Homeosztázis (görögül - homois - jelentése hasonló, stasis - időtartam vagy állapot) a rendszer egyedülálló képessége, hogy fenntartsa a belső környezet stabilitását, függetlenül a külső tényezők hatásától. Mi az a homeosztázis? Mik a homeosztázis zavarok okai?

A homeosztázisnem más, mint a szervezet azon képessége, hogy fenntartsa a relatív belső egyensúlyt. A létfontosságú funkciók belső stabilitásának fenntartása megköveteli a legfontosabb rendszerparaméterek értékeinek folyamatos figyelését. Az emberi testnek körülbelül ezer különböző vezérlő- és szabályozási rendszere van – ezek megfelelő működésétől pedig gyakran az élet és egészség múlik.

A legfontosabb tényezők, amelyek változhatnak és pontos ellenőrzés alatt állnak:

  • vegyi anyagok koncentrációja a testnedvekben (vérben vagy plazmában)
  • ozmotikus nyomás,
  • testnedvek pH-ja,
  • vérnyomás,
  • testfolyadék mennyisége,
  • testhőmérséklet (melegvérű szervezetekben).

Sejt felépítése és homeosztázis fenntartása

Minden emberi rendszer részt vesz a megfelelő homeosztázis fenntartásában. Azonban már a sejtszerkezet alapszintjén tökéletesen láthatóak a homeosztázis globális szintű fenntartásának lényeges jellemzői.

A folyadékok és a nyomás megfelelő paramétereinek fenntartásához szükséges egyik legfontosabb organellum a sejtmembrán, amely elválasztja a sejtet a külső környezettől. Megvan benne az ún "Folyékony mozaik", ahol a fehérjék foszfolipid molekulák kettős rétegében lebegnek.

A sejtmembránok összetett és poláris szerkezetének köszönhetően lehetővé teszik a különböző anyagok szelektív transzportját, amely diffúzióval - azaz az oldatok koncentráció-gradiensének megfelelően áramolva, de aktívan is - fehérjéken keresztül valósul meg.

A membránok felszínén található speciális receptorfehérjéknek köszönhetően viszont lehetőség nyílik kívülről érkező információk fogadására. A jel vétele rövid és hosszú távú reakciók sorozatát váltja ki, amelyek célja:

  • enzimek aktiválása vagy deaktiválása,
  • a sejtanyagcsere stimulálása vagy gyengítése,
  • gének expressziója a sejtmagban (a szintézishez szükséges genetikai információkat tartalmazzaúj fehérjék, amelyek módosítják a sejtanyagcserét).

Ahhoz, hogy a sejtek és a teljes rendszerek energetikailag függetlenek maradjanak, a mitokondriumoknak folyamatosan működniük kell.

Ezek az apró organellumok kis energiagyárakként működnek a sejtben. A mitokondriumok speciális, fésű alakú belső szerkezetének köszönhetően számos olyan folyamat lebonyolítására nyílik lehetőség, amelyek az ún. intracelluláris légzés

Ebben a folyamatban lehetőség van tápanyagokból (beleértve a glükózt is) energiát előállítani. Az ATP-ben tárolódik, amely a sejt univerzális energiahordozója, és több száz egyéb reakcióban is felhasználják. Ez a folyamat az oxigén jelenlététől függően módosulhat.

Intenzív edzés során izmaink hiányozni kezdenek az esszenciális oxigénből – ezért „átváltanak” a mitokondriumok anaerob légzésre, ahol melléktermékként tejsav képződik.

Ez a mechanizmus felelős a fájdalmas fájdalom kialakulásáért. Az átmenetileg kedvezőtlen körülmények ellenére a szervezet továbbra is képes munkát végezni és reagálni az ingerekre

Agy és homeosztázis

A szervezetben zajló összes folyamatot irányító fő központ természetesen az agy – pontosabban a központi idegrendszer (CNS) idegközpontjai, amelyek az egész szervezet receptoraitól kapnak információt.

A kapott információkat főként az agy hipotalamusznak nevezett részében dolgozzák fel. Az adott ingerre adott válasz a vegetatív idegrendszeren (azaz azon a rendszeren, amely idegimpulzusokat vezet a belső szervekhez) és az endokrin mirigyeken keresztül továbbadódik.

A neuronvégződésekből felszabaduló (transzmitterként működő) kémiai transzmitterek szintén fontos szerepet játszanak a kommunikációban és a belső egyensúly szabályozásában

A melegvérű szervezetek egyik legfontosabb evolúciós vívmánya a lakott környezet veszélyes hőmérsékletváltozásaitól való függetlenség volt. Ez az agy fejlődésének és a hipotalamuszban található termoregulációs központ kialakulásának köszönhetően vált lehetővé.

Ez a közeg érzékeny termosztátként működik, amely szükség esetén úgy dönt, hogy növeli a hőtermelést, vagy korlátozza a hőveszteséget. Ennek a mechanizmusnak köszönhető, hogy hidegrázást (azaz izomsejtek összehúzódását, amelyek serkentik a hőtermelést a vázizmokban) vagy a bőr alatti erek beszűkülését érezzük.

A testhőmérsékletet szabályozó egyéb, a szem számára láthatatlan változások, amelyeket szintén a hőszabályozó központ szabályoz, pl.:

  • a szimpatikus idegrendszer stimulálása és a noradrenalin szekréció(gyorsítja többek között a zsírszöveti sejtek anyagcseréjét),
  • az endokrin mirigyek szekréciójának stimulálása (pl. adrenalin felszabadulása, amely felgyorsítja a glükóz anyagcserét),
  • a pajzsmirigyhormonok szekréciójának serkentése

Ahogy a hőszabályozási központ példáján is látható, testünkben egyetlen változó paraméter (hőmérséklet) szabályozása az idegrendszer és az endokrin rendszer kölcsönhatásainak igen összetett hálózata.

A homeosztázis mint a hatékony kommunikáció hatása

Az emberi rendszerben szinte minden funkció megfelelő lebonyolítása a sejtek és rendszerek közötti hatékony kommunikáción múlik – nem csak a közvetlen közelében, hanem távolabb is

Többek között ilyen távoli kommunikáció is lehetséges azáltal, hogy aktív vegyi anyagokat választanak ki a testnedvekbe (pl. vér vagy agy-gerincvelői folyadék). Ezt nevezik humorális szabályozás

A kémiai hírvivők közé tartoznak az endokrin mirigyek által termelt hormonok (mint például a pajzsmirigy, az agyalapi mirigy vagy a mellékvese), de helyileg is hatnak (például hisztamin vagy prosztaglandinok, allergiás reakciókban hatnak) vagy adott szövet (pl. szekretin vagy gasztrin).

A hormonok kulcsszerepét az emberi szervezet homeosztázisának fenntartásában az adrenalin – más néven félelem, harc vagy menekülés hormon – példájával illusztrálhatjuk.

Az adrenalint a mellékvesevelő termeli minden gerinces fenyegetésre adott azonnali reakciójában. Legfontosabb hatásai a következők:

  • gyorsabb pulzusszám,
  • vérnyomás emelkedés,
  • hörgőtágítás,
  • pupillatágulás,
  • a központi idegrendszer stimulálása,
  • a vércukorszint emelkedése (a glikogén májban történő lebomlásának fokozásával)

Mindezek a reakciók arra irányulnak, hogy a szervezetet „készenléti állapotba” hozzuk, ami az evolúció során megvédte az egyént az evéstől, vagy motiválta a hatékony menekülést.

Visszajelzés a homeosztázis fenntartásában

A magasabb rendű szervezetekben egyes rendszerek működését mások folyamatosan ellenőrzik. Egy ilyen komplex vezérlőrendszer az alapja a homeosztázis fenntartásának.

Az emberi élettani folyamatok többsége az ún Visszacsatolás. Ellentétben az egyirányú vezérléssel (ideg- és humorális is) - ahol az információ csak egy irányban kerül átadásra két szerv között, a visszacsatolási rendszerben kétirányú információátvitel történik.

A visszacsatolási körbenvisszacsatolás, az egyik szerv működése befolyásolja a másik szerv stimulációját, és ez olyan információt küld, amely gátolja az első tevékenységét (negatív visszacsatolás).

Negatív visszacsatolása paraméterszabályozás leggyakoribb típusa az emberi szervezetben. Ilyen hurokra példa lehet például a pajzsmirigyhormonok szekréciója.

A pajzsmirigyhormonok (T3 és T4) - általában - fokozzák az anyagcserét és szabályozzák a legtöbb szövet működését. Működésük szervezetünk számos rendszerének és funkciójának megfelelő működéséhez szükséges.

A pajzsmirigy munkáját viszont az agyalapi mirigy és egy másik hormon – a tirotropin (TSH) szabályozza –, amely a pajzsmirigyet hormontermelésre serkenti. A T3 és T4 megnövekedett koncentrációjával a TSH koncentrációja csökken, míg e két hormon hiánya esetén a TSH koncentrációja nő. Ez a fajta szabályozás megvédi a szervezetet a túlzott anyagtermeléstől, természetes fékként működik.

Pozitív visszajelzéseksokkal ritkábban fordulnak elő, és egy adott termék gyártásának felgyorsításával járnak. Az emlősök ilyen mechanizmusának jó példája például a laktáció.

Ha az anya mellét szoptatja a baba, az serkenti a prolaktin termelődését, ami fokozott tejtermelést eredményez

Minél több tej van, a baba annál szívesebben eszik, ami növeli a tejtermelést. Ha abbahagyja a szoptatást, a prolaktinszintje csökken, és a tejtermelés leáll.

Mik a zavart homeosztázis hatásai?

Az élettani szabályozás ismertetett példái nemcsak a szervek és belső rendszerek megfelelő működését biztosítják. A homeosztázis fenntartása lehetővé teszi a szervezet számára, hogy alkalmazkodjon a környezeti feltételek változásaihoz.

Valószínűleg ez volt az emberi faj egyik kulcsfontosságú képessége, amely az évszázadok során példátlan evolúciós sikereket hozott számára. A szabályozási mechanizmusok ingadozása és károsítása sok emberi betegség leggyakoribb oka.

A paraméterek olyan zavarai, amelyek értéke meghalad bizonyos meghatározott kritikus küszöbértékeket, a szervezet halálához vezethet. Bár mindannyiunknak megvan az egyéni hajlama bizonyos tényezők tolerálására (amelyek többek között genetikai körülményekből fakadnak), az ilyen egyedek közötti különbségek kicsik.

Mi befolyásolhatja a homeosztázis zavarait?

Ilyen tényezők például a következők:

  • genetikai hibák,
  • veleszületett rendellenességek a szervek szerkezetében,
  • környezetszennyezés,
  • nincs gyakorlat,
  • nem megfelelő étrend,
  • krónikus stressz.

Bár továbbgenetikai feltételekre, környezeti tényezőkre nincs befolyásunk, de a megfelelő testsúlyra, fizikai erőnlétre és a megfelelő adag relaxációra érdemes ügyelni.

Ne felejtsük el, hogy testünk egyfajta „összekapcsolt érrendszer”, ahol az egész egyensúlya az egyes rendszerek megfelelő működéséből áll.

Kategória:

Genetikai betegségek