Кой откри хомеостазата? Понятието хомеостаза в психологията

В биологията това е поддържане на постоянството на вътрешната среда на тялото.
Хомеостазата се основава на чувствителността на тялото към отклонението на определени параметри (хомеостатични константи) от дадена стойност. Граници на допустимите колебания на хомеостатичния параметър ( хомеостатична константа) може да бъде широк или тесен. Тесни граници имат: телесната температура, pH на кръвта, нивата на кръвната захар. Широки граници имат: кръвно налягане, телесно тегло, концентрация на аминокиселини в кръвта.
Специални вътреорганизмени рецептори ( интерорецептори) отговарят на отклонения на хомеостатичните параметри от определени граници. Такива интерорецептори се намират в таламуса, хипоталамуса, в кръвоносните съдове и в органите. В отговор на отклонения в параметрите те предизвикват възстановителни хомеостатични реакции.

Общ механизъм на невроендокринните хомеостатични реакции за вътрешна регулация на хомеостазата

Параметрите на хомеостатичната константа се отклоняват, интерорецепторите се възбуждат, след това се възбуждат съответните центрове на хипоталамуса, те стимулират освобождаването на съответните либерини от хипоталамуса. В отговор на действието на либерините се отделят хормони от хипофизната жлеза, а след това под действието им се отделят хормони на други ендокринни жлези. Хормоните, отделяни от ендокринните жлези в кръвта, променят метаболизма и функционирането на органите и тъканите. В резултат на това установеният нов режим на работа на органи и тъкани измества променените параметри към предишната зададена стойност и възстановява стойността на хомеостатичната константа. Това е общият принцип за възстановяване на хомеостатичните константи, когато те се отклоняват.

2. В тези функционални нервни центрове се определя отклонението на тези константи от нормата. Отклонението на константите в дадени граници се елиминира благодарение на регулаторните възможности на самите функционални центрове.

3. Въпреки това, когато някоя хомеостатична константа се отклонява над или под приемливите граници, функционалните центрове предават възбуждане по-високо: към "центрове за нужда" хипоталамус. Това е необходимо, за да се премине от вътрешна неврохуморална регулация на хомеостазата към външна - поведенческа.

4. Възбуждането на един или друг център на потребност на хипоталамуса формира съответно функционално състояние, което субективно се преживява като нужда от нещо: храна, вода, топлина, студ или секс. Възниква психоемоционално състояние на неудовлетвореност, което активира и подтиква към действие.

5. За организиране на целенасочено поведение е необходимо да се избере само една от потребностите като приоритетна и да се създаде работеща доминанта за нейното задоволяване. Смята се, че основна роля за това играят сливиците на мозъка (Corpus amygdoloideum). Оказва се, че въз основа на една от нуждите, които хипоталамусът формира, амигдалата създава водеща мотивация, която организира целенасочено поведение за задоволяване само на тази избрана потребност.

6. Следващият етап може да се счита за стартиране на подготвително поведение или рефлекс на задвижване, което трябва да увеличи вероятността за стартиране на изпълнителния рефлекс в отговор на задействащия стимул. Рефлексът на задвижване насърчава тялото да създаде ситуация, в която вероятността да се намери обект, подходящ за задоволяване на текущата нужда, ще се увеличи. Това може да бъде например преместване на място, богато на храна, или вода, или сексуални партньори, в зависимост от нуждата от шофиране. Когато в постигнатата ситуация се открие конкретен обект, който е подходящ за задоволяване на дадена доминираща потребност, той предизвиква изпълнително рефлекторно поведение, насочено към задоволяване на потребността с помощта на този конкретен обект.

Системи за хомеостаза - подробен образователен ресурс за хомеостазата.

Терминът „хомеостаза“ идва от думата „хомеостаза“, което означава „сила на стабилност“. Много хора не чуват за тази концепция често или дори изобщо. Въпреки това хомеостазата е важна част от нашия живот, хармонизираща противоречивите условия помежду си. И това не е просто част от нашия живот, хомеостазата е важна функция на нашето тяло.

Ако дефинираме думата хомеостаза, чието значение е регулирането на най-важните системи, то това е способността, която координира различни реакции, позволявайки ни да поддържаме баланс. Тази концепция се отнася както за отделни организми, така и за цели системи.

По принцип хомеостазата често се обсъжда в биологията. За да може тялото да функционира правилно и да извършва необходимите действия, е необходимо да се поддържа строг баланс в него. Това е необходимо не само за оцеляването, но и за да можем правилно да се адаптираме към промените в околната среда и да продължим да се развиваме.

Възможно е да се разграничат видовете хомеостаза, необходими за пълноценно съществуване - или, по-точно, видовете ситуации, когато това действие се проявява.

Нестабилност. В този момент ние, а именно нашето вътрешно Аз, диагностицираме промените и въз основа на това вземаме решения за адаптиране към новите обстоятелства.
Равновесие. Всички наши вътрешни сили са насочени към поддържане на баланс.
Непредсказуемост. Често можем да се изненадаме, като предприемем действия, които не сме очаквали.

Всички тези реакции се определят от факта, че всеки организъм на планетата иска да оцелее. Принципът на хомеостазата ни помага да разберем обстоятелствата и да вземем важни решения, за да поддържаме баланса.

Неочаквани решения

Хомеостазата е заела силно място не само в биологията. Този термин се използва активно и в психологията. В психологията концепцията за хомеостаза предполага нашия отговор на външни условия. Въпреки това, този процес тясно свързва адаптацията на тялото и индивидуалната психическа адаптация.

Всичко в този свят се стреми към баланс и хармония, а индивидуалните взаимоотношения с околната среда са склонни към хармонизиране. И това се случва не само на физическо, но и на психическо ниво. Можете да дадете следния пример: човек се смее, но след това му е разказана много тъжна история, смехът вече не е подходящ. Тялото и емоционалната система се активират от хомеостазата, призовавайки за правилна реакция - и вашият смях се заменя със сълзи.

Както виждаме, принципът на хомеостазата се основава на тясната връзка между физиологията и психологията. Въпреки това, принципът на хомеостазата, свързан със саморегулацията, не може да обясни източниците на промяната.

Хомеостатичният процес може да се нарече процес на саморегулация. И целият този процес се случва на подсъзнателно ниво. Нашето тяло има нужди в много области, но психологическите контакти играят важна роля. Чувствайки необходимостта от контакт с други организми, човек проявява желанието си за развитие. Това подсъзнателно желание на свой ред отразява хомеостатичен стремеж.

Много често такъв процес в психологията се нарича инстинкт. Всъщност това е много правилно име, защото всички наши действия са инстинкти. Не можем да контролираме желанията си, които са продиктувани от инстинкта. Често нашето оцеляване зависи от тези желания или с тяхна помощ тялото изисква това, което в момента му липсва.

Представете си ситуацията: група елени пасат недалеч от спящ лъв. Изведнъж лъвът се събужда и изревава, елените лопатари се разпръсват. Сега си представете себе си на мястото на сърната. В нея проработи инстинктът за самосъхранение – тя избяга. Тя трябва да бяга много бързо, за да спаси живота си. Това е психологическа хомеостаза.

Но минава известно време и сърната започва да губи пара. Въпреки че можеше да има лъв, който я преследваше, тя щеше да спре, защото нуждата да диша беше по-важна в момента от необходимостта да бяга. Това е инстинкт на самото тяло, физиологична хомеостаза. По този начин могат да се разграничат следните видове хомеостаза:

Принудителен.
Спонтанен.

Фактът, че сърната е започнала да бяга, е спонтанен психологически подтик. Тя трябваше да оцелее и избяга. А това, че спря да си поеме дъх, беше принуда. Тялото принуждава животното да спре, в противен случай жизнените процеси могат да бъдат нарушени.

Значението на хомеостазата е много важно за всеки организъм, както психологически, така и физически. Човек може да се научи да живее в хармония със себе си и околната среда, без да следва само подтиците на инстинктите. Той трябва само правилно да види и разбере света около себе си, както и да подреди мислите си, като постави приоритетите в правилния ред. Автор: Людмила Мухачева

Енциклопедичен YouTube

1 / 5

Терминът "хомеостаза" се използва най-често в биологията. Многоклетъчните организми трябва да поддържат постоянна вътрешна среда, за да съществуват. Много еколози са убедени, че този принцип важи и за външната среда. Ако системата не е в състояние да възстанови баланса си, тя може в крайна сметка да спре да функционира.

Сложните системи – като човешкото тяло – трябва да имат хомеостаза, за да останат стабилни и да съществуват. Тези системи не само трябва да се стремят да оцелеят, но също така трябва да се адаптират към промените в околната среда и да се развиват.

Свойства на хомеостазата

Хомеостатичните системи имат следните свойства:

Нестабилностсистема: тестване как най-добре да се адаптира.
Стремеж към баланс: Цялата вътрешна, структурна и функционална организация на системите допринася за поддържането на баланса.
Непредсказуемост: Резултатът от определено действие често може да се различава от очакваното.

Регулиране на количеството микроелементи и вода в организма – осморегулация. Осъществява се в бъбреците.
Отстраняване на отпадните продукти от метаболитния процес - екскреция. Осъществява се от екзокринни органи - бъбреци, бял дроб, потни жлези и стомашно-чревен тракт.
Регулиране на телесната температура. Понижаване на температурата чрез изпотяване, различни реакции на терморегулация.
Регулиране на нивата на кръвната глюкоза. Осъществява се главно от черния дроб, инсулина и глюкагона, секретирани от панкреаса.
Регулиране на нивото на основния метаболизъм в зависимост от диетата.

Важно е да се отбележи, че въпреки че тялото е в равновесие, неговото физиологично състояние може да бъде динамично. Много организми проявяват ендогенни промени под формата на циркадни, ултрадианни и инфрадианни ритми. Така, дори когато са в хомеостаза, телесната температура, кръвното налягане, сърдечната честота и повечето метаболитни показатели не винаги са на постоянно ниво, а се променят с времето.

Хомеостазни механизми: обратна връзка

Когато възникне промяна в променливите, има два основни типа обратна връзка, на която системата реагира:

Отрицателна обратна връзка, изразяваща се в реакция, при която системата реагира по такъв начин, че да обърне посоката на промяната. Тъй като обратната връзка служи за поддържане на постоянството на системата, тя позволява да се поддържа хомеостазата.
- Например, когато концентрацията на въглероден диоксид в човешкото тяло се увеличи, до белите дробове идва сигнал да увеличат своята активност и да издишат повече въглероден диоксид.
- Терморегулацията е друг пример за отрицателна обратна връзка. Когато телесната температура се повиши (или спадне), терморецепторите в кожата и хипоталамуса регистрират промяната, задействайки сигнал от мозъка. Този сигнал от своя страна предизвиква отговор - понижаване на температурата (или повишаване).
Положителна обратна връзка, която се изразява в увеличаване на изменението на променливата. Има дестабилизиращ ефект и следователно не води до хомеостаза. Положителната обратна връзка е по-рядко срещана в природните системи, но също има своите приложения.
- Например в нервите праговият електрически потенциал причинява генерирането на много по-голям потенциал за действие. Съсирването на кръвта и събитията при раждането могат да бъдат посочени като други примери за положителна обратна връзка.

Стабилните системи изискват комбинации от двата вида обратна връзка. Докато отрицателната обратна връзка позволява връщане към хомеостатично състояние, положителната обратна връзка се използва за преминаване към изцяло ново (и може би по-малко желано) състояние на хомеостаза, ситуация, наречена „метастабилност“. Такива катастрофални промени могат да настъпят, например, с увеличаване на хранителните вещества в чистите реки, което води до хомеостатично състояние на висока еутрофикация (свръхрастеж на речното корито с водорасли) и мътност.

Екологична хомеостаза

В нарушени екосистеми или субклимаксни биологични общности - като остров Кракатау, след голямо вулканично изригване - състоянието на хомеостазата на предишната горска климаксна екосистема е унищожено, както и целият живот на този остров. Кракатау, в годините след изригването, премина през верига от екологични промени, в които нови видове растения и животни се смениха един друг, което доведе до биоразнообразие и произтичащата от това кулминационна общност. Екологичната приемственост на Кракатау се проведе на няколко етапа. Пълната верига от последователности, водещи до кулминацията, се нарича пресерия. В примера с Кракатау островът е развил кулминационна общност с осем хиляди различни вида, регистрирани в , сто години след като изригването е унищожило живота на него. Данните потвърждават, че ситуацията остава в хомеостаза за известно време, като появата на нови видове много бързо води до бързо изчезване на старите.

Случаят с Кракатау и други нарушени или непокътнати екосистеми показва, че първоначалната колонизация от пионерни видове се осъществява чрез репродуктивни стратегии с положителна обратна връзка, при които видовете се разпръскват, произвеждайки възможно най-много потомство, но с малко инвестиции в успеха на всеки индивид. При такива видове има бързо развитие и също толкова бърз колапс (например чрез епидемия). Когато една екосистема наближава кулминацията си, такива видове се заменят от по-сложни климаксни видове, които чрез отрицателна обратна връзка се адаптират към специфичните условия на тяхната среда. Тези видове са внимателно контролирани от потенциалния капацитет на екосистемата и следват различна стратегия - произвеждат по-малко потомство, чийто репродуктивен успех се инвестира повече енергия в микросредата на неговата специфична екологична ниша.

Развитието започва с пионерската общност и завършва с кулминационната общност. Тази кулминационна общност се формира, когато флората и фауната влязат в баланс с местната среда.

Такива екосистеми образуват хетерархии, в които хомеостазата на едно ниво допринася за хомеостатичните процеси на друго сложно ниво. Например загубата на листа от зряло тропическо дърво осигурява място за нов растеж и обогатява почвата. По същия начин тропическото дърво намалява достъпа на светлина до по-ниските нива и помага за предотвратяване на нахлуването на други видове. Но дърветата също падат на земята и развитието на гората зависи от постоянната смяна на дърветата и цикъла на хранителни вещества, извършван от бактерии, насекоми и гъбички. По същия начин, такива гори допринасят за екологични процеси като регулиране на микроклимата или хидроложки цикли на една екосистема и няколко различни екосистеми могат да си взаимодействат, за да поддържат хомеостазата на речния дренаж в биологичен регион. Биорегионалната променливост също играе роля в хомеостатичната стабилност на даден биологичен регион или биом.

Биологична хомеостаза

Хомеостазата действа като основна характеристика на живите организми и се разбира като поддържане на вътрешната среда в приемливи граници.

Вътрешната среда на организма включва телесни течности - кръвна плазма, лимфа, междуклетъчно вещество и цереброспинална течност. Поддържането на стабилността на тези течности е жизненоважно за организмите, докато липсата им води до увреждане на генетичния материал.

По отношение на всеки параметър организмите се разделят на конформационни и регулаторни. Регулаторните организми поддържат параметъра на постоянно ниво, независимо от това какво се случва в околната среда. Конформационните организми позволяват на средата да определи параметъра. Например, топлокръвните животни поддържат постоянна телесна температура, докато студенокръвните животни показват широк диапазон от температури.

Това не означава, че конформационните организми нямат поведенчески адаптации, които им позволяват да регулират даден параметър до известна степен. Влечугите например често сядат сутрин върху нагорещени камъни, за да повишат телесната си температура.

Ползата от хомеостатичната регулация е, че тя позволява на тялото да функционира по-ефективно. Например, студенокръвните животни са склонни да стават летаргични при ниски температури, докато топлокръвните животни са почти толкова активни, колкото винаги. От друга страна, регулирането изисква енергия. Причината, поради която някои змии могат да се хранят само веднъж седмично, е, че изразходват много по-малко енергия за поддържане на хомеостазата от бозайниците.

Клетъчна хомеостаза

Тялото като отворена саморегулираща се система.

Живият организъм е отворена система, която има връзка с околната среда чрез нервната, храносмилателната, дихателната, отделителната система и др.

В процеса на обмяната на веществата с храната, водата и газообмена в тялото влизат различни химични съединения, които претърпяват промени в тялото, влизат в структурата на тялото, но не остават завинаги. Асимилираните вещества се разлагат, освобождават енергия и продуктите от разпада се отвеждат във външната среда. Разрушената молекула се заменя с нова и т.н.

Тялото е отворена, динамична система. В постоянно променяща се среда тялото поддържа стабилно състояние за определено време.

Концепцията за хомеостаза. Общи закономерности на хомеостазата в живите системи.

Хомеостаза – свойството на живия организъм да поддържа относително динамично постоянство на вътрешната си среда. Хомеостазата се изразява в относително постоянство на химичния състав, осмотичното налягане и стабилността на основните физиологични функции. Хомеостазата е специфична и се определя от генотипа.

Запазването на целостта на индивидуалните свойства на организма е една от най-общите биологични закономерности. Този закон се осигурява във вертикалната серия от поколения чрез механизми на възпроизводство и през целия живот на индивида чрез механизми на хомеостаза.

Феноменът хомеостаза е еволюционно развито, наследствено фиксирано адаптивно свойство на организма към нормалните условия на околната среда. Въпреки това, тези състояния могат да бъдат извън нормалните граници за кратък или дълъг период от време. В такива случаи явленията на адаптация се характеризират не само с възстановяване на обичайните свойства на вътрешната среда, но и с краткотрайни промени във функцията (например увеличаване на ритъма на сърдечната дейност и увеличаване на честотата на дихателни движения с повишена мускулна работа). Хомеостазните реакции могат да бъдат насочени към:

поддържане на известни нива на стабилно състояние;

елиминиране или ограничаване на вредните фактори;

развитие или запазване на оптимални форми на взаимодействие между организма и околната среда в променените условия на неговото съществуване. Всички тези процеси определят адаптацията.

Следователно понятието хомеостаза означава не само определено постоянство на различни физиологични константи на тялото, но също така включва процеси на адаптация и координация на физиологичните процеси, които осигуряват единството на тялото не само нормално, но и при променящи се условия на неговото съществуване .

Основните компоненти на хомеостазата са идентифицирани от C. Bernard и могат да бъдат разделени на три групи:

А. Вещества, които осигуряват клетъчните нужди:

Вещества, необходими за производство на енергия, растеж и възстановяване - глюкоза, протеини, мазнини.

NaCl, Ca и други неорганични вещества.

Кислород.

Вътрешна секреция.

Б. Фактори на околната среда, влияещи върху клетъчната активност:

Осмотичното налягане.

температура.

Концентрация на водородни йони (pH).

Б. Механизми, осигуряващи структурно и функционално единство:

Наследственост.

Регенерация.

Имунобиологична реактивност.

Принципът на биологичната регулация осигурява вътрешното състояние на организма (неговото съдържание), както и връзката между етапите на онтогенезата и филогенезата. Този принцип се оказа широко разпространен. По време на изучаването му възниква кибернетиката - наука за целенасочено и оптимално управление на сложни процеси в живата природа, в човешкото общество и индустрията (Berg I.A., 1962).

Живият организъм е сложна контролирана система, в която много променливи на външната и вътрешната среда си взаимодействат. Общото за всички системи е наличието входпроменливи, които в зависимост от свойствата и законите на поведение на системата се трансформират в уикендпроменливи (фиг. 10).

Ориз. 10 - Обща схема на хомеостазата на живите системи

Изходните променливи зависят от входа и законите на поведението на системата.

Влиянието на изходния сигнал върху управляващата част на системата се нарича обратна връзка , което има голямо значение при саморегулацията (хомеостатична реакция). Разграничете отрицателен Иположителен обратна връзка.

Отрицателна обратната връзка намалява влиянието на входния сигнал върху изходната стойност според принципа: „колкото повече (на изхода), толкова по-малко (на входа).“ Помага за възстановяване на хомеостазата на системата.

При положителен обратна връзка, големината на входния сигнал се увеличава според принципа: „колкото повече (на изхода), толкова повече (на входа).“ Той засилва полученото отклонение от първоначалното състояние, което води до нарушаване на хомеостазата.

Но всички видове саморегулация работят на един и същ принцип: самоотклонение от първоначалното състояние, което служи като стимул за включване на коригиращи механизми. Така нормалното рН на кръвта е 7,32 – 7,45. Изместване на pH от 0,1 води до сърдечна дисфункция. Този принцип е описан от Anokhin P.K. през 1935 г. и наречен принцип на обратната връзка, който служи за извършване на адаптивни реакции.

Общ принцип на хомеостатичния отговор(Анохин: „Теория на функционалните системи“):

отклонение от изходното ниво → сигнал → активиране на регулаторни механизми на принципа на обратната връзка → корекция на изменението (нормализиране).

И така, по време на физическа работа концентрацията на CO 2 в кръвта се увеличава → pH се измества към киселинната страна → сигналът навлиза в дихателния център на продълговатия мозък → центробежните нерви провеждат импулс към междуребрените мускули и дишането се задълбочава → CO 2 в кръвта намалява, pH се възстановява.

Механизми на регулация на хомеостазата на молекулярно-генетично, клетъчно, организмово, популационно-видово и биосферно ниво.

Регулаторните хомеостатични механизми функционират на генно, клетъчно и системно (организмово, популационно-видово и биосферно) ниво.

Генни механизми хомеостаза. Всички явления на хомеостазата в организма са генетично обусловени. Вече на ниво първични генни продукти има пряка връзка - „един структурен ген - една полипептидна верига“. Освен това има колинеарно съответствие между нуклеотидната последователност на ДНК и аминокиселинната последователност на полипептидната верига. Наследствената програма за индивидуално развитие на организма предвижда формирането на специфични за вида характеристики не в постоянни, а в променящи се условия на околната среда, в границите на наследствено определена норма на реакция. Двойната спиралност на ДНК е от съществено значение в процесите на нейната репликация и възстановяване. И двете са пряко свързани с осигуряването на стабилност на функционирането на генетичния материал.

От генетична гледна точка могат да се разграничат елементарни и системни прояви на хомеостазата. Примери за елементарни прояви на хомеостазата включват: генен контрол на тринадесет коагулационни фактора на кръвта, генен контрол на хистосъвместимостта на тъкани и органи, позволяващ трансплантация.

Трансплантираната зона се нарича трансплантация. Организмът, от който се взема тъкан за трансплантация, е донор , и кой се трансплантира - получател . Успехът на трансплантацията зависи от имунологичните реакции на организма. Има автотрансплантация, сингенна трансплантация, алотрансплантация и ксенотрансплантация.

Автотрансплантация – трансплантация на тъкан от същия организъм. В този случай протеините (антигените) на трансплантанта не се различават от тези на реципиента. Няма имунологична реакция.

Сингенна трансплантация извършва се при еднояйчни близнаци с еднакъв генотип.

Алотрансплантация – трансплантация на тъкани от един индивид на друг, принадлежащи към същия вид. Донорът и реципиентът се различават по антигени, поради което висшите животни изпитват дълготрайно присаждане на тъкани и органи.

Ксенотрансплантация – донорът и реципиентът принадлежат към различни видове организми. Този вид трансплантация е успешна при някои безгръбначни, но при висшите животни такива трансплантации не се вкореняват.

По време на трансплантацията явлението е от голямо значение имунологична толерантност (хистосъвместимост). Потискането на имунната система при тъканна трансплантация (имуносупресия) се постига чрез: потискане на активността на имунната система, облъчване, приложение на антилимфатичен серум, надбъбречни хормони, химикали - антидепресанти (имуран). Основната задача е да се потисне не просто имунитетът, а трансплантационният имунитет.

Трансплантационен имунитет определя се от генетичната конституция на донора и реципиента. Гените, отговорни за синтеза на антигени, които предизвикват реакция към трансплантирана тъкан, се наричат гени за тъканна несъвместимост.

При хората основната генетична система за хистосъвместимост е системата HLA (човешки левкоцитен антиген). Антигените са доста пълно представени на повърхността на левкоцитите и се откриват с помощта на антисеруми. Структурата на системата при хората и животните е еднаква. Приета е обща терминология за описание на генетични локуси и алели на HLA системата. Антигените са означени: HLA-A 1; HLA-A 2 и др. Нови антигени, които не са окончателно идентифицирани, се обозначават с W (работа). Антигените на системата HLA са разделени на 2 групи: SD и LD (фиг. 11).

Антигените на SD групата се определят чрез серологични методи и се определят от гените на 3 сублока на HLA системата: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Ориз. 11 - HLA е основната генетична система за човешка хистосъвместимост

LD - антигените се контролират от HLA-D сублокуса на шестата хромозома и се определят по метода на смесени култури от левкоцити.

Всеки от гените, които контролират човешки HLA антигени, има голям брой алели. Така HLA-A сублокусът контролира 19 антигена; HLA-B – 20; HLA-C – 5 „работещи” антигена; HLA-D – 6. Така вече са открити около 50 антигена при хората.

Антигенният полиморфизъм на системата HLA е резултат от произхода на едни от други и тясната генетична връзка между тях. Идентичността на донора и реципиента чрез HLA антигени е необходима за трансплантация. Трансплантацията на бъбрек, идентичен в 4 антигена на системата, осигурява преживяемост от 70%; 3 – 60%; 2 – 45%; 1 – 25% всеки.

Има специални центрове, които извършват подбор на донор и реципиент за трансплантация, например в Холандия - "Eurotransplant". Типизирането на базата на антигени на системата HLA също се извършва в Република Беларус.

Клетъчни механизми хомеостазата е насочена към възстановяване на тъканните клетки и органи в случай на нарушаване на тяхната цялост. Съвкупността от процеси, насочени към възстановяване на разрушените биологични структури, се нарича регенерация. Този процес е характерен за всички нива: обновяване на протеини, компоненти на клетъчни органели, цели органели и самите клетки. Възстановяването на органните функции след нараняване или разкъсване на нерв и зарастването на рани са важни за медицината от гледна точка на овладяването на тези процеси.

Тъканите според тяхната регенеративна способност се делят на 3 групи:

Тъкани и органи, които се характеризират с клетъчен регенерация (кости, рехава съединителна тъкан, хематопоетична система, ендотел, мезотелиум, лигавици на чревния тракт, дихателните пътища и пикочно-половата система.

Тъкани и органи, които се характеризират с клетъчни и вътреклетъчни регенерация (черен дроб, бъбреци, бели дробове, гладка и скелетна мускулатура, вегетативна нервна система, ендокринна система, панкреас).

Тъкани, които се характеризират предимно вътреклетъчен регенерация (миокард) или изключително вътреклетъчна регенерация (ганглиозни клетки на централната нервна система). Обхваща процесите на възстановяване на макромолекули и клетъчни органели чрез сглобяване на елементарни структури или чрез тяхното разделяне (митохондрии).

В процеса на еволюция са се образували 2 вида регенерация физиологични и репаративни .

Физиологична регенерация - Това е естествен процес на възстановяване на елементите на тялото през целия живот. Например възстановяване на еритроцити и левкоцити, подмяна на кожен епител, коса, смяна на млечни зъби с постоянни. Тези процеси се влияят от външни и вътрешни фактори.

Репаративна регенерация – е възстановяване на органи и тъкани, загубени поради увреждане или нараняване. Процесът възниква след механични наранявания, изгаряния, химически или лъчеви наранявания, както и в резултат на заболявания и хирургични операции.

Репаративната регенерация се разделя на типичен (хомоморфоза) и нетипичен (хетероморфоза). В първия случай отстранен или унищожен орган се регенерира, във втория на мястото на отстранения орган се развива друг.

Атипична регенерация по-често при безгръбначните.

Хормоните стимулират регенерацията хипофизната жлеза И щитовидната жлеза . Има няколко метода за регенерация:

Епиморфоза или пълна регенерация - възстановяване на повърхността на раната, завършване на частта до цялото (например повторно израстване на опашка при гущер, крайници при тритон).

Морфолаксис – реконструкция на останалата част от органа в едно цяло, само по-малко по размер. Този метод се характеризира с реконструкция на нов от останките на стар (например възстановяване на крайник в хлебарка).

Ендоморфоза – възстановяване поради вътреклетъчно преструктуриране на тъкани и органи. Поради увеличаването на броя на клетките и техния размер, масата на органа се доближава до първоначалната.

При гръбначните животни репаративната регенерация протича в следната форма:

Пълна регенерация – възстановяване на оригиналната тъкан след нейното увреждане.

Регенеративна хипертрофия , характерни за вътрешните органи. В този случай повърхността на раната заздравява с белег, отстранената област не расте обратно и формата на органа не се възстановява. Масата на останалата част от органа се увеличава поради увеличаване на броя на клетките и техните размери и се доближава до първоначалната стойност. Така се регенерират черният дроб, белите дробове, бъбреците, надбъбречните жлези, панкреасът, слюнчените и щитовидните жлези при бозайниците.

Вътреклетъчна компенсаторна хиперплазия клетъчни ултраструктури. В този случай на мястото на увреждане се образува белег и възстановяването на първоначалната маса се дължи на увеличаване на обема на клетките, а не на техния брой въз основа на пролиферация (хиперплазия) на вътреклетъчни структури (нервна тъкан).

Системните механизми се осигуряват от взаимодействието на регулаторните системи: нервна, ендокринна и имунна .

Нервна регулация осъществявани и координирани от централната нервна система. Нервните импулси, влизащи в клетките и тъканите, не само предизвикват възбуда, но и регулират химичните процеси и обмена на биологично активни вещества. Понастоящем са известни повече от 50 неврохормона. Така хипоталамусът произвежда вазопресин, окситоцин, либерини и статини, които регулират функцията на хипофизната жлеза. Примери за системни прояви на хомеостазата са поддържането на постоянна температура и кръвно налягане.

От гледна точка на хомеостазата и адаптацията, нервната система е основният организатор на всички процеси в тялото. Основата на адаптацията е балансирането на организмите с условията на околната среда, според Н.П. Павлов, рефлексните процеси лъжат. Между различните нива на хомеостатична регулация има частна йерархична подчиненост в системата за регулиране на вътрешните процеси на тялото (фиг. 12).

мозъчната кора и части от мозъка

саморегулиране на принципа на обратната връзка

периферни неврорегулаторни процеси, локални рефлекси

Клетъчни и тъканни нива на хомеостаза

Ориз. 12. - Йерархична подчиненост в системата за регулиране на вътрешните процеси на тялото.

Най-първичното ниво се състои от хомеостатични системи на клетъчно и тъканно ниво. Над тях са периферните нервни регулаторни процеси като локални рефлекси. По-нататък в тази йерархия са системите за саморегулиране на определени физиологични функции с различни канали за „обратна връзка“. Върхът на тази пирамида е зает от мозъчната кора и мозъка.

В сложен многоклетъчен организъм както директните, така и обратните връзки се осъществяват не само чрез нервни, но и чрез хормонални (ендокринни) механизми. Всяка от жлезите, включени в ендокринната система, влияе върху други органи на тази система и на свой ред се влияе от последните.

Ендокринни механизми хомеостаза според B.M. Завадски, това е механизъм на плюс-минус взаимодействие, т.е. балансиране на функционалната активност на жлезата с концентрацията на хормона. При висока концентрация на хормона (над нормата) активността на жлезата е отслабена и обратно. Този ефект се осъществява чрез действието на хормона върху жлезата, която го произвежда. В редица жлези регулацията се осъществява чрез хипоталамуса и предния дял на хипофизната жлеза, особено по време на реакция на стрес.

Ендокринни жлези могат да бъдат разделени на две групи според отношението им към предния дял на хипофизната жлеза. Последната се счита за централна, а останалите ендокринни жлези се считат за периферни. Това разделение се основава на факта, че предният дял на хипофизната жлеза произвежда така наречените тропни хормони, които активират някои периферни ендокринни жлези. От своя страна, хормоните на периферните ендокринни жлези действат върху предния лоб на хипофизната жлеза, като инхибират секрецията на тропни хормони.

Реакциите, които осигуряват хомеостазата, не могат да бъдат ограничени до една ендокринна жлеза, а включват всички жлези в една или друга степен. Получената реакция поема верижен курс и се разпространява към други ефектори. Физиологичното значение на хормоните се състои в регулирането на други функции на тялото и следователно верижната природа трябва да бъде изразена възможно най-силно.

Постоянните смущения в околната среда на тялото допринасят за поддържането на неговата хомеостаза за дълъг живот. Ако създадете условия на живот, при които нищо не предизвиква значителни промени във вътрешната среда, тогава организмът ще бъде напълно невъоръжен, когато се сблъска с околната среда и скоро ще умре.

Комбинацията от нервни и ендокринни регулаторни механизми в хипоталамуса позволява сложни хомеостатични реакции, свързани с регулирането на висцералната функция на тялото. Нервната и ендокринната система са обединяващият механизъм на хомеостазата.

Пример за общ отговор на нервните и хуморалните механизми е състояние на стрес, което се развива при неблагоприятни условия на живот и съществува заплаха от нарушаване на хомеостазата. При стрес се наблюдава промяна в състоянието на повечето системи: мускулна, дихателна, сърдечно-съдова, храносмилателна, сетивни органи, кръвно налягане, състав на кръвта. Всички тези промени са проява на индивидуални хомеостатични реакции, насочени към повишаване на устойчивостта на организма към неблагоприятни фактори. Бързата мобилизация на силите на организма действа като защитна реакция при стрес.

При „соматичен стрес“ проблемът за повишаване на общата устойчивост на тялото се решава съгласно схемата, показана на фигура 13.

Ориз. 13 - Схема за повишаване на общата устойчивост на организма по време на

Хомеостаза(старогръцки ὁμοιοστάσις от ὅμοιος - идентичен, подобен и στάσις - стоящ, неподвижен) - саморегулация, способност на отворена система да поддържа постоянството на вътрешното си състояние чрез координирани реакции, насочени към поддържане на динамичен баланс. Желанието на системата да се самовъзпроизвежда, да възстановява загубеното равновесие и да преодолее съпротивата на външната среда. Популационната хомеостаза е способността на популацията да поддържа определен брой индивиди за дълго време.

Главна информация

Свойства на хомеостазата

Нестабилност
Стремеж към баланс
Непредсказуемост

Регулиране на нивото на основния метаболизъм в зависимост от диетата.

Основна статия: Обратна връзка

Екологична хомеостаза

Биологична хомеостаза

Клетъчна хомеостаза

Регулирането на химичната активност на клетката се осъществява чрез редица процеси, сред които особено значение имат промените в структурата на самата цитоплазма, както и структурата и активността на ензимите. Авторегулацията зависи от температурата, степента на киселинност, концентрацията на субстрата и наличието на определени макро- и микроелементи. Клетъчните механизми на хомеостазата са насочени към възстановяване на естествено мъртвите клетки на тъкани или органи в случай на нарушаване на тяхната цялост.

Регенерация-процесът на актуализиране на структурните елементи на тялото и възстановяване на тяхното количество след увреждане, насочен към осигуряване на необходимата функционална активност

В зависимост от регенеративната реакция, тъканите и органите на бозайниците могат да бъдат разделени на 3 групи:

1) тъкани и органи, характеризиращи се с клетъчна регенерация (кости, хлабава съединителна тъкан, хемопоетична система, ендотелиум, мезотелиум, лигавиците на стомашно-чревния тракт, дихателните пътища и пикочно-половата система)

2) тъкани и органи, характеризиращи се с клетъчна и вътреклетъчна регенерация (черен дроб, бъбреци, бели дробове, гладки и скелетни мускули, автономна нервна система, панкреас, ендокринна система)

3) тъкани, характеризиращи се предимно или изключително с вътреклетъчна регенерация (миокардни и ганглийни клетки на централната нервна система)

В процеса на еволюцията се формират 2 вида регенерация: физиологична и репаративна.

Други области

Един актюер може да говори за рискова хомеостаза, при което например хората, които имат антиблокиращи системи в колите си, не са по-безопасни от тези, които нямат, защото тези хора несъзнателно компенсират по-безопасната кола с по-рисково шофиране. Това се случва, защото някои задържащи механизми - като страха - престават да функционират.

хомеостаза на стреса

Примери

Терморегулация
- Тремор на скелетните мускули може да започне, ако телесната температура е твърде ниска.
Химическа регулация

Източници

1. О.-Я.Л.Бекиш.Медицинска биология. - Минск: Ураджай, 2000. - 520 с. - ISBN 985-04-0336-5.

Тема № 13. Хомеостаза, механизми на нейната регулация.

Тялото като отворена саморегулираща се система.

Концепцията за хомеостаза. Общи закономерности на хомеостазата в живите системи.

поддържане на известни нива на стабилно състояние;

елиминиране или ограничаване на вредните фактори;

Основните компоненти на хомеостазата са идентифицирани от C. Bernard и могат да бъдат разделени на три групи:

А. Вещества, които осигуряват клетъчните нужди:

Вещества, необходими за производство на енергия, растеж и възстановяване - глюкоза, протеини, мазнини.

NaCl, Ca и други неорганични вещества.

Кислород.

Вътрешна секреция.

Б. Фактори на околната среда, влияещи върху клетъчната активност:

Осмотичното налягане.

температура.

Концентрация на водородни йони (pH).

Б. Механизми, осигуряващи структурно и функционално единство:

Наследственост.

Регенерация.

Имунобиологична реактивност.

Ориз. 10 - Обща схема на хомеостазата на живите системи

Изходните променливи зависят от входа и законите на поведението на системата.

Общ принцип на хомеостатичния отговор(Анохин: „Теория на функционалните системи“):

Сингенна трансплантация извършва се при еднояйчни близнаци с еднакъв генотип.

Ориз. 11 - HLA е основната генетична система за човешка хистосъвместимост

Тъканите според тяхната регенеративна способност се делят на 3 групи:

В процеса на еволюция са се образували 2 вида регенерация физиологични и репаративни .

Атипична регенерация по-често при безгръбначните.

При гръбначните животни репаративната регенерация протича в следната форма:

Пълна регенерация – възстановяване на оригиналната тъкан след нейното увреждане.

мозъчната кора и части от мозъка

саморегулиране на принципа на обратната връзка

периферни неврорегулаторни процеси, локални рефлекси

Клетъчни и тъканни нива на хомеостаза

Ориз. 12. - Йерархична подчиненост в системата за регулиране на вътрешните процеси на тялото.

Ориз. 13 - Схема за повишаване на общата устойчивост на организма по време на

Хомеостаза - какво е това? Концепция за хомеостаза

Хомеостазата е саморегулиращ се процес, при който всички биологични системи се стремят да поддържат стабилност през периода на адаптация към определени условия, които са оптимални за оцеляване. Всяка система, намираща се в динамично равновесие, се стреми да постигне стабилно състояние, което да устои на външни фактори и стимули.

Концепцията за хомеостаза

Всички системи на тялото трябва да работят заедно, за да поддържат правилна хомеостаза в тялото. Хомеостазата е регулиране на показатели в организма като температура, водно съдържание и нива на въглероден диоксид. Например диабетът е състояние, при което тялото не може да регулира нивата на кръвната захар.

Хомеостазата е термин, който се използва както за описание на съществуването на организми в дадена екосистема, така и за описание на успешното функциониране на клетките в даден организъм. Организмите и популациите могат да поддържат хомеостаза чрез поддържане на стабилни нива на плодовитост и смъртност.

Обратна връзка

Обратната връзка е процес, който възниква, когато системите на тялото трябва да бъдат забавени или напълно спрени. Когато човек се храни, храната влиза в стомаха и започва храносмилането. Стомахът не трябва да работи между храненията. Храносмилателната система работи с поредица от хормони и нервни импулси, за да спре и започне производството на киселинна секреция в стомаха.

Друг пример за отрицателна обратна връзка може да се наблюдава при повишена телесна температура. Регулирането на хомеостазата се проявява чрез изпотяване, защитната реакция на тялото към прегряване. Така покачването на температурата спира и проблемът с прегряването се неутрализира. В случай на хипотермия тялото също така осигурява редица мерки, предприети, за да се затопли.

Поддържане на вътрешен баланс

Хомеостазата може да се дефинира като свойство на организъм или система, което му помага да поддържа дадени параметри в нормален диапазон от стойности. Това е ключът към живота и неправилният баланс в поддържането на хомеостазата може да доведе до заболявания като хипертония и диабет.

Хомеостазата е ключов елемент в разбирането как функционира човешкото тяло. Тази формална дефиниция характеризира система, която регулира вътрешната си среда и се стреми да поддържа стабилността и редовността на всички процеси, протичащи в тялото.

Хомеостатична регулация: телесна температура

Контролът на телесната температура при хората е добър пример за хомеостаза в една биологична система. Когато човек е здрав, телесната му температура се движи около +37°C, но различни фактори могат да повлияят на тази стойност, включително хормони, скорост на метаболизма и различни заболявания, които причиняват треска.

В тялото регулирането на температурата се контролира от част от мозъка, наречена хипоталамус. Чрез кръвния поток в мозъка се получават сигнали за температурни показатели, както и се анализират резултатите от данните за дихателната честота, нивата на кръвната захар и метаболизма. Загубата на топлина в човешкото тяло също допринася за намалена активност.

Водно-солев баланс

Колкото и вода да изпие човек, тялото не се надува като балон, нито се свива като стафида, ако човек пие много малко. Вероятно някой поне веднъж се е замислял над това. По един или друг начин, тялото знае колко течност трябва да се задържи, за да поддържа желаното ниво.

Концентрацията на сол и глюкоза (захар) в тялото се поддържа на постоянно ниво (при липса на отрицателни фактори), количеството кръв в тялото е около 5 литра.

Регулиране нивата на кръвната захар

Глюкозата е вид захар, открита в кръвта. Човешкото тяло трябва да поддържа подходящи нива на глюкоза, за да може човек да остане здрав. Когато нивата на глюкозата станат твърде високи, панкреасът произвежда хормона инсулин.

Ако нивата на кръвната захар паднат твърде ниско, черният дроб преобразува гликогена в кръвта, като по този начин повишава нивата на захарта. Когато патогенни бактерии или вируси навлязат в тялото, то започва да се бори с инфекцията, преди патогенните елементи да доведат до някакви здравословни проблеми.

Кръвното налягане под контрол

Поддържането на здравословно кръвно налягане също е пример за хомеостаза. Сърцето може да усети промени в кръвното налягане и да изпрати сигнали до мозъка за обработка. След това мозъкът изпраща сигнал обратно към сърцето с инструкции как да реагира правилно. Ако кръвното ви налягане е твърде високо, то трябва да се понижи.

Как се постига хомеостаза?

Как човешкото тяло регулира всички системи и органи и компенсира промените в околната среда? Това се дължи на наличието на много естествени сензори, които следят температурата, солния състав на кръвта, кръвното налягане и много други параметри. Тези детектори изпращат сигнали до мозъка, главния контролен център, ако определени стойности се отклоняват от нормата. След това се предприемат компенсаторни мерки за възстановяване на нормалното състояние.

Поддържането на хомеостазата е изключително важно за тялото. Човешкото тяло съдържа определено количество химикали, известни като киселини и основи, правилният баланс на които е необходим за оптималното функциониране на всички органи и системи на тялото. Нивото на калций в кръвта трябва да се поддържа на правилното ниво. Тъй като дишането е неволно, нервната система гарантира, че тялото получава така необходимия кислород. Когато токсините навлязат в кръвта ви, те нарушават хомеостазата на тялото. Човешкото тяло реагира на това нарушение чрез пикочната система.

Важно е да се подчертае, че хомеостазата на тялото работи автоматично, ако системата функционира нормално. Например реакция на топлина - кожата се зачервява, защото малките й кръвоносни съдове автоматично се разширяват. Треперенето е реакция на охлаждане. По този начин хомеостазата не е сбор от органи, а синтез и баланс на телесни функции. Заедно това ви позволява да поддържате цялото тяло в стабилно състояние.

9.4. Концепцията за хомеостаза. Общи закономерности на хомеостазата на живите системи

Въпреки факта, че живият организъм е отворена система, която обменя материя и енергия с околната среда и съществува в единство с нея, тя се запазва във времето и пространството като отделна биологична единица, запазва своята структура (морфология), поведенчески реакции, специфични физико-химични условия в клетките и тъканната течност. Способността на живите системи да устояват на промените и да поддържат динамично постоянство на състава и свойствата се нарича хомеостаза.Терминът "хомеостаза" е предложен от W. Cannon през 1929 г. Въпреки това, идеята за съществуването на физиологични механизми, които осигуряват поддържането на постоянството на вътрешната среда на организмите, е изразена през втората половина на 19 век от C. Bernard.

Хомеостазата е била подобрена по време на еволюцията. Многоклетъчните организми са развили вътрешна среда, в която се намират клетки от различни органи и тъкани. Тогава се формират специализирани системи от органи (кръвообращение, хранене, дишане, отделяне и др.), участващи в осигуряването на хомеостазата на всички нива на организация (молекулярно, субклетъчно, клетъчно, тъканно, органно и организмово). Най-напредналите механизми на хомеостаза са формирани при бозайниците, което е допринесло за значително разширяване на възможностите за тяхното адаптиране към околната среда. Механизмите и видовете хомеостаза се развиват в процеса на дълга еволюция, като са фиксирани генетично.Появата в тялото на чужда генетична информация, която често се въвежда от бактерии, вируси, клетки на други организми, както и собствени мутирали клетки, може значително да наруши хомеостазата на тялото. Като защита срещу чужда генетична информация, чието проникване в тялото и последващото й внедряване би довело до отравяне с токсини (чужди протеини), възниква вид хомеостаза, като напр. генетична хомеостаза, осигуряваща генетичното постоянство на вътрешната среда на тялото. Базира се на имунологични механизми, включително неспецифична и специфична защита на собствената цялост и индивидуалност на тялото. Неспецифични механизми лежат в основата на вроден, конституционален, видов имунитет, както и индивидуална неспецифична резистентност. Те включват бариерната функция на кожата и лигавиците, бактерицидния ефект на секретите на потните и мастните жлези, бактерицидните свойства на съдържанието на стомаха и червата, лизозима на секретите на слюнчените и слъзните жлези. Ако организмите проникнат във вътрешната среда, те се елиминират по време на възпалителна реакция, която е придружена от засилена фагоцитоза, както и вирусостатичен ефект на интерферон (протеин с молекулно тегло 25 000 - 110 000).

Специфични имунологични механизми са в основата на придобития имунитет, осъществяван от имунната система, която разпознава, обработва и елиминира чужди антигени. Хуморалният имунитет възниква чрез образуването на антитела, циркулиращи в кръвта. Клетъчният имунитет се основава на образуването на Т-лимфоцити, появата на дълготрайни Т- и В-лимфоцити на „имунологична памет“ и появата на алергии (свръхчувствителност към специфичен антиген). При хората защитните реакции влизат в сила едва през 2-та седмица от живота, достигат най-високата си активност до 10 години, от 10 до 20 години леко намаляват, от 20 до 40 години остават приблизително на същото ниво, след което постепенно изчезват .

Имунологичните защитни механизми са сериозна пречка за трансплантацията на органи, причинявайки резорбция на трансплантанта. Най-успешните резултати в момента са автотрансплантацията (трансплантация на тъкани в тялото) и алотрансплантацията между еднояйчни близнаци. Те са много по-малко успешни при междувидова трансплантация (хетеротрансплантация или ксенотрансплантация).

Друг вид хомеостаза е биохимична хомеостаза спомага за поддържането на постоянството на химичния състав на течната извънклетъчна (вътрешна) среда на тялото (кръв, лимфа, тъканна течност), както и постоянството на химичния състав на цитоплазмата и плазмалемата на клетките. Физиологична хомеостаза осигурява постоянството на жизнените процеси в организма.Благодарение на него възникват и се усъвършенстват изосомия (постоянство на съдържанието на осмотично активни вещества), изотермия (поддържане на телесната температура на птици и бозайници в определени граници) и др. Структурна хомеостаза осигурява постоянството на структурата (морфологична организация) на всички нива (молекулярни, субклетъчни, клетъчни и др.) на организацията на живите същества.

Популационна хомеостаза осигурява постоянството на броя на индивидите в популацията. Биоценотична хомеостаза допринася за постоянството на видовия състав и броя на индивидите в биоценозите.

Поради факта, че тялото функционира и взаимодейства с околната среда като единна система, процесите, които са в основата на различни видове хомеостатични реакции, са тясно свързани помежду си. Индивидуалните хомеостатични механизми се комбинират и реализират в цялостна адаптивна реакция на организма като цяло. Това обединение се осъществява благодарение на дейността (функцията) на регулаторните интегриращи системи (нервна, ендокринна, имунна). Най-бързите промени в състоянието на регулирания обект се осигуряват от нервната система, което се свързва със скоростта на процесите на възникване и провеждане на нервния импулс (от 0,2 до 180 m / s). Регулаторната функция на ендокринната система се осъществява по-бавно, тъй като е ограничена от скоростта на отделяне на хормони от жлезите и прехвърлянето им в кръвния поток. Но резултатът от въздействието върху регулирания обект (орган) на натрупващите се в него хормони е много по-дълъг, отколкото при нервната регулация.

Тялото е саморегулираща се жива система. Поради наличието на хомеостатични механизми, тялото е сложна саморегулираща се система. Принципите на съществуването и развитието на такива системи се изучават от кибернетиката, а живите системи - от биологичната кибернетика.

Саморегулацията на биологичните системи се основава на принципа на пряка и обратна връзка.

Информацията за отклонението на управляваната величина от дадено ниво се предава по канали за обратна връзка към контролера и променя своята активност по такъв начин, че управляваната величина се връща към първоначалното (оптималното) ниво (фиг. 122). Обратната връзка може да бъде отрицателна(когато контролираната променлива се е отклонила в положителна посока (синтезът на вещество, например, се е увеличил прекомерно)) и сложи

Ориз. 122. Схема на директна и обратна връзка в жив организъм:

P – регулатор (нервен център, жлеза с вътрешна секреция); RO – регулиран обект (клетка, тъкан, орган); 1 – оптимална функционална активност на ПО; 2 – намалена функционална активност на ПО с положителна обратна връзка; 3 – повишена функционална активност на ПО с отрицателна обратна връзка

тяло(когато контролираната стойност се отклонява в отрицателна посока (веществото се синтезира в недостатъчни количества)). Този механизъм, както и по-сложни комбинации от няколко механизма, възникват на различни нива на организация на биологичните системи. Пример за тяхното функциониране на молекулярно ниво е инхибирането на ключов ензим по време на прекомерно образуване на крайния продукт или потискане на ензимния синтез. На клетъчно ниво механизмите на директна и обратна връзка осигуряват хормонална регулация и оптимална плътност (брой) на клетъчната популация. Проява на пряка и обратна връзка на ниво тяло е регулирането на нивата на кръвната захар. В живия организъм механизмите на автоматично регулиране и управление (изследвани от биокибернетиката) са особено сложни. Степента на тяхната сложност помага да се повиши нивото на „надеждност“ и стабилност на живите системи по отношение на промените в околната среда.

Механизмите на хомеостазата се дублират на различни нива. Това реализира в природата принципа на многокръгово регулиране на системите. Основните вериги са представени от клетъчни и тъканни хомеостатични механизми.Отличават се с висока степен на автоматичност. Основната роля в контрола на клетъчните и тъканните хомеостатични механизми принадлежи на генетичните фактори, локалните рефлексни влияния, химическите и контактните взаимодействия между клетките.

Механизмите на хомеостазата претърпяват значителни промени през онтогенезата на човека.Само през 2-та седмица след раждането

Ориз. 123. Варианти на загуби и възстановяване в тялото

Биологичните защитни реакции влизат в действие (образуват се клетки, които осигуряват клетъчен и хуморален имунитет) и тяхната ефективност продължава да нараства до 10-годишна възраст. През този период се подобряват механизмите на защита срещу чужда генетична информация, повишава се зрелостта на нервната и ендокринната регулаторна система. Хомеостазните механизми достигат най-голяма надеждност в зряла възраст, към края на периода на развитие и растеж на тялото (19-24 години). Стареенето на организма е придружено от намаляване на ефективността на механизмите на генетична, структурна, физиологична хомеостаза и отслабване на регулаторните влияния на нервната и ендокринната система.

5. Хомеостаза.

Организмът може да се определи като физикохимична система, която съществува в околната среда в неподвижно състояние. Именно тази способност на живите системи да поддържат стационарно състояние в постоянно променяща се среда определя тяхното оцеляване. За да осигурят стационарно състояние, всички организми - от морфологично най-простите до най-сложните - са развили различни анатомични, физиологични и поведенчески адаптации, които служат на една цел - поддържане на постоянството на вътрешната среда.

Идеята, че постоянството на вътрешната среда осигурява оптимални условия за живот и размножаване на организмите, е изразена за първи път през 1857 г. от френския физиолог Клод Бернар. През цялата си научна кариера Клод Бернар беше изумен от способността на организмите да регулират и поддържат в доста тесни граници такива физиологични параметри като телесна температура или водно съдържание. Той обобщи тази идея за саморегулация като основа на физиологичната стабилност под формата на вече класическо изявление: „Постоянството на вътрешната среда е предпоставка за свободен живот.“

Клод Бернар подчертава разликата между външната среда, в която живеят организмите, и вътрешната среда, в която се намират отделните им клетки, и разбира важността на поддържането на вътрешната среда постоянна. Например, бозайниците са в състояние да поддържат телесната температура въпреки колебанията в температурата на околната среда. Ако стане твърде студено, животното може да се премести на по-топло или по-защитено място, а ако това не е възможно, се включват механизми за саморегулация, които повишават телесната температура и предотвратяват загубата на топлина. Адаптивният смисъл на това е, че тялото като цяло функционира по-ефективно, тъй като клетките, от които се състои, са в оптимални условия. Системите за саморегулация работят не само на ниво тяло, но и на клетъчно ниво. Организмът е сбор от съставните му клетки и оптималното функциониране на организма като цяло зависи от оптималното функциониране на неговите съставни части. Всяка самоорганизираща се система поддържа постоянството на своя състав - качествен и количествен. Това явление се нарича хомеостаза и е характерно за повечето биологични и социални системи. Терминът хомеостаза е въведен през 1932 г. от американския физиолог Уолтър Кенън.

Хомеостаза(гръцки homoios - подобен, еднакъв; stasis-състояние, неподвижност) - относително динамично постоянство на вътрешната среда (кръв, лимфа, тъканна течност) и стабилността на основните физиологични функции (кръвообращение, дишане, терморегулация, метаболизъм и др. .).) човешки и животински тела. Регулаторните механизми, които поддържат физиологичното състояние или свойствата на клетките, органите и системите на целия организъм на оптимално ниво, се наричат хомеостатични. Исторически и генетично понятието хомеостаза има биологични и медико-биологични предпоставки. Там то се съотнася като краен процес, период от живота на отделен изолиран организъм или човешки индивид като чисто биологично явление. Крайността на съществуването и необходимостта да изпълни целта си - възпроизвеждането на собствения си вид - позволяват да се определи стратегията за оцеляване на отделен организъм чрез концепцията за „съхраняване“. „Поддържане на структурна и функционална стабилност“ е същността на всяка хомеостаза, контролирана от хомеостат или саморегулираща се.

Както е известно, живата клетка е подвижна, саморегулираща се система. Вътрешната му организация се поддържа от активни процеси, насочени към ограничаване, предотвратяване или елиминиране на промени, причинени от различни влияния от външната и вътрешната среда. Способността за връщане към първоначалното състояние след отклонение от определено средно ниво, причинено от един или друг "смущаващ" фактор, е основното свойство на клетката. Многоклетъчният организъм е интегрална организация, чиито клетъчни елементи са специализирани да изпълняват различни функции. Взаимодействието в тялото се осъществява чрез сложни регулаторни, координиращи и корелиращи механизми с участието на нервни, хуморални, метаболитни и други фактори. Много отделни механизми, регулиращи вътре- и междуклетъчните взаимоотношения, в някои случаи имат взаимно противоположни ефекти, които се балансират взаимно. Това води до установяване на подвижен физиологичен фон (физиологичен баланс) в тялото и позволява на живата система да поддържа относително динамично постоянство, въпреки промените в околната среда и промените, които възникват по време на живота на организма.

Както показват изследванията, регулаторните методи, съществуващи в живите организми, имат много прилики с регулаторните устройства в неживи системи, като машини. И в двата случая стабилността се постига чрез определена форма на управление.

Самата идея за хомеостаза не съответства на концепцията за стабилно (непроменливо) равновесие в тялото - принципът на равновесието не е приложим за сложни физиологични и биохимични процеси, протичащи в живите системи. Също така е неправилно да се противопоставят хомеостазата на ритмичните колебания във вътрешната среда. Хомеостазата в широк смисъл обхваща въпросите на цикличния и фазов ход на реакциите, компенсацията, регулацията и саморегулацията на физиологичните функции, динамиката на взаимозависимостта на нервните, хуморалните и други компоненти на регулаторния процес. Границите на хомеостазата могат да бъдат твърди и гъвкави, променящи се в зависимост от индивидуалната възраст, пол, социални, професионални и други условия.

От особено значение за живота на тялото е постоянството на състава на кръвта - течната основа на тялото (fluidmatrix), както се изразява У. Кенън. Стабилността на неговата активна реакция (рН), осмотичното налягане, съотношението на електролитите (натрий, калций, хлор, магнезий, фосфор), съдържанието на глюкоза, броят на формираните елементи и др., Например, рН на кръвта , като правило, не се променя след 7.35-7.47. Дори тежките нарушения на киселинно-алкалния метаболизъм с патологично натрупване на киселини в тъканната течност, например при диабетна ацидоза, имат много малък ефект върху активната кръвна реакция. Въпреки факта, че осмотичното налягане на кръвта и тъканната течност е подложено на непрекъснати колебания поради постоянното снабдяване с осмотично активни продукти на интерстициалния метаболизъм, то остава на определено ниво и се променя само при определени тежки патологични състояния. Поддържането на постоянно осмотично налягане е от първостепенно значение за метаболизма на водата и поддържането на йонния баланс в организма. Най-постоянна е концентрацията на натриевите йони във вътрешната среда. Съдържанието на други електролити също варира в тесни граници. Наличието на голям брой осморецептори в тъканите и органите, включително в централните нервни образувания (хипоталамус, хипокампус), и координирана система от регулатори на водния метаболизъм и йонния състав позволява на тялото бързо да елиминира промените в осмотичното налягане на кръв, които се появяват например при въвеждане на вода в тялото.

Въпреки факта, че кръвта представлява общата вътрешна среда на тялото, клетките на органите и тъканите не влизат в пряк контакт с нея. При многоклетъчните организми всеки орган има своя собствена вътрешна среда (микросреда), съответстваща на неговите структурни и функционални характеристики, а нормалното състояние на органите зависи от химичния състав, физикохимичните, биологичните и други свойства на тази микросреда. Неговата хомеостаза се определя от функционалното състояние на хистохематичните бариери и тяхната пропускливост в посоките кръв-тъканна течност; тъканна течност - кръв.

Постоянството на вътрешната среда за дейността на централната нервна система е от особено значение: дори незначителни химични и физикохимични промени, настъпващи в цереброспиналната течност, глията и перицелуларните пространства, могат да причинят рязко нарушаване на протичането на жизненоважни процеси в отделните неврони. или в техните ансамбли. Сложна хомеостатична система, включваща различни неврохуморални, биохимични, хемодинамични и други регулаторни механизми, е системата за осигуряване на оптимални нива на кръвното налягане. В този случай горната граница на нивото на кръвното налягане се определя от функционалността на барорецепторите на съдовата система на тялото, а долната граница се определя от нуждите на тялото от кръвоснабдяване.

Най-напредналите хомеостатични механизми в тялото на висшите животни и човека включват процесите на терморегулация; При хомеотермичните животни температурните колебания във вътрешните части на тялото не надвишават десети от градуса по време на най-драматичните промени в температурата на околната среда.

Организиращата роля на нервния апарат (принципът на нервизма) е в основата на широко известни идеи за същността на принципите на хомеостазата. Но нито доминиращият принцип, нито теорията за бариерните функции, нито общият адаптационен синдром, нито теорията на функционалните системи, нито хипоталамусната регулация на хомеостазата и много други теории могат напълно да решат проблема с хомеостазата.

В някои случаи идеята за хомеостаза не се използва напълно легитимно за обяснение на изолирани физиологични състояния, процеси и дори социални явления. Така в литературата се появяват термините „имунологичен”, „електролитен”, „системен”, „молекулярн”, „физико-химичен”, „генетична хомеостаза” и др. Правени са опити да се сведе проблемът за хомеостазата до принципа на саморегулацията. Пример за решаване на проблема с хомеостазата от гледна точка на кибернетиката е опитът на Ашби (W.R. Ashby, 1948) да конструира саморегулиращо се устройство, което моделира способността на живите организми да поддържат нивото на определени количества във физиологично приемливи граници.

На практика изследователите и клиницистите са изправени пред въпроси за оценка на адаптивните (адаптивни) или компенсаторни възможности на тялото, тяхното регулиране, укрепване и мобилизиране и прогнозиране на реакциите на тялото към смущаващи влияния. Някои състояния на вегетативна нестабилност, причинени от недостатъчност, излишък или неадекватност на регулаторни механизми, се считат за „болести на хомеостазата“. С известна условност те могат да включват функционални нарушения в нормалното функциониране на организма, свързани с неговото стареене, принудително преструктуриране на биологичните ритми, някои явления на вегетативна дистония, хипер- и хипокомпенсаторна реактивност при стресови и екстремни въздействия и др.

За оценка на състоянието на хомеостатичните механизми във физиологичните експерименти и в клиничната практика се използват различни дозирани функционални тестове (студ, топлина, адреналин, инсулин, мезатон и др.) С определяне на съотношението на биологично активни вещества (хормони, медиатори, метаболити). ) в кръвта и урината и др. .d.

Биофизични механизми на хомеостазата.

От гледна точка на химическата биофизика хомеостазата е състояние, при което всички процеси, отговорни за енергийните трансформации в тялото, са в динамично равновесие. Това състояние е най-стабилно и съответства на физиологичния оптимум. В съответствие с понятията на термодинамиката, организмът и клетката могат да съществуват и да се адаптират към условията на околната среда, при които в биологична система може да се установи стационарен ход на физични и химични процеси, т.е. хомеостаза. Основната роля в установяването на хомеостазата принадлежи предимно на клетъчните мембранни системи, които отговарят за биоенергийните процеси и регулират скоростта на навлизане и освобождаване на вещества от клетките.

От тази гледна точка основните причини за разстройството са неензимни реакции, които се случват в мембраните, необичайни за нормалния живот; в повечето случаи това са окислителни верижни реакции, включващи свободни радикали, които се срещат в клетъчните фосфолипиди. Тези реакции водят до увреждане на структурните елементи на клетките и нарушаване на регулаторната функция. Факторите, които причиняват нарушаване на хомеостазата, включват и агенти, които причиняват образуването на радикали - йонизираща радиация, инфекциозни токсини, някои храни, никотин, както и липса на витамини и др.

Един от основните фактори, които стабилизират хомеостатичното състояние и функциите на мембраните, са биоантиоксидантите, които инхибират развитието на окислително-радикални реакции.

Възрастови особености на хомеостазата при деца.

Постоянността на вътрешната среда на тялото и относителната стабилност на физическите и химичните показатели в детството се осигуряват от ясно изразено преобладаване на анаболните метаболитни процеси над катаболните. Това е задължително условие за растеж и отличава тялото на детето от тялото на възрастните, при които интензивността на метаболитните процеси е в състояние на динамично равновесие. В тази връзка невроендокринната регулация на хомеостазата на тялото на детето се оказва по-интензивна, отколкото при възрастните. Всеки възрастов период се характеризира със специфични особености на механизмите на хомеостазата и тяхната регулация. Ето защо при децата много по-често, отколкото при възрастните, възникват тежки нарушения на хомеостазата, често животозастрашаващи. Тези нарушения най-често са свързани с незрялост на хомеостатичните функции на бъбреците, с нарушения на стомашно-чревния тракт или дихателната функция на белите дробове.

Растежът на детето, изразяващ се в увеличаване на масата на неговите клетки, е придружен от различни промени в разпределението на течността в тялото. Абсолютното увеличение на обема на извънклетъчната течност изостава от скоростта на общото наддаване на тегло, така че относителният обем на вътрешната среда, изразен като процент от телесното тегло, намалява с възрастта. Тази зависимост е особено силно изразена през първата година след раждането. При по-големи деца скоростта на изменение на относителния обем на извънклетъчната течност намалява. Системата за регулиране на постоянството на обема на течността (регулиране на обема) осигурява компенсиране на отклоненията във водния баланс в доста тесни граници. Високата степен на хидратация на тъканите при новородени и малки деца определя нуждата на детето от вода (на единица телесно тегло) да е значително по-висока, отколкото при възрастните. Загубата на вода или нейното ограничаване бързо води до развитие на дехидратация поради извънклетъчния сектор, т.е. вътрешната среда. В същото време бъбреците - основните изпълнителни органи в системата за регулиране на обема - не осигуряват спестяване на вода. Ограничаващият фактор на регулацията е незрялостта на бъбречната тубулна система. Критична характеристика на невроендокринния контрол на хомеостазата при новородени и малки деца е относително високата секреция и бъбречната екскреция на алдостерон, което има пряко въздействие върху състоянието на тъканна хидратация и бъбречната тубулна функция.

Регулирането на осмотичното налягане на кръвната плазма и извънклетъчната течност при деца също е ограничено. Осмоларитетът на вътрешната среда варира в по-широк диапазон ( 50 mOsm/l) , отколкото възрастните

( 6 mOsm/l) . Това се дължи на по-голямата телесна повърхност на 1 кг тегло и следователно с по-значителни загуби на вода по време на дишане, както и с незрялост на бъбречните механизми за концентрация на урина при деца. Нарушенията на хомеостазата, проявяващи се чрез хиперосмоза, са особено чести при деца през неонаталния период и първите месеци от живота; в по-напреднала възраст започва да преобладава хипоосмозата, свързана главно със стомашно-чревни или бъбречни заболявания. По-малко проучена е йонната регулация на хомеостазата, която е тясно свързана с дейността на бъбреците и естеството на храненето.

Преди това се смяташе, че основният фактор, определящ осмотичното налягане на извънклетъчната течност, е концентрацията на натрий, но по-нови проучвания показват, че няма тясна връзка между съдържанието на натрий в кръвната плазма и стойността на общото осмотично налягане. в патологията. Изключение е плазмената хипертония. Следователно, провеждането на хомеостатична терапия чрез прилагане на глюкозо-солеви разтвори изисква наблюдение не само на съдържанието на натрий в серума или кръвната плазма, но и на промените в общия осмоларитет на извънклетъчната течност. Концентрацията на захар и урея е от голямо значение за поддържане на общото осмотично налягане във вътрешната среда. Съдържанието на тези осмотично активни вещества и тяхното влияние върху водно-солевия метаболизъм може да се увеличи рязко при много патологични състояния. Ето защо, в случай на нарушения в хомеостазата, е необходимо да се определи концентрацията на захар и урея. Поради горното, при малки деца, ако водно-солевият и протеиновият режим са нарушени, може да се развие състояние на латентна хипер- или хипоосмоза, хиперазотемия.

Важен показател, характеризиращ хомеостазата при деца, е концентрацията на водородни йони в кръвта и извънклетъчната течност. В антенаталния и ранния постнатален период регулирането на киселинно-алкалния баланс е тясно свързано със степента на насищане на кръвта с кислород, което се обяснява с относителното преобладаване на анаеробната гликолиза в биоенергийните процеси. Освен това дори умерената хипоксия в плода е придружена от натрупване на млечна киселина в тъканите му. В допълнение, незрялостта на ацидогенетичната функция на бъбреците създава предпоставки за развитие на "физиологична" ацидоза (изместване на киселинно-алкалния баланс в организма към относително увеличаване на броя на киселинните аниони.). Поради особеностите на хомеостазата, новородените често изпитват нарушения, които граничат между физиологични и патологични.

Преструктурирането на невроендокринната система по време на пубертета (пубертета) също е свързано с промени в хомеостазата. Функциите на изпълнителните органи (бъбреци, бели дробове) обаче достигат максимална степен на зрялост в тази възраст, така че тежките синдроми или заболявания на хомеостазата са редки и по-често говорим за компенсирани промени в метаболизма, които могат да бъдат открити само с биохимичен кръвен тест. В клиниката, за да се характеризира хомеостазата при деца, е необходимо да се изследват следните показатели: хематокрит, общо осмотично налягане, съдържание на натрий, калий, захар, бикарбонати и урея в кръвта, както и рН на кръвта, p0 2 и pCO 2.

Характеристики на хомеостазата в напреднала и сенилна възраст.

Едно и също ниво на хомеостатични стойности в различни възрастови периоди се поддържа поради различни промени в системите за тяхното регулиране. Например, постоянството на нивото на кръвното налягане при млади хора се поддържа поради по-висок сърдечен дебит и ниско общо периферно съдово съпротивление, а при възрастни и старческа възраст - поради по-високо общо периферно съпротивление и намаляване на сърдечния дебит. По време на стареенето на организма постоянството на най-важните физиологични функции се поддържа в условия на намаляване на надеждността и намаляване на възможния диапазон от физиологични промени в хомеостазата. Запазването на относителната хомеостаза по време на значителни структурни, метаболитни и функционални промени се постига чрез факта, че не само изчезването, разрушаването и разграждането се случват едновременно, но и развитието на специфични адаптивни механизми. Благодарение на това се поддържа постоянно ниво на кръвната захар, pH на кръвта, осмотичното налягане, потенциала на клетъчната мембрана и др.

От съществено значение за поддържането на хомеостазата по време на процеса на стареене са промените в механизмите на неврохуморалната регулация, повишаването на чувствителността на тъканите към действието на хормони и медиатори на фона на отслабване на нервните влияния.

Със стареенето на организма значително се променя работата на сърцето, белодробната вентилация, газообмена, бъбречните функции, секрецията на храносмилателните жлези, функцията на жлезите с вътрешна секреция, метаболизма и др.. Тези промени могат да се характеризират като хомеореза - естествена траектория (динамика) на промените в интензивността на метаболизма и физиологичните функции с възрастта във времето. Значението на хода на свързаните с възрастта промени е много важно за характеризиране на процеса на стареене на човек и определяне на неговата биологична възраст.

В напреднала и напреднала възраст общият потенциал на адаптивните механизми намалява. Следователно в напреднала възраст, при повишени натоварвания, стрес и други ситуации, вероятността от провал на механизмите за адаптация и нарушаване на хомеостазата се увеличава. Това намаляване на надеждността на хомеостазните механизми е една от най-важните предпоставки за развитието на патологични нарушения в напреднала възраст.

По този начин хомеостазата е цялостно понятие, което обединява функционално и морфологично сърдечно-съдова система, дихателна система, бъбречна система, водно-електролитен метаболизъм, киселинно-алкален баланс.

Главна цел на сърдечно-съдовата система – кръвоснабдяване и разпределение на всички микроциркулационни басейни. Количеството кръв, изхвърлено от сърцето за 1 минута, е минутният обем. Функцията на сърдечно-съдовата система обаче не е просто да поддържа даден минутен обем и да го разпределя между басейните, а да променя минутния обем в съответствие с динамиката на тъканните нужди в различни ситуации.

Основната задача на кръвта е транспортирането на кислород. Много хирургични пациенти изпитват остър спад на сърдечния дебит, което нарушава доставянето на кислород до тъканите и може да причини смърт на клетки, орган и дори цялото тяло. Следователно оценката на функцията на сърдечно-съдовата система трябва да вземе предвид не само минутния обем, но и доставката на кислород към тъканите и тяхната нужда от него.

Главна цел дихателни системи – осигуряване на адекватен газообмен между тялото и околната среда при постоянно променяща се скорост на метаболитните процеси. Нормалната функция на дихателната система е да поддържа постоянно ниво на кислород и въглероден диоксид в артериалната кръв при нормално съдово съпротивление в белодробната циркулация и при нормален разход на енергия за дихателна работа.

Тази система е тясно свързана с други системи и най-вече със сърдечно-съдовата система. Функцията на дихателната система включва вентилация, белодробна циркулация, дифузия на газове през алвеоларно-капилярната мембрана, транспорт на газове чрез кръвта и тъканно дишане.

Функции бъбречна система : Бъбреците са основният орган, предназначен да поддържа постоянството на физическите и химичните условия в тялото. Основната им функция е отделителната. Тя включва: регулиране на водно-електролитния баланс, поддържане на киселинно-алкалния баланс и отстраняване на метаболитни продукти на протеини и мазнини от тялото.

Функции водно-електролитен метаболизъм : Водата в тялото играе транспортна роля, запълвайки клетките, интерстициалните (междинни) и съдовите пространства, е разтворител на соли, колоиди и кристалоиди и участва в биохимични реакции. Всички биохимични течности са електролити, тъй като солите и колоидите, разтворени във вода, са в дисоциирано състояние. Невъзможно е да се изброят всички функции на електролитите, но основните са: поддържане на осмотичното налягане, поддържане на реакцията на вътрешната среда, участие в биохимични реакции.

Главна цел киселинно-алкален баланс е поддържането на постоянно рН на телесните течности като основа за нормалните биохимични реакции и следователно жизнената активност. Метаболизмът се осъществява с незаменимото участие на ензимни системи, чиято активност зависи от химичната реакция на електролита. Заедно с водно-електролитния метаболизъм киселинно-алкалният баланс играе решаваща роля в подреждането на биохимичните реакции. Буферните системи и много физиологични системи на тялото участват в регулирането на киселинно-алкалния баланс.

Хомеостаза

Хомеостаза, хомеорез, хомеоморфоза - характеристика на състоянието на организма.Системната същност на организма се проявява преди всичко в способността му да се саморегулира в непрекъснато променящите се условия на околната среда. Тъй като всички органи и тъкани на тялото се състоят от клетки, всяка от които е относително независим организъм, състоянието на вътрешната среда на човешкото тяло е от голямо значение за нормалното му функциониране. За човешкото тяло - земно създание - околната среда се състои от атмосфера и биосфера, докато той взаимодейства до известна степен с литосферата, хидросферата и ноосферата. В същото време повечето клетки на човешкото тяло са потопени в течна среда, която е представена от кръв, лимфа и междуклетъчна течност. Само покривните тъкани взаимодействат директно с човешката среда; всички останали клетки са изолирани от външния свят, което позволява на тялото до голяма степен да стандартизира условията на тяхното съществуване. По-специално, способността да се поддържа постоянна телесна температура от около 37 ° C осигурява стабилността на метаболитните процеси, тъй като всички биохимични реакции, които съставляват същността на метаболизма, са силно зависими от температурата. Също толкова важно е да се поддържа постоянно напрежение на кислород, въглероден диоксид, концентрация на различни йони и др. в течните среди на тялото. При нормални условия на съществуване, включително по време на адаптация и активност, възникват малки отклонения на тези параметри, но те бързо се елиминират и вътрешната среда на тялото се връща към стабилна норма. Големият френски физиолог от 19 век. Клод Бернар твърди: "Постоянството на вътрешната среда е необходимо условие за свободен живот." Физиологичните механизми, които осигуряват поддържането на постоянна вътрешна среда, се наричат хомеостатични, а самото явление, което отразява способността на тялото да се саморегулира вътрешната среда, се нарича хомеостаза. Този термин е въведен през 1932 г. от У. Кенън, един от онези физиолози на 20 век, които заедно с Н. А. Бърнщайн, П. К. Анохин и Н. Винер стоят в началото на науката за контрол - кибернетиката. Терминът "хомеостаза" се използва не само във физиологичните, но и в кибернетичните изследвания, тъй като поддържането на постоянството на всякакви характеристики на сложна система е основната цел на всяко управление.

Друг забележителен изследовател, К. Уодингтън, обърна внимание на факта, че тялото е в състояние да поддържа не само стабилността на вътрешното си състояние, но и относителната постоянство на динамичните характеристики, т.е. хода на процесите във времето. Това явление, по аналогия с хомеостазата, беше наречено хомеорез. Тя е от особено значение за растящия и развиващия се организъм и се състои в това, че организмът е в състояние да поддържа (разбира се, в определени граници) „канал за развитие“ по време на своите динамични трансформации. По-специално, ако едно дете поради заболяване или рязко влошаване на условията на живот, причинено от социални причини (война, земетресение и др.), изостава значително от нормално развиващите се връстници, това не означава, че такова изоставане е фатално и необратимо . Ако периодът на неблагоприятни събития приключи и детето получи адекватни условия за развитие, тогава както в растежа, така и в нивото на функционално развитие той скоро настига своите връстници и в бъдеще не се различава съществено от тях. Това обяснява факта, че децата, които са претърпели сериозно заболяване в ранна възраст, често израстват здрави и добре пропорционални възрастни. Homeorez играе решаваща роля както в контролирането на онтогенетичното развитие, така и в процесите на адаптация. Междувременно физиологичните механизми на хомеорезата все още не са достатъчно проучени.

Третата форма на саморегулация на постоянството на тялото е хомеоморфоза - способността да се поддържа постоянна форма. Тази характеристика е по-характерна за възрастен организъм, тъй като растежът и развитието са несъвместими с неизменността на формата. Въпреки това, ако вземем предвид кратки периоди от време, особено по време на периоди на инхибиране на растежа, тогава способността за хомеоморфоза може да се открие при децата. Въпросът е, че в тялото има непрекъсната смяна на поколенията на съставните му клетки. Клетките не живеят дълго (единственото изключение са нервните клетки): нормалната продължителност на живота на телесните клетки е седмици или месеци. Независимо от това, всяко ново поколение клетки почти точно повтаря формата, размера, местоположението и съответно функционалните свойства на предишното поколение. Специални физиологични механизми предотвратяват значителни промени в телесното тегло при условия на гладуване или преяждане. По-специално, по време на гладуване смилаемостта на хранителните вещества рязко се увеличава, а по време на преяждане, напротив, повечето от протеините, мазнините и въглехидратите, доставени с храната, се „изгарят“ без никаква полза за тялото. Доказано е (N.A. Smirnova), че при възрастни резки и значителни промени в телесното тегло (главно поради количеството мазнини) във всяка посока са сигурни признаци на неуспех в адаптацията, пренапрежение и показват функционално неразположение на тялото. . Тялото на детето става особено чувствително към външни влияния в периоди на най-бърз растеж. Нарушаването на хомеоморфозата е същият неблагоприятен признак като нарушенията на хомеостазата и хомеорезата.

Концепцията за биологични константи.Тялото е комплекс от огромен брой различни вещества. По време на живота на клетките на тялото концентрацията на тези вещества може да се промени значително, което означава промяна във вътрешната среда. Би било немислимо, ако контролните системи на тялото бъдат принудени да следят концентрацията на всички тези вещества, т.е. имат много сензори (рецептори), непрекъснато анализират текущото състояние, вземат контролни решения и наблюдават тяхната ефективност. За такъв режим на управление на всички параметри не биха били достатъчни нито информационните, нито енергийните ресурси на тялото. Следователно тялото е ограничено до наблюдение на относително малък брой от най-значимите показатели, които трябва да се поддържат на относително постоянно ниво за благосъстоянието на по-голямата част от телесните клетки. По този начин тези най-стриктно хомеостазни параметри се трансформират в „биологични константи“ и тяхната неизменност се осигурява от понякога доста значителни колебания в други параметри, които не се класифицират като хомеостаза. По този начин нивата на хормоните, участващи в регулирането на хомеостазата, могат да се променят в кръвта десетки пъти в зависимост от състоянието на вътрешната среда и влиянието на външни фактори. В същото време параметрите на хомеостазата се променят само с 10-20%.

Най-важните биологични константи.Сред най-важните биологични константи, за чието поддържане на относително постоянно ниво са отговорни различни физиологични системи на тялото, трябва да споменем телесна температура, ниво на кръвна захар, съдържание на H+ йони в телесните течности, частично напрежение на кислород и въглероден диоксид в тъканите.

Заболяването като признак или следствие от нарушения в хомеостазата.Почти всички човешки заболявания са свързани с нарушаване на хомеостазата. Например при много инфекциозни заболявания, както и при възпалителни процеси, температурната хомеостаза в организма рязко се нарушава: възниква треска (треска), понякога животозастрашаваща. Причината за това нарушение на хомеостазата може да се крие както в характеристиките на невроендокринната реакция, така и в нарушения в дейността на периферните тъкани. В този случай проявата на заболяването - повишена температура - е следствие от нарушение на хомеостазата.

Обикновено фебрилните състояния са придружени от ацидоза - нарушение на киселинно-алкалния баланс и изместване на реакцията на телесните течности към киселинната страна. Ацидозата е характерна и за всички заболявания, свързани с влошаване на сърдечно-съдовата и дихателната системи (сърдечно-съдови заболявания, възпалителни и алергични лезии на бронхопулмоналната система и др.). Ацидозата често придружава първите часове от живота на новороденото, особено ако то не е започнало да диша нормално веднага след раждането. За да се елиминира това състояние, новороденото се поставя в специална камера с високо съдържание на кислород. Метаболитната ацидоза по време на тежка мускулна дейност може да възникне при хора на всякаква възраст и се проявява в задух и повишено изпотяване, както и мускулни болки. След приключване на работата състоянието на ацидоза може да продължи от няколко минути до 2-3 дни, в зависимост от степента на умора, годност и ефективността на хомеостатичните механизми.

Болестите, които водят до нарушаване на водно-солевата хомеостаза, са много опасни, например холера, при която от тялото се отделя огромно количество вода и тъканите губят своите функционални свойства. Много бъбречни заболявания също водят до нарушаване на водно-солевата хомеостаза. В резултат на някои от тези заболявания може да се развие алкалоза - прекомерно повишаване на концентрацията на алкални вещества в кръвта и повишаване на рН (изместване към алкалната страна).

В някои случаи незначителни, но дългосрочни нарушения в хомеостазата могат да причинят развитието на определени заболявания. По този начин има доказателства, че прекомерната консумация на захар и други източници на въглехидрати, които нарушават хомеостазата на глюкозата, води до увреждане на панкреаса, в резултат на което човек развива диабет. Опасна е и прекомерната консумация на готварска и други минерални соли, лютиви подправки и др., които увеличават натоварването на отделителната система. Бъбреците може да не са в състояние да се справят с изобилието от вещества, които трябва да бъдат отстранени от тялото, което води до нарушаване на водно-солевата хомеостаза. Една от неговите прояви е отокът - натрупването на течност в меките тъкани на тялото. Причината за отока обикновено се крие или в недостатъчност на сърдечно-съдовата система, или в нарушена бъбречна функция и, като следствие, минерален метаболизъм.

Хомеостазата е:

Хомеостаза

Хомеостаза(старогръцки ὁμοιοστάσις от ὁμοιος - идентичен, подобен и στάσις - стоящ, неподвижен) - саморегулация, способност на отворена система да поддържа постоянството на вътрешното си състояние чрез координирани реакции, насочени към поддържане на динамичен баланс. Желанието на системата да се самовъзпроизвежда, да възстановява загубеното равновесие и да преодолее съпротивата на външната среда.

Популационната хомеостаза е способността на популацията да поддържа определен брой индивиди за дълго време.

Американският физиолог Уолтър Б. Кенън в книгата си от 1932 г. „Мъдростта на тялото“ предлага термина като име за „координираните физиологични процеси, които поддържат повечето стационарни състояния на тялото“. Впоследствие този термин се разширява до способността за динамично поддържане на постоянството на вътрешното състояние на всяка отворена система. Идеята за постоянството на вътрешната среда обаче е формулирана през 1878 г. от френския учен Клод Бернар.

Главна информация

Най-често в биологията се използва терминът хомеостаза. Многоклетъчните организми трябва да поддържат постоянна вътрешна среда, за да съществуват. Много еколози са убедени, че този принцип важи и за външната среда. Ако системата не е в състояние да възстанови баланса си, тя може в крайна сметка да спре да функционира.

Свойства на хомеостазата

Хомеостатичните системи имат следните свойства:

Нестабилностсистема: тестване как най-добре да се адаптира.
Стремеж към баланс: Цялата вътрешна, структурна и функционална организация на системите допринася за поддържането на баланса.
Непредсказуемост: Резултатът от определено действие често може да се различава от очакваното.

Примери за хомеостаза при бозайници:

Регулиране на количеството микроелементи и вода в организма – осморегулация. Осъществява се в бъбреците.
Отстраняване на отпадните продукти от метаболитния процес - екскреция. Осъществява се от екзокринни органи - бъбреци, бял дроб, потни жлези и стомашно-чревен тракт.
Регулиране на телесната температура. Понижаване на температурата чрез изпотяване, различни реакции на терморегулация.
Регулиране на нивата на кръвната глюкоза. Осъществява се главно от черния дроб, инсулина и глюкагона, секретирани от панкреаса.

Хомеостазни механизми: обратна връзка

Основна статия: Обратна връзка

Когато възникне промяна в променливите, има два основни типа обратна връзка, на която системата реагира:

Отрицателна обратна връзка, изразена като реакция, при която системата реагира по начин, който обръща посоката на промяната. Тъй като обратната връзка служи за поддържане на постоянството на системата, тя позволява да се поддържа хомеостазата.
- Например, когато концентрацията на въглероден диоксид в човешкото тяло се увеличи, до белите дробове идва сигнал да увеличат своята активност и да издишат повече въглероден диоксид.
- Терморегулацията е друг пример за отрицателна обратна връзка. Когато телесната температура се повиши (или спадне), терморецепторите в кожата и хипоталамуса регистрират промяната, задействайки сигнал от мозъка. Този сигнал от своя страна предизвиква отговор - понижаване на температурата (или повишаване).
Положителна обратна връзка, която се изразява в нарастващи промени в дадена променлива. Има дестабилизиращ ефект и следователно не води до хомеостаза. Положителната обратна връзка е по-рядко срещана в природните системи, но също има своите приложения.
- Например в нервите праговият електрически потенциал причинява генерирането на много по-голям потенциал за действие. Съсирването на кръвта и събитията при раждането могат да бъдат посочени като други примери за положителна обратна връзка.

Екологична хомеостаза

Екологичната хомеостаза се наблюдава в кулминационни общности с възможно най-голямо биоразнообразие при благоприятни условия на околната среда.

В нарушени екосистеми или субклимаксни биологични общности - като остров Кракатау, след масивно вулканично изригване през 1883 г. - състоянието на хомеостазата на предишната горска климаксна екосистема е унищожено, както и целият живот на този остров. Кракатау, в годините след изригването, премина през верига от екологични промени, в които нови видове растения и животни се смениха един друг, което доведе до биоразнообразие и произтичащата от това кулминационна общност. Екологичната приемственост на Кракатау се проведе на няколко етапа. Пълната верига от последователности, водещи до кулминацията, се нарича пресерия. В примера на Кракатау, островът е развил кулминационна общност с осем хиляди различни вида, регистрирани през 1983 г., сто години след като изригването е унищожило живота на него. Данните потвърждават, че ситуацията остава в хомеостаза за известно време, като появата на нови видове много бързо води до бързо изчезване на старите.

Биологична хомеостаза

Повече информация: Киселинно-базов баланс

Клетъчна хомеостаза

Хомеостаза в човешкото тяло

Допълнителна информация: Киселинно-базов баланс Вижте също: Кръвни буферни системи

Различни фактори влияят върху способността на телесните течности да поддържат живота. Те включват параметри като температура, соленост, киселинност и концентрация на хранителни вещества - глюкоза, различни йони, кислород и отпадъци - въглероден диоксид и урина. Тъй като тези параметри влияят върху химичните реакции, които поддържат тялото живо, има вградени физиологични механизми за поддържането им на необходимото ниво.

Хомеостазата не може да се счита за причина за тези несъзнателни адаптационни процеси. То трябва да се възприема като обща характеристика на много нормални процеси, действащи заедно, а не като тяхната първопричина. Освен това има много биологични явления, които не се вписват в този модел - например анаболизмът.

Други области

Понятието „хомеостаза“ се използва и в други области.

Един актюер може да говори за рискова хомеостаза, при което например хората, които имат незалепващи спирачки на колите си, не са по-безопасни от тези, които нямат, защото тези хора несъзнателно компенсират по-безопасната кола с по-рисково шофиране. Това се случва, защото някои задържащи механизми - като страха - престават да функционират.

Социолозите и психолозите могат да говорят за хомеостаза на стреса- желанието на населението или индивида да остане на определено ниво на стрес, често изкуствено причинявайки стрес, ако „естественото“ ниво на стрес не е достатъчно.

Примери

Терморегулация
- Треперенето на скелетните мускули може да започне, ако телесната температура е твърде ниска.
- Друг тип термогенеза включва разграждането на мазнините за производство на топлина.
- Изпотяването охлажда тялото чрез изпаряване.
Химическа регулация
- Панкреасът отделя инсулин и глюкагон, за да контролира нивата на кръвната захар.
- Белите дробове получават кислород и отделят въглероден диоксид.
- Бъбреците произвеждат урина и регулират нивото на водата и редица йони в тялото.

Много от тези органи се контролират от хормони от хипоталамо-хипофизната ос.

Вижте също

Категории:

Хомеостаза
Отворени системи
Физиологични процеси

Фондация Уикимедия. 2010 г.