Homeostaza (iz grščine - homois - pomeni podobno, stasis - trajanje ali stanje) edinstvena sposobnost sistema, da vzdržuje stabilnost notranjega okolja ne glede na vpliv zunanjih dejavnikov. Kaj je homeostaza? Kateri so vzroki za motnje homeostaze?

Homeostazani nič drugega kot sposobnost telesa, da vzdržuje relativno notranje ravnovesje. Ohranjanje notranje stabilnosti vitalnih funkcij zahteva stalno spremljanje vrednosti najpomembnejših sistemskih parametrov. Človeško telo ima približno tisoč različnih sistemov za nadzor in regulacijo – življenje in zdravje pa sta pogosto odvisna od njihovega pravilnega delovanja.

Najpomembnejši dejavniki, ki so podvrženi spremembam in natančnemu nadzoru, vključujejo:

  • koncentracija kemikalij v telesnih tekočinah (kri ali plazmi)
  • osmotski tlak,
  • pH telesnih tekočin,
  • krvni tlak,
  • volumen telesne tekočine,
  • telesna temperatura (pri toplokrvnih organizmih).

Gradnja celice in vzdrževanje homeostaze

Vsi človeški sistemi sodelujejo pri vzdrževanju pravilne homeostaze. Že na osnovni ravni celične strukture pa so bistvene značilnosti ohranjanja homeostaze na globalni ravni popolnoma vidne.

Ena najpomembnejših organelov, potrebnih za vzdrževanje ustreznih parametrov tekočin in tlaka, je celična membrana, ki ločuje celico od zunanjega okolja. Ima t.i "Tekoči mozaik", kjer beljakovine plavajo v dvojni plasti fosfolipidnih molekul.

Zahvaljujoč kompleksni in polarni strukturi celične membrane omogočajo selektivni transport različnih snovi, ki poteka tako z difuzijo – torej pretokom v skladu s koncentracijskim gradientom raztopin, kot tudi aktivno – skozi beljakovine.

Zahvaljujoč posebnim receptorskim proteinom na površini membran je možno sprejemati informacije od zunaj. Sprejem signala sproži vrsto kratkotrajnih in dolgoročnih reakcij, katerih namen je:

  • aktivacija ali deaktivacija encimov,
  • stimulacija ali oslabitev celičnega metabolizma,
  • izražanje genov v celičnem jedru (vsebuje genetske informacije, potrebne za sintezonove beljakovine, ki spreminjajo celični metabolizem).

Da bi celice in celotni sistemi ostali energetsko neodvisni, morajo mitohondriji nenehno delovati.

Te drobne organele delujejo kot majhne energetske tovarne v celici. Zahvaljujoč posebni, glavnikasti notranji zgradbi mitohondrijev je mogoče izvajati številne procese, ki sestavljajo t.i. znotrajcelično dihanje.

V tem procesu je možno proizvajati energijo iz hranil (vključno z glukozo). Shranjen je v ATP, ki je univerzalni nosilec energije v celici in se uporablja v stotinah drugih reakcij. Ta postopek je podvržen spremembam glede na prisotnost kisika.

Med intenzivno vadbo našim mišicam začne primanjkovati esencialnega kisika – zato mitohondriji »preklopijo« na anaerobno dihanje, kjer nastane mlečna kislina kot stranski produkt.

Prav ta mehanizem je odgovoren za nastanek boleče bolečine. Kljub začasno neugodnim razmeram lahko telo še vedno opravlja delo in se odziva na dražljaje.

možgani in homeostaza

Glavni center, ki nadzoruje vse procese v telesu, so seveda možgani – in natančneje živčni centri osrednjega živčnega sistema (CNS), ki prejemajo informacije od receptorjev celotnega telesa.

Prejete informacije se obdelujejo predvsem v delu možganov, imenovanem hipotalamus. Odziv na določen dražljaj se prenaša skozi avtonomni živčni sistem (tj. sistem, ki prenaša živčne impulze do notranjih organov) in preko endokrinih žlez.

Kemični oddajniki, sproščeni iz nevronskih končičev (delujejo kot oddajniki), imajo prav tako pomembno vlogo pri komunikaciji in uravnavanju notranjega ravnovesja.

Eden najpomembnejših evolucijskih dosežkov toplokrvnih organizmov je bila neodvisnost od nevarnih temperaturnih sprememb v naseljenem okolju. To je postalo mogoče zahvaljujoč razvoju možganov in oblikovanju termoregulacijskega centra, ki se nahaja v hipotalamusu.

Ta medij deluje kot občutljiv termostat, ki se po potrebi odloči ali poveča proizvodnjo toplote ali omeji toplotne izgube. Zahvaljujoč temu mehanizmu čutimo mrzlico (tj. krčenje mišičnih celic, ki spodbujajo proizvodnjo toplote v skeletnih mišicah) ali zoženje podkožnih žil.

Druge, očem nevidne spremembe, ki uravnavajo telesno temperaturo, ki jih prav tako nadzoruje termoregulacijski center, so npr.:

  • stimulacija simpatičnega živčnega sistema in izločanje noradrenalina(med drugim pospešuje presnovo celic maščobnega tkiva),
  • stimulacija izločanja endokrinih žlez (npr. sproščanje adrenalina, ki pospešuje presnovo glukoze),
  • stimulacija izločanja ščitničnih hormonov.

Kot je razvidno iz primera termoregulacijskega centra, je nadzor samo enega spremenljivega parametra v našem telesu (temperature) zelo zapletena mreža interakcij tako živčnega kot endokrinega sistema.

Homeostaza kot učinek učinkovite komunikacije

V človeškem sistemu je pravilen potek skoraj vseh funkcij odvisen od učinkovite komunikacije med celicami in sistemi - ne le v neposredni bližini, ampak tudi dlje.

Tako oddaljena komunikacija je med drugim možna z izločanjem aktivnih kemikalij v telesne tekočine (npr. kri ali cerebrospinalno tekočino). To se imenuje humoralna regulacija.

Kemični prenašalci vključujejo hormone, ki jih lahko proizvajajo endokrine žleze (kot so ščitnica, hipofiza ali nadledvične žleze), delujejo pa tudi lokalno (kot so histamin ali prostaglandini, ki delujejo pri alergijskih reakcijah) ali znotraj dano tkivo (npr. sekretin ali gastrin).

Ključno vlogo hormonov pri ohranjanju homeostaze v človeškem telesu lahko ponazorimo s primerom adrenalina – znan tudi kot hormon strahu, boja ali bega.

Adrenalin proizvaja medulla nadledvične žleze pri takojšnjem odzivu vseh vretenčarjev na grožnjo. Njegovi najpomembnejši učinki vključujejo:

  • hitrejši srčni utrip,
  • zvišanje krvnega tlaka,
  • bronhodilatacija,
  • razširitev zenice,
  • stimulacija centralnega živčnega sistema,
  • zvišanje glukoze v krvi (s povečanjem razgradnje glikogena v jetrih).

Vse te reakcije so namenjene spraviti telo v stanje "pripravljenosti", ki je v teku evolucije zaščitilo posameznika pred prehranjevanjem ali motiviralo za učinkovit pobeg.

Povratne informacije pri ohranjanju homeostaze

V višjih organizmih je delovanje nekaterih sistemov pod stalnim nadzorom drugih. Tako zapleten nadzorni sistem je osnova za vzdrževanje homeostaze.

Večina človeških fizioloških procesov je urejenih zahvaljujoč t.i povratne informacije. Za razliko od enosmernega nadzora (tako živčnega kot humoralnega) - kjer se informacije prenašajo samo v eni smeri med dvema organoma, je v sistemu povratnih informacij dvosmerni prenos informacij.

V povratni zankipovratne informacije, delovanje enega organa vpliva na stimulacijo drugega, ta pa pošilja informacije, ki zavirajo aktivnost prvega (negativna povratna informacija).

Negativna povratna informacijaje najpogostejša vrsta regulacije parametrov v človeškem telesu. Primer takšne zanke je lahko na primer izločanje ščitničnih hormonov.

Ščitnični hormoni (T3 in T4) - na splošno - povečajo presnovo in nadzorujejo delovanje večine tkiv. Njihovo delovanje je potrebno za pravilno delovanje številnih sistemov in funkcij našega telesa.

Delo ščitnice uravnavata hipofiza in še en hormon - tirotropin (TSH), ki spodbuja ščitnico k proizvodnji hormonov. Pri povečani koncentraciji T3 in T4 se koncentracija TSH zmanjša, pri pomanjkanju teh dveh hormonov pa se koncentracija TSH poveča. Ta vrsta regulacije ščiti telo pred prekomerno proizvodnjo snovi, ki deluje kot naravna zavora.

Pozitivne povratne informacijese pojavljajo veliko manj pogosto in vključujejo pospeševanje proizvodnje določenega izdelka. Dober primer takega mehanizma pri sesalcih je na primer laktacija.

Dojenček sesanje materine dojke spodbuja proizvodnjo prolaktina, kar ima za posledico povečano proizvodnjo mleka.

Več kot je mleka, bolj je otrok pripravljen jesti, kar poveča proizvodnjo mleka. Ko prenehate z dojenjem, se bo vaša raven prolaktina zmanjšala in izločanje mleka se bo ustavilo.

Kakšni so učinki motene homeostaze?

Opisani primeri fizioloških predpisov zagotavljajo ne le pravilno delovanje organov in notranjih sistemov. Ohranjanje homeostaze omogoča telesu, da se prilagodi spremembam v razmerah okolice.

Verjetno je bila ena od ključnih sposobnosti človeške vrste, ki ji je skozi stoletja zagotovila evolucijski uspeh brez primere. Omajanje in poškodovanje regulativnih mehanizmov je najpogostejši vzrok številnih človeških bolezni.

Motnje v parametrih, katerih vrednosti bodo presegle določene uveljavljene kritične pragove, lahko povzročijo smrt organizma. Čeprav ima vsak od nas individualno nagnjenost k prenašanju določenih dejavnikov (kar je med drugim posledica genetskih stanj), so takšne razlike med posamezniki majhne.

Kaj lahko vpliva na motnje homeostaze?

Primeri takšnih dejavnikov vključujejo:

  • genetske okvare,
  • prirojene okvare v strukturi organov,
  • onesnaževanje okolja,
  • brez vadbe,
  • neprimerna prehrana,
  • kronični stres

Čeprav naprejnimamo vpliva na genetske pogoje ali okoljske dejavnike, vendar je vredno poskrbeti za pravilno telesno težo, telesno pripravljenost in pravi odmerek sprostitve.

Ne pozabimo, da je naše telo nekakšen "povezani žilni sistem", kjer je ravnovesje celote sestavljeno iz pravilnega delovanja vseh posameznih sistemov.

Kategorija:

Genetske bolezni