож на инерцию: это простой алгоритм, который поддерживает вещи в движении как они были.

Скажем, например, что последние двадцать лет – со старшей школы – вы были почти совсем малоподвижны. Сейчас большинство ваших друзей занимаются фитнесом, и вы решили, что если не можете победить фитнес-революцию, то присоединитесь к ней. Покупка трико и кроссовок – это весело, как и первые шаги, когда вы начинаете бежать по школьной дорожке рядом с домом. Затем, примерно на трети первого круга, происходит что-то жуткое. Может, вас внезапно тошнит. Может, кружится голова. Возможно, есть странное паническое ощущение в груди. Возможно, вы умираете. Нет, вы умираете.

Более того, конкретные ощущения, которые вы испытываете, вероятно, сами по себе несущественны. Что вы на самом деле ощущаете, так это сигнал тревоги гомеостатической системы – звон колоколов, мигание огней. Тревога! Тревога! Значительные изменения в дыхании, сердечном ритме, метаболизме. Что бы вы ни делали, прекратите немедленно. Гомеостаз, помните, не различает между тем, что вы бы назвали переменами к лучшему и переменами к худшему. Он противостоит всем переменам. После двадцати лет без физических упражнений ваше тело считает сидячий образ жизни «нормальным»; начало перемен к лучшему интерпретируется как угроза. Поэтому вы медленно идете к своей машине, посчитав, что поищите какую-нибудь другую революцию, к которой можно примкнуть.

Леонард предлагает несколько возможных решений или, по крайней мере, подход к проблеме гомеостаза. Хорошо то, что гомеостаз не всемогущ; это просто сила, с которой мы должны работать. Он предлагает пять способов подойти к проблеме:

1. Имейте в виду то, как работает гомеостаз. Это может быть самым важным пунктом. Ожидайте сопротивления и отдачи. Поймите, что когда начинают раздаваться сигналы тревоги, это не обязательно означает, что вы больны, или безумны, или ленивы, или что вы приняли неверное решение, вступив на путь к мастерству. На самом деле, вы можете воспринимать эти сигналы как указание на то, что ваша жизнь определенно меняется – точно как вы и хотели. Конечно, может быть вы начали что-то, что вам не подходит; только вы можете решить. Но в любом случае, не паникуйте и не сдавайтесь при первых признаках трудностей.

Вы также можете ожидать сопротивления со стороны друзей, семьи и коллег. (Гомеостаз, как мы заметили, применим к социальным системам так же, как и к индивидуумам.) Скажем, раньше вы с трудом вылезали из постели в 7:30 и едва вползали на работу к 9:00. Теперь, на пути к мастерству, в 6:00 вы уже на трехмильной пробежке, а в 8:30 уже в офисе, полные энергии. Вы можете предполагать, что ваши коллеги будут безумно рады, но не будьте слишком уверены. А когда вернетесь домой, все еще неистово желая бежать, думаете, семья будет приветствовать перемены? Может быть. Имейте в виду, что вся система должна измениться, когда меняется любая ее часть. Так что не удивляйтесь, если некоторые из людей, которых вы любите, начнут незаметно или откровенно подрывать ваше саморазвитие. Не то, чтобы они желали вам зла; это просто работает гомеостаз.

2. Будьте готовы вести переговоры с вашим неприятием перемен. Так что же делать, когда вы сталкиваетесь с сопротивлением, когда мигают красные огни и раздаются сигналы тревоги? Ну, вы не отступаете и не пробиваете себе дорогу.

Переговоры – ключ к успешным долгосрочным переменам во всем, начиная с увеличения скорости бега и заканчивая преобразованием организации. Бегун на дальние дистанции, стремящийся уменьшить время прохождения отмеренного пути, ведет переговоры с гомеостазом, используя боль не как противника, а как лучший ориентир на результат. Менеджер, нацеленный на изменения, держит глаза и уши открытыми для признаков недовольства или расстройства, а затем играет на грани недовольства, неизбежного спутника преобразований. Тонкое искусство игры на грани в этом случае предполагает готовность сделать один шаг назад на каждые два вперед, иногда наоборот. Оно также требует решимости продолжать толкать, но не без внимания. Простое отключение внимания к предупреждениям лишает вас ориентиров и чревато повреждением системы. Простое продавливание вопреки предупредительным сигналам увеличивает возможность отката. Вы никогда не можете быть точно уверены, где именно возникнет сопротивление. Чувство тревоги? Психосоматические реакции? Склонность к самосаботажу? Ссоры с семьей, друзьями или коллегами по работе? Ничего из вышеперечисленного? Будьте начеку.

Будьте готовы к серьезным переговорам.

3. Создайте систему поддержки. Вы можете делать это в одиночку, но очень полезно иметь других людей, с которыми вы можете разделить радости и опасности, связанные с изменениями, которые вы делаете. Лучшая система поддержки будет включать людей, которые прошли или проходят через подобный процесс, людей, которые могут рассказать собственные истории изменений и послушать ваши, людей, которые будут поддерживать вас, когда вы начинаете откатываться и поощрять вас, когда вы этого не делаете. Путь мастерства, к счастью, почти всегда способствует развитию социальных групп. В своей основополагающей книге «Человек играющий» Йохан Хёйзинга отмечает тенденцию спорта и игр к объединению людей. Игровое сообщество, отмечает он, как правило сохраняется и после игры, вдохновленное «чувством, что они совместно пребывают в некоем исключительном положении, совместно делают одно важное дело, обособляясь от прочих и порывая с общими для всех нормами». То же самое можно сказать и о многих других занятиях, независимо от того, называют ли их формально спортом: искусства и ремесла, охота, рыбалка, йога, дзен, профессии, «офис».

А что, если ваш путь к мастерству одинок? Что, если вы не найдете единомышленников на этом конкретном пути? По крайней мере, вы можете дать близким вам людям понять, что вы делаете, и попросить их о поддержке.

4. Придерживайтесь регулярности практики. Люди, приступающие к любому виду изменений, могут достичь стабильности и комфорта путем более или менее регулярной практики полезной деятельности не столько ради достижения внешней цели, сколько ради нее самой. Идущий по пути к мастерству опять-таки удачлив, ибо практика в этом смысле (как я уже не раз говорил) является основой самого пути. Обстоятельства особенно благоприятны в случае, если вы уже наладили регулярную практику в чем-то другом, прежде чем принять вызов и изменение начала следующего. Легче начать применять принципы мастерства в своей профессии или в основных отношениях, если вы уже привыкли к регулярной утренней зарядке. Практика – это привычка, и любая регулярная практика обеспечивает своего рода опорный гомеостаз, устойчивую основу в период нестабильности изменений.

5. Посвятите себя непрерывному образованию. Мы склонны забывать, что обучение – это гораздо больше, чем чтение книг. Учиться – значит меняться. Образование, независимо от того, касается ли оно книг, тела или поведения – это процесс, который меняет учащегося. Оно не обязано заканчиваться по окончании университета или в сорока- или шестидесяти- или восьмидесятилетнем возрасте, и лучшее обучение подразумевает обучение тому, как учиться, то есть меняться. Учащийся пожизненно – это, по сути, тот, кто научился справляться с гомеостазом просто потому, что он или она делает это постоянно. Любитель, Одержимый и Хакер – все они в своем роде учащиеся, но обучение на протяжении всей жизни – это исключительная прерогатива тех, кто вступил на путь мастерства – путь, который никогда не заканчивается.

Гомеостаз, его механизмы — презентация онлайн

Похожие презентации:

Эндокринная система

Анатомо — физиологические особенности сердечно — сосудистой системы детей

Хронический панкреатит

Топографическая анатомия верхних конечностей

Анатомия и физиология сердца

Мышцы головы и шеи

Эхинококкоз человека

Черепно-мозговые нервы

Анатомия и физиология печени

Топографическая анатомия и оперативная хирургия таза и промежности

1.

Тема: Гомеостаз, его механизмы.

2. История учения о гомеостазе.

Французский физиолог,
вводит понятия
внешняя и внутренняя
вреда.
Внутренняя среда:
лимфа, плазма,
тканевая жидкость.
«По мере того как наука увеличивает наше
могущество, она уменьшает нашу
гордость собой».
(1813-1878)

3. История учения о гомеостазе.

Американский
психофизиолог,
доктор медицинских
наук.
Вводит термин
«гомеостаз».
(1929 г.)
Уолтер Бредфорд Кеннон
(1871-1945)

4. История учения о гомеостазе.

Русский учёный, первый
русский нобелевский
лауреат.
Роль нервной системы
в формировании
внутренней среды и
реакции на изменение
внешней среды.
Павлов Иван Петрович
(1849-1936)

5. История учения о гомеостазе.

Патофизиолог,
радиобиолог,
академик АМН
СССР.
Разработал теорию
автоматического
регулирования
гомеостаза при
стрессе.
Горизонтов Пётр
Дмитриевич
(1902-1987)

6.

История учения о гомеостазе.Советский физиолог,
академик АН и АМН
СССР (1945),
Разработал теорию
функциональных
систем, которая
является предпосылкой
физиологической
кибернетики.
АНОХИН Пётр Кузьмич
(1898-1974)
Гомеостаз (греч. homoios — такой же,
сходный, stasis -стабильность,
равновесие) — это совокупность
скоординированных реакций,
обеспечивающих поддержание или
восстановление постоянства
внутренней среды организма.

8. Механизм поддержания гомеостаза.

Гомеостаз не
является жестким и
стабильным. Все его
показатели
чрезвычайно
подвижны, и все
время регулируются
по принципу
обратной связи.
Механизм
поддержания
гомеостаза
напоминает маятник
или весы.

9. Обратная связь- процесс влияния результата действия на причину и механизм этого действия.

Положительная
обратная связь
Выходной сигнал
системы усиливает
входной сигнал системы
Результат: часто
приводит систему в
неустойчивое состояние
(стойкий
патологический
процесс)
Отрицательная обратная
связь
Выходной сигнал
системы уменьшает
входной сигнал системы
Результат:
способствует
сохранению
устойчивого состояния.

11. Примеры.

12. Виды гомеостаза

Генетический.
Структурный.
Иммунологический.
Системный.
Генетический гомеостаз и его нарушения
Способы поддержания
генетического гомеостаза
Генетическая
стабильность молекулы
ДНК
Диплоидность
соматических клеток
Вырожденность
генетического кода
Явление
экстракопирования генов
Значение
способа
Репарация ДНК- набор ферментов
репарации осуществляет осмотр ДНК,
удаляя поврежденные участки.
Двойная генетическая программа
подавляет фенотипические проявления
большинства рецессивных мутаций.
64% замен 3-го нуклеотида на дает
изменений смыслового значения
Способствует сохранению генетической
стабильности
Механизмы нарушений
генетического гомеостаза
1. Наследственное и
ненаследственное повреждение
репаративной системы.
2. Функциональная
недостаточность репаративной
системы
1.Нарушение формирования
веретена деления.
2.Нарушение расхождения
хромосом
Мутации со сдвигом
считывания наследственной
информации, без сдвига
считывания наследственной
информации.
Транслокации, дупликации,
инверсия, делеция

14. Структурный гомеостаз

Постоянство морфологической организации
на всех уровнях жизни (клетки, ткани, органа,
систем органов, организма).
Универсальный механизм регуляциифизиологическая и репаративная
регенерация.

15. Иммунный гомеостаз

Иммунитет (лат. immunitas
освобождение, избавление от чеголибо) — невосприимчивость организма к
различным инфекционным агентам,
обладающим чужеродными
антигенными свойствами.

16. Иммунные механизмы гомеостаза

Клеточный
иммунитет:
Гуморальный
иммунитет:
Т- лимфоциты- уничтожают
чужеродные клетки и
мутированные клетки своего
организма
В- лимфоциты выделяют
антитела- иммуноглобулины.

17. Системный гомеосаз

Гомеостаз жидкой части внутренней
среды организма

18.

Регуляция гомеостазаМеханизмы:
1) нервные,
2) эндокринные,
3) иммунные.

19. Гомеостаз на клеточном уровне

Клеточный гомеостаз осуществляет
взаимосвязь между 3-мя процессами в
клетке:
1) Пролиферацией клеток,
2) Дифференцировкой клеток,
3) Элиминацией клеток.

20. Ключевые регуляторы клеточного цикла

Сэр Пол Нерс (Paul M. Nurse), Леланд Хартвелл (Leland H. Hartwell)
и Тимоти Хант (Timothy Hunt) — лауреаты Нобелевской премии по
физиологии и медицине (2001 г.)
Получили награду за совместные фундаментальные открытия,
связанные с критически важными компонентами и процессами,
контролирующими клеточный цикл — рост и размножение клеток.

22. Регуляция клеточного цикла

23. Регуляция клеточного цикла

25. Контрольные точки клеточного цикла.

1. Точка выхода из G1фазы ( в конце
изменения
необратимы).
2. Точка S – проверка
точности репликации.
3. Точка G2/M-перехода –
проверка завершения
репликации.
4. Переход от метафазы
к анафазе митоза

26. «Страж генома»

28. Гибель клеток

Гибель клеток
Некроз — гибель клеток
вследствие повреждения.
Некроз — всегда
патологическая ситуация.
Апоптоз —генетически
запрограммированная гибель
клетки
регулируемый процесс удаления
ненужных, постаревших и
повреждённых клеток.
В отличие от некроза, смерть клетки при
апоптозе является следствием
экспрессии определённых генов.
(Hans Hugo Bruno Selye, 26 января 1907,
Вена — 16 октября 1982, Монреаль)
Инволюция тимико-лимфатического аппарата
Гипертрофия коры надпочечников
Эрозии и язвы желудочно-кишечного тракта.
1. Повышение уровня ренина
2. Повышение уровня катехоламинов
3. Экссудация в суставы
4. Мобилизация нейтрофилов
5. Активация фибробластов
6. Блок образования антител
7. Повышение дезинтоксикационной функции
печени

English     Русский Правила

Гомеостатическое обслуживание | Анатомия и физиология I

Поддержание гомеостаза в организме

Вы прочитали об общих и конкретных примерах гомеостаза, включая положительную и отрицательную обратную связь, и изучили терминологию, используемую для описания частей петель обратной связи. Важно освоиться с терминологией, поскольку она будет использоваться для введения новых понятий в следующих разделах этого курса.

Поддержание гомеостаза в организме важно для нормального физиологического функционирования. Важно распознавать механизмы гомеостаза в организме, а также последствия дисфункции гомеостаза.

В следующих примерах вы научитесь определять гомеостаз на разных уровнях организации, например, как организм поддерживает жесткий контроль над малыми молекулами, и важность поддержания количества клеток.

Гомеостаз ионов

Для таких функций организма, как регуляция сердцебиения, сокращение мышц, активация ферментов и клеточная связь, требуется строго регулируемый уровень кальция. Обычно мы получаем много кальция из нашего рациона. Тонкий кишечник всасывает кальций из переваренной пищи.

Эндокринная система является центром контроля регуляции гомеостаза кальция в крови. Паращитовидная и щитовидная железы содержат рецепторы, которые реагируют на уровень кальция в крови. В этой системе обратной связи уровень кальция в крови является переменной величиной, поскольку он меняется в зависимости от окружающей среды. Изменения уровня кальция в крови имеют следующие последствия:

• При низком уровне кальция в крови паращитовидная железа секретирует паратиреоидный гормон. Этот гормон вызывает реакцию эффекторных органов (почек и костей). Почки препятствуют выведению кальция с мочой. Остеокласты в костях разрушают костную ткань и выделяют кальций. Когда уровень кальция в крови высок, выделяется меньше паратгормона. Паратиреоидный гормон является основным регулятором уровня кальция в плазме крови у взрослых.
  
• У детей есть второй гормон, который способствует регуляции кальция, называемый кальцитонином. Он высвобождается щитовидной железой, когда уровень кальция в крови высок. Кальцитонин предотвращает разрушение костей и заставляет почки реабсорбировать меньше кальция из фильтрата, позволяя избытку кальция выводиться из организма с мочой.

Дисбаланс кальция в крови может привести к болезни или даже смерти. Гипокальциемия относится к низкому уровню кальция в крови. Признаки гипокальциемии включают мышечные спазмы и сбои в работе сердца. Гиперкальциемия возникает, когда уровень кальция в крови превышает норму. Гиперкальциемия также может вызвать нарушение работы сердца, а также мышечную слабость и образование камней в почках.

Гомеостаз молекул

Глюкоза является важным источником энергии, используемым большинством клеток организма, особенно мышцами. Без глюкозы организм «голодает», но если глюкозы слишком много, возникают проблемы с почками, глазами и даже с иммунным ответом. Инсулин – это гормон, вырабатываемый поджелудочной железой в ответ на повышение уровня глюкозы в крови. Когда поджелудочная железа вырабатывает инсулин, она действует как ключ, открывающий пути для проникновения глюкозы во все клетки организма, где она используется для производства энергии. Печень также играет важную роль в этой петле обратной связи. Избыток глюкозы используется клетками печени и мышц для синтеза гликогена для хранения. Поджелудочная железа также вырабатывает гормон глюкагон. Глюкагон высвобождается, когда уровень глюкозы в крови снижается, и стимулирует клетки печени катаболизировать гликоген обратно в глюкозу, которая затем высвобождается в кровь, чтобы восстановить уровень глюкозы в крови.

Контроль числа клеток

Хотя гомеостаз часто осуществляется по цепи отрицательной обратной связи с идентифицируемым рецептором, центром управления и эффекторами, в более широком смысле это означает поддержание переменных в диапазоне, подходящем для оптимального функционирования. Это включает в себя регулирование количества клеток в наших тканях, чтобы их не было слишком мало или слишком много. Может быть трудно определить конкретные компоненты цикла обратной связи, но ясно, что существуют по крайней мере циклы отрицательной обратной связи, которые помогают поддерживать количество клеток. Известно, что эта отрицательная обратная связь возникает благодаря межклеточным связям соседних клеток и способности ощущать уровни питательных веществ и матрикса в области, в которой они растут. Обычно клетки перестают делиться, когда в клетке имеется соответствующее количество клеток. ткань или пространство. Если соседняя клетка потеряна или имеется недостаточное количество клеток, клетки могут стимулироваться к делению. Клетки со слишком большим количеством соседей запускают внутреннюю реакцию смерти регулируемым запрограммированным образом, называемым апоптозом. Когда клетки чувствуют, что у них нет соседей, сигналы в ядре вызывают деление клетки.

Физиология, гомеостаз — StatPearls — Книжная полка NCBI

Сабрина Либретти; Яна Пакетт.

Информация об авторе и организациях

Последнее обновление: 8 мая 2022 г.

Введение

Гомеостаз — это термин, впервые введенный физиологом Уолтером Кэнноном в 1926 году для разъяснения «внутренней среды», о которой говорил коллега-физиолог Клод Бернар. в 1865 г. [1] «Homeo», латинизированное от греческого слова «homio», означает «подобный», а в сочетании с греческим словом «stasis», означающим «стоять на месте», дает нам термин, который является краеугольным камнем физиологии. Карл Рихтер предположил, что поведенческие реакции также несут ответственность за поддержание гомеостаза в дополнение к ранее предложенной системе внутреннего контроля, в то время как Джеймс Харди дал нам концепцию заданного значения или желаемого физиологического диапазона значений, которых достигает гомеостаз.[2]  

Многие функции организма, начиная с клеточного уровня, работают так, чтобы не отклоняться от узкого диапазона внутреннего баланса, состояния, известного как динамическое равновесие, несмотря на изменения во внешней среде. Эти изменения во внешней среде изменяют состав внеклеточной жидкости, окружающей отдельные клетки организма, но необходимо поддерживать узкий диапазон, чтобы предотвратить гибель клеток, тканей и органов.

Сотовый уровень

На клеточном уровне гомеостаз наблюдается в протекающих биохимических реакциях. Регулирование pH, температуры, концентрации кислорода, ионов и концентрации глюкозы в крови необходимо для оптимального функционирования ферментов в среде клетки, а образование отходов необходимо держать под контролем, чтобы не нарушать внутреннюю среду клеток. также. Клетка будет оставаться живой до тех пор, пока внутренняя среда благоприятна и может быть функционирующей частью ткани, к которой она принадлежит.[3]

Клетки реагируют на изменения объема путем активации метаболического транспорта молекул, необходимого для возвращения к нормальному объему.[4] В обоих случаях, в случаях гиперосмолярного или гипоосмолярного внешнего клеточного состояния, перенос молекул должен приводить к регуляции объема, чтобы не нарушать максимальную функцию содержимого клетки. Все ткани тела составляют органы, включающие системы органов, которые не работают независимо и должны работать вместе для достижения гомеостаза. Каждая клетка извлекает выгоду из гомеостатического контроля, а также способствует его поддержанию, обеспечивая непрерывный автоматизм тела.

Развитие

Гомеостаз был бы невозможен без заданных значений, обратной связи и регулирования. Человеческое тело состоит из тысяч систем контроля, которые обнаруживают изменения, вызванные разрушителями, и используют эффекторы для опосредования этих изменений. Уставка имеет неоценимое значение при разработке системы гомеостатического контроля и представляет собой значение, которое система проектирует на выходе.[5] Гомеостатическая регуляция включает как локальный контроль (паракринные или аутокринные реакции), так и рефлекторный контроль (с участием нервной и эндокринной систем).

Хотя гомеостаз является центральным для понимания внутренней регуляции, аллостаз, или поддержание стабильности посредством изменений, заслуживает упоминания, поскольку он также необходим организмам для адаптации к окружающей среде.[6] Аллостазом считаются нормальные суточные колебания, существующие во внутренней системе. Таким образом, разница между гомеостазом и аллостазом заключается в том, что, хотя целью гомеостаза является снижение изменчивости и поддержание постоянства, аллостаз способствует изменчивости, поскольку внутренняя среда может адаптироваться к различным внешним воздействиям. Хотя эти две концепции могут различаться, важно отметить существование каждой из них и их вклад в физиологию.

Задействованные системы органов

Гомеостаз задействован в каждой системе органов тела. Точно так же ни одна система органов тела не действует в одиночку; регуляция температуры тела не может происходить без взаимодействия покровной системы, нервной системы, костно-мышечной системы и, как минимум, сердечно-сосудистой системы. Хемосенсоры в каротидных телах и теле аорты измеряют артериальные PCO2 и PO2, отправляют информацию в ствол мозга (центр управления), чтобы сообщить эффекторам (диафрагме и дыхательным мышцам) изменить частоту дыхания и дыхательный объем, чтобы вернуться к равновесию. Изменение реабсорбции и секреции неорганических ионов является результатом действия хемосенсоров в коре надпочечников (для концентрации калия), паращитовидной железе (для концентрации кальция), почках, каротидных и аортальных телах (для концентрации натрия), которые помогают восстановить эти регулируемые параметры. до нормального диапазона.

Функция

Короче говоря, цель гомеостаза состоит в том, чтобы поддерживать установленную внутреннюю среду без воздействия внешних раздражителей, которые существуют для нарушения баланса.

Механизм

Предлагаемый механизм гомеостаза представлен регуляторной системой, в которой пять важнейших компонентов должны работать вместе в рефлекторном цикле: датчик, уставка, детектор ошибок, контроллер и эффектор.[5] Регулируемая (воспринимаемая) переменная имеет в системе датчик для измерения изменения ее значения, примером которого является концентрация глюкозы в крови. С другой стороны, контролируемая (нерегулируемая) переменная, значение которой изменяется, чтобы поддерживать регулируемую переменную в узком диапазоне, примером чего может быть роль глюконеогенеза, гликолиза и гликогенолиза в концентрации глюкозы в крови.

Роль контролера состоит в том, чтобы интерпретировать сигнал ошибки и определить выходные данные эффекторов, чтобы гомеостаз снова стал достижимым. Таким образом, в организме регуляторами обычно являются эндокринные клетки и сенсорные нейроны вегетативной нервной системы, продолговатого мозга и гипоталамуса. Эффекторы производят реакцию, которая заставляет переменную вернуться в нормальный диапазон. Рецепторы следят за изменением внешней среды, за раздражителем, который передается в центр интеграции (например, в головной мозг в случае центральной нервной системы или железу в эндокринной системе). Если определение состоит в том, что стимул отличается от заданного значения, он генерирует ответ и отправляется в эффекторный орган. Система, в которой используются эти компоненты, известна как система с отрицательной обратной связью, хотя обратное неверно: отрицательная обратная связь не означает, что система функционирует гомеостатически.[5]

Отрицательная обратная связь относится к реакции, противоположной стрессу: компенсаторное действие увеличивает значения, если они становятся слишком низкими, или уменьшает, если они становятся слишком высокими. Упреждающие (упреждающие) средства управления существуют, чтобы свести к минимуму нарушение прогнозируемого изменения в окружающей среде при ожидании изменения.[8] В этом типе обратной связи элементы управления активируются не тогда, когда в системе возникает возмущение, а скорее до того, как оно произойдет, чтобы подготовиться к последствиям, которые может иметь возмущение. Наконец, хотя и не так часто, как петли отрицательной обратной связи, положительная обратная связь, при которой стимул усиливается, а не уменьшается, в некоторых случаях также необходима. Один из наиболее известных примеров положительной обратной связи возникает во время родов, когда высвобождение окситоцина стимулирует сокращения матки, заставляя головку ребенка прижиматься к шейке матки, что стимулирует высвобождение большего количества окситоцина, которое повторяется до завершения родов.

Сопутствующее тестирование

Жизненно важные показатели пациента (артериальное давление, внутренняя температура тела, частота сердечных сокращений, частота дыхания и насыщение кислородом) являются первым измерением, указывающим на наличие гомеостатического дисбаланса. Базовая метаболическая панель — это экспресс-анализ крови, показывающий нарушения электролитного баланса, если таковые имеются, для постановки диагноза и лечения. Измерение неорганических ионов, функции почек (соотношение АМК/креатинин) и глюкозы позволяет нам исправить эти отклонения, а также основную причину.

Патофизиология

Гомеостаз лежит в основе многих, если не всех, болезненных процессов. Такие заболевания, как диабет, гипертония и атеросклероз, связаны как с нарушением гомеостаза, так и с наличием воспаления.[2]   Потеря чувствительности рецепторов с возрастом увеличивает риск заболевания, поскольку допускается существование нестабильной внутренней среды.[9] Пожилые люди более восприимчивы к дисрегуляции температуры и имеют нарушенные механизмы жажды, что способствует повышенному риску обезвоживания, наблюдаемому в этой популяции. Кислотно-щелочной дисбаланс лежит в основе нарушений кислотно-щелочного баланса и нарушений электролитного баланса, возникающих в результате множества заболеваний или побочных эффектов лекарств. Кроме того, водный баланс с точки зрения поддержания жидкости имеет решающее значение, чтобы не перегрузить пациента или не допустить недостаточного увлажнения клеток пациента. Перегрузка будет вредна для человека с сопутствующими сердечно-сосудистыми или респираторными заболеваниями. Таким образом, необходим индивидуальный подход для коррекции водного баланса пациента, особенно у хирургических больных.[10]

Уставка должна ограничиваться строгим диапазоном в одних функциях организма, но не обязательно должна быть статической в ​​других. Например, отклонение значений газов артериальной крови от допустимого диапазона было бы вредным для живой системы. Однако, когда тело лишено пищи, «новая норма» должна быть приспособлена к функционированию с меньшими затратами энергии и более медленным метаболизмом.[9] Без этой адаптации клетки тела были бы лишены необходимых питательных веществ и быстро погибли бы, что не так, поскольку живой организм может выжить при меньшем потреблении, пока сохраняется энергия. Нарушение терморегуляции может привести к гипотермии, если внутренняя температура тела падает ниже порогового значения для оптимального функционирования клеток, или к гипертермии, если внутренняя температура тела превышает максимальное значение. Лихорадка — еще один пример того, как уставка может повышаться, не обязательно убивая человека. [2] Повышение внутренней температуры тела необходимо для борьбы с захватчиком, но в случае гипертермии адаптационная функция температуры дает сбой, и заданное значение не может вернуться к норме.

Клиническое значение

В целом, каждое заболевание можно проследить до сбоя в какой-либо точке системы гомеостатического контроля, будь то неспособность обнаружить начальное внешнее изменение, неспособность инициировать петлю обратной связи, неспособность активировать реакцию на возврат к заданному значению или сбой в самом заданном значении. Цель поставщика медицинских услуг должна состоять в том, чтобы восстановить внутреннюю среду организма, не причиняя дальнейшего вреда, и сделать это быстро, чтобы избежать гибели клеток из-за нарушения регуляции и непоправимого отказа систем органов.

Контрольные вопросы

• Доступ к бесплатным вопросам с несколькими вариантами ответов по этой теме.

• Комментарий к этой статье.

Каталожные номера

1.

Дэвис К.Дж. Адаптивный гомеостаз. Мол Аспекты Мед. 2016 июнь;49:1-7. [PMC free article: PMC4868097] [PubMed: 27112802]

2.

Котас М.Е., Меджитов Р. Гомеостаз, воспаление и восприимчивость к болезням. Клетка. 2015 26 февраля; 160 (5): 816-827. [Бесплатная статья PMC: PMC4369762] [PubMed: 25723161]

3.

Баптиста В. Начальная физиология: понимание гомеостаза. Adv Physiol Educ. 2006 Декабрь; 30 (4): 263-4. [PubMed: 17108259]

4.

Странный К. Гомеостаз клеточного объема. Adv Physiol Educ. 2004 г.; 28 декабря (1–4): 155–9. [PubMed: 15545344]

5.

Modell H, Cliff W, Michael J, McFarland J, Wenderoth MP, Wright A. Взгляд физиолога на гомеостаз. Adv Physiol Educ. 2015 дек;39(4): 259-66. [Бесплатная статья PMC: PMC4669363] [PubMed: 26628646]

6.

McEwen BS, Wingfield JC. Понятие аллостаза в биологии и биомедицине. Хорм Бехав. 2003 г., январь; 43 (1): 2–15.

No related posts.