Termenul „homeostază” provine de la cuvântul „homeostază”, care înseamnă „forță de stabilitate”. Mulți oameni nu aud despre acest concept des sau chiar deloc. Cu toate acestea, homeostazia este o parte importantă a vieții noastre, armonizarea condițiilor contradictorii între ele. Și aceasta nu este doar o parte din viața noastră, homeostazia - functie importanta corpul nostru.
Dacă definim cuvântul homeostază, al cărui sens este reglementarea sisteme critice, atunci aceasta este abilitatea care coordonează diverse reacții, permițându-vă să mențineți echilibrul. Acest concept se aplică atât organismelor individuale, cât și sistemelor întregi.
În general, homeostazia este adesea discutată în biologie. Pentru ca organismul să funcționeze corect și să efectueze acțiunile necesare, este necesar să se mențină un echilibru strict în el. Acest lucru este necesar nu numai pentru supraviețuire, ci și pentru a ne adapta în mod corespunzător la schimbările de mediu și a continua să ne dezvoltăm.
Este posibil să distingem tipurile de homeostazie necesare unei existențe cu drepturi depline - sau, mai precis, tipurile de situații în care acest efect se manifestă.
- Instabilitate. În acest moment, noi, și anume eul nostru interior, diagnosticăm schimbările și, pe baza acestora, luăm decizii de adaptare la noile circumstanțe.
- Echilibru. Toate forțele noastre interne au ca scop menținerea echilibrului.
- Imprevizibilitate. De multe ori ne putem surprinde prin acțiuni la care nu ne așteptam.
Toate aceste reacții sunt determinate de faptul că fiecare organism de pe planetă vrea să supraviețuiască. Principiul homeostaziei ne ajută să înțelegem circumstanțele și să luăm decizii importante pentru a menține echilibrul.
Decizii neașteptate
Homeostazia a ocupat un loc puternic nu numai în biologie. Acest termen este folosit activ și în psihologie. În psihologie, conceptul de homeostazie implică răspunsul nostru la condițiile externe. Cu toate acestea, acest proces leagă strâns adaptarea corpului și adaptarea mentală individuală.
Totul în această lume luptă spre echilibru și armonie, iar relațiile individuale cu mediul tind spre armonizare. Și acest lucru se întâmplă nu numai pe nivel fizic, dar și pe plan mental. Puteți da următorul exemplu: o persoană râde, dar apoi i s-a spus o poveste foarte tristă, râsul nu mai este potrivit. Corpul și sistemul emoțional sunt activate prin homeostazie, cerând răspunsul corect - iar râsul tău este înlocuit cu lacrimi.
După cum vedem, principiul homeostaziei se bazează pe o legătură strânsă între fiziologie și psihologie. Totuși, principiul homeostaziei asociat cu autoreglementarea nu poate explica sursele schimbării.
Procesul homeostatic poate fi numit proces de autoreglare. Și întreg acest proces are loc la nivel subconștient. Corpul nostru are nevoi în multe domenii, dar contactele psihologice joacă un rol important. Simțind nevoia de a contacta alte organisme, o persoană își arată dorința de dezvoltare. Această dorință subconștientă reflectă, la rândul său, un impuls homeostatic.
Foarte des, un astfel de proces în psihologie se numește instinct. De fapt, acesta este un nume foarte corect, pentru că toate acțiunile noastre sunt instincte. Nu ne putem controla dorințele, care sunt dictate de instinct. Adesea supraviețuirea noastră depinde de aceste dorințe, sau cu ajutorul lor corpul cere ceea ce are nevoie. acest moment lipseste crunt.
Imaginați-vă situația: un grup de căprioare păște nu departe de un leu adormit. Deodată leul se trezește și răcnește, căprioara se împrăștie. Acum imaginează-te în locul căprioarei. Instinctul de autoconservare a funcționat în ea - a fugit. Trebuie să alerge foarte repede pentru a-și salva viața. Aceasta este homeostazia psihologică.
Dar trece ceva timp, iar căprioară începe să-și piardă din abur. Chiar dacă ar putea fi un leu urmărind după ea, ea s-ar opri pentru că nevoia de a respira era în acest moment mai importantă decât nevoia de a alerga. Acesta este un instinct al corpului însuși, homeostazie fiziologică. Astfel, se pot distinge următoarele tipuri de homeostazie:
- Coercitiv.
- Spontan.
Faptul că căprioară a început să alerge este un impuls psihologic spontan. A trebuit să supraviețuiască și a fugit. Iar faptul că s-a oprit să-și tragă răsuflarea a fost constrângere. Corpul a forțat animalul să se oprească, altfel procesele vieții ar putea fi perturbate.
Importanța homeostaziei este foarte importantă pentru orice organism, atât din punct de vedere psihologic, cât și fizic. O persoană poate învăța să trăiască în armonie cu sine și cu mediul înconjurător fără a urma doar impulsurile instinctelor. Trebuie doar să vadă și să înțeleagă corect lumea, și, de asemenea, sortați-vă gândurile, punând prioritățile în ordinea corectă. Autor: Lyudmila Mukhacheva
Homeostazia în sensul clasic al cuvântului este un concept fiziologic care denotă stabilitatea compoziției mediului intern, constanța componentelor compoziției sale, precum și echilibrul bio. funcții fiziologice orice organism viu.
Baza unei astfel de funcții biologice precum homeostazia este capacitatea organismelor vii și a sistemelor biologice de a rezista la schimbările de mediu; În acest caz, organismele folosesc mecanisme de apărare autonome.
Acest termen a fost folosit pentru prima dată de fiziologul american W. Cannon la începutul secolului al XX-lea.
Orice obiect biologic are parametri universali de homeostazie.
Homeostazia sistemului și a corpului
Baza științifică pentru un astfel de fenomen precum homeostazia a fost formată de francezul C. Bernard - a fost o teorie despre compoziția constantă a mediului intern în organismele ființelor vii. Această teorie științifică a fost formulată în anii optzeci ai secolului al XVIII-lea și a fost dezvoltată pe scară largă.
Deci, homeostazia este rezultatul unui mecanism complex de interacțiune în domeniul reglarii și coordonării, care apare atât în organism în ansamblu, cât și în organele sale, celulele și chiar la nivel molecular.
Conceptul de homeostazie a primit un impuls pentru o dezvoltare suplimentară ca urmare a utilizării metodelor cibernetice în studiul sistemelor biologice complexe, cum ar fi biocenoza sau populația).
Funcțiile homeostaziei
Studiul obiectelor cu funcție de feedback a ajutat oamenii de știință să învețe despre numeroasele mecanisme responsabile de stabilitatea lor.
Chiar și în condiții de schimbări grave, mecanismele de adaptare (adaptarea) nu permit chimicale și proprietăți fiziologice corpul se va schimba foarte mult. Acest lucru nu înseamnă că ele rămân absolut stabile, dar de obicei nu apar abateri grave.
![](https://i0.wp.com/evosfera.ru/images/gomeostaz-sistemi.jpg)
Mecanisme de homeostazie
Mecanismul homeostaziei în organismele animalelor superioare este cel mai bine dezvoltat. În organismele păsărilor și mamiferelor (inclusiv a oamenilor), funcția de homeostazie permite menținerea stabilității numărului de ioni de hidrogen și reglează constanța. compoziție chimică sânge, menține presiunea în sistemul circulator și temperatura corpului la aproximativ același nivel.
Există mai multe moduri în care homeostazia afectează sistemele de organe și corpul în ansamblu. Acest lucru poate fi influențat de hormoni, de sistemul nervos, de sistemele excretoare sau neuro-umorale ale corpului.
Homeostazia umană
De exemplu, stabilitatea presiunii în artere este menținută printr-un mecanism de reglare care funcționează în maniera reacțiilor în lanț în care intră organele sanguine.
Acest lucru se întâmplă deoarece receptorii vasculari simt o schimbare a presiunii și transmit un semnal despre aceasta către creierul uman, care trimite impulsuri de răspuns către centrii vasculari. Consecința acestui lucru este o creștere sau scădere a tonusului sistemului circulator (inima și vasele de sânge).
În plus, intră în joc organele de reglare neuroumorală. Ca urmare a acestei reacții, presiunea revine la normal.
Homeostazia ecosistemului
Un exemplu de homeostazie în floră poate servi la menținerea constantă a umidității frunzelor prin deschiderea și închiderea stomatelor.
Homeostazia este, de asemenea, caracteristică comunităților de organisme vii de orice grad de complexitate; de exemplu, faptul că în cadrul unei biocenoze se menține o compoziție relativ stabilă a speciilor și indivizilor este o consecință directă a acțiunii homeostaziei.
Homeostazia populației
Acest tip de homeostazie, cum ar fi homeostazia populației (celălalt nume este genetic) joacă rolul de regulator al integrității și stabilității compoziției genotipice a populației într-un mediu în schimbare.
Acționează prin păstrarea heterozigozității, precum și prin controlul ritmului și direcției modificărilor mutaționale.
Acest tip de homeostazie permite unei populații să mențină o compoziție genetică optimă, ceea ce permite comunității de organisme vii să mențină viabilitate maximă.
Rolul homeostaziei în societate și ecologie
Necesitatea gestionării sistemelor complexe de natură socială, economică și culturală a condus la extinderea termenului de homeostazie și la aplicarea acestuia nu numai la obiectele biologice, ci și la obiectele sociale.
Un exemplu de lucru al mecanismelor sociale homeostatice este următoarea situație: dacă există o lipsă de cunoștințe sau abilități sau deficiență profesională într-o societate, atunci printr-un mecanism de feedback acest fapt obligă comunitatea să se dezvolte și să se perfecționeze.
Și dacă există un număr în exces de profesioniști care nu sunt de fapt solicitați de societate, va apărea feedback negativ și vor fi mai puțini reprezentanți ai profesiilor inutile.
Recent, a descoperit conceptul de homeostazie aplicare largă iar în ecologie, datorită necesității de a studia starea sistemelor ecologice complexe și a biosferei în ansamblu.
În cibernetică, termenul de homeostază este folosit pentru a se referi la orice mecanism care are capacitatea de a se autoregla automat.
Link-uri pe tema homeostaziei
Homeostazia pe WikipediaHomeostazia, homeostazia (homeostazia; grecescul homoios asemănător, la fel + stare de stază, imobilitate), - constanța dinamică relativă a mediului intern (sânge, limfa, lichid tisular) și stabilitatea funcțiilor fiziologice de bază (circulația, respirația, termoreglarea, metabolismul și etc.) ale corpului uman și animal. Mecanismele de reglare care mențin starea fiziologică sau proprietățile celulelor, organelor și sistemelor întregului organism la un nivel optim sunt numite homeostatice.
După cum se știe, o celulă vie este un sistem mobil, autoreglabil. A ei organizare internă susținută de procese active care vizează limitarea, prevenirea sau eliminarea deplasărilor cauzate de diverse influențe din mediu și mediu 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 integrală, ale cărei elemente celulare sunt specializate pentru a îndeplini diverse funcții. Interacțiunea în interiorul organismului 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 au, în unele cazuri, efecte reciproc opuse (antagoniste) 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 apar în timpul vieții organismului.
Termenul de „homeostazie” a fost propus în 1929 de către fiziologul W. Cannon, care credea că procesele fiziologice care mențin stabilitatea în organism sunt atât de complexe și diverse încât este indicat să le combine sub denumirea comună homeostaziei. Cu toate acestea, în 1878, C. Bernard scria că toate procesele vieții au un singur scop - menținerea constantă a condițiilor de viață în mediul nostru intern. Declarații similare se găsesc în lucrările multor cercetători din secolul al XIX-lea și prima jumătate a secolului al XX-lea. (E. Pfluger, S. Richet, Frederic (L.A. Fredericq), I.M. Sechenov, I.P. Pavlov, K.M. Bykov și alții). Lucrările lui L.S. au avut o mare importanță pentru studiul problemei homeostaziei. Stern (cu colegii), dedicat rolului funcțiilor de barieră care reglează compoziția și proprietățile micromediului organelor și țesuturilor.
Însăși ideea de homeostazie nu corespunde conceptului de echilibru stabil (nefluctuant) în organism - principiul echilibrului nu se aplică
complex fiziologic și biochimic
procese care au loc în sistemele vii. De asemenea, este incorect să contrastăm homeostazia cu fluctuațiile ritmice din mediul intern. Homeostazia în larg înțeles acoperă aspecte ale cursului 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. Granițele homeostaziei pot fi rigide și flexibile, schimbându-se în funcție de vârsta individuală, sex, condiții sociale, profesionale și alte condiții.
De o importanță deosebită pentru viața corpului este constanța compoziției sângelui - matricea fluidă a corpului, așa cum spune W. Cannon. Este bine cunoscută stabilitatea reacției sale active (pH), presiunea osmotică, raportul electroliților (sodiu, calciu, clor, magneziu, fosfor), conținutul de glucoză, numărul de elemente formate și așa mai departe. De exemplu, pH-ul sângelui, de regulă, nu depășește 7,35-7,47. Chiar și tulburările severe ale metabolismului acido-bazic cu patologia acumulării de acid 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 active osmotic ale metabolismului interstițial, aceasta rămâne la un anumit nivel și se modifică numai în anumite condiții patologice severe.
În ciuda faptului că sângele reprezintă mediul intern general al corpului, celulele organelor și țesuturilor nu intră direct în contact cu acesta.
În organismele pluricelulare, fiecare organ are propriul său mediu intern (micromediu), corespunzător structurii sale și caracteristici funcționale, iar starea normală a organelor depinde de compoziția chimică, fizico-chimică, biologică și alte proprietăți ale acestui micromediu. Homeostazia sa este determinată de starea funcțională a barierelor histohematice și de permeabilitatea acestora în direcțiile sânge → lichid tisular, lichid tisular → sânge.
In mod deosebit important are o constanță a mediului intern pentru activitatea sistemului nervos central: chiar și modificările chimice și fizico-chimice minore care apar în lichidul cefalorahidian, glia și spațiile pericelulare pot provoca o întrerupere bruscă a fluxului proceselor vitale în neuronii individuali sau în ansambluri. Un sistem homeostatic complex, care include diverse mecanisme neuroumorale, biochimice, hemodinamice și alte mecanisme de reglare, este sistemul pentru asigurarea nivelului optim. tensiune arteriala. În acest caz, limita superioară a nivelului tensiunii arteriale este determinată de funcționalitatea baroreceptorilor sistemului vascular al corpului, iar limita inferioară este determinată de nevoile de alimentare cu sânge ale organismului.
Cele mai avansate mecanisme homeostatice din corpul animalelor superioare și al oamenilor includ procese de termoreglare;
Un sistem biologic de orice complexitate, din structurile subcelulare ale sistemelor funcționale și întregul organism, se caracterizează prin capacitatea de a se auto-organiza și autoregla. Capacitatea de a se autoorganiza se manifestă printr-o varietate de celule și organe în prezență principiu general structura elementară (membrane, organite etc.). Autoreglementarea este asigurată de mecanisme inerente însăși esenței viețuitoarelor.
Corpul uman este format din organe care, pentru a-și îndeplini funcțiile, sunt cel mai adesea combinate cu altele, formând astfel sisteme funcționale. Pentru aceasta, structurile de orice nivel de complexitate, de la molecule la întregul organism, necesită sisteme de reglare. Aceste sisteme asigură interacțiunea diferitelor structuri aflate deja într-o stare de repaus fiziologic. Ele sunt deosebit de importante într-o stare activă când corpul interacționează cu un mediu extern în schimbare, deoarece orice modificare necesită un răspuns adecvat din partea organismului. În acest caz, una dintre condițiile obligatorii pentru autoorganizare și autoreglare este păstrarea condițiilor constante ale mediului intern caracteristice organismului, care este denotat prin conceptul de homeostazie.
Ritmul funcțiilor fiziologice. Procesele fiziologice ale vieții, chiar și în condiții de repaus fiziologic complet, se desfășoară cu activitate variabilă. Întărirea sau slăbirea lor are loc sub influența unei interacțiuni complexe a factorilor exogeni și endogeni, care se numește „ritmuri biologice”. Mai mult, periodicitatea fluctuațiilor diferitelor funcții variază în limite extrem de largi, variind de la o perioadă de până la 0,5 ore până la perioade de mai multe zile și chiar mai mulți ani.
Conceptul de homeostazie
Funcționarea eficientă a proceselor biologice necesită anumite condiții, dintre care majoritatea ar trebui să fie permanente. Și cu cât sunt mai stabile, cu atât mai fiabil funcționează sistemul biologic. Aceste afecțiuni trebuie să includă în primul rând cele care ajută la menținerea unui nivel normal al metabolismului. Acest lucru necesită furnizarea de ingrediente metabolice inițiale și oxigen, precum și eliminarea metaboliților finali. Eficiența proceselor metabolice este asigurată de o anumită intensitate a proceselor intracelulare, determinată în primul rând de activitatea enzimelor. În același timp, activitatea enzimatică depinde și de acest lucru aparent factori externi, cum ar fi temperatura.
Stabilitatea în majoritatea condițiilor este necesară la orice nivel structural și funcțional, pornind de la o reacție biochimică individuală, celulă, și terminând cu sisteme funcționale complexe ale corpului. În viața reală, aceste condiții pot fi adesea încălcate. Apariția modificărilor se reflectă în starea obiectelor biologice și în fluxul proceselor metabolice în ele. În plus, cu cât structura unui sistem biologic este mai complexă, cu atât abaterile mai mari de la condițiile standard le poate rezista fără perturbări semnificative ale funcțiilor vitale. Acest lucru se datorează prezenței în organism a unor mecanisme adecvate care vizează eliminarea modificărilor apărute. De exemplu, activitatea proceselor enzimatice dintr-o celulă scade de 2-3 ori la fiecare scădere a temperaturii cu 10 °C. În același timp, animalele cu sânge cald, datorită prezenței mecanismelor de termoreglare, mențin o temperatură internă constantă pe o gamă destul de largă de modificări ale temperaturii externe. Ca urmare, stabilitatea acestei stări pentru apariția reacțiilor enzimatice la un nivel constant este menținută. Și de exemplu, o persoană care are și inteligență, având haine și locuință, poate perioadă lungă de timp există la temperaturi exterioare cu mult sub 0 °C.
În procesul de evoluție, s-au format reacții adaptative menite să mențină condiții constante ale mediului extern al organismului. Ele există atât la nivelul proceselor biologice individuale, cât și la nivelul întregului organism. Fiecare dintre aceste condiții este caracterizată de parametri corespunzători. Prin urmare, sistemele de reglare a constanței condițiilor controlează constanța acestor parametri. Și dacă acești parametri se abate de la normă dintr-un motiv oarecare, mecanismele de reglementare asigură revenirea lor la nivelul inițial.
Proprietatea universală a unui lucru viu de a menține în mod activ stabilitatea funcțiilor corpului, în ciuda influențelor externe care pot perturba IT, se numește homeostaziei.
Starea unui sistem biologic la orice nivel structural și funcțional depinde de un complex de influențe. Acest complex constă în interacțiunea mai multor factori, atât externi acestuia, cât și cei care sunt în interior sau formați ca urmare a proceselor care au loc în el. Nivelul de expunere la factori externi este determinat de starea corespunzătoare a mediului: temperatură, umiditate, iluminare, presiune, compoziția gazelor, campuri magnetice etc. Cu toate acestea, organismul poate și trebuie să mențină gradul de influență nu a tuturor factorilor externi și interni la un nivel constant. Evoluția le-a selectat pe cele care sunt mai necesare pentru păstrarea vieții sau pe cele pentru menținerea cărora s-au găsit mecanisme adecvate.
Constantele parametrilor homeostaziei Nu au o constanță clară. Sunt posibile și abaterile lor de la nivelul mediu într-o direcție sau alta într-un fel de „coridor”. Fiecare parametru are propriile limite de abateri maxime posibile. Ele diferă, de asemenea, în timpul în care organismul poate rezista la încălcarea unui parametru specific de homeostazie fără consecințe grave. În același timp, simpla abatere a unui parametru dincolo de „coridorul” poate provoca moartea structurii corespunzătoare - fie că este o celulă sau chiar un organism în ansamblu. Deci, în mod normal, pH-ul sângelui este de aproximativ 7,4. Dar poate fluctua între 6,8-7,8. Corpul uman poate rezista la gradul extrem de abatere a acestui parametru fără consecințe nocive doar pentru câteva minute. Un alt parametru homeostatic - temperatura corpului - în unele boli infecțioase poate crește până la 40 ° C și mai mult și rămâne la acest nivel pentru multe ore și chiar zile. Astfel, unele constante ale corpului sunt destul de stabile - - constante dure altele au o gamă mai largă de vibrații - constante plastice.
Modificările homeostaziei pot apărea sub influența oricăror factori externi și pot fi, de asemenea, de origine endogenă: intensificarea proceselor metabolice tinde să modifice parametrii homeostaziei. În același timp, activarea sistemelor de reglementare asigură cu ușurință revenirea acestora la un nivel stabil. Dar, dacă în repaus la o persoană sănătoasă, aceste procese sunt echilibrate și mecanismele de recuperare funcționează cu o rezervă de putere, atunci în cazul unei schimbări bruște a condițiilor de viață, în timpul bolilor se activează cu activitate maximă. Îmbunătățirea sistemelor de reglare a homeostaziei se reflectă și în dezvoltarea evolutivă. Astfel, absența unui sistem de menținere a temperaturii corporale constante la animalele cu sânge rece, determinând dependența proceselor de viață de temperatura externă variabilă, a limitat brusc dezvoltarea lor evolutivă. Cu toate acestea, prezența unui astfel de sistem la animalele cu sânge cald a asigurat așezarea acestora pe întreaga planetă și a făcut ca astfel de organisme să fie creaturi cu adevărat libere cu potențial evolutiv ridicat.
La rândul său, fiecare persoană are capacități funcționale individuale ale sistemelor de reglare a homeostaziei în sine. Acest lucru determină în mare măsură severitatea reacției organismului la orice influență și, în cele din urmă, afectează speranța de viață.
Homeostazia celulară . Unul dintre parametrii unici ai homeostaziei este „puritatea genetică” a populațiilor de celule ale corpului. Sistemul imunitar al organismului monitorizează proliferarea normală a celulelor. Dacă este perturbată sau citirea informațiilor genetice este afectată, apar celule străine a unui organism dat. Sistemul amintit le distruge. Putem spune că un mecanism similar combate și pătrunderea celulelor străine (bacterii, viermi) sau a produselor acestora în organism. Și acest lucru este asigurat și de sistemul imunitar (vezi secțiunea C - „Caracteristicile fiziologice ale leucocitelor”).
Mecanismele homeostaziei și reglarea lor
Sistemele care controlează parametrii homeostaziei constau din mecanisme de complexitate structurală variabilă: atât elemente relativ simple, cât și complexe neurohormonale destul de complexe. Metaboliții sunt considerați unul dintre cele mai simple mecanisme, dintre care unele pot influența local activitatea proceselor enzimatice și a diferitelor componente structurale ale celulelor și țesuturilor. Mecanismele mai complexe (neuroendocrine) care realizează interacțiunea interorganică sunt activate atunci când cele simple nu mai sunt suficiente pentru a readuce parametrul la nivelul necesar.
Procesele locale de autoreglare au loc în celulă cu negativ părere. Deci, de exemplu, cu intens munca muscularaîn muşchii scheletici, din cauza unei deficienţe relative de 02, se acumulează suboxizi NEP şi produşi metabolici. Ele schimbă pH-ul sarcoplasmei în partea acidă, ceea ce poate provoca moartea structurilor individuale, a întregii celule sau chiar a organismului. Când pH-ul scade, proprietățile conformaționale ale proteinelor citoplasmatice și ale complexelor membranare se modifică. Acesta din urmă provoacă o modificare a razei porilor, o creștere a permeabilității membranelor (partițiilor) tuturor structurilor subcelulare și o întrerupere a gradienților de ioni.
Rolul fluidelor corporale în homeostazie. Lichidele corpului sunt considerate veriga centrală în menținerea homeostaziei. Pentru majoritatea organelor acesta este sânge și limfa, iar pentru creier este sânge și lichid cefalorahidian (LCR). Sângele joacă un rol deosebit de important. În plus, mediile lichide pentru o celulă sunt citoplasma și fluidul intercelular.
Funcțiile mediilor lichide Menținerea homeostaziei este destul de variată. În primul rând, mediile lichide oferă procesele metabolice cu stofe. Ele nu numai că aduc celulelor substanțe necesare vieții, ci și transportă metaboliți din ele, care altfel se pot acumula în celule în concentrații mari.
În al doilea rând, mediile lichide au propriile mecanisme necesare menținerii anumitor parametri ai homeostaziei. De exemplu, sistemele tampon atenuează schimbarea stării acido-bazice atunci când acizii sau bazele intră în sânge.
în al treilea rând, mediile lichide participă la organizarea sistemului de control al homeostaziei. Există, de asemenea, mai multe mecanisme aici. Astfel, datorită transportului metaboliților, organele și sistemele îndepărtate (rinichi, plămâni etc.) sunt implicate în procesul de menținere a homeostaziei. În plus, metaboliții conținuti în sânge, acționând asupra structurilor și receptorilor altor organe și sisteme, pot declanșa răspunsuri reflexe complexe și mecanisme hormonale. De exemplu, termoreceptorii răspund la sângele „cald” sau „rece” și, în consecință, modifică activitatea organelor implicate în formarea și transferul căldurii.
Receptorii sunt, de asemenea, localizați în pereții vaselor de sânge. Ei participă la reglarea compoziției chimice a sângelui, a volumului și a presiunii acestuia. Odată cu iritarea receptorilor vasculari, încep reflexele, a căror parte efectoră sunt organele și sistemele corpului. Importanța mare a sângelui în menținerea homeostaziei a devenit baza formării unui sistem special de homeostazie pentru mulți parametri ai sângelui însuși și volumul acestuia. Pentru a le păstra, există mecanisme complexe care sunt incluse într-un sistem unificat de reglare a homeostaziei organismului.
Cele de mai sus pot fi ilustrate clar folosind exemplul activității musculare intense. În timpul executării sale, produsele metabolice sub formă de acizi lactic, piruvic, acetoacetic și alți acizi sunt eliberate din mușchi în fluxul sanguin. Metaboliții acizi sunt mai întâi neutralizați de rezervele alcaline de sânge. În plus, ele activează circulația sângelui și respirația prin mecanisme reflexe. Conectarea acestor sisteme corporale, pe de o parte, îmbunătățește furnizarea de 02 către mușchi și, prin urmare, reduce formarea de produse sub-oxidate; pe de altă parte, ajută la creșterea eliberării de CO2 prin plămâni, mulți metaboliți prin rinichi și glandele sudoripare.
HOMEOSTAZA, homeostaziei (homeostaziei; Greacă, homoios asemănător, la fel + stare de stază, imobilitate), - constanța dinamică relativă a mediului intern (sânge, limfa, lichid tisular) și stabilitatea funcțiilor fiziologice de bază (circulația, respirația, termoreglarea, metabolismul etc.). ) corpuri umane și animale. Mecanisme de reglementare care susțin physiol. starea sau proprietățile celulelor, organelor și sistemelor întregului organism la un nivel optim se numesc homeostatice.
După cum se știe, 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 extern și 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 au, în unele cazuri, efecte reciproc opuse (antagoniste) care se echilibrează reciproc. Aceasta duce la stabilirea unui fiziol mobil, fundal (fiziol, echilibru) în organism și permite sistemului viu să mențină o relativă constanță dinamică, în ciuda schimbărilor din mediu și a schimbărilor care apar în timpul vieții organismului.
Termenul de „homeostază” a fost propus în 1929 de Amer. fiziologul W. Cannon, care credea că physiol, procesele care mențin stabilitatea în organism sunt atât de complexe și diverse încât este indicat să le unim sub denumirea generală G. Cu toate acestea, în 1878, C. Bernard scria că toate procesele vieții au doar unul scopul este de a menține condiții constante de viață în mediul nostru intern. Declarații similare se găsesc în lucrările multor cercetători din secolul al XIX-lea și prima jumătate a secolului al XX-lea. [E. Pfluger, S. Richet, Frederic (L. A. Fredericq), I. M. Sechenov, I. P. Pavlov, K. M. Bykov etc.]. Lucrările lui L. S. Stern (o.), dedicate rolului funcțiilor de barieră (vezi) care reglementează compoziția și proprietățile micromediului organelor și țesuturilor, au fost de mare importanță pentru studiul problemei lui G.
Însăși ideea lui G. nu corespunde conceptului de echilibru stabil (nefluctuant) în organism - principiul echilibrului nu este aplicabil la fiziol complex și biochimic. procese care au loc în sistemele vii. De asemenea, este incorect să punem în contrast G. cu fluctuații ritmice din mediul intern (vezi Ritmuri biologice). G. într-un sens larg, acoperă aspecte ale cursului ciclic și de fază al reacțiilor, compensarea (vezi Procese compensatorii), reglarea și autoreglementarea fiziologiei, funcțiile (vezi Autoreglementarea funcțiilor fiziologice), dinamica interdependenței nervos, umoral și alte componente ale procesului de reglare. Granițele lui G. pot fi rigide și flexibile și variază în funcție de vârstă individuală, sex, social și profesie. si alte conditii.
De o importanță deosebită pentru viața corpului este constanța compoziției sângelui - matricea fluidă a corpului, așa cum spune W. Cannon. Este bine cunoscută stabilitatea reacției sale active (pH), presiunea osmotică, raportul electroliților (sodiu, calciu, clor, magneziu, fosfor), conținutul de glucoză, numărul de elemente formate etc.. Deci, de exemplu, pH-ul sângelui, de regulă, nu depășește 7.35-7.47. Chiar și tulburările severe ale metabolismului acido-bazic cu patol, acumularea de acizi în lichidul tisular, de exemplu, cu acidoza diabetică, au un efect foarte mic asupra reacției active a sângelui (vezi Echilibrul acido-bazic). 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, ea rămâne la un anumit nivel și se modifică numai în unele condiții severe de patologie (vezi Presiunea osmotică). Menținerea unei presiuni osmotice constante este de o importanță capitală pentru metabolismul apei și menținerea echilibrului ionic în organism (vezi Metabolismul apă-sare). Concentrația ionilor de sodiu în mediul intern este cea mai constantă. Conținutul altor electroliți variază, de asemenea, în limite înguste. Prezența unui număr mare de osmoreceptori (vezi) în țesuturi și organe, inclusiv în formațiunile nervoase centrale (hipotalamus, hipocamp) și un sistem coordonat de regulatori ai metabolismului apei și a compoziției ionilor permite organismului să elimine rapid schimbările osmotice. presiunea sângelui care apar, de exemplu, la introducerea apei 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 pluricelulare, fiecare organ are propriul mediu intern (micromediu), corespunzător caracteristicilor sale structurale și funcționale, iar starea normală a organelor depinde de substanța chimică. compoziția, fizico-chimic, biol și alte proprietăți ale acestui micromediu. G.-ul său este determinat de starea funcțională a barierelor histohematice (vezi Funcții de barieră) și de permeabilitatea acestora în direcțiile sânge -> lichid tisular, lichid tisular -> sânge.
Constanța mediului intern pentru activitatea centrului este de o importanță deosebită. n. pp.: chiar și substanțe chimice minore. și fizico-chimic deplasările care apar în lichidul cefalorahidian, glia și spațiile pericelulare pot provoca o perturbare bruscă în cursul proceselor vitale în neuronii individuali sau în ansamblurile acestora (vezi bariera hemato-encefalică). 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 (vezi). În acest caz, limita superioară a nivelului tensiunii arteriale este determinată de funcționalitatea baroreceptorilor sistemului vascular al corpului (vezi Angioceptori), iar limita inferioară este determinată de nevoile de alimentare cu sânge ale organismului.
Cele mai avansate mecanisme homeostatice din corpul animalelor superioare și al oamenilor includ procese de termoreglare (vezi); La animalele homeoterme, fluctuațiile de temperatură variază departamente interne corpurile cu cele mai dramatice schimbări de temperatură din mediu nu depășesc zecimi de grad.
Diferiți cercetători explică mecanismele biologiei generale în moduri diferite. caracterul care stă la baza lui G. Astfel, W. Cannon a acordat o importanță deosebită c. n. pp., L.A. Orbeli a considerat funcția adaptiv-trofică a sistemului nervos simpatic ca fiind unul dintre factorii conducători. Rolul organizator al aparatului nervos (principiul nervismului) stă la baza ideilor larg cunoscute despre esența principiilor lui G. (I. M. Sechenov, I. P. Pavlov, A. D. Speransky etc.). Totuși, nici principiul dominant (A. A. Ukhtomsky), nici teoria funcțiilor de barieră (L. S. Stern), nici sindromul general de adaptare (G. Selye), nici teoria sistemelor funcționale (P. K. Anokhin), nici reglarea hipotalamică a lui G. (N.I. Grashchenkov) și multe alte teorii nu rezolvă complet problema lui G.
În unele cazuri, ideea lui G. nu este folosită în întregime în mod legitim pentru a explica fiziol izolat, condiții, procese și chiar fenomene sociale. Așa au apărut în literatură termenii „imunologic”, „electrolit”, „sistemic”, „molecular”, „fizico-chimic”, „homeostază genetică” etc.. S-a încercat reducerea problemei G. la principiul autoreglării (vezi Sistem biologic, autoreglare în sistemele biologice). Un exemplu de soluție la problema lui G. din perspectiva ciberneticii este încercarea lui Ashby (W. R. Ashby, 1948) de a construi un dispozitiv de autoreglare care modelează capacitatea organismelor vii de a menține nivelul anumitor cantități în interiorul fiziolului, acceptabil. limite (vezi Homeostat). Unii autori consideră mediul intern al corpului sub forma unui sistem complex de lanțuri cu multe „inputuri active” ( organe interne) și fiziol individual, indicatori (fluxul sanguin, tensiunea arterială, schimbul de gaze etc.), valoarea fiecăruia fiind determinată de activitatea „intrarilor”.
În practică, cercetătorii și clinicienii se confruntă cu întrebări de evaluare a capacităților adaptative (adaptative) sau compensatorii ale organismului, reglarea, întărirea și mobilizarea acestora și prezicerea răspunsurilor 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 convenție, acestea pot include tulburări funcționale activitatea normală a organismului asociată cu îmbătrânirea acestuia, restructurarea forțată a ritmurilor biologice, unele fenomene de distonie vegetativă, reactivitate hiper- și hipocompensatoare sub influențe stresante și extreme (vezi Stresul), etc.
Pentru a evalua starea mecanismelor homeostatice în fiziol, experiment și în wedge, practică, se folosesc o varietate de teste funcționale dozate (rece, căldură, adrenalină, insulină, mesaton etc.) cu determinarea raportului dintre substanțele biologic active (hormoni). , mediatori, metaboliți) în sânge și urină etc.
Mecanisme biofizice ale homeostaziei
Din punct de vedere chimic. În biofizică, 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 physiolului, optim. În conformitate cu conceptele de termodinamică (vezi), un organism și o celulă pot exista și se pot adapta la astfel de condiții de mediu în care un flux staționar de fizico-chimic poate fi stabilit într-un sistem biol. procese, adică homeostazia. Rolul principal în formarea gazului 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 (vezi Membrane biologice).
Din acest punct de vedere, cauzele principale ale tulburării sunt reacțiile non-enzimatice care apar la nivelul membranelor, neobișnuite pentru viața normală; 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 (vezi Radicali, Reacții în lanț). Factorii care provoacă tulburările G. includ și agenți care provoacă formarea radicalilor - radiații ionizante, toxine infecțioase, anumite alimente, nicotină, precum și lipsa de vitamine etc.
Unul dintre principalii factori care stabilizează starea homeostatică și funcțiile membranelor sunt bioantioxidanții, care inhibă dezvoltarea reacțiilor radicale oxidative (vezi Antioxidanți).
Caracteristicile homeostaziei legate de vârstă la copii
Constanța mediului intern al corpului și stabilitatea relativă fizico-chimică. indicatori în copilărie sunt prevazute cu o predominanta pronuntata a proceselor metabolice anabolice fata de cele catabolice. Aceasta este o condiție indispensabilă pentru creștere (vezi) și distinge corpul copilului de corpul adulților, la care intensitatea proceselor metabolice este într-o stare de echilibru dinamic. În acest sens, reglarea neuroendocrină a corpului copilului se dovedește a fi mai intensă decât la adulți. Fiecare perioadă de vârstă este caracterizată de trăsături specifice ale mecanismelor lui G. și ale reglementării acestora. Prin urmare, tulburările gastro-intestinale severe, adesea punând viața în pericol, apar la copii mult mai des decât la adulți. Aceste tulburări sunt cel mai adesea asociate cu imaturitatea funcțiilor homeostatice ale rinichilor, cu tulburări ale funcțiilor tractului gastrointestinal. tractul sau funcția respiratorie a plămânilor (vezi Respirație).
Creșterea unui copil, exprimată printr-o creștere a masei celulelor sale, este însoțită de modificări distincte în distribuția lichidului în organism (vezi Metabolismul apă-sare). Creșterea absolută a volumului lichidului 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 fluidului (reglarea volumului) asigură compensarea abaterilor în balanța apei în limite destul de înguste. Gradul ridicat de hidratare a țesuturilor la nou-născuți și copiii mici determină nevoia de apă a copilului (pe unitate de greutate corporală) este semnificativ mai mare decât la adulți. Pierderea apei sau limitarea acesteia duce rapid la dezvoltarea deshidratării din cauza sectorului extracelular, adică a mediului intern. În același timp, rinichii - principalele organe executive din sistemul de reglare a volumului - nu asigură economii de apă. Factorul limitator de reglare este imaturitatea sistemului tubular renal. Cea mai importantă caracteristică a controlului neuroendocrin al G. la nou-născuți și copiii mici este secreția relativ mare și excreția renală de aldosteron (vezi), 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 la adulți (+ 6 mOsm/L). Acest lucru se datorează suprafeței corporale mai mari la 1 kg de greutate și, prin urmare, pierderilor mai semnificative de apă în timpul respirației, precum și imaturității mecanismelor renale de concentrare a urinei la copii. Tulburările lui G., manifestate prin hiperosmoză, sunt deosebit de frecvente la copii în perioada neonatală și primele luni de viață; la vârste mai înaintate începe să predomine hipoosmoza asociată cu cap. arr. cu galben-chish. boală sau boală de rinichi. Mai puțin studiată este reglarea ionică a sângelui, care este strâns legată de activitatea rinichilor și de natura nutriției.
Anterior, se credea că principalul factor care determină presiunea osmotică a lichidului extracelular era concentrația de sodiu, dar studii mai recente au arătat că nu există o corelație strânsă între conținutul de sodiu din plasma sanguină și valoarea presiunii osmotice totale. în patologie. Excepția este hipertensiunea plasmatică. În consecință, efectuarea terapiei homeostatice prin administrarea de soluții de glucoză-sare necesită monitorizarea nu numai a conținutului de sodiu din ser sau plasma sanguină, ci și modificări ale osmolarității totale a lichidului extracelular. Concentrația de zahăr și uree este de mare importanță în menținerea presiunii osmotice generale în mediul intern. Conținutul acestor substanțe active osmotic și efectul lor asupra metabolismului apă-sare în multe stări patolice poate crește brusc. Prin urmare, pentru orice încălcare a G., este necesar să se determine concentrația de zahăr și uree. Datorită celor de mai sus, la copiii mici, dacă regimurile apă-sare și proteine sunt perturbate, se poate dezvolta o stare de hiper- sau hipoosmoză latentă, hiperazotemie (E. Kerpel-Froniusz, 1964).
Un indicator important care caracterizează G. la copii este concentrația ionilor de hidrogen în sânge și lichid extracelular. În perioadele prenatale și postnatale timpurii, reglarea echilibrului acido-bazic este strâns legată de gradul de saturație cu oxigen al sângelui, 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 lapte în țesuturile acestuia. În plus, imaturitatea funcției acidogenetice a rinichilor creează premisele pentru dezvoltarea acidozei „fiziologice” (vezi). Datorită particularităților lui G., nou-născuții se confruntă adesea cu tulburări care se limitează între fiziologic și patologic.
Restructurarea sistemului neuroendocrin în timpul pubertății este, de asemenea, asociată cu modificări în G. Cu toate acestea, funcțiile organele executive(rinichi, plămâni) ating gradul maxim de maturitate la această vârstă, prin urmare sindroamele severe sau bolile de G. sunt rare, dar mai des vorbim despre
despre modificări compensate ale metabolismului, care pot fi detectate doar prin analize biochimice de sânge. În clinică, pentru a caracteriza G. la copii, este necesar să se examineze următorii indicatori: hematocritul, presiunea osmotică totală, conținutul de sodiu, potasiu, zahăr, bicarbonați și uree în sânge, precum și pH-ul sângelui, pO 2 și pCO2.
Caracteristicile homeostaziei la vârste înaintate 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 nivelului 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. Odată cu îmbătrânirea organismului, constanta celui mai important physiol, funcțiile se mențin în condiții de scădere a fiabilității și de reducere a posibilei game de physiol, modificări în G. Conservarea relativă G. cu semnificative structurale, metabolice și modificari functionale se realizează prin faptul că simultan nu se produce doar extincția, perturbarea și degradarea, ci și dezvoltarea unor mecanisme adaptative specifice. Din acest motiv, se menține un nivel constant de zahăr din sânge, pH din sânge, presiune osmotică, potențial de membrană celulară etc.
Modificările mecanismelor de reglare neuroumorală (vezi), o creștere a sensibilității țesuturilor la acțiunea hormonilor și a mediatorilor pe fondul unei slăbiri a influențelor nervoase au o importanță semnificativă în conservarea G. în procesul de îmbătrânire a organismului. .
Odată cu îmbătrânirea corpului, activitatea inimii, ventilația pulmonară, schimbul de gaze, funcțiile renale, secreția glandelor digestive, funcția glandelor endocrine, metabolismul etc. se modifică semnificativ. Aceste modificări pot fi caracterizate ca homeoreză - o traiectorie (dinamică) naturală a modificărilor de intensitate a metabolismului și a fiziolului. funcţionează cu vârsta în timp. Semnificația cursului modificărilor legate de vârstă este foarte importantă pentru caracterizarea procesului de îmbătrânire al unei persoane, determinarea vârstei sale.
La bătrânețe și bătrânețe, potențialul general al mecanismelor de adaptare scade. Prin urmare, la bătrânețe, sub sarcini crescute, stres și alte situații, crește probabilitatea eșecului mecanismelor de adaptare și a perturbării sănătății. O astfel de scădere a fiabilității mecanismelor lui G. este una dintre cele mai importante premise pentru dezvoltarea patolului și a tulburărilor la bătrânețe.
Bibliografie: Adolf E. Dezvoltarea reglementărilor fiziologice, trad. din engleză, M., 1971, bibliogr.; Anokhin P.K. Eseuri despre fiziologia sistemelor funcționale, M., 1975, bibliogr.; În e l t i-sh e în Yu. E., Samsygina G, A. și Ermakova I. A. Despre caracteristicile funcției de osmoreglare a rinichilor la copiii din perioada nou-născutului, Pediatrie, nr. 5, p. 46, 1975; Gellhorn E. Funcțiile de reglare ale sistemului nervos autonom, trad. din engleză, M., 1948, bibliogr.; GlensdorfP. și Prigogine. Teoria termodinamică a structurii" stabilitate și fluctuații, trad. din engleză, M., 1973, bibliogr.; Homeostazia, ed. P. D. Gorizontova, M., 1976; Funcția respiratorie a sângelui fetal în clinica obstetrică, ed. L. S. Persianinova şi colab., M., 1971; Kassil G.N. Problema homeostaziei în fiziologie și clinică, Vestn. Academia de Științe Medicale a URSS, nr. 7, p. 64, 1966, bibliogr.; Rozanova V.D. Eseuri de farmacologie experimentală de vârstă, L., 1968, bibliogr.; F r despre l-k şi cu V. V. Reglementare, adaptare şi îmbătrânire, JI., 1970, bibliogr.; Stern L. S. Mediu nutritiv direct al organelor și țesuturilor, M., 1960; CannonW. B. Organizarea homeostaziei fiziologice, Physiol. Apoc., v. 9, p. 399, 1929; Regulatoare homeostatice, ed. de G, E. W. Wolstenholme a. J. Knight, L., 1969; Langley L. L. Homeostasis, Stroudsburg, 1973.
G. N. Kassil; Yu. E. Veltishchev (ped.), B. N. Tarusov (biofiz.), V. V. Frolkis (ger.).