היסטוריה של התפתחות הדוקטרינה של הומאוסטזיס

ק' ברנרד ותפקידו בפיתוח תורת הסביבה הפנימית

לראשונה, תהליכים הומאוסטטיים בגוף כתהליכים המבטיחים את קביעות הסביבה הפנימית שלו נחשבו על ידי חוקר הטבע והפיזיולוג הצרפתי סי ברנרד באמצע המאה ה-19. המונח עצמו הומאוסטזיסהוצע על ידי הפיזילוג האמריקאי W. Cannon רק ב-1929.

בהיווצרותה של דוקטרינת ההומאוסטזיס, את התפקיד המוביל שיחק הרעיון של סי ברנרד שלפיו עבור אורגניזם חי יש "למעשה שתי סביבות: סביבה חיצונית אחת שבה ממוקם האורגניזם, והסביבה הפנימית שבה חיים יסודות הרקמה. ." בשנת 1878, המדען ניסח את הרעיון של קביעות ההרכב והמאפיינים של הסביבה הפנימית. הרעיון המרכזי של מושג זה היה הרעיון שהסביבה הפנימית מורכבת לא רק מדם, אלא גם מכל הנוזלים הפלזמטיים והבלסטומטיים שמגיעים ממנה. "הסביבה הפנימית", כתב ק' ברנרד, "... נוצרת מכל מרכיבי הדם - חנקן ולא חנקן, חלבון, פיברין, סוכר, שומן וכו', ... למעט דם כדוריות, שהן כבר יסודות אורגניים עצמאיים".

הסביבה הפנימית כוללת רק את המרכיבים הנוזליים של הגוף, השוטפים את כל מרכיבי הרקמה, כלומר. פלזמת דם, לימפה ונוזל רקמות. ק' ברנרד ראה שהתכונה של הסביבה הפנימית היא "במגע ישיר עם האלמנטים האנטומיים של יצור חי". הוא ציין שכאשר לומדים את התכונות הפיזיולוגיות של אלמנטים אלה, יש צורך לשקול את תנאי הביטוי שלהם ואת התלות שלהם בסביבה.

קלוד ברנרד (1813-1878) הפיזיולוגי, הפתולוג, חוקר הטבע הצרפתי הגדול ביותר. בשנת 1839 סיים את לימודיו באוניברסיטת פריז. בשנים 1854–1868 עמד בראש המחלקה לפיזיולוגיה כללית באוניברסיטת פריז, ומשנת 1868 היה עובד במוזיאון הטבע. חבר באקדמיה של פריז (מאז 1854), סגן הנשיא שלה (1868) ונשיא (1869), חבר מקביל זר באקדמיה למדעים של סנט פטרבורג (מאז 1860). המחקר המדעי של סי ברנרד מוקדש לפיזיולוגיה של מערכת העצבים, העיכול ומחזור הדם. ההישגים הגדולים של המדען בפיתוח הפיזיולוגיה הניסויית. הוא ערך מחקרים קלאסיים על האנטומיה והפיזיולוגיה של מערכת העיכול, תפקיד הלבלב, חילוף חומרים של פחמימות, תפקודי מיצי עיכול, גילה את היווצרות הגליקוגן בכבד, חקר את העצבים של כלי הדם, ההשפעה המכווצת של כלי הדם של סימפטית. עצבים וכו' אחד היוצרים של הדוקטרינה של הומאוסטזיס, הציג מושג של הסביבה הפנימית של הגוף. הניח את היסודות של פרמקולוגיה וטוקסיקולוגיה. הוא הראה את המשותף והאחדות של מספר תופעות חיים בבעלי חיים ובצמחים.

המדען האמין בצדק שגילויי החיים נגרמים כתוצאה מקונפליקט בין הכוחות הקיימים של הגוף (חוקה) לבין השפעת הסביבה החיצונית. קונפליקט החיים בגוף מתבטא בצורה של שתי תופעות מנוגדות וקשורות דיאלקטית: סינתזה וריקבון. כתוצאה מתהליכים אלו, הגוף מסתגל, או מסתגל, לתנאי הסביבה.

ניתוח של יצירותיו של סי ברנרד מאפשר לנו להסיק שכל המנגנונים הפיזיולוגיים, לא משנה עד כמה הם שונים, משרתים לשמור על קביעות תנאי החיים בסביבה הפנימית. "הקביעות של הסביבה הפנימית היא תנאי לחיים חופשיים ועצמאיים. זה מושג באמצעות תהליך המקיים בסביבה הפנימית את כל התנאים הדרושים לחיי היסודות". הקביעות של הסביבה מניחה שלמות כזו של האורגניזם שבו משתנים חיצוניים יפוצו ויתאזנו בכל רגע. עבור תווך נוזלי, נקבעו התנאים הבסיסיים לתחזוקה מתמדת שלו: נוכחות של מים, חמצן, חומרים מזינים וטמפרטורה מסוימת.

עצמאות החיים מהסביבה החיצונית, עליה דיבר סי ברנרד, היא יחסית מאוד. הסביבה הפנימית קשורה קשר הדוק לסביבה החיצונית. יתר על כן, הוא שמר על רבים מהמאפיינים של הסביבה הראשונית שבה נוצרו פעם החיים. יצורים חיים, כביכול, סגרו את מי הים למערכת של כלי דם והפכו את הסביבה החיצונית המתנודדת ללא הרף לסביבה פנימית, שהקביעות שלה מוגנת במנגנונים פיזיולוגיים מיוחדים.

תפקידה העיקרי של הסביבה הפנימית הוא להביא "אלמנטים אורגניים לקשר זה עם זה ועם הסביבה החיצונית". ק' ברנרד הסביר שיש חילופי חומרים מתמידים בין הסביבה הפנימית לתאי הגוף בשל ההבדלים האיכותיים והכמותיים שלהם בתוך ומחוץ לתאים. הסביבה הפנימית נוצרת על ידי הגוף עצמו, וקביעות הרכבה נשמרת על ידי איברי העיכול, הנשימה, ההפרשה וכו', שתפקידם העיקרי הוא "להכין את נוזל התזונה הכללי" לתאי הגוף. גוּף. פעילותם של איברים אלו מווסתת על ידי מערכת העצבים ובעזרת "חומרים המיוצרים במיוחד". זה "מכיל מעגל מתמשך של השפעות הדדיות היוצרות הרמוניה חיונית."

כך, עוד במחצית השנייה של המאה ה-19, סי ברנרד נתן את ההגדרה המדעית הנכונה של הסביבה הפנימית של הגוף, זיהה את היסודות שלו, תיאר את הרכבו, תכונותיו, מקורו האבולוציוני והדגיש את חשיבותה בהבטחת חייו של הגוף. גוּף.

הדוקטרינה של הומאוסטזיס מאת W. Cannon

בניגוד לק' ברנרד, שמסקנותיו התבססו על הכללות ביולוגיות רחבות, W. Cannon הגיע למסקנה לגבי חשיבות הקביעות של הסביבה הפנימית של הגוף בשיטה אחרת: על בסיס מחקרים פיזיולוגיים ניסיוניים. המדען הפנה את תשומת הלב לעובדה שחיי בעלי חיים ובני אדם, למרות השפעות שליליות תכופות למדי, נמשכים כרגיל במשך שנים רבות.

פיזיולוג אמריקאי. נולד ב-Pairie du Chin (ויסקונסין), הוא סיים את לימודיו באוניברסיטת הרווארד ב-1896. בשנים 1906–1942 – פרופסור לפיזיולוגיה בבית הספר לתארים מתקדמים בהרווארד, חבר כבוד זר באקדמיה למדעים של ברית המועצות (מאז 1942). העבודות המדעיות העיקריות מוקדשות לפיזיולוגיה של מערכת העצבים. הוא גילה את תפקידו של האדרנלין כמשדר סימפטי וגיבש את הרעיון של המערכת הסימפתטית-אדרנלית. הוא גילה שכאשר סיבי עצב סימפטיים מגורים, משתחרר סימפטין בקצותיהם, חומר הדומה לפעולתו לאדרנלין. אחד מיוצרי דוקטרינת ההומיאוסטזיס, שאותה תיאר ביצירתו "חוכמת הגוף" (1932). הוא ראה בגוף האדם מערכת מווסתת עצמית עם התפקיד המוביל של מערכת העצבים האוטונומית.

W. Cannon ציין שניתן לקרוא לתנאים הקבועים שנשמרו בגוף איזון. עם זאת, למילה זו הייתה בעבר משמעות מאוד ספציפית: היא מציינת את המצב הסביר ביותר של מערכת מבודדת, שבה כל הכוחות הידועים מאוזנים הדדית, ולכן, במצב שיווי משקל, הפרמטרים של המערכת אינם תלויים בזמן, ואין זרימות של חומר או אנרגיה במערכת. תהליכים פיזיולוגיים מורכבים מתואמים מתרחשים כל הזמן בגוף, המבטיחים את היציבות של מצביו. דוגמה לכך היא פעילות מתואמת של המוח, העצבים, הלב, הריאות, הכליות, הטחול ואיברים ומערכות פנימיות אחרות. לכן, W. Cannon הציע ייעוד מיוחד למדינות כאלה - הומאוסטזיס. מילה זו אינה מרמזת כלל על משהו קפוא וחסר תנועה. זה אומר מצב שיכול להשתנות אבל עדיין להישאר קבוע יחסית.

טווח הומאוסטזיס נוצר משתי מילים ביוונית: homoios– דומה, דומה ו עִמָדוֹן- עמידה, חוסר תנועה. בפרשנות של מונח זה, W. Cannon הדגיש כי המילה עִמָדוֹןמרמז לא רק על מצב יציב, אלא גם על מצב המוביל לתופעה זו, והמילה homoiosמציין את הדמיון והדמיון של תופעות.

המושג הומאוסטזיס, לפי W. Cannon, כולל גם מנגנונים פיזיולוגיים המבטיחים את היציבות של יצורים חיים. יציבות מיוחדת זו אינה מאופיינת ביציבות של תהליכים, להיפך, הם דינמיים ומשתנים ללא הרף, אולם בתנאים "רגילים", התנודות באינדיקטורים הפיזיולוגיים מוגבלות בהחלט.

מאוחר יותר, W. Cannon הראה שכל התהליכים המטבוליים והתנאים הבסיסיים שבהם מבוצעים התפקודים החיוניים החשובים ביותר של הגוף - טמפרטורת הגוף, ריכוז הגלוקוז והמלחים המינרליים בפלסמת הדם, לחץ בכלי הדם - משתנים בתוך מאוד גבולות צרים ליד ערכים ממוצעים מסוימים - קבועים פיזיולוגיים שמירה על קבועים אלו בגוף היא תנאי מוקדם לקיום.

W. Cannon זיהה וסיווג המרכיבים העיקריים של הומאוסטזיס. הוא הפנה אליהם חומרים המספקים צרכים סלולריים(חומרים הדרושים לצמיחה, שיקום ורבייה - גלוקוז, חלבונים, שומנים; מים; נתרן, אשלגן כלורי ומלחים אחרים; חמצן; תרכובות מווסתות), וכן גורמים פיזיקליים וכימיים, משפיע על הפעילות התאית (לחץ אוסמוטי, טמפרטורה, ריכוז יוני מימן וכו'). בשלב הנוכחי של התפתחות הידע על הומאוסטזיס, הסיווג הזה הורחב מנגנונים המבטיחים את הקביעות המבנית של הסביבה הפנימית של הגוף ושלמות מבנית ותפקודיתכל הגוף. אלו כוללים:

א) תורשה;
ב) התחדשות ותיקון;
ג) תגובתיות אימונוביולוגית.

תנאיםאוֹטוֹמָטִי שמירה על הומאוסטזיס, לפי W. Cannon, הם:

- מערכת אזעקה מתפקדת ללא דופי המודיעה למכשירי רגולציה מרכזיים והיקפיים על כל שינוי המאיים על הומאוסטזיס;
- הימצאות מכשירים מתקינים שנכנסים לתוקף במועד ומעכבים את תחילת השינויים הללו.

E. Pfluger, S. Riche, I.M. Sechenov, L. Frederick, D. Haldane וחוקרים אחרים שעבדו בתחילת המאות ה-19 וה-20 ניגשו גם הם לרעיון קיומם של מנגנונים פיזיולוגיים המבטיחים את יציבות הגוף והשתמשו בטרמינולוגיה משלהם. עם זאת, המונח הנפוץ ביותר בקרב פיזיולוגים ומדענים של התמחויות אחרות הוא הומאוסטזיס, שהוצע על ידי W. Cannon כדי לאפיין את המצבים והתהליכים שיוצרים יכולת כזו.

עבור מדעי הביולוגיה, בהבנת הומאוסטזיס לפי W. Cannon, יש ערך שאורגניזמים חיים נחשבים כמערכות פתוחות שיש להן קשרים רבים עם הסביבה. קשרים אלו מתבצעים דרך איברי הנשימה והעיכול, קולטני פני השטח, מערכות העצבים והשרירים ועוד. שינויים בסביבה משפיעים באופן ישיר או עקיף על מערכות אלו, וגורמים לשינויים מתאימים בהן. עם זאת, תופעות אלו לרוב אינן מלוות בחריגות גדולות מהנורמה ואינן גורמות להפרעות חמורות בתהליכים פיזיולוגיים.

תרומתה של ל.ס. קפדן בפיתוח רעיונות על הומאוסטזיס

פיזיולוג רוסי, אקדמאי של האקדמיה למדעים של ברית המועצות (מאז 1939). נולד בליבאו (ליטא). ב-1903 סיימה את לימודיה באוניברסיטת ז'נבה ועבדה שם עד 1925. בשנים 1925–1948 - פרופסור של המכון הרפואי השני במוסקבה ובמקביל מנהל המכון לפיזיולוגיה של האקדמיה למדעים של ברית המועצות. מ-1954 עד 1968 עמדה בראש המחלקה לפיזיולוגיה במכון לביופיזיקה של האקדמיה למדעים של ברית המועצות. עבודות של ל.ס. שטרן מוקדש לחקר הבסיסים הכימיים של תהליכים פיזיולוגיים המתרחשים בחלקים שונים של מערכת העצבים המרכזית. היא חקרה את תפקידם של זרזים בתהליך החמצון הביולוגי והציעה שיטה להחדרת תרופות לנוזל השדרה בטיפול במחלות מסוימות.

במקביל ל-W. Cannon ב-1929 ברוסיה, ניסחה הפיזיולוגית הרוסית L.S. את רעיונותיה לגבי מנגנוני השמירה על קביעות הסביבה הפנימית. ירכתי ספינה. "בניגוד לפשוטים ביותר, באורגניזמים רב-תאיים מורכבים יותר, החליפין עם הסביבה מתרחש דרך המדיום כביכול, שממנו רקמות ואיברים בודדים שואבים את החומר הדרוש להם ואליו הם משחררים את תוצרי חילוף החומרים שלהם. ... ככל שחלקים בודדים בגוף (איברים ורקמות) מתבדלים ומתפתחים, לכל איבר ולכל רקמה חייב להיות תווך תזונתי מיידי משלו, שהרכבו ותכונותיו חייבים להתאים למאפיינים המבניים והתפקודיים של האיבר הנתון. סביבה מזינה מיידית זו, או אינטימית, חייבת להיות בעלת קביעות מסוימת, המבטיחה תפקוד תקין של האיבר הנשטף. ... המדיום התזונתי המיידי של איברים ורקמות בודדים הוא נוזל בין תאי או רקמה."

ל.ס. שטרן קבע את החשיבות לתפקוד תקין של איברים ורקמות של הקביעות של הרכב ותכונות של לא רק דם, אלא גם נוזל רקמות. היא הראתה קיומם של מחסומים היסטו-המטולוגיים- מחסומים פיזיולוגיים המפרידים בין דם ורקמות. תצורות אלו, לדעתה, מורכבות מאנדותל נימי, קרום בסיס, רקמת חיבור וממברנות ליפופרוטאין תאיות. חדירות סלקטיבית של מחסומים עוזרת לשמור על הומאוסטזיס והספציפיות הידועה של הסביבה הפנימית הנחוצה לתפקוד תקין של איבר או רקמה מסוימת. הוצע ומבוסס על ידי ל.ס. תיאוריית מנגנוני המחסום של שטרן היא תרומה חדשה ביסודה לתורת הסביבה הפנימית.

היסטוהמטי , או רקמת כלי דם , מַחסוֹם - זהו, במהותו, מנגנון פיזיולוגי שקובע את הקביעות היחסית של הרכב ותכונות הסביבה של האיבר ושל התא עצמו. הוא מבצע שתי פונקציות חשובות: רגולטורי ומגן, כלומר. מבטיח ויסות של הרכב ותכונות הסביבה של האיבר ושל התא עצמו ומגן עליו מפני כניסה מדם של חומרים זרים לאיבר הנתון או לאורגניזם כולו.

מחסומים היסטו-המטיים קיימים כמעט בכל האיברים ויש להם שמות תואמים: דם-מוח, המטו-אופטלמי, המטו-בירינתין, המטוליקר, המטולימפטי, המטו-פולמונרי והמטופלאורלי, המטורנל, כמו גם מחסום "בלוטות הדם" (לדוגמה, hematotesticular), וכו '

רעיונות מודרניים על הומאוסטזיס

הרעיון של הומאוסטזיס התברר כפורה מאוד, ולאורך המאה ה-20. הוא פותח על ידי מדענים מקומיים וזרים רבים. עם זאת, למושג זה עדיין אין הגדרה טרמינולוגית ברורה במדע הביולוגי. בספרות המדעית והחינוכית ניתן למצוא או את השוויון של המונחים "סביבה פנימית" ו"הומאוסטזיס", או פרשנויות שונות למושג "הומאוסטזיס".

פיזיולוג רוסי, אקדמאי של האקדמיה למדעים של ברית המועצות (1966), חבר מלא באקדמיה למדעי הרפואה של ברית המועצות (1945). בוגר מכון לנינגרד לידע רפואי. משנת 1921 עבד במכון המוח בניהולו של V.M. בכטרב, בשנים 1922–1930. באקדמיה לרפואה צבאית במעבדה של I.P. פבלובה. בשנים 1930–1934 פרופסור במחלקה לפיזיולוגיה, המכון הרפואי גורקי. בשנים 1934–1944 – ראש מחלקה במכון All-Union לרפואה ניסיונית במוסקבה. בשנים 1944–1955 עבד במכון לפיזיולוגיה של האקדמיה למדעי הרפואה של ברית המועצות (מאז 1946 - מנהל). מאז 1950 - ראש המעבדה הנוירופיזיולוגית של האקדמיה למדעי הרפואה של ברית המועצות, ולאחר מכן ראש המחלקה לנוירופיזיולוגיה במכון לפיזיולוגיה נורמלית ופתולוגית של האקדמיה למדעי הרפואה של ברית המועצות. חתן פרס לנין (1972). עבודותיו העיקריות מוקדשות לחקר פעילות הגוף ובעיקר המוח בהתבסס על תורת המערכות הפונקציונליות שפיתח. היישום של תיאוריה זו על התפתחות הפונקציות איפשר את P.K. אנוכין לנסח את הרעיון של סיסטומגנזה כתבנית כללית של תהליך האבולוציה.

סביבה פנימית של הגוף קוראים לכל קבוצת הנוזלים במחזור הדם של הגוף: דם, לימפה, נוזל בין-תאי (רקמות) השוטף תאים ורקמות מבניות, המעורבים בחילוף חומרים, טרנספורמציות כימיות ופיזיות. מרכיבי הסביבה הפנימית כוללים גם את הנוזל התוך תאי (ציטוסול), בהתחשב בכך שזוהי הסביבה שבה מתרחשות התגובות העיקריות של חילוף החומרים התאי. נפח הציטופלזמה בגוף האדם הבוגר הוא כ-30 ליטר, הנוזל הבין-תאי הוא כ-10 ליטר, והדם והלימפה התופסים את החלל התוך-וסקולרי הם 4-5 ליטר.

במקרים מסוימים, המונח "הומאוסטזיס" משמש לציון הקביעות של הסביבה הפנימית ואת יכולת הגוף לספק אותה. הומאוסטזיס הוא קביעות דינמית יחסית של הסביבה הפנימית, המשתנה בתוך גבולות מוגדרים בהחלט, והיציבות (יציבות) של הפונקציות הפיזיולוגיות הבסיסיות של הגוף. במקרים אחרים, הומאוסטזיס מובן כתהליכים פיזיולוגיים או מערכות בקרה המווסתות, מתאימות ומתקנות את התפקודים החיוניים של הגוף על מנת לשמור על מצב יציב.

לפיכך, ניגשים להגדרה של המושג הומאוסטזיס משני צדדים. מצד אחד, הומאוסטזיס נחשב כקביעות כמותית ואיכותית של פרמטרים פיזיקוכימיים וביולוגיים. מצד שני, הומאוסטזיס מוגדר כמערכת של מנגנונים השומרים על קביעות הסביבה הפנימית של הגוף.

ניתוח ההגדרות הקיימות בספרות הביולוגית והעיון אפשרו להדגיש את ההיבטים החשובים ביותר של מושג זה ולנסח הגדרה כללית: הומאוסטזיס הוא מצב של שיווי משקל דינמי יחסי של המערכת, הנשמר באמצעות מנגנוני ויסות עצמי. הגדרה זו כוללת לא רק ידע על היחסיות של הקביעות של הסביבה הפנימית, אלא גם מדגימה את חשיבותם של המנגנונים ההומיאוסטטיים של מערכות ביולוגיות המבטיחות קביעות זו.

התפקודים החיוניים של הגוף כוללים מנגנונים הומיאוסטטיים בעלי אופי ופעולה שונים מאוד: עצבים, הומורלי-הורמונליים, מחסום, שליטה והבטחת קביעות הסביבה הפנימית ופועלים ברמות שונות.

עקרון הפעולה של מנגנונים הומאוסטטיים

עקרון הפעולה של מנגנונים הומאוסטטיים המבטיחים ויסות וויסות עצמי ברמות שונות של ארגון חומר חי תואר על ידי G.N. קאסיל. יש להבחין בין רמות הרגולציה הבאות:

1) תת-מולקולרי;
2) מולקולרי;
3) תת-תאי;
4) סלולרי;
5) נוזל (סביבה פנימית, יחסי הומור-הורמונליים-יוניים, תפקודי מחסום, חסינות);
6) בד;
7) עצבני (מנגנוני עצבים מרכזיים והיקפיים, קומפלקס נוירוהומורלי-הורמונלי-מחסום);
8) אורגניזמים;
9) אוכלוסיה (אוכלוסיות של תאים, אורגניזמים רב-תאיים).

יש לשקול את הרמה ההומיאוסטטית היסודית של מערכות ביולוגיות אורגניזמים. בגבולותיו, נבדלים מספר אחרים: הומאוסטזיס ציטוגנטי, סומטי, אונטוגנטי ותפקודי (פיזיולוגי), גנוסטזיס סומטי.

הומאוסטזיס ציטוגניכיצד הסתגלות מורפולוגית ותפקודית מבטאת מבנה מחדש מתמשך של אורגניזמים בהתאם לתנאי הקיום. באופן ישיר או עקיף, הפונקציות של מנגנון כזה מבוצעות על ידי המנגנון התורשתי (גנים) של התא.

הומאוסטזיס סומטי- כיוון השינויים הכוללים בפעילות התפקודית של האורגניזם לקראת ביסוס היחסים האופטימליים ביותר שלו עם הסביבה.

הומאוסטזיס אונטוגנטיהוא התפתחות אינדיבידואלית של אורגניזם מהיווצרות תא נבט ועד למוות או הפסקת קיומו בתפקידו הקודם.

תַחַת הומאוסטזיס פונקציונלילהבין את הפעילות הפיזיולוגית האופטימלית של איברים, מערכות שונות והאורגניזם כולו בתנאי סביבה ספציפיים. בתורו, הוא כולל: מטבולי, נשימה, עיכול, הפרשה, רגולטורית (מתן רמה מיטבית של ויסות נוירו-הומורלי בתנאים נתונים) והומאוסטזיס פסיכולוגי.

גנוסטאזיס סומטימייצג שליטה על הקביעות הגנטית של התאים הסומטיים המרכיבים את האורגניזם הפרטי.

אנו יכולים להבחין בהומאוסטזיס מחזורי, מוטורי, חושי, פסיכומוטורי, פסיכולוגי ואפילו מידעי, המבטיח את התגובה האופטימלית של הגוף למידע הנכנס. נבדלת רמה פתולוגית נפרדת - מחלות של הומאוסטזיס, כלומר. שיבוש מנגנונים הומאוסטטיים ומערכות רגולטוריות.

המוסטאזיס כמנגנון הסתגלותי

המוסטזיס הוא קומפלקס חיוני של תהליכים מורכבים הקשורים זה בזה, חלק בלתי נפרד ממנגנון ההסתגלות של הגוף. בשל תפקידו המיוחד של הדם בשמירה על הפרמטרים הבסיסיים של הגוף, הוא נבדל כסוג עצמאי של תגובות הומיאוסטטיות.

המרכיב העיקרי בהמוסטזיס הוא מערכת מורכבת של מנגנונים אדפטיביים המבטיחים את נזילות הדם בכלי הדם ואת קרישתו כאשר שלמותם מופרת. עם זאת, עצירת דימום לא רק מבטיחה את שמירה על המצב הנוזלי של הדם בכלי הדם, את ההתנגדות של דפנות כלי הדם ומפסיקים דימום, אלא גם משפיעה על המודינמיקה וחדירת כלי הדם, מעורבת בריפוי פצעים, בהתפתחות של תגובות דלקתיות וחיסוניות. , וקשור להתנגדות הלא ספציפית של הגוף.

מערכת ההמוסטטית נמצאת באינטראקציה תפקודית עם מערכת החיסון. שתי מערכות אלו יוצרות מנגנון הגנה הומורלי אחד, שתפקידיו קשורים, מחד גיסא, למאבק על טוהר הקוד הגנטי ומניעת מחלות שונות, ומאידך, לשמירה על המצב הנוזלי. דם במחזור הדם ועצירת דימום במקרה של הפרה של שלמות כלי הדם. הפעילות התפקודית שלהם מווסתת על ידי מערכת העצבים והאנדוקרינית.

נוכחותם של מנגנונים נפוצים ל"הפעלה" של מערכות ההגנה של הגוף - חיסונית, קרישה, פיברינוליטית וכו' - מאפשרת לנו להתייחס אליהן כמערכת אחת מוגדרת מבנית ותפקודית.

תכונותיו הן: 1) עקרון המפל של הכללה והפעלה ברצף של גורמים עד להיווצרות חומרים סופיים פעילים פיזיולוגית: טרומבין, פלסמין, קינינים; 2) האפשרות להפעיל מערכות אלו בכל חלק של מיטת כלי הדם; 3) מנגנון כללי להפעלת מערכות; 4) משוב במנגנון האינטראקציה של מערכות אלו; 5) קיומם של מעכבים נפוצים.

הבטחת תפקוד אמין של מערכת הדימום, כמו מערכות ביולוגיות אחרות, מתבצעת בהתאם לעיקרון האמינות הכללי. המשמעות היא שאמינות המערכת מושגת על ידי יתירות של רכיבי בקרה ואינטראקציה דינמית ביניהם, כפילות פונקציות או החלפה של רכיבי בקרה עם חזרה מהירה מושלמת למצב הקודם, יכולת ארגון עצמי דינמי וחיפוש אחר מדינות יציבות.

זרימת נוזלים בין חללי תאים ורקמות, כמו גם דם וכלי לימפה

הומאוסטזיס תאי

המקום החשוב ביותר בוויסות עצמי ושימור של הומאוסטזיס תופס על ידי הומאוסטזיס תאי. זה נקרא גם ויסות אוטומטי של התא.

לא המערכת ההורמונלית ולא מערכת העצבים מסוגלת ביסודה להתמודד עם המשימה של שמירה על הקביעות של הרכב הציטופלזמה של תא בודד. לכל תא של אורגניזם רב-תאי יש מנגנון משלו לוויסות אוטומטי של תהליכים בציטופלזמה.

המקום המוביל ברגולציה זו שייך לממברנה הציטופלזמית החיצונית. הוא מבטיח העברת אותות כימיים לתוך התא ומחוצה לו, משנה את חדירותו, לוקח חלק בוויסות הרכב האלקטרוליטים של התא, ומבצע את הפונקציה של "משאבות" ביולוגיות.

הומאוסטטים ומודלים טכניים של תהליכים הומאוסטטים

בעשורים האחרונים החלה להתייחס לבעיית ההומאוסטזיס מנקודת המבט של הקיברנטיקה – מדע השליטה הממוקדת והאופטימלית בתהליכים מורכבים. מערכות ביולוגיות, כגון תא, מוח, אורגניזם, אוכלוסייה, מערכות אקולוגיות פועלות לפי אותם חוקים.

לודוויג פון ברטלנפי (1901–1972) ביולוג תיאורטי אוסטרי, יוצר "תורת המערכות הכללית". מאז 1949 עבד בארה"ב ובקנדה. בהתקרבות לאובייקטים ביולוגיים כמערכות דינמיות מאורגנות, נתן ברטלנפי ניתוח מפורט של הסתירות בין מנגנון לוויטליזם, הופעה ופיתוח של רעיונות לגבי שלמות האורגניזם, ועל בסיס האחרון, היווצרות מושגים מערכתיים בביולוגיה. ברטלנפי עשה מספר ניסיונות ליישם את הגישה ה"אורגניזמית" (כלומר, הגישה מנקודת מבט של שלמות) בחקר נשימת רקמות והקשר בין חילוף חומרים וגדילה בבעלי חיים. השיטה שהציע המדען לניתוח מערכות שווי-סופיות פתוחות (חתירה לעבר מטרה) אפשרה שימוש נרחב ברעיונות התרמודינמיקה, הקיברנטיקה והכימיה הפיזיקלית בביולוגיה. רעיונותיו מצאו יישום ברפואה, פסיכיאטריה ודיסציפלינות יישומיות אחרות. בהיותו אחד מחלוצי גישת המערכות, הציג המדען את תפיסת המערכת המוכללת הראשונה במדע המודרני, שמטרותיו לפתח מנגנון מתמטי לתיאור סוגים שונים של מערכות, לבסס איזומורפיזם של חוקים בתחומי ידע שונים. ולחפש אמצעים לשילוב מדע ("תורת המערכות הכללית", 1968). משימות אלה, לעומת זאת, מומשו רק ביחס לסוגים מסוימים של מערכות ביולוגיות פתוחות.

מייסד תורת השליטה בעצמים חיים הוא נ. ווינר. רעיונותיו מבוססים על עקרון הוויסות העצמי - שמירה אוטומטית על קביעות או שינוי לפי החוק הנדרש של הפרמטר המוסדר. עם זאת, הרבה לפני N. Wiener ו-W. Cannon, רעיון השליטה האוטומטית הובע על ידי I.M. סצ'נוב: "...בגוף החי, הרגולטורים יכולים להיות רק אוטומטיים, כלומר. יובא לפעולה על ידי תנאים משתנים במצב או התקדמות המכונה (אורגניזם) ולפתח פעילויות שבאמצעותן אי סדרים אלו בוטלו." ביטוי זה מצביע על הצורך בחיבורים ישירים ומשובים העומדים בבסיס הוויסות העצמי.

הרעיון של ויסות עצמי במערכות ביולוגיות העמיק ופותח על ידי L. Bertalanffy, שהבין מערכת ביולוגית כ"סט מסודר של אלמנטים מחוברים זה לזה". הוא גם שקל את המנגנון הביופיזי הכללי של הומאוסטזיס בהקשר של מערכות פתוחות. בהתבסס על הרעיונות התיאורטיים של ל' ברטלנפי, נוצר כיוון חדש בביולוגיה, הנקרא בגישה מערכתית. דעותיו של L. Bertalanffy היו שותפות על ידי V.N. נובוסלטסב, שהציג את בעיית ההומאוסטזיס כבעיה של שליטה בזרימות החומרים והאנרגיה שמערכת פתוחה מחליפה עם הסביבה.

הניסיון הראשון לדגמן הומאוסטזיס ולבסס מנגנוני בקרה אפשריים נעשה על ידי U.R. אשבי. הוא עיצב מכשיר לוויסות עצמי מלאכותי שנקרא "הומאוסטט". Homeostat U.R. אשבי ייצג מערכת של מעגלים פוטנציומטריים ושחזר רק את ההיבטים התפקודיים של התופעה. מודל זה לא יכול לשקף בצורה מספקת את מהות התהליכים שבבסיס ההומאוסטזיס.

השלב הבא בפיתוח ההומאוסטטיקה נעשה על ידי ס' באר, שהצביע על שתי נקודות יסוד חדשות: העיקרון ההיררכי של בניית מערכות הומיאוסטטיות לשליטה על עצמים מורכבים ועקרון השרידות. S. Beer ניסה ליישם עקרונות הומאוסטטים מסוימים בפיתוח מעשי של מערכות בקרה מאורגנות וזיהה כמה אנלוגיות קיברנטיות בין מערכת חיה לייצור מורכב.

שלב חדש מבחינה איכותית בפיתוח כיוון זה החל לאחר יצירת מודל הומאוסטט רשמי על ידי Yu.M. גורסקי. דעותיו נוצרו בהשפעת הרעיונות המדעיים של ג' סליי, שטען כי "... אם אפשר לכלול סתירות במודלים המשקפים את עבודתן של מערכות חיות, ובמקביל להבין מדוע הטבע, בעת יצירת יצורים חיים, נקטו בדרך זו, זו תהיה פריצת דרך חדשה אל סודות החיים עם תוצאות מעשיות נהדרות."

הומאוסטזיס פיזיולוגי

הומאוסטזיס פיזיולוגי מתוחזק על ידי מערכת העצבים האוטונומית והסומטית, קומפלקס של מנגנונים הומורליים-הורמונליים ויונים המרכיבים את המערכת הפיזיקו-כימית של הגוף, כמו גם התנהגות, שבה תפקידן של צורות תורשתיות וניסיון אינדיבידואלי נרכש. הוא משמעותי.

הרעיון של התפקיד המוביל של מערכת העצבים האוטונומית, במיוחד המחלקה הסימפתואדרנלית שלה, פותח בעבודותיו של E. Gelgorn, B.R. Hess, W. Cannon, L.A. אורבלי, א.ג. ג'ינטינסקי ואחרים.התפקיד המארגן של מנגנון העצבים (עקרון העצבנות) עומד בבסיס האסכולה הפיזיולוגית הרוסית של I.P. פבלובה, I.M. Sechenova, A.D. ספרנסקי.

תיאוריות הומורליות-הורמונליות (עקרון ההומורליזם) פותחו בחו"ל בעבודותיהם של G. Dale, O. Levy, G. Selye, C. Sherington ואחרים. מדענים רוסים I.P. הקדישו תשומת לב רבה לבעיה זו. ראזנקוב ול.ס. ירכתי ספינה.

החומר העובדתי המצטבר המתאר את הביטויים השונים של הומאוסטזיס במערכות חיות, טכניות, חברתיות ואקולוגיות מחייב מחקר והתחשבות מעמדה מתודולוגית אחידה. התיאוריה המאחדת שהצליחה לחבר את כל הגישות המגוונות להבנת המנגנונים והביטויים של הומאוסטזיס הפכה תורת המערכות הפונקציונליות, נוצר על ידי P.K. אנוכין. לדעתו, המדען התבסס על רעיונותיו של נ' ווינר לגבי מערכות ארגון עצמי.

הידע המדעי המודרני על ההומאוסטזיס של האורגניזם כולו מבוסס על הבנתו כפעילות מווסתת עצמית ידידותית ומתואמת של מערכות תפקודיות שונות, המאופיינת בשינויים כמותיים ואיכותיים בפרמטרים שלהן במהלך תהליכים פיזיולוגיים, פיסיקליים וכימיים.

המנגנון לשמירה על הומאוסטזיס דומה למטוטלת (קשקשים). קודם כל, הציטופלזמה של התא חייבת להיות בעלת הרכב קבוע - הומאוסטזיס של השלב הראשון (ראה תרשים). זה מובטח על ידי מנגנוני הומאוסטזיס של השלב השני - נוזלים במחזור, הסביבה הפנימית. בתורו, ההומאוסטזיס שלהם קשור למערכות וגטטיביות לייצוב הרכב החומרים, הנוזלים והגזים הנכנסים ולשחרור תוצרים מטבוליים סופיים - שלב 3. לפיכך, טמפרטורה, תכולת מים וריכוזים של אלקטרוליטים, חמצן ופחמן דו חמצני, וכן כמות חומרים מזינים נשמרת ברמה קבועה יחסית ומופרשת מוצרים מטבוליים.

השלב הרביעי של שמירה על הומאוסטזיס הוא התנהגות. בנוסף לתגובות המתאימות, הוא כולל רגשות, מוטיבציה, זיכרון וחשיבה. השלב הרביעי מקיים אינטראקציה אקטיבית עם השלב הקודם, בונה עליו ומשפיע עליו. אצל בעלי חיים ההתנהגות מתבטאת בבחירת מזון, מקומות האכלה, אתרי קינון, נדידות יומיומיות ועונתיות ועוד, שעיקרה השאיפה לשלום, השבת האיזון המופרע.

אז הומאוסטזיס הוא:

1) מצב הסביבה הפנימית ותכונותיה;
2) מערך תגובות ותהליכים השומרים על קביעות הסביבה הפנימית;
3) יכולת הגוף לעמוד בשינויים סביבתיים;
4) תנאי הקיום, החופש והעצמאות של החיים: "קביעות הסביבה הפנימית היא תנאי לחיים חופשיים" (סי ברנרד).

מכיוון שהמושג הומאוסטזיס הוא המפתח בביולוגיה, יש להזכיר אותו בעת לימוד כל קורסי בית הספר: "בוטניקה", "זואולוגיה", "ביולוגיה כללית", "אקולוגיה". אבל, כמובן, יש להקדיש את עיקר תשומת הלב לחשיפת מושג זה בקורס "האדם ובריאותו". להלן נושאים משוערים במחקר בהם ניתן להשתמש בחומרי המאמר. "איברים. מערכות איברים, האורגניזם בכללותו." "וויסות עצבי והומורלי של תפקודים בגוף." "הסביבה הפנימית של הגוף. דם, לימפה, נוזל רקמות". "הרכב ותכונות הדם". "מחזור". "נְשִׁימָה". "חילוף חומרים כפונקציה העיקרית של הגוף." "בְּחִירָה". "ויסות חום".

בביולוגיה, מדובר בשמירה על הקביעות של הסביבה הפנימית של הגוף.
הומאוסטזיס מבוסס על רגישות הגוף לסטייה של פרמטרים מסוימים (קבועים הומאוסטטיים) מערך נתון. מגבלות של תנודות מותרות של הפרמטר ההומיאוסטטי ( קבוע הומיאוסטטי) יכול להיות רחב או צר. לגבולות צרים יש: טמפרטורת גוף, pH בדם, רמות גלוקוז בדם. לגבולות רחבים יש: לחץ דם, משקל גוף, ריכוז חומצות אמינו בדם.
קולטנים תוך אורגניזמים מיוחדים ( אינטררצפטורים) להגיב לסטיות של פרמטרים הומאוסטטיים מהגבלות שצוינו. אינטררצפטורים כאלה נמצאים בתוך התלמוס, ההיפותלמוס, בכלי דם ובאיברים. בתגובה לסטיות בפרמטר, הם מעוררים תגובות הומאוסטטיות משקמות.

מנגנון כללי של תגובות הומאוסטטיות נוירואנדוקריניות לוויסות פנימי של הומאוסטזיס

הפרמטרים של הקבוע ההומיאוסטטי סוטים, האינטרוצפטורים נרגשים, ואז המרכזים המתאימים של ההיפותלמוס נרגשים, הם מעוררים את שחרור הליברינים המתאימים על ידי ההיפותלמוס. בתגובה לפעולת הליברינים, הורמונים משתחררים על ידי בלוטת יותרת המוח, ולאחר מכן, תחת פעולתם, משתחררים הורמונים של בלוטות אנדוקריניות אחרות. הורמונים, המשתחררים מהבלוטות האנדוקריניות לדם, משנים את חילוף החומרים והתפקוד של איברים ורקמות. כתוצאה מכך, אופן הפעולה החדש שהוקם של איברים ורקמות מעביר את הפרמטרים שהשתנו לכיוון הערך הקודם ומשחזר את הערך של הקבוע ההומיאוסטטי. זהו העיקרון הכללי של שחזור קבועים הומאוסטטיים כאשר הם סוטים.

2. במרכזי עצבים תפקודיים אלו נקבעת הסטייה של קבועים אלו מהנורמה. חריגה של קבועים בגבולות נתון מתבטלת עקב היכולות הרגולטוריות של המרכזים הפונקציונליים עצמם.

3. עם זאת, כאשר כל קבוע הומאוסטטי חורג מעל או מתחת לגבולות המקובלים, המרכזים הפונקציונליים משדרים עירור גבוה יותר: ל "צריך מרכזים" ההיפותלמוס. זה הכרחי על מנת לעבור מוויסות נוירו-הומורלי פנימי של הומאוסטזיס לחיצוני - התנהגותי.

4. עירור של מרכז צורך כזה או אחר של ההיפותלמוס יוצר מצב תפקודי מקביל, הנחווה באופן סובייקטיבי כצורך במשהו: מזון, מים, חום, קור או מין. נוצר מצב פסיכו-רגשי של חוסר שביעות רצון שמפעיל ומעודד פעולה.

5. כדי לארגן התנהגות תכליתית, יש צורך לבחור רק אחד מהצרכים בראש סדר העדיפויות וליצור דומיננטי עובד כדי לספק אותו. הוא האמין כי התפקיד העיקרי בכך הוא שיחק על ידי השקדים של המוח (Corpus amygdoloideum). מסתבר שבהתבסס על אחד הצרכים שההיפותלמוס יוצר, האמיגדלה יוצרת מוטיבציה מובילה המארגנת התנהגות מכוונת מטרה כדי לספק רק צורך נבחר אחד זה.

6. השלב הבא יכול להיחשב השקה של התנהגות הכנה, או רפלקס הכונן, שאמור להגביר את הסבירות להפעלת רפלקס המבצעים בתגובה לגירוי הטריגר. רפלקס ההנעה מעודד את הגוף ליצור מצב בו תגדל הסיכוי למצוא חפץ מתאים לסיפוק הצורך הנוכחי. זה יכול להיות, למשל, מעבר למקום עשיר באוכל, או מים, או פרטנרים מיניים, בהתאם לצורך הנהיגה. כאשר, במצב המושג, מתגלה אובייקט ספציפי המתאים לסיפוק צורך דומיננטי נתון, הוא מפעיל התנהגות רפלקס ניהולית שמטרתה לספק את הצורך בעזרת האובייקט המסוים הזה.

© 2014-2018 Sazonov V.F. © 2014-2016 kineziolog.bodhy.ru..

מערכות הומאוסטזיס - משאב חינוכי מפורט בנושא הומאוסטזיס.

הומאוסטזיס, הומאוסטזיס (הומאוסטזיס; homoios דומה ביוונית, זהה + מצב קיפאון, חוסר תנועה), - הקביעות הדינמית היחסית של הסביבה הפנימית (דם, לימפה, נוזל רקמה) והיציבות של פונקציות פיזיולוגיות בסיסיות (מחזור הדם, נשימה, ויסות חום, מטבוליזם וכו') של גוף האדם והחי. מנגנוני ויסות השומרים על המצב הפיזיולוגי או התכונות של תאים, איברים ומערכות של האורגניזם כולו ברמה מיטבית נקראים הומיאוסטטיים.

כידוע, תא חי הוא מערכת ניידת המווסתת את עצמה. הארגון הפנימי שלו נתמך בתהליכים אקטיביים שמטרתם להגביל, למנוע או לבטל תזוזות הנגרמות מהשפעות שונות מהסביבה החיצונית והפנימית. היכולת לחזור למצב המקורי לאחר סטייה מרמה ממוצעת מסוימת הנגרמת על ידי גורם "מטריד" כזה או אחר, היא המאפיין העיקרי של התא. אורגניזם רב תאי הוא ארגון אינטגרלי, שמרכיביו התאיים מתמחים לבצע פונקציות שונות. האינטראקציה בתוך הגוף מתבצעת על ידי מנגנונים רגולטוריים מורכבים, מתואמים ומתאם עם

השתתפות של גורמים עצבניים, הומוראליים, מטבוליים ואחרים. למנגנונים אינדיבידואליים רבים המסדירים יחסים תוך-תאיים יש, במקרים מסוימים, השפעות הפוכות הדדיות (אנטגוניסטיות) המאזנות זו את זו. הדבר מוביל לביסוס רקע פיזיולוגי נייד (איזון פיזיולוגי) בגוף ומאפשר למערכת החיה לשמור על קביעות דינמית יחסית, למרות שינויים בסביבה ותמורות המתעוררות במהלך חיי האורגניזם.

המונח "הומאוסטזיס" הוצע בשנת 1929 על ידי הפיזיולוגי W. Cannon, שסבר כי התהליכים הפיזיולוגיים השומרים על יציבות בגוף הם כה מורכבים ומגוונים, עד שמומלץ לשלב אותם בשם הכללי הומאוסטזיס. עם זאת, עוד ב-1878 כתב סי ברנרד שלכל תהליכי החיים יש מטרה אחת בלבד - שמירה על קביעות תנאי החיים בסביבה הפנימית שלנו. הצהרות דומות נמצאות בעבודותיהם של חוקרים רבים מהמאות ה-19 והמחצית הראשונה של המאה ה-20. (E. Pfluger, S. Richet, Frederic (L.A. Fredericq), I.M. Sechenov, I.P. Pavlov, K.M. Bykov ואחרים). העבודות של ל.ס. היו בעלות חשיבות רבה לחקר בעיית ההומאוסטזיס. שטרן (עם עמיתים), מוקדש לתפקיד של פונקציות מחסום המווסתות את ההרכב והמאפיינים של המיקרו-סביבה של איברים ורקמות.

עצם הרעיון של הומאוסטזיס אינו תואם את הרעיון של שיווי משקל יציב (לא משתנה) בגוף - עקרון שיווי המשקל אינו חל על

מורכבים פיזיולוגיים וביוכימיים

תהליכים המתרחשים במערכות חיות. זה גם לא נכון להבדיל בין הומאוסטזיס לתנודות קצביות בסביבה הפנימית. הומאוסטזיס במובן הרחב מכסה סוגיות של מהלך התגובות המחזורי והשלבי, פיצוי, ויסות וויסות עצמי של תפקודים פיזיולוגיים, הדינמיקה של התלות ההדדית של מרכיבים עצביים, הומוראליים ואחרים בתהליך הוויסות. הגבולות של הומאוסטזיס יכולים להיות נוקשים וגמישים, משתנים בהתאם לגיל, מגדר, תנאים חברתיים, מקצועיים ואחרים.

חשיבות מיוחדת לחיי הגוף היא הקביעות של הרכב הדם - מטריצת הנוזלים של הגוף, כדברי ו' קאנון. יציבות התגובה הפעילה שלו (pH), הלחץ האוסמוטי, יחס האלקטרוליטים (נתרן, סידן, כלור, מגנזיום, זרחן), תכולת הגלוקוז, מספר היסודות שנוצרו וכן הלאה ידועה. לדוגמה, pH בדם, ככלל, אינו חורג מ-7.35-7.47. אפילו הפרעות חמורות של חילוף חומרים חומצי-בסיס עם פתולוגיה של הצטברות חומצה בנוזל הרקמה, למשל בחמצת סוכרתית, משפיעות מעט מאוד על תגובת הדם הפעילה. למרות העובדה שהלחץ האוסמוטי של דם ונוזל רקמות נתון לתנודות מתמשכות עקב אספקה ​​מתמדת של מוצרים פעילים אוסמוטיים של חילוף חומרים בין-סטיציאלי, הוא נשאר ברמה מסוימת ומשתנה רק בתנאים פתולוגיים חמורים מסוימים.

למרות העובדה שהדם מייצג את הסביבה הפנימית הכללית של הגוף, תאי האיברים והרקמות אינם באים איתו ישירות במגע.

באורגניזמים רב-תאיים, לכל איבר יש סביבה פנימית משלו (מיקרו-סביבה), התואמת למאפיינים המבניים והתפקודיים שלו, והמצב התקין של האיברים תלוי בהרכב הכימי, בתכונות הפיזיקוכימיות, הביולוגיות ואחרות של מיקרו-סביבה זו. ההומאוסטזיס שלו נקבע על פי המצב התפקודי של מחסומים היסטוריים וחדירתם לכיוונים דם → נוזל רקמה , נוזל רקמה → דם.

הקביעות של הסביבה הפנימית לפעילות מערכת העצבים המרכזית היא בעלת חשיבות מיוחדת: אפילו שינויים כימיים ופיזיקוכימיים קלים המתרחשים בנוזל המוח השדרתי, בגליה ובחללים הפרי-תאיים עלולים לגרום להפרעה חדה בזרימת תהליכים חיוניים בנוירונים בודדים. או בהרכבים שלהם. מערכת הומיאוסטטית מורכבת, הכוללת מנגנוני ויסות נוירו-הומורליים, ביוכימיים, המודינאמיים ואחרים, היא המערכת להבטחת רמות לחץ דם אופטימליות. במקרה זה, הגבול העליון של רמת לחץ הדם נקבע על פי הפונקציונליות של ה-baroreceptors של מערכת כלי הדם של הגוף, והגבול התחתון נקבע על פי צרכי אספקת הדם של הגוף.

המנגנונים ההומיאוסטטיים המתקדמים ביותר בגוף של בעלי חיים ובני אדם גבוהים כוללים תהליכי ויסות חום;

הומאוסטזיס היא היכולת של גוף האדם להסתגל לתנאים משתנים של הסביבה החיצונית והפנימית. הפעולה היציבה של תהליכי הומאוסטזיס מבטיחה לאדם מצב בריאותי נוח בכל מצב, תוך שמירה על קביעות האינדיקטורים החיוניים של הגוף.

הומאוסטזיס מנקודת מבט ביולוגית ואקולוגית

הומאוסטזיס חל על כל אורגניזמים רב-תאיים. יחד עם זאת, אקולוגים מרבים לשים לב לאיזון הסביבה החיצונית. מאמינים שזהו ההומיאוסטזיס של המערכת האקולוגית, שגם היא עוברת שינויים ונבנית כל הזמן להמשך קיום.

אם האיזון במערכת כלשהי מופרע והיא אינה מסוגלת לשחזר אותו, אז זה מוביל להפסקה מוחלטת של התפקוד.

בני אדם אינם יוצאי דופן; ​​מנגנונים הומאוסטטיים ממלאים תפקיד חיוני בחיי היומיום, ומידת השינוי המותרת במדדים העיקריים של גוף האדם היא קטנה מאוד. עם תנודות חריגות בסביבה החיצונית או הפנימית, כשל בהומאוסטזיס יכול להוביל לתוצאות קטלניות.

מדוע יש צורך בהומאוסטזיס וסוגיו?

מדי יום אדם נחשף לגורמים סביבתיים שונים, אך כדי שהתהליכים הביולוגיים הבסיסיים בגוף ימשיכו לפעול ביציבות, אסור שהתנאים שלהם ישתנו. זה בשמירה על יציבות זו התפקיד העיקרי של הומאוסטזיס.

נהוג להבחין בשלושה סוגים עיקריים:

1. גֵנֵטִי.
2. פִיסִיוֹלוֹגִי.
3. מבני (רגנרטיבי או סלולרי).

לקיום מלא, אדם זקוק לעבודה של כל שלושת סוגי ההומאוסטזיס בשילוב; אם אחד מהם נכשל, זה מוביל לתוצאות לא נעימות על הבריאות. עבודה מתואמת של תהליכים תאפשר לכם לא להבחין או לסבול את השינויים הנפוצים ביותר במינימום אי נוחות ולהרגיש ביטחון.

סוג זה של הומאוסטזיס הוא היכולת לשמור על גנוטיפ בודד בתוך אוכלוסייה אחת. ברמה המולקולרית-תאית מתקיימת מערכת גנטית אחת, הנושאת קבוצה מסוימת של מידע תורשתי.

המנגנון מאפשר לפרטים להתרבות זה בזה, תוך שמירה על האיזון והאחידות של קבוצת אנשים (אוכלוסיה) סגורה על תנאי.

הומאוסטזיס פיזיולוגי

סוג זה של הומאוסטזיס אחראי לשמירה על הסימנים החיוניים העיקריים במצב אופטימלי:

• טמפרטורות גוף.
• לחץ דם.
• יציבות מערכת העיכול.

מערכת החיסון, האנדוקרינית והעצבים אחראיות לתפקודה התקין. במקרה של תקלה בלתי צפויה בפעולה של אחת המערכות, הדבר משפיע באופן מיידי על רווחת הגוף כולו, מה שמוביל להיחלשות תפקודי ההגנה ולהתפתחות מחלות.

הומאוסטזיס תאי (מבני)

סוג זה נקרא גם "רגנרטיבי", אשר כנראה מתאר בצורה הטובה ביותר את התכונות הפונקציונליות.

הכוחות העיקריים של הומאוסטזיס כזה מכוונים לשיקום וריפוי תאים פגומים של האיברים הפנימיים של גוף האדם. מנגנונים אלו, כאשר הם פועלים כראוי, הם המאפשרים לגוף להתאושש ממחלה או פציעה.

המנגנונים הבסיסיים של הומאוסטזיס מתפתחים ומתפתחים יחד עם האדם, מסתגלים טוב יותר לשינויים בסביבה החיצונית.

פונקציות של הומאוסטזיס

על מנת להבין נכון את הפונקציות והמאפיינים של הומאוסטזיס, עדיף לשקול את פעולתו באמצעות דוגמאות ספציפיות.

למשל, בעת עיסוק בספורט, הנשימה והדופק של האדם עולים, מה שמעיד על רצונו של הגוף לשמור על איזון פנימי בתנאי סביבה משתנים.

כשאתה עובר למדינה עם אקלים שונה באופן משמעותי מהרגיל שלך, אתה עלול להרגיש לא טוב במשך זמן מה. בהתאם לבריאותו הכללית של אדם, מנגנוני הומאוסטזיס מאפשרים הסתגלות לתנאי חיים חדשים. יש אנשים שלא מרגישים התאקלמות והאיזון הפנימי מסתגל במהירות, בעוד שאחרים צריכים להמתין מעט לפני שהגוף יתאים את הפרמטרים שלו.

בתנאים של טמפרטורה גבוהה, אדם מתחמם ומזיע. תופעה זו נחשבת עדות ישירה לתפקודם של מנגנוני ויסות עצמי.

במובנים רבים, העבודה של תפקודים הומאוסטטיים בסיסיים תלויה בתורשה, חומר גנטי המועבר מהדור הישן של המשפחה.

בהתבסס על הדוגמאות שניתנו, ניתן לראות בבירור את הפונקציות העיקריות:

• אֵנֶרְגִיָה.
• הסתגלות.
• שֶׁל הַרְבִיָה.

חשוב לשים לב לעובדה שבגיל מבוגר, כמו גם בינקות, התפקוד היציב של הומאוסטזיס דורש תשומת לב מיוחדת, בשל העובדה שתגובת מערכות הוויסות העיקריות איטית בתקופות חיים אלו.

תכונות של הומאוסטזיס

לדעת על הפונקציות העיקריות של ויסות עצמי, כדאי גם להבין אילו תכונות יש לו. הומאוסטזיס הוא קשר גומלין מורכב של תהליכים ותגובות. בין המאפיינים של הומאוסטזיס הם:

• חוסר יציבות.
• חתירה לאיזון.
• בלתי צפויות.

המנגנונים נמצאים בשינוי מתמיד, בודקים תנאים על מנת לבחור את האפשרות הטובה ביותר להתאמה אליהם. זה מראה את המאפיין של חוסר יציבות.

איזון הוא המטרה והתכונה העיקרית של כל אורגניזם; הוא שואף אליו כל הזמן, הן מבחינה מבנית והן מבחינה תפקודית.

במקרים מסוימים, תגובת הגוף לשינויים בסביבה החיצונית או הפנימית עלולה להפוך לבלתי צפויה ולהוביל למבנה מחדש של מערכות חיוניות. חוסר הניבוי של הומאוסטזיס יכול לגרום לאי נוחות מסוימת, שאינה מעידה על השפעה מזיקה נוספת על מצב הגוף.

כיצד לשפר את תפקוד המנגנונים של המערכת ההומיאוסטטית

מנקודת מבט רפואית, כל מחלה היא עדות לתקלה בהומאוסטזיס. איומים חיצוניים ופנימיים משפיעים כל הזמן על הגוף, ורק קוהרנטיות בפעולת המערכות העיקריות תעזור להתמודד איתם.

היחלשות של מערכת החיסון אינה מתרחשת ללא סיבה. לרפואה המודרנית יש מגוון רחב של כלים שיכולים לעזור לאדם לשמור על בריאותו, ללא קשר למה שגרם לכשל.

תנאי מזג אוויר משתנים, מצבי לחץ, פציעות - כל זה יכול להוביל להתפתחות מחלות בדרגות חומרה שונות.

על מנת שתפקודי הומאוסטזיס יפעלו בצורה נכונה וכמה שיותר מהר, יש צורך לעקוב אחר המצב הכללי של בריאותך. לשם כך, תוכל להתייעץ עם רופא לבדיקה לאיתור הפגיעות שלך ולבחור מערך טיפול להעלמתן. אבחון קבוע יעזור לשלוט טוב יותר בתהליכים הבסיסיים של החיים.

חשוב לעקוב אחר ההמלצות הפשוטות הבאות בעצמך:

• הימנע ממצבי לחץ כדי להגן על מערכת העצבים מפני עומס יתר מתמשך.
• עקבו אחר התזונה שלכם, אל תעמיסו על עצמכם מזונות כבדים והימנעו מצום חסר טעם, שיאפשר למערכת העיכול להתמודד ביתר קלות עם עבודתה.
• בחר מתחמי ויטמינים מתאימים כדי להפחית את ההשפעה של שינויי מזג אוויר עונתיים.

יחס ערני לבריאות שלך יעזור לתהליכים הומיאוסטטיים להגיב באופן מיידי ונכון לכל שינוי.

הומאוסטזיס(מיוונית עתיקה ὁμοιοστάσις מ-ὅμοιος - זהה, דומה ו-στάσις - עמידה, חוסר תנועה) - ויסות עצמי, היכולת של מערכת פתוחה לשמור על קביעות המצב הפנימי שלה מאוזן באמצעות שמירה על תגובות מתואמות. הרצון של המערכת לשכפל את עצמה, להחזיר את האיזון שאבד, ולהתגבר על התנגדות הסביבה החיצונית. הומאוסטזיס של אוכלוסיות הוא היכולת של אוכלוסיה לשמור על מספר מסוים מהפרטים שלה לאורך זמן.

מידע כללי

תכונות של הומאוסטזיס

• חוסר יציבות
• חתירה לאיזון
• בלתי צפויות

• ויסות רמת חילוף החומרים הבסיסי בהתאם לתזונה.

מאמר מרכזי: מָשׁוֹב

הומאוסטזיס אקולוגי

הומאוסטזיס ביולוגי

הומאוסטזיס תאי

ויסות הפעילות הכימית של התא מושגת באמצעות מספר תהליכים, ביניהם יש חשיבות מיוחדת לשינויים במבנה הציטופלזמה עצמה, כמו גם במבנה ובפעילות של אנזימים. ויסות אוטומטי תלוי בטמפרטורה, בדרגת החומציות, בריכוז המצע ובנוכחותם של מאקרו ומיקרו-אלמנטים מסוימים. מנגנונים תאיים של הומאוסטזיס מכוונים לשחזר תאים מתים טבעיים של רקמות או איברים במקרה של הפרה של שלמותם.

הִתחַדְשׁוּת-תהליך עדכון האלמנטים המבניים של הגוף והשבת הכמות שלהם לאחר נזק, שמטרתו להבטיח את הפעילות התפקודית הדרושה

בהתאם לתגובה המתחדשת, ניתן לחלק רקמות ואיברים של יונקים ל-3 קבוצות:

1) רקמות ואיברים המאופיינים על ידי התחדשות תאית (עצמות, רקמת חיבור רופפת, מערכת המטופואטית, אנדותל, מזותל, ריריות של מערכת העיכול, דרכי הנשימה ומערכת גניטורינארית)

2) רקמות ואיברים המאופיינים על ידי התחדשות תאית ותאית (כבד, כליות, ריאות, שרירים חלקים ושלד, מערכת עצבים אוטונומית, לבלב, מערכת אנדוקרינית)

3) רקמות המאופיינות בעיקר או בלעדית על ידי התחדשות תוך תאית (תאי שריר הלב וגנגליון של מערכת העצבים המרכזית)

בתהליך האבולוציה נוצרו 2 סוגים של התחדשות: פיזיולוגית ותיקון.

אזורים אחרים

אקטואר יכול לדבר על סיכון הומאוסטזיס, שבה, למשל, אנשים שיש להם מערכות למניעת נעילה במכוניות אינם בטוחים יותר מאלה שאין להם, כי אנשים אלו מפצים באופן לא מודע על המכונית הבטוחה יותר בנהיגה מסוכנת יותר. זה קורה מכיוון שחלק ממנגנוני החזקה - כמו פחד - מפסיקים לתפקד.

הומאוסטזיס לחץ

דוגמאות

• ויסות חום
  • רעידות בשרירי השלד עלולות להתחיל אם טמפרטורת הגוף נמוכה מדי.
• ויסות כימיקלים

מקורות

1. או.-י.ל. בקיש.ביולוגיה רפואית. - מינסק: Urajai, 2000. - 520 עמ'. - ISBN 985-04-0336-5.

נושא מס' 13. הומאוסטזיס, מנגנוני ויסותו.

הגוף כמערכת פתוחה לוויסות עצמי.

אורגניזם חי הוא מערכת פתוחה שיש לה קשר עם הסביבה דרך מערכת העצבים, מערכת העיכול, מערכת הנשימה, ההפרשה וכו'.

בתהליך חילוף החומרים עם מזון, מים וחילופי גזים, נכנסות לגוף תרכובות כימיות שונות שעוברות שינויים בגוף, נכנסות למבנה הגוף, אך אינן נשארות לצמיתות. חומרים נטמעים מתפרקים, משחררים אנרגיה ותוצרי פירוק מוסרים אל הסביבה החיצונית. המולקולה ההרוסה מוחלפת בחדשה וכו'.

הגוף הוא מערכת פתוחה ודינמית. בסביבה משתנה כל הזמן, הגוף שומר על מצב יציב למשך זמן מסוים.

הרעיון של הומאוסטזיס. דפוסים כלליים של הומאוסטזיס במערכות חיים.

הומאוסטזיס - התכונה של אורגניזם חי לשמור על הקביעות הדינמית היחסית של הסביבה הפנימית שלו. הומאוסטזיס מתבטא בקביעות היחסית של ההרכב הכימי, הלחץ האוסמוטי והיציבות של פונקציות פיזיולוגיות בסיסיות. הומאוסטזיס הוא ספציפי ונקבע לפי הגנוטיפ.

שימור שלמות המאפיינים האישיים של האורגניזם הוא אחד החוקים הביולוגיים הכלליים ביותר. חוק זה מובטח בסדרת הדורות האנכית על ידי מנגנוני רבייה, ולאורך כל חייו של אדם על ידי מנגנוני הומאוסטזיס.

תופעת ההומאוסטזיס היא תכונה מפותחת אבולוציונית, המותאמת בתורשה של הגוף לתנאי סביבה רגילים. עם זאת, מצבים אלו עשויים להיות מחוץ לטווח הנורמלי לפרק זמן קצר או ארוך. במקרים כאלה, תופעות הסתגלות מאופיינות לא רק בשיקום המאפיינים הרגילים של הסביבה הפנימית, אלא גם בשינויים קצרי טווח בתפקוד (לדוגמה, עלייה בקצב פעילות הלב ועליה בתדירות של תנועות נשימה עם עבודת שרירים מוגברת). תגובות הומאוסטזיס יכולות להיות מכוונות ל:

שמירה על רמות ידועות של מצב יציב;

חיסול או הגבלה של גורמים מזיקים;

פיתוח או שימור של צורות אינטראקציה מיטבית בין האורגניזם והסביבה בתנאי קיומו המשתנים. כל התהליכים הללו קובעים הסתגלות.

לכן, המושג הומאוסטזיס פירושו לא רק קביעות מסוימת של קבועים פיזיולוגיים שונים של הגוף, אלא כולל גם תהליכי הסתגלות ותיאום של תהליכים פיזיולוגיים המבטיחים את אחדות הגוף לא רק בדרך כלל, אלא גם בתנאים משתנים של קיומו. .

המרכיבים העיקריים של הומאוסטזיס זוהו על ידי סי ברנרד, וניתן לחלק אותם לשלוש קבוצות:

א. חומרים המספקים צרכים סלולריים:

חומרים הדרושים לייצור אנרגיה, צמיחה והתאוששות - גלוקוז, חלבונים, שומנים.

NaCl, Ca וחומרים אנאורגניים אחרים.

חַמצָן.

הפרשה פנימית.

ב. גורמים סביבתיים המשפיעים על פעילות התא:

לחץ אוסמוטי.

טֶמפֶּרָטוּרָה.

ריכוז יוני מימן (pH).

ב. מנגנונים המבטיחים אחדות מבנית ותפקודית:

תוֹרָשָׁה.

הִתחַדְשׁוּת.

תגובתיות אימונוביולוגית.

עקרון הוויסות הביולוגי מבטיח את המצב הפנימי של האורגניזם (תוכנו), כמו גם את הקשר בין שלבי האונטוגנזה והפילוגנזה. עקרון זה הוכח כנפוץ. במהלך מחקרו עלתה הקיברנטיקה - מדע השליטה התכליתית והאופטימלית בתהליכים מורכבים בטבע החי, בחברה האנושית ובתעשייה (Berg I.A., 1962).

אורגניזם חי הוא מערכת מבוקרת מורכבת שבה משתנים רבים של הסביבה החיצונית והפנימית מקיימים אינטראקציה. המשותף לכל המערכות הוא הנוכחות קֶלֶטמשתנים, אשר, בהתאם למאפיינים וחוקי ההתנהגות של המערכת, הופכים אליהם סוף שבועמשתנים (איור 10).

אורז. 10 - תכנית כללית של הומאוסטזיס של מערכות חיים

משתני פלט תלויים בקלט ובחוקי התנהגות המערכת.

השפעת אות המוצא על חלק הבקרה של המערכת נקראת מָשׁוֹב , שהוא בעל חשיבות רבה בוויסות עצמי (תגובה הומאוסטטית). לְהַבחִין שלילי וחִיוּבִי מָשׁוֹב.

שלילי משוב מפחית את השפעת אות הקלט על ערך הפלט על פי העיקרון: "כמה שיותר (ביציאה), כך פחות (בכניסה)." זה עוזר לשחזר הומאוסטזיס של המערכת.

בְּ חִיוּבִי משוב, גודל אות הקלט עולה על פי העיקרון: "כמה שיותר (ביציאה), יותר (בכניסה)." זה משפר את הסטייה הנובעת מהמצב ההתחלתי, מה שמוביל לשיבוש של הומאוסטזיס.

עם זאת, כל סוגי הוויסות העצמי פועלים על פי אותו עיקרון: סטייה עצמית מהמצב ההתחלתי, המשמשת תמריץ להפעלת מנגנוני תיקון. לפיכך, pH תקין בדם הוא 7.32 - 7.45. שינוי pH של 0.1 מוביל לתפקוד לקוי של הלב. עיקרון זה תואר על ידי אנוכין פ.ק. בשנת 1935 ונקרא עקרון המשוב, המשמש לביצוע תגובות אדפטיביות.

העיקרון הכללי של התגובה ההומאוסטטית(אנוכין: "תורת המערכות הפונקציונליות"):

סטייה מהרמה ההתחלתית ← אות ← הפעלת מנגנוני ויסות המבוססים על עקרון המשוב ← תיקון השינוי (נורמליזציה).

לכן, במהלך עבודה פיזית, ריכוז CO 2 בדם עולה → ה-pH עובר לצד החומצי → האות נכנס למרכז הנשימה של המדולה אולונגטה → עצבים צנטריפוגליים מוליכים דחף לשרירים הבין-צלעיים והנשימה מעמיקה → CO 2 ב הדם יורד, ה-pH משוחזר.

מנגנוני ויסות של הומאוסטזיס ברמה הגנטית המולקולרית, התאית, האורגניזמית, האוכלוסייה-מינים והביוספירה.

מנגנונים הומאוסטטיים רגולטוריים פועלים ברמת הגנים, התא והמערכת (אורגניזמים, אוכלוסייה-מינים וביוספרה).

מנגנוני גנים הומאוסטזיס. כל התופעות של הומאוסטזיס בגוף נקבעות גנטית. כבר ברמת תוצרי הגנים הראשוניים יש קשר ישיר - "גן מבני אחד - שרשרת פוליפפטידית אחת". יתרה מכך, קיימת התאמה קולינארית בין רצף הנוקלאוטידים של ה-DNA לבין רצף חומצות האמינו של שרשרת הפוליפפטידים. התוכנית התורשתית לפיתוח אינדיבידואלי של אורגניזם מספקת היווצרות של מאפיינים ספציפיים למין לא בתנאי סביבה קבועים, אלא בתנאים סביבתיים משתנים, בגבולות נורמת תגובה שנקבעה בתורשה. ההליס הכפול של ה-DNA חיוני בתהליכי שכפול ותיקון שלו. שניהם קשורים ישירות להבטחת יציבות התפקוד של החומר הגנטי.

מנקודת מבט גנטית, ניתן להבחין בין ביטויים אלמנטריים וסיסטמיים של הומאוסטזיס. דוגמאות לביטויים אלמנטריים של הומאוסטזיס כוללות: בקרת גנים של שלושה עשר גורמי קרישת דם, בקרת גנים של תאימות היסטורית של רקמות ואיברים, המאפשרת השתלה.

האזור המושתל נקרא לְהַשְׁתִיל. האורגניזם שממנו נלקחת הרקמה להשתלה הוא תוֹרֵם , ומי מושתל - מקבל . הצלחת ההשתלה תלויה בתגובות האימונולוגיות של הגוף. ישנן השתלה אוטומטית, השתלה סינגנטית, השתלת אלו והשתלת קסנו.

השתלה אוטומטית - השתלת רקמה מאותו אורגניזם. במקרה זה, החלבונים (אנטיגנים) של ההשתלה אינם שונים מאלה של המושתל. אין תגובה אימונולוגית.

השתלה סינגנטית מבוצע בתאומים זהים בעלי אותו גנוטיפ.

השתלת אלו – השתלת רקמות מפרט אחד למשנהו השייכות לאותו מין. התורם והמקבל שונים באנטיגנים, וזו הסיבה שבעלי חיים גבוהים יותר חווים השתלה ארוכת טווח של רקמות ואיברים.

השתלת קסנו -התורם והמקבל שייכים לסוגים שונים של אורגניזמים. סוג זה של השתלה מצליח בחלק מחסרי החוליות, אך בבעלי חיים גבוהים יותר השתלות כאלה אינן משתרשות.

בזמן ההשתלה יש חשיבות רבה לתופעה סובלנות אימונולוגית (תאימות היסטורית). דיכוי מערכת החיסון במקרה של השתלת רקמות (אימונודיכוי) מושג על ידי: דיכוי פעילות מערכת החיסון, הקרנה, מתן סרום אנטי-מפטי, הורמוני יותרת הכליה, כימיקלים - נוגדי דיכאון (אימורן). המשימה העיקרית היא לדכא לא רק חסינות, אלא חסינות השתלה.

חסינות להשתלה נקבע על פי החוקה הגנטית של התורם והמקבל. גנים האחראים לסינתזה של אנטיגנים הגורמים לתגובה לרקמה המושתלת נקראים גנים לא תאימות לרקמות.

בבני אדם, מערכת ההיסטו-תאימות הגנטית העיקרית היא מערכת HLA (Human Leukocyte Antigen). אנטיגנים מיוצגים בצורה מלאה למדי על פני השטח של לויקוציטים ומתגלים באמצעות אנטיסרה. מבנה המערכת בבני אדם ובבעלי חיים זהה. טרמינולוגיה נפוצה אומצה לתיאור לוקוסים גנטיים ואללים של מערכת HLA. אנטיגנים מיועדים: HLA-A 1; HLA-A 2 וכו'. אנטיגנים חדשים שלא זוהו באופן סופי נקראים W (עבודה). אנטיגנים של מערכת HLA מחולקים ל-2 קבוצות: SD ו-LD (איור 11).

אנטיגנים של קבוצת SD נקבעים בשיטות סרולוגיות ונקבעים על ידי גנים של 3 תת-לוקים של מערכת HLA: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

אורז. 11 - HLA היא המערכת הגנטית העיקרית של היסטו-תאימות אנושית

LD - אנטיגנים נשלטים על ידי תת ה-HLA-D של הכרומוזום השישי, ונקבעים בשיטה של ​​תרביות מעורבות של לויקוציטים.

לכל אחד מהגנים השולטים אנטיגנים HLA אנושיים יש מספר רב של אללים. לפיכך, תת ה-HLA-A שולט ב-19 אנטיגנים; HLA-B – 20; HLA-C - 5 אנטיגנים "עובדים"; HLA-D – 6. כך, כ-50 אנטיגנים כבר התגלו בבני אדם.

פולימורפיזם אנטיגני של מערכת HLA הוא תוצאה של מקורם של חלקם מאחרים והקשר הגנטי ההדוק ביניהם. זהות התורם והמקבל על ידי אנטיגנים HLA נחוצה להשתלה. השתלת כליה זהה ב-4 אנטיגנים של המערכת מבטיחה שיעור הישרדות של 70%; 3 - 60%; 2 – 45%; 1-25% כל אחד.

ישנם מרכזים מיוחדים המבצעים את בחירת התורם והמקבל להשתלה, למשל בהולנד - "Eurotransplant". הקלדה המבוססת על אנטיגנים של מערכת HLA מתבצעת גם ברפובליקה של בלארוס.

מנגנונים סלולריים הומאוסטזיס מכוונים לשיקום תאי רקמה ואיברים במקרה של הפרה של שלמותם. מכלול התהליכים שמטרתם לשחזר מבנים ביולוגיים שנהרס נקרא הִתחַדְשׁוּת. תהליך זה מאפיין את כל הרמות: חידוש חלבונים, מרכיבי אברוני התא, אברונים שלמים והתאים עצמם. שחזור תפקודי איברים לאחר פציעה או קרע עצבי וריפוי פצעים חשובים לרפואה מנקודת מבט של שליטה בתהליכים אלו.

רקמות, לפי יכולת ההתחדשות שלהן, מחולקות ל-3 קבוצות:

רקמות ואיברים המתאפיינים ב תָאִי התחדשות (עצמות, רקמת חיבור רופפת, מערכת המטופואטית, אנדותל, מזותל, ריריות של מערכת המעי, דרכי הנשימה ומערכת גניטורינארית.

רקמות ואיברים המתאפיינים ב תאי ותוך תאי התחדשות (כבד, כליות, ריאות, שרירים חלקים ושלד, מערכת עצבים אוטונומית, אנדוקרינית, לבלב).

בדים המאופיינים בעיקר תוך תאי התחדשות (שריר הלב) או התחדשות תוך תאית בלבד (תאי גנגליון של מערכת העצבים המרכזית). הוא מכסה את תהליכי השיקום של מקרומולקולות ואברונים תאיים על ידי הרכבת מבנים יסודיים או על ידי חלוקתם (מיטוכונדריה).

בתהליך האבולוציה נוצרו 2 סוגי התחדשות פיזיולוגי ותיקון .

התחדשות פיזיולוגית - זהו תהליך טבעי של שיקום אלמנטים בגוף לאורך החיים. למשל, שיקום אריתרוציטים וליקוציטים, החלפת אפיתל העור, שיער, החלפת שיני חלב בשיני קבועות. תהליכים אלו מושפעים מגורמים חיצוניים ופנימיים.

התחדשות מתקנת - הוא שיקום של איברים ורקמות שאבדו עקב נזק או פציעה. התהליך מתרחש לאחר פציעות מכניות, כוויות, פגיעות כימיות או קרינתיות, וכן כתוצאה ממחלות ופעולות כירורגיות.

התחדשות מתקנת מחולקת ל טיפוסי (הומומורפוזה) ו לֹא טִיפּוּסִי (הטרומורפוזה). במקרה הראשון מתחדש איבר שהוסר או נהרס, במקרה השני מתפתח אחר במקום האיבר שהוצא.

התחדשות לא טיפוסית נפוץ יותר בחסרי חוליות.

הורמונים מעוררים התחדשות בלוטת יותרת המוח ו בלוטת התריס . ישנן מספר שיטות להתחדשות:

אפימורפוזה או התחדשות מלאה - שיקום פני הפצע, השלמת החלק למכלול (למשל צמיחה מחודשת של זנב בלטאה, גפיים בטריטון).

מורפולקסיס - שחזור של החלק הנותר של האיבר לכדי שלם, רק קטן יותר בגודלו. שיטה זו מאופיינת בשחזור של חדש משאריות של ישן (לדוגמה, שיקום איבר בג'וק).

אנדומורפוזה - שיקום עקב מבנה מחדש תוך תאי של רקמה ואיבר. בשל הגידול במספר התאים וגודלם, מסת האיבר מתקרבת לזו המקורית.

אצל בעלי חוליות, התחדשות מתקנת מתרחשת בצורה הבאה:

התחדשות מלאה – שיקום הרקמה המקורית לאחר הנזק שלה.

היפרטרופיה רגנרטיבית , מאפיין איברים פנימיים. במקרה זה, משטח הפצע מרפא עם צלקת, האזור שהוסר אינו צומח בחזרה וצורת האיבר אינה משוחזרת. המסה של החלק הנותר של האיבר עולה עקב עלייה במספר התאים וגדלים שלהם ומתקרבת לערך המקורי. כך מתחדשים הכבד, הריאות, הכליות, בלוטות יותרת הכליה, הלבלב, הרוק ובלוטות התריס אצל יונקים.

היפרפלזיה פיצוי תוך תאית מבני אולטרה של תאים. במקרה זה, נוצרת צלקת במקום הנזק, ושיקום המסה המקורית מתרחש עקב עלייה בנפח התאים, ולא מספרם על סמך ריבוי (היפרפלזיה) של מבנים תוך-תאיים (רקמת עצב).

מנגנונים מערכתיים מסופקים על ידי האינטראקציה של מערכות רגולטוריות: עצבניים, אנדוקריניים וחסינים .

ויסות עצבי מבוצע ומתואם על ידי מערכת העצבים המרכזית. דחפים עצביים הנכנסים לתאים ולרקמות לא רק גורמים להתרגשות, אלא גם מווסתים תהליכים כימיים וחילופי חומרים פעילים ביולוגית. כיום ידועים יותר מ-50 נוירו-הורמונים. כך, ההיפותלמוס מייצר וזופרסין, אוקסיטוצין, ליברינים וסטטינים, המווסתים את תפקוד בלוטת יותרת המוח. דוגמאות לביטויים מערכתיים של הומאוסטזיס הן שמירה על טמפרטורה ולחץ דם קבועים.

מנקודת המבט של הומאוסטזיס והסתגלות, מערכת העצבים היא המארגן העיקרי של כל תהליכי הגוף. בסיס ההסתגלות הוא האיזון של אורגניזמים עם תנאי הסביבה, לפי N.P. פבלוב, תהליכי רפלקס משקרים. בין רמות שונות של ויסות הומאוסטטי קיימת כפיפות היררכית פרטית במערכת הוויסות של תהליכים פנימיים של הגוף (איור 12).

קליפת המוח וחלקים במוח

ויסות עצמי המבוסס על עקרון משוב

תהליכים עצביים היקפיים, רפלקסים מקומיים

רמות תאי ורקמות של הומאוסטזיס

אורז. 12. - כפיפות היררכית במערכת ויסות התהליכים הפנימיים של הגוף.

הרמה הראשונית ביותר מורכבת ממערכות הומיאוסטטיות ברמת התא והרקמות. מעליהם תהליכי ויסות עצבים היקפיים כגון רפלקסים מקומיים. בהמשך בהיררכיה זו ישנן מערכות של ויסות עצמי של תפקודים פיזיולוגיים מסוימים עם ערוצי "משוב" שונים. החלק העליון של הפירמידה הזו תפוס על ידי קליפת המוח והמוח.

באורגניזם רב-תאי מורכב, קשרים ישירים ומשוב מבוצעים לא רק על ידי מנגנונים עצביים, אלא גם על ידי מנגנונים הורמונליים (אנדוקריניים). כל אחת מהבלוטות הכלולות במערכת האנדוקרינית משפיעה על איברים אחרים של מערכת זו, ובתורה מושפעת מהאחרון.

מנגנונים אנדוקריניים הומאוסטזיס לפי B.M. זבדסקי, זהו מנגנון של אינטראקציה פלוס מינוס, כלומר. איזון הפעילות התפקודית של הבלוטה עם ריכוז ההורמון. עם ריכוז גבוה של ההורמון (מעל הנורמה), פעילות הבלוטה נחלשת ולהיפך. השפעה זו מתבצעת באמצעות פעולת ההורמון על הבלוטה המייצרת אותו. במספר בלוטות נוצר ויסות דרך ההיפותלמוס ובלוטת יותרת המוח הקדמית, במיוחד בזמן תגובת לחץ.

בלוטות אנדוקריניות ניתן לחלק לשתי קבוצות לפי הקשר שלהם לאונה הקדמית של בלוטת יותרת המוח. האחרון נחשב למרכזי, והבלוטות האנדוקריניות האחרות נחשבות היקפיות. חלוקה זו מבוססת על העובדה שהאונה הקדמית של בלוטת יותרת המוח מייצרת הורמונים טרופיים כביכול, המפעילים כמה בלוטות אנדוקריניות היקפיות. בתורם, ההורמונים של בלוטות האנדוקריניות ההיקפיות פועלים על האונה הקדמית של בלוטת יותרת המוח, ומעכבים את הפרשת ההורמונים הטרופיים.

התגובות המבטיחות הומאוסטזיס אינן יכולות להיות מוגבלות לאף בלוטה אנדוקרינית אחת, אלא מערבות את כל הבלוטות במידה זו או אחרת. התגובה המתקבלת מקבלת מהלך שרשרת ומתפשטת לגורמים אחרים. המשמעות הפיזיולוגית של ההורמונים נעוצה בוויסות תפקודים אחרים של הגוף, ולכן יש לבטא את אופי השרשרת ככל האפשר.

הפרעות קבועות בסביבת הגוף תורמות לשמירה על ההומאוסטזיס שלו לאורך חיים ארוכים. אם אתה יוצר תנאי חיים שבהם שום דבר לא גורם לשינויים משמעותיים בסביבה הפנימית, אז האורגניזם יהיה בלתי חמוש לחלוטין כאשר הוא יפגוש את הסביבה וימות בקרוב.

השילוב של מנגנוני ויסות עצביים ואנדוקריניים בהיפותלמוס מאפשר תגובות הומיאוסטטיות מורכבות הקשורות לוויסות תפקוד הקרביים של הגוף. מערכות העצבים והאנדוקריניות הן המנגנון המאחד של הומאוסטזיס.

דוגמה לתגובה כללית של מנגנונים עצבניים והומוראליים היא מצב של מתח המתפתח בתנאי חיים לא נוחים וקיים איום של שיבוש של הומאוסטזיס. במצבי לחץ נצפה שינוי במצב של רוב המערכות: שרירי, מערכת הנשימה, הלב וכלי הדם, מערכת העיכול, איברי החישה, לחץ הדם, הרכב הדם. כל השינויים הללו הם ביטוי של תגובות הומאוסטטיות אינדיבידואליות שמטרתן להגביר את עמידות הגוף בפני גורמים שליליים. ההתגייסות המהירה של כוחות הגוף פועלת כתגובת הגנה ללחץ.

עם "מתח סומטי", הבעיה של הגברת ההתנגדות הכוללת של הגוף נפתרת על פי הסכמה המוצגת באיור 13.

אורז. 13 - תכנית להגברת ההתנגדות הכוללת של הגוף במהלך

הומאוסטזיס - מה זה? מושג הומאוסטזיס

הומאוסטזיס הוא תהליך ויסות עצמי בו כל המערכות הביולוגיות שואפות לשמור על יציבות במהלך תקופת ההסתגלות לתנאים מסוימים האופטימליים להישרדות. כל מערכת, בהיותה בשיווי משקל דינמי, שואפת להשיג מצב יציב המתנגד לגורמים וגירויים חיצוניים.

הרעיון של הומאוסטזיס

כל מערכות הגוף חייבות לעבוד יחד כדי לשמור על הומאוסטזיס תקין בגוף. הומאוסטזיס הוא ויסות של מדדים בגוף כמו טמפרטורה, תכולת מים ורמות פחמן דו חמצני. לדוגמה, סוכרת היא מצב בו הגוף אינו יכול לווסת את רמות הגלוקוז בדם.

הומאוסטזיס הוא מונח המשמש הן לתיאור קיומם של אורגניזמים במערכת אקולוגית והן לתיאור התפקוד המוצלח של תאים בתוך אורגניזם. אורגניזמים ואוכלוסיות יכולים לשמור על הומאוסטזיס על ידי שמירה על רמות יציבות של פוריות ותמותה.

מָשׁוֹב

משוב הוא תהליך המתרחש כאשר יש להאט או לעצור את מערכות הגוף לחלוטין. כאשר אדם אוכל, מזון נכנס לקיבה והעיכול מתחיל. הקיבה לא אמורה לעבוד בין הארוחות. מערכת העיכול פועלת עם סדרה של הורמונים ודחפים עצביים כדי לעצור ולהתחיל בייצור של הפרשת חומצה בקיבה.

דוגמה נוספת למשוב שלילי ניתן לראות במקרה של עלייה בטמפרטורת הגוף. ויסות הומאוסטזיס מתבטא בהזעה, תגובת ההגנה של הגוף להתחממות יתר. כך עליית הטמפרטורה נפסקת ובעיית התחממות יתר מנוטרלת. במקרה של היפותרמיה, הגוף מספק גם מספר אמצעים שננקטים על מנת להתחמם.

שמירה על איזון פנימי

ניתן להגדיר הומאוסטזיס כתכונה של אורגניזם או מערכת המסייעת לו לשמור על פרמטרים נתונים בטווח ערכים נורמלי. זהו המפתח לחיים ואיזון לא תקין בשמירה על הומאוסטזיס עלול להוביל למחלות כמו יתר לחץ דם וסוכרת.

הומאוסטזיס הוא מרכיב מרכזי בהבנת אופן פעולת הגוף האנושי. הגדרה פורמלית זו מאפיינת מערכת המווסתת את סביבתה הפנימית ושואפת לשמור על היציבות והסדירות של כל התהליכים המתרחשים בגוף.

ויסות הומיאוסטטי: טמפרטורת הגוף

השליטה בטמפרטורת הגוף בבני אדם היא דוגמה טובה להומאוסטזיס במערכת ביולוגית. כאשר אדם בריא, טמפרטורת הגוף שלו נעה סביב 37 מעלות צלזיוס, אך גורמים שונים יכולים להשפיע על ערך זה, כולל הורמונים, קצב חילוף החומרים ומחלות שונות הגורמות לחום.

בגוף, ויסות הטמפרטורה נשלט בחלק במוח הנקרא ההיפותלמוס. דרך זרם הדם מתקבלים אותות לגבי מדדי טמפרטורה למוח, וכן מנתחים תוצאות של נתונים על קצב הנשימה, רמות הסוכר בדם וחילוף החומרים. איבוד חום בגוף האדם תורם גם הוא לירידה בפעילות.

איזון מים-מלח

לא משנה כמה מים אדם שותה, הגוף לא מתנפח כמו בלון, וגם גוף האדם לא מתכווץ כמו צימוק אם שותים מעט מאוד. כנראה מישהו חשב על זה לפחות פעם אחת. כך או אחרת, הגוף יודע כמה נוזלים צריך להישמר כדי לשמור על הרמה הרצויה.

ריכוז המלח והגלוקוז (סוכר) בגוף נשמר ברמה קבועה (בהיעדר גורמים שליליים), כמות הדם בגוף היא כ-5 ליטר.

ויסות רמות הסוכר בדם

גלוקוז הוא סוג של סוכר שנמצא בדם. גוף האדם חייב לשמור על רמות גלוקוז נאותות על מנת שאדם יישאר בריא. כאשר רמות הגלוקוז הופכות גבוהות מדי, הלבלב מייצר את ההורמון אינסולין.

אם רמות הגלוקוז בדם יורדות נמוכות מדי, הכבד הופך גליקוגן בדם, ובכך מעלה את רמות הסוכר. כאשר חיידקים או וירוסים פתוגניים חודרים לגוף, הוא מתחיל להילחם בזיהום לפני שהאלמנטים הפתוגניים יכולים להוביל לבעיות בריאותיות כלשהן.

לחץ דם בשליטה

שמירה על לחץ דם בריא היא גם דוגמה להומאוסטזיס. הלב יכול לחוש בשינויים בלחץ הדם ולשלוח אותות למוח לצורך עיבוד. לאחר מכן המוח שולח אות חזרה ללב עם הוראות כיצד להגיב נכון. אם לחץ הדם שלך גבוה מדי, יש להוריד אותו.

כיצד מושג הומאוסטזיס?

כיצד גוף האדם מווסת את כל המערכות והאיברים ומפצה על שינויים בסביבה? זאת בשל נוכחותם של חיישנים טבעיים רבים המנטרים את הטמפרטורה, הרכב המלח של הדם, לחץ הדם ופרמטרים רבים נוספים. גלאים אלה שולחים אותות למוח, מרכז הבקרה הראשי, אם ערכים מסוימים חורגים מהנורמה. לאחר מכן, מופעלים אמצעי פיצוי כדי להחזיר את המצב הרגיל.

שמירה על הומאוסטזיס חשובה להפליא לגוף. גוף האדם מכיל כמות מסוימת של כימיקלים המכונה חומצות ואלקליות, שהאיזון הנכון ביניהם הכרחי לתפקוד מיטבי של כל איברי ומערכות הגוף. יש לשמור על רמת הסידן בדם ברמה המתאימה. מכיוון שהנשימה אינה רצונית, מערכת העצבים מבטיחה שהגוף יקבל חמצן נחוץ. כאשר רעלים חודרים למחזור הדם שלך, הם משבשים את ההומאוסטזיס של הגוף. גוף האדם מגיב להפרעה זו דרך מערכת השתן.

חשוב להדגיש שההומאוסטזיס של הגוף פועל באופן אוטומטי אם המערכת פועלת כרגיל. למשל תגובה לחום - העור הופך לאדום בגלל שכלי הדם הקטנים שלו מתרחבים אוטומטית. רעד הוא תגובה לקירור. לפיכך, הומאוסטזיס אינו אוסף של איברים, אלא סינתזה ואיזון של תפקודי הגוף. יחד, זה מאפשר לך לשמור על כל הגוף במצב יציב.

9.4. הרעיון של הומאוסטזיס. דפוסים כלליים של הומאוסטזיס של מערכות חיים

למרות העובדה שאורגניזם חי הוא מערכת פתוחה המחליפה חומר ואנרגיה עם הסביבה ומתקיימת באחדות איתה, הוא משמר את עצמו בזמן ובמרחב כיחידה ביולוגית נפרדת, שומר על המבנה שלו (מורפולוגיה), תגובות התנהגותיות, ספציפיות תנאים פיזיקליים-כימיים בתאים ובנוזל הרקמה. היכולת של מערכות חיות להתנגד לשינויים ולשמור על קביעות דינמית של הרכב ותכונות נקראת הומאוסטזיס.המונח "הומאוסטזיס" הוצע על ידי W. Cannon בשנת 1929. עם זאת, הרעיון של קיומם של מנגנונים פיזיולוגיים המבטיחים שמירה על הקביעות של הסביבה הפנימית של אורגניזמים הובע במחצית השנייה של המאה ה-19 על ידי סי ברנרד.

הומאוסטזיס השתפר במהלך האבולוציה. אורגניזמים רב-תאיים פיתחו סביבה פנימית בה נמצאים תאים של איברים ורקמות שונות. לאחר מכן נוצרו מערכות איברים מיוחדות (מחזור, תזונה, נשימה, הפרשה וכו'), שהשתתפו בהבטחת הומאוסטזיס בכל רמות הארגון (מולקולרית, תת-תאית, תאית, רקמה, איבר ואורגניזמים). המנגנונים המתקדמים ביותר של הומאוסטזיס נוצרו ביונקים, אשר תרמו להרחבה משמעותית של אפשרויות ההסתגלות שלהם לסביבה. המנגנונים והסוגים של הומאוסטזיס התפתחו בתהליך האבולוציה הארוך, כשהם מקובעים גנטית.הופעת מידע גנטי זר בגוף, אשר מוכנס לעתים קרובות על ידי חיידקים, וירוסים, תאים של אורגניזמים אחרים, כמו גם תאים שעברו מוטציה משלו, יכול לשבש באופן משמעותי את ההומאוסטזיס של הגוף. כהגנה מפני מידע גנטי זר, שחדירתו לגוף ויישומו לאחר מכן יובילו להרעלה על ידי רעלים (חלבונים זרים), נוצר סוג של הומאוסטזיס, כגון הומאוסטזיס גנטי, המבטיח את הקביעות הגנטית של הסביבה הפנימית של הגוף. זה מבוסס על מנגנונים אימונולוגיים, כולל הגנה לא ספציפית וספציפית על שלמות הגוף והאינדיבידואליות שלו. מנגנונים לא ספציפיים עומדים בבסיס החסינות המולדת, החוקתית, המינים, כמו גם התנגדות לא ספציפית אינדיבידואלית. אלה כוללים את תפקוד המחסום של העור והריריות, ההשפעה החיידקית של הפרשות הזיעה ובלוטות החלב, תכונות קוטל החיידקים של תכולת הקיבה והמעיים, ליזוזים של הפרשות בלוטות הרוק והדמעות. אם אורגניזמים חודרים לסביבה הפנימית, הם מסולקים במהלך תגובה דלקתית, המלווה בפגוציטוזיס משופרת, כמו גם בהשפעה הווירוסטטית של אינטרפרון (חלבון עם משקל מולקולרי של 25,000 - 110,000).

מנגנונים אימונולוגיים ספציפיים הם הבסיס לחסינות נרכשת, המתבצעת על ידי מערכת החיסון, המזהה, מעבדת ומבטלת אנטיגנים זרים. חסינות הומורלית מתרחשת באמצעות יצירת נוגדנים שמסתובבים בדם. חסינות תאית מבוססת על היווצרות של לימפוציטים T, הופעת לימפוציטים מסוג T ו-B ארוכי חיים של "זיכרון אימונולוגי", והתרחשות של אלרגיות (רגישות יתר לאנטיגן ספציפי). בבני אדם, תגובות הגנה נכנסות לתוקף רק בשבוע השני לחיים, מגיעות לפעילות הגבוהה ביותר שלהן ב-10 שנים, מ-10 עד 20 שנים הן יורדות מעט, מ-20 ל-40 שנים הן נשארות בערך באותה רמה, ואז מתפוגגות בהדרגה. .

מנגנוני הגנה אימונולוגיים מהווים מכשול רציני להשתלת איברים, הגורמים לספיגה של ההשתלה. התוצאות המוצלחות ביותר כיום הן השתלה אוטומטית (השתלת רקמות בתוך הגוף) והשתלה בין תאומים זהים. הם הרבה פחות מוצלחים בהשתלה בין המינים (הטרוהשתלה או השתלת קסנו).

סוג נוסף של הומאוסטזיס הוא הומאוסטזיס ביוכימי עוזר לשמור על קביעות ההרכב הכימי של הסביבה הנוזלית החוץ-תאית (הפנימית) של הגוף (דם, לימפה, נוזל רקמה), כמו גם את הקביעות של ההרכב הכימי של הציטופלזמה והפלזמה של תאים. הומאוסטזיס פיזיולוגי מבטיח את קביעות התהליכים החיוניים של הגוף.בזכותו התעוררה ומשופרת איזוזומיה (קביעות תכולת החומרים הפעילים אוסמוטי), איזותרמיה (שמירה על טמפרטורת הגוף של ציפורים ויונקים בגבולות מסוימים) ואחרות. הומאוסטזיס מבני מבטיח את קביעות המבנה (ארגון מורפולוגי) בכל הרמות (מולקולרית, תת-תאית, תאית וכו') של ארגון היצורים החיים.

הומאוסטזיס של אוכלוסייה מבטיח את קביעות מספר הפרטים באוכלוסייה. הומאוסטזיס ביו-קנוטי תורם לקביעות הרכב המינים ומספר הפרטים בביוצנוזות.

בשל העובדה שהגוף מתפקד ומקיים אינטראקציה עם הסביבה כמערכת אחת, התהליכים העומדים בבסיס סוגים שונים של תגובות הומיאוסטטיות קשורים זה בזה באופן הדוק. מנגנונים הומאוסטטיים בודדים משולבים ומיושמים בתגובה אדפטיבית הוליסטית של הגוף בכללותו. איחוד זה מתבצע הודות לפעילות (פונקציה) של מערכות אינטגרליות רגולטוריות (עצביות, אנדוקריניות, חיסוניות). השינויים המהירים ביותר במצב האובייקט המוסדר מסופקים על ידי מערכת העצבים, הקשורה למהירות תהליכי התרחשות והולכה של הדחף העצבי (מ-0.2 עד 180 מ' לשנייה). התפקוד הרגולטורי של המערכת האנדוקרינית מתרחש לאט יותר, מכיוון שהוא מוגבל על ידי קצב הפרשת ההורמונים על ידי הבלוטות והובלתן במחזור הדם. עם זאת, תוצאת ההשפעה על האובייקט המוסדר (איבר) של ההורמונים המצטברים בו ארוכה בהרבה מאשר עם ויסות עצבים.

הגוף הוא מערכת חיה המווסתת את עצמה. בשל נוכחותם של מנגנונים הומאוסטטיים, הגוף הוא מערכת ויסות עצמית מורכבת. עקרונות קיומן והתפתחותן של מערכות כאלה נלמדות על ידי קיברנטיקה, ומערכות חיות - על ידי קיברנטיקה ביולוגית.

ויסות עצמי של מערכות ביולוגיות מבוסס על העיקרון של ישיר ומשוב.

מידע על הסטייה של המשתנה הנשלט מרמה נתונה מועבר באמצעות ערוצי משוב לבקר ומשנה את פעילותו באופן שהמשתנה הנשלט חוזר לרמה המקורית (האופטימלית) (איור 122). משוב יכול להיות שלילי(כאשר המשתנה המפוקח סטה לכיוון חיובי (הסינתזה של חומר, למשל, גדלה בצורה מוגזמת)) ושים

אורז. 122. תכנית ישירה ומשוב באורגניזם חי:

P - רגולטור (מרכז עצב, בלוטה אנדוקרינית); RO - אובייקט מוסדר (תא, רקמה, איבר); 1 - פעילות תפקודית אופטימלית של PO; 2 - פעילות תפקודית מופחתת של PO עם משוב חיובי; 3 - פעילות תפקודית מוגברת של PO עם משוב שלילי

גוּף(כאשר הערך המבוקר סוטה לכיוון השלילי (החומר מסונתז בכמויות לא מספקות)). מנגנון זה, כמו גם שילובים מורכבים יותר של מספר מנגנונים, מתרחשים ברמות שונות של ארגון של מערכות ביולוגיות. דוגמה לתפקודם ברמה המולקולרית היא עיכוב של אנזים מפתח במהלך היווצרות מוגזמת של התוצר הסופי או דיכוי סינתזת האנזים. ברמת התא, מנגנוני ישיר ומשוב מבטיחים ויסות הורמונלי וצפיפות (מספר) מיטבית של אוכלוסיית התאים. ביטוי של ישיר ומשוב ברמת הגוף הוא ויסות רמות הגלוקוז בדם. באורגניזם חי, מנגנוני הוויסות והבקרה האוטומטיים (נחקרים על ידי ביו-קיברנטיקה) מורכבים במיוחד. מידת המורכבות שלהם עוזרת להעלות את רמת ה"אמינות" והיציבות של מערכות חיים ביחס לשינויים סביבתיים.

מנגנוני הומאוסטזיס משוכפלים ברמות שונות. זה מיישם בטבע את העיקרון של ויסות רב-מעגלי של מערכות. המעגלים העיקריים מיוצגים על ידי מנגנונים הומאוסטטיים תאיים ורקמות.הם מאופיינים ברמה גבוהה של אוטומטיות. התפקיד העיקרי בשליטה על מנגנונים הומאוסטטיים תאיים ורקמות שייך לגורמים גנטיים, השפעות רפלקס מקומיות, אינטראקציות כימיות ומגע בין תאים.

מנגנוני הומאוסטזיס עוברים שינויים משמעותיים לאורך האנטוגנזה האנושית.רק בשבוע השני לאחר הלידה

אורז. 123. אפשרויות לאובדן ושיקום בגוף

תגובות הגנה ביולוגיות נכנסות לתמונה (נוצרים תאים המספקים חסינות תאית והומורלית), ויעילותן ממשיכה לעלות עד גיל 10. בתקופה זו משתפרים מנגנוני ההגנה מפני מידע גנטי זר, וגם הבשלות של מערכות הוויסות העצבים והאנדוקריניות עולה. מנגנוני הומאוסטזיס מגיעים לאמינותם הגדולה ביותר בבגרות, לקראת סוף תקופת ההתפתחות והגדילה של הגוף (19-24 שנים). הזדקנות הגוף מלווה בירידה ביעילותם של מנגנוני ההומאוסטזיס הגנטי, המבני, הפיזיולוגי, והיחלשות ההשפעות הרגולטוריות של מערכת העצבים והאנדוקרינית.

5. הומאוסטזיס.

ניתן להגדיר אורגניזם כמערכת פיזיקוכימית הקיימת בסביבה במצב נייח. היכולת הזו של מערכות חיות לשמור על מצב נייח בסביבה משתנה כל הזמן היא הקובעת את הישרדותן. כדי להבטיח מצב נייח, כל האורגניזמים - מהפשוטים ביותר מבחינה מורפולוגית ועד למורכבים ביותר - פיתחו מגוון של התאמות אנטומיות, פיזיולוגיות והתנהגותיות המשרתות מטרה אחת - שמירה על קביעות הסביבה הפנימית.

הרעיון שהקביעות של הסביבה הפנימית מספקת תנאים אופטימליים לחיים ולרבייה של אורגניזמים הובעה לראשונה בשנת 1857 על ידי הפיזיאולוג הצרפתי קלוד ברנרד. במהלך הקריירה המדעית שלו, קלוד ברנרד נדהם מהיכולת של אורגניזמים לווסת ולתחזק בגבולות צרים למדי פרמטרים פיזיולוגיים כמו טמפרטורת הגוף או תכולת המים. הוא סיכם רעיון זה של ויסות עצמי כבסיס ליציבות פיזיולוגית בצורה של הצהרה קלאסית כעת: "הקביעות של הסביבה הפנימית היא תנאי מוקדם לחיים חופשיים."

קלוד ברנרד הדגיש את ההבדל בין הסביבה החיצונית שבה חיים אורגניזמים לבין הסביבה הפנימית שבה נמצאים התאים האינדיבידואלים שלהם, והוא הבין את החשיבות של שמירה על הסביבה הפנימית קבועה. לדוגמה, יונקים מסוגלים לשמור על טמפרטורת הגוף למרות תנודות בטמפרטורת הסביבה. אם נהיה קר מדי, החיה יכולה לעבור למקום חמים יותר או מוגן יותר, ואם זה לא מתאפשר, נכנסים לתמונה מנגנוני ויסות עצמי, מעלים את טמפרטורת הגוף ומונעים איבוד חום. המשמעות ההסתגלותית של זה היא שהגוף בכללותו מתפקד בצורה יעילה יותר, שכן התאים מהם הוא מורכב נמצאים בתנאים אופטימליים. מערכות ויסות עצמי פועלות לא רק ברמת הגוף, אלא גם ברמת התא. אורגניזם הוא סך התאים המרכיבים אותו, והתפקוד האופטימלי של האורגניזם בכללותו תלוי בתפקוד האופטימלי של חלקיו המרכיבים אותו. כל מערכת המארגנת את עצמה שומרת על קביעות הרכבה - איכותית וכמותית. תופעה זו נקראת הומאוסטזיס, והיא אופיינית לרוב המערכות הביולוגיות והחברתיות. המונח הומאוסטזיס הוצג בשנת 1932 על ידי הפיזילוג האמריקאי וולטר קנון.

הומאוסטזיס(הומואיוס ביוונית - דומה, זהה; מצב קיפאון, חוסר תנועה) - הקביעות הדינמית היחסית של הסביבה הפנימית (דם, לימפה, נוזל רקמה) והיציבות של פונקציות פיזיולוגיות בסיסיות (זרימת דם, נשימה, ויסות חום, מטבוליזם וכו' .). ) גופים של בני אדם וחיות. מנגנוני ויסות השומרים על המצב הפיזיולוגי או התכונות של תאים, איברים ומערכות של האורגניזם כולו ברמה מיטבית נקראים הומיאוסטטיים. מבחינה היסטורית וגנטית, למושג הומאוסטזיס יש תנאים מוקדמים ביולוגיים ורפואיים-ביולוגיים. שם זה מתואם כתהליך סופי, תקופת חיים עם אורגניזם מבודד נפרד או פרט אנושי כתופעה ביולוגית גרידא. סופיות הקיום והצורך להגשים את מטרתו - רבייה מסוגו - מאפשרים לקבוע את אסטרטגיית ההישרדות של אורגניזם אינדיבידואלי באמצעות המושג "שימור". "שמירה על יציבות מבנית ותפקודית" היא המהות של כל הומאוסטזיס, הנשלט על ידי הומאוסטט או מווסת עצמית.

כידוע, תא חי הוא מערכת ניידת המווסתת את עצמה. הארגון הפנימי שלו נתמך בתהליכים אקטיביים שמטרתם להגביל, למנוע או לבטל תזוזות הנגרמות מהשפעות שונות מהסביבה החיצונית והפנימית. היכולת לחזור למצב המקורי לאחר סטייה מרמה ממוצעת מסוימת הנגרמת על ידי גורם "מטריד" כזה או אחר, היא המאפיין העיקרי של התא. אורגניזם רב תאי הוא ארגון אינטגרלי, שמרכיביו התאיים מתמחים לבצע פונקציות שונות. אינטראקציה בתוך הגוף מתבצעת על ידי מנגנוני ויסות, תיאום ומתאם מורכבים בהשתתפות גורמים עצביים, הומוראליים, מטבוליים ואחרים. למנגנונים אינדיבידואליים רבים המסדירים את היחסים התוך-תאיים יש, במקרים מסוימים, השפעות הפוכות הדדיות שמאזנות זה את זה. הדבר מוביל לביסוס רקע פיזיולוגי נייד (איזון פיזיולוגי) בגוף ומאפשר למערכת החיה לשמור על קביעות דינמית יחסית, למרות שינויים בסביבה ותמורות המתעוררות במהלך חיי האורגניזם.

כפי שמראה מחקרים, לשיטות הרגולציה הקיימות באורגניזמים חיים יש קווי דמיון רבים עם התקני רגולציה במערכות לא-חיות, כמו מכונות. בשני המקרים, יציבות מושגת באמצעות צורת ניהול מסוימת.

עצם הרעיון של הומאוסטזיס אינו תואם את הרעיון של שיווי משקל יציב (לא משתנה) בגוף - עקרון שיווי המשקל אינו ישים לתהליכים פיזיולוגיים וביוכימיים מורכבים המתרחשים במערכות חיות. זה גם לא נכון להבדיל בין הומאוסטזיס לתנודות קצביות בסביבה הפנימית. הומאוסטזיס במובן הרחב מכסה סוגיות של מהלך התגובות המחזורי והשלבי, פיצוי, ויסות וויסות עצמי של תפקודים פיזיולוגיים, הדינמיקה של התלות ההדדית של מרכיבים עצביים, הומוראליים ואחרים בתהליך הוויסות. הגבולות של הומאוסטזיס יכולים להיות נוקשים וגמישים, משתנים בהתאם לגיל, מגדר, תנאים חברתיים, מקצועיים ואחרים.

חשיבות מיוחדת לחיי הגוף היא הקביעות של הרכב הדם – הבסיס הנוזלי של הגוף (fluidmatrix), כדברי W. Cannon. יציבות התגובה הפעילה שלו (pH), לחץ אוסמוטי, יחס אלקטרוליטים (נתרן, סידן, כלור, מגנזיום, זרחן), תכולת הגלוקוז, מספר היסודות שנוצרו וכו' ידועה. לדוגמה, ה-pH של הדם , ככלל, אינו משתנה מעבר ל-7.35-7.47. אפילו להפרעות חמורות של חילוף חומרים חומצי-בסיס עם הצטברות פתולוגית של חומצות בנוזל הרקמה, למשל בחמצת סוכרתית, יש השפעה מועטה מאוד על תגובת הדם הפעילה. למרות העובדה שהלחץ האוסמוטי של דם ונוזל רקמות נתון לתנודות מתמשכות עקב אספקה ​​מתמדת של מוצרים פעילים אוסמוטיים של חילוף חומרים בין-סטיציאלי, הוא נשאר ברמה מסוימת ומשתנה רק בתנאים פתולוגיים חמורים מסוימים. שמירה על לחץ אוסמוטי קבוע היא בעלת חשיבות עליונה לחילוף החומרים במים ולשמירה על איזון יוני בגוף. ריכוז יוני הנתרן בסביבה הפנימית הוא הקבוע ביותר. גם התוכן של אלקטרוליטים אחרים משתנה בגבולות צרים. נוכחותם של מספר רב של קולטנים אוסמופרטים ברקמות ובאיברים, כולל בתצורות העצבים המרכזיות (היפותלמוס, היפוקמפוס), ומערכת מתואמת של מווסתים של חילוף החומרים של המים והרכב היונים מאפשרת לגוף לחסל במהירות שינויים בלחץ האוסמוטי של דם המתרחש, למשל, כאשר מים מוכנסים לגוף.

למרות העובדה שהדם מייצג את הסביבה הפנימית הכללית של הגוף, תאי האיברים והרקמות אינם באים איתו ישירות במגע. באורגניזמים רב-תאיים, לכל איבר יש סביבה פנימית משלו (מיקרו-סביבה), התואמת למאפיינים המבניים והתפקודיים שלו, והמצב התקין של האיברים תלוי בהרכב הכימי, בתכונות הפיזיקוכימיות, הביולוגיות ואחרות של מיקרו-סביבה זו. ההומאוסטזיס שלו נקבע על פי המצב הפונקציונלי של מחסומים היסטוריים וחדירותם בכיווני נוזל רקמת הדם; נוזל רקמה - דם.

הקביעות של הסביבה הפנימית לפעילות מערכת העצבים המרכזית היא בעלת חשיבות מיוחדת: אפילו שינויים כימיים ופיזיקוכימיים קלים המתרחשים בנוזל המוח השדרתי, בגליה ובחללים הפרי-תאיים עלולים לגרום להפרעה חדה בזרימת תהליכים חיוניים בנוירונים בודדים. או בהרכבים שלהם. מערכת הומיאוסטטית מורכבת, הכוללת מנגנוני ויסות נוירו-הומורליים, ביוכימיים, המודינאמיים ואחרים, היא המערכת להבטחת רמות לחץ דם אופטימליות. במקרה זה, הגבול העליון של רמת לחץ הדם נקבע על פי הפונקציונליות של ה-baroreceptors של מערכת כלי הדם של הגוף, והגבול התחתון נקבע על פי צרכי אספקת הדם של הגוף.

המנגנונים ההומיאוסטטיים המתקדמים ביותר בגוף של בעלי חיים ובני אדם גבוהים כוללים תהליכי ויסות חום; בחיות הומיאותרמיות, תנודות הטמפרטורה בחלקים הפנימיים של הגוף אינן עולות על עשיריות המעלה במהלך השינויים הדרמטיים ביותר בטמפרטורה בסביבה.

התפקיד המארגן של מנגנון העצבים (עקרון העצבנות) עומד בבסיס רעיונות ידועים על המהות של עקרונות ההומאוסטזיס. עם זאת, לא העיקרון הדומיננטי, לא תיאוריית תפקודי המחסום, לא תסמונת ההסתגלות הכללית, לא תיאוריית המערכות הפונקציונליות, ולא הוויסות ההיפותלמוס של הומאוסטזיס ותיאוריות רבות אחרות יכולים לפתור לחלוטין את בעיית ההומאוסטזיס.

במקרים מסוימים, הרעיון של הומאוסטזיס אינו משמש באופן לגיטימי לחלוטין כדי להסביר מצבים פיזיולוגיים מבודדים, תהליכים ואפילו תופעות חברתיות. כך הופיעו בספרות המונחים "אימונולוגי", "אלקטרוליט", "מערכתי", "מולקולרי", "פיזיקו-כימי", "הומאוסטזיס גנטי" וכו'. נעשו ניסיונות לצמצם את בעיית ההומאוסטזיס לעקרון הוויסות העצמי. דוגמה לפתרון בעיית ההומאוסטזיס מנקודת המבט של הקיברנטיקה היא ניסיונו של אשבי (W.R. Ashby, 1948) לבנות מכשיר מווסת-עצמי המעצב את יכולתם של אורגניזמים חיים לשמור על רמת כמויות מסוימות בגבולות מקובלים מבחינה פיזיולוגית.

בפועל, חוקרים וקלינאים מתמודדים עם שאלות של הערכת היכולות האדפטיביות (הסתגלותיות) או המפצות של הגוף, ויסותן, התחזקותן והתגייסותן וחיזוי תגובות הגוף להשפעות מטרידות. מצבים מסוימים של חוסר יציבות וגטטיבית, הנגרמים מחוסר ספיקה, עודף או חוסר התאמה של מנגנוני רגולציה, נחשבים ל"מחלות של הומאוסטזיס". עם קונבנציה מסוימת, אלה עשויים לכלול הפרעות תפקודיות בתפקוד התקין של הגוף הקשורות להזדקנותו, מבנה מחדש כפוי של מקצבים ביולוגיים, תופעות מסוימות של דיסטוניה וגטטיבית, תגובתיות יתר והיפו-קומפנסטורית תחת השפעות מלחיצות וקיצוניות וכו'.

כדי להעריך את מצב המנגנונים ההומיאוסטטיים בניסויים פיזיולוגיים ובתרגול קליני, נעשה שימוש במבחנים תפקודיים שונים במינון (קור, חום, אדרנלין, אינסולין, מסטון וכו') עם קביעת היחס בין חומרים פעילים ביולוגית (הורמונים, מתווכים, מטבוליטים) ) בדם ובשתן וכו' .ד.

מנגנונים ביו-פיזיים של הומאוסטזיס.

מנקודת המבט של הביופיזיקה הכימית, הומאוסטזיס הוא מצב שבו כל התהליכים האחראים על טרנספורמציות אנרגיה בגוף נמצאים בשיווי משקל דינמי. מצב זה הוא היציב ביותר ומתאים לאופטימום הפיזיולוגי. בהתאם למושגי התרמודינמיקה, אורגניזם ותא יכולים להתקיים ולהסתגל לתנאי הסביבה שבהם ניתן לבסס מהלך נייח של תהליכים פיזיקליים וכימיים במערכת ביולוגית, כלומר. הומאוסטזיס. התפקיד העיקרי בהקמת הומאוסטזיס שייך בעיקר למערכות הממברנות התאיות, האחראיות על תהליכים ביו-אנרגטיים ומווסתות את קצב הכניסה והשחרור של חומרים על ידי תאים.

מנקודת מבט זו, הגורמים העיקריים להפרעה הם תגובות לא אנזימטיות המתרחשות בממברנות, חריגות לחיים נורמליים; ברוב המקרים, אלו הן תגובות שרשרת חמצון המערבות רדיקלים חופשיים המתרחשים בפוספוליפידים בתאים. תגובות אלו מובילות לפגיעה במרכיבים המבניים של התאים ולהפרעה בתפקוד הרגולטורי. גורמים הגורמים להפרעה בהומאוסטזיס כוללים גם גורמים הגורמים להיווצרות רדיקלים - קרינה מייננת, רעלים מדבקים, מזונות מסוימים, ניקוטין וכן מחסור בוויטמינים וכו'.

אחד הגורמים העיקריים שמייצבים את המצב ההומיאוסטטי ואת תפקודי הממברנות הם נוגדי חמצון ביו, המעכבים התפתחות של תגובות רדיקליות חמצוניות.

מאפיינים הקשורים לגיל של הומאוסטזיס בילדים.

הקביעות של הסביבה הפנימית של הגוף והיציבות היחסית של אינדיקטורים פיזיים וכימיים בילדות מובטחות על ידי דומיננטיות בולטת של תהליכים מטבוליים אנבוליים על פני תהליכים קטבוליים. זהו תנאי הכרחי לצמיחה ומבדיל את גוף הילד מגוף המבוגרים, בהם עוצמת התהליכים המטבוליים נמצאת במצב של שיווי משקל דינמי. בהקשר זה, הרגולציה הנוירואנדוקרינית של ההומאוסטזיס של הגוף של הילד מתבררת כאינטנסיבית יותר מאשר אצל מבוגרים. כל תקופת גיל מאופיינת במאפיינים ספציפיים של מנגנוני הומאוסטזיס וויסותם. לכן, אצל ילדים, הרבה יותר מאשר אצל מבוגרים, מתרחשות הפרעות חמורות של הומאוסטזיס, לעתים קרובות מסכנות חיים. הפרעות אלו קשורות לרוב לחוסר בשלות התפקודים ההומיאוסטטיים של הכליות, עם הפרעות במערכת העיכול או תפקוד הנשימה של הריאות.

גדילת ילד, המתבטאת בעלייה במסת תאיו, מלווה בשינויים מובהקים בחלוקת הנוזלים בגוף. העלייה המוחלטת בנפח הנוזל החוץ-תאי מפגרת אחרי קצב העלייה הכללית במשקל, ולכן הנפח היחסי של הסביבה הפנימית, מבוטא כאחוז ממשקל הגוף, יורד עם הגיל. תלות זו בולטת במיוחד בשנה הראשונה לאחר הלידה. בילדים גדולים יותר קצב השינוי בנפח היחסי של הנוזל החוץ תאי יורד. המערכת לוויסות קביעות נפח הנוזל (וויסות נפח) נותנת פיצוי על סטיות במאזן המים בגבולות צרים למדי. הדרגה הגבוהה של הידרציה ברקמות ביילודים וילדים צעירים קובעת את הצורך של הילד במים (ליחידת משקל גוף) גבוה משמעותית מאשר אצל מבוגרים. אובדן מים או הגבלה שלהם מוביל במהירות להתפתחות של התייבשות עקב המגזר החוץ-תאי, כלומר הסביבה הפנימית. יחד עם זאת, הכליות - האיברים המבצעים העיקריים במערכת ויסות הנפח - אינן מספקות חיסכון במים. הגורם המגביל של ויסות הוא חוסר הבשלות של מערכת הצינורות הכלייתית. מאפיין קריטי של בקרה נוירואנדוקרינית על הומאוסטזיס ביילודים וילדים צעירים הוא הפרשה והפרשה כלייתית גבוהים יחסית של אלדוסטרון, שיש לו השפעה ישירה על מצב הידרציה של הרקמות ותפקוד הצינורית הכלייתית.

גם ויסות הלחץ האוסמוטי של פלזמת הדם והנוזל החוץ-תאי בילדים מוגבל. האוסמולריות של הסביבה הפנימית משתנה בטווח רחב יותר ( 50 mOsm/l) , מאשר מבוגרים

( 6 mOsm/l) . זה נובע משטח הגוף הגדול יותר לכל ק"ג אחד משקל, ולכן, עם אובדן משמעותי יותר של מים במהלך הנשימה, כמו גם עם חוסר בשלות של מנגנוני הכליות של ריכוז שתן בילדים. הפרעות של הומאוסטזיס, המתבטאות בהיפרוסמוזיס, שכיחות במיוחד בילדים בתקופת היילוד ובחודשי החיים הראשונים; בגילאים מבוגרים יותר, היפואוסמוזיס מתחילה לשלוט, הקשורה בעיקר למחלת מערכת העיכול או הכליות. פחות נחקר הוויסות היוני של הומאוסטזיס, הקשור קשר הדוק לפעילות הכליות ולאופי התזונה.

בעבר האמינו שהגורם העיקרי הקובע את הלחץ האוסמוטי של הנוזל החוץ-תאי הוא ריכוז הנתרן, אך מחקרים עדכניים יותר הראו כי אין מתאם הדוק בין תכולת הנתרן בפלסמת הדם לבין ערך הלחץ האוסמוטי הכולל. בפתולוגיה. היוצא מן הכלל הוא יתר לחץ דם פלזמטי. לכן, ביצוע טיפול הומיאוסטטי על ידי מתן תמיסות גלוקוז-מלח מצריך ניטור לא רק של תכולת הנתרן בסרום או בפלסמה בדם, אלא גם שינויים באוסמולריות הכוללת של הנוזל החוץ-תאי. לריכוז הסוכר והאוריאה חשיבות רבה בשמירה על הלחץ האוסמוטי הכללי בסביבה הפנימית. תכולת החומרים הפעילים האוסמוטיים הללו והשפעתם על חילוף החומרים במים-מלח יכולים לעלות בחדות במצבים פתולוגיים רבים. לכן, בכל מקרה של הפרעות בהומאוסטזיס, יש צורך לקבוע את ריכוז הסוכר והאוריאה. בשל האמור לעיל, בילדים צעירים, אם משטרי מים-מלח וחלבון מופרים, מצב של היפר-או היפואוסמוזיס סמוי, עלול להתפתח היפראזוטמיה.

אינדיקטור חשוב המאפיין הומאוסטזיס בילדים הוא ריכוז יוני המימן בדם ובנוזל החוץ תאי. בתקופות שלפני הלידה והמוקדמות לאחר הלידה, ויסות איזון חומצה-בסיס קשור קשר הדוק למידת ריווי החמצן של הדם, אשר מוסברת על ידי הדומיננטיות היחסית של גליקוליזה אנאירובית בתהליכים ביו-אנרגטיים. יתרה מכך, אפילו היפוקסיה מתונה בעובר מלווה בהצטברות של חומצת חלב ברקמותיו. בנוסף, חוסר הבשלות של התפקוד החמצתי של הכליות יוצר את התנאים המוקדמים להתפתחות חמצת "פיזיולוגית" (שינוי במאזן החומצה-בסיס בגוף לקראת עלייה יחסית במספר האניונים החומציים). בשל המוזרויות של הומאוסטזיס, ילודים חווים לעתים קרובות הפרעות הגובלות בין פיזיולוגיות לפתולוגיות.

מבנה מחדש של המערכת הנוירואנדוקרינית במהלך ההתבגרות (בגרות ההתבגרות) קשור גם לשינויים בהומאוסטזיס. עם זאת, תפקודי האיברים המבצעים (כליות, ריאות) מגיעים לדרגת הבשלות המקסימלית שלהם בגיל זה, ולכן תסמונות חמורות או מחלות של הומאוסטזיס הן נדירות, ולעתים קרובות יותר אנו מדברים על שינויים מפוצים בחילוף החומרים, אשר ניתן לזהות רק עם בדיקת דם ביוכימית. במרפאה, כדי לאפיין הומאוסטזיס בילדים, יש צורך לבחון את המדדים הבאים: המטוקריט, לחץ אוסמוטי כולל, תכולת נתרן, אשלגן, סוכר, ביקרבונטים ואוריאה בדם, וכן pH בדם, p0 2 ו-pCO 2.

תכונות של הומאוסטזיס בגיל מבוגר וסנילי.

אותה רמה של ערכים הומאוסטטיים בתקופות גיל שונות נשמרת עקב שינויים שונים במערכות הוויסות שלהם. כך למשל, קביעות רמת לחץ הדם בצעירים נשמרת עקב תפוקת לב גבוהה יותר ותנגודת כלי דם היקפית כוללת נמוכה, ובגיל מבוגר וסנילי – עקב התנגדות היקפית כוללת גבוהה יותר וירידה בתפוקת הלב. במהלך ההזדקנות של הגוף, הקביעות של התפקודים הפיזיולוגיים החשובים ביותר נשמרת בתנאים של ירידה באמינות וצמצום מגוון השינויים הפיזיולוגיים האפשריים בהומאוסטזיס. שימור ההומאוסטזיס היחסי במהלך שינויים מבניים, מטבוליים ותפקודיים משמעותיים מושג על ידי העובדה שלא רק הכחדה, שיבוש ופירוק מתרחשים בו-זמנית, אלא גם התפתחות של מנגנוני הסתגלות ספציפיים. בשל כך נשמרת רמה קבועה של סוכר בדם, pH בדם, לחץ אוסמוטי, פוטנציאל קרום התא וכו'.

חשיבות משמעותית בשמירה על הומאוסטזיס במהלך תהליך ההזדקנות הם שינויים במנגנוני הוויסות הנוירו-הומורלי, עלייה ברגישות הרקמות לפעולת הורמונים ומתווכים על רקע היחלשות של השפעות עצביות.

עם הזדקנות הגוף, משתנה משמעותית עבודת הלב, אוורור ריאתי, חילופי גזים, תפקודי כליות, הפרשת בלוטות העיכול, תפקוד הבלוטות האנדוקריניות, חילוף חומרים ועוד. ניתן לאפיין שינויים אלו כהומיאורזה - מסלול טבעי (דינמיקה) של שינויים בעוצמת חילוף החומרים ותפקודים פיזיולוגיים עם הגיל לאורך זמן. המשמעות של מהלך השינויים הקשורים לגיל חשובה מאוד לאפיון תהליך ההזדקנות של האדם ולקביעת גילו הביולוגי.

בגיל מבוגר ובזקנה פוחת הפוטנציאל הכללי של מנגנוני הסתגלות. לכן, בגיל מבוגר, תחת עומסים מוגברים, מתח ומצבים אחרים, עולה הסבירות לכשל במנגנוני ההסתגלות והפרעה בהומאוסטזיס. ירידה זו באמינות מנגנוני הומאוסטזיס היא אחד התנאים המוקדמים החשובים ביותר להתפתחות הפרעות פתולוגיות בגיל מבוגר.

לפיכך, הומאוסטזיס הוא מושג אינטגרלי המאחד מבחינה תפקודית ומורפולוגית מערכת לב וכלי דם, מערכת הנשימה, מערכת הכליות, חילוף חומרים של מים-אלקטרוליטים, איזון חומצה-בסיס.

מטרה עיקרית של מערכת הלב וכלי הדם - אספקה ​​והפצה של דם בכל בריכות המיקרו-סירקולציה. כמות הדם שנפלט מהלב בדקה אחת היא נפח הדקות. עם זאת, תפקידה של מערכת הלב וכלי הדם הוא לא רק לשמור על נפח דקות נתון ולחלק אותו בין בריכות, אלא לשנות את נפח הדקות בהתאם לדינמיקה של צורכי הרקמה במצבים שונים.

המשימה העיקרית של הדם היא הובלת חמצן. מטופלים כירורגיים רבים חווים ירידה חריפה בתפוקת הלב, אשר פוגעת באספקת החמצן לרקמות ועלולה לגרום למוות של תאים, איבר ואפילו הגוף כולו. לכן, הערכת תפקוד מערכת הלב וכלי הדם צריכה לקחת בחשבון לא רק את נפח הדקות, אלא גם את אספקת החמצן לרקמות ואת הצורך שלהן בו.

מטרה עיקרית מערכות נשימה - הבטחת חילופי גזים נאותים בין הגוף והסביבה עם קצב משתנה מתמיד של תהליכים מטבוליים. תפקידה התקין של מערכת הנשימה הוא לשמור על רמה קבועה של חמצן ופחמן דו חמצני בדם העורקי עם התנגדות כלי דם תקינה במחזור הדם הריאתי ועם הוצאה אנרגטית תקינה לעבודת הנשימה.

מערכת זו קשורה קשר הדוק עם מערכות אחרות, ובעיקר עם מערכת הלב וכלי הדם. תפקידה של מערכת הנשימה כולל אוורור, זרימת דם ריאתית, דיפוזיה של גזים על פני הממברנה המכתשית-נימית, הובלת גזים בדם ונשימת רקמות.

פונקציות מערכת הכליות : הכליות הן האיבר העיקרי שנועד לשמור על קביעות התנאים הפיזיים והכימיים בגוף. תפקידם העיקרי הוא הפרשה. הוא כולל: ויסות מאזן המים והאלקטרוליטים, שמירה על איזון חומצה-בסיס וסילוק תוצרים מטבוליים של חלבונים ושומנים מהגוף.

פונקציות חילוף חומרים של מים-אלקטרוליטים : המים בגוף ממלאים תפקיד הובלה, ממלאים תאים, חללים ביניים (ביניים) וכלי דם, הם ממס של מלחים, קולואידים וקריסטלואידים ולוקחים חלק בתגובות ביוכימיות. כל הנוזלים הביוכימיים הם אלקטרוליטים, שכן מלחים וקולואידים המומסים במים נמצאים במצב מנותק. אי אפשר לפרט את כל הפונקציות של אלקטרוליטים, אבל העיקריים שבהם הם: שמירה על לחץ אוסמוטי, שמירה על התגובה של הסביבה הפנימית, השתתפות בתגובות ביוכימיות.

מטרה עיקרית איזון חומצה-בסיס הוא לשמור על pH קבוע של נוזלי הגוף כבסיס לתגובות ביוכימיות נורמליות ולפיכך לפעילות החיים. חילוף חומרים מתרחש בהשתתפות הכרחית של מערכות אנזימטיות, שפעילותן תלויה באופן הדוק בתגובה הכימית של האלקטרוליט. יחד עם חילוף החומרים של מים-אלקטרוליטים, איזון חומצה-בסיס ממלא תפקיד מכריע בסידור התגובות הביוכימיות. מערכות חוצץ ומערכות פיזיולוגיות רבות של הגוף לוקחות חלק בוויסות איזון חומצה-בסיס.

הומאוסטזיס

הומאוסטזיס, הומיאורז, הומיאומורפוזה - מאפיינים של מצב הגוף.המהות המערכתית של האורגניזם מתבטאת בעיקר ביכולתו לוויסות עצמי בתנאי סביבה המשתנים ללא הרף. מכיוון שכל האיברים והרקמות של הגוף מורכבים מתאי שכל אחד מהם הוא אורגניזם עצמאי יחסית, יש חשיבות רבה למצב הסביבה הפנימית של גוף האדם לתפקודו התקין. עבור גוף האדם - יצור יבשתי - הסביבה מורכבת מהאטמוספירה ומהביוספרה, בעוד שהיא מקיימת אינטראקציה במידה מסוימת עם הליתוספירה, ההידרוספירה והנואספירה. במקביל, רוב תאי גוף האדם שקועים בתווך נוזלי, המיוצג על ידי דם, לימפה ונוזל בין תאי. רק הרקמות המשולבות מקיימות אינטראקציה ישירה עם הסביבה האנושית; כל שאר התאים מבודדים מהעולם החיצון, מה שמאפשר לגוף לתקן במידה רבה את תנאי קיומם. בפרט, היכולת לשמור על טמפרטורת גוף קבועה של כ-37 מעלות צלזיוס מבטיחה את יציבות התהליכים המטבוליים, שכן כל התגובות הביוכימיות המהוות את מהות חילוף החומרים תלויות מאוד בטמפרטורה. לא פחות חשוב לשמור על מתח קבוע של חמצן, פחמן דו חמצני, ריכוז של יונים שונים וכו' באמצעי הנוזל של הגוף. בתנאי קיום רגילים, לרבות במהלך הסתגלות ופעילות, נוצרות סטיות קטנות של פרמטרים מסוג זה, אך הן מתבטלות במהירות, והסביבה הפנימית של הגוף חוזרת לנורמה יציבה. הפיזיולוגית הצרפתית הדגולה של המאה ה-19. קלוד ברנרד טען: "הקביעות של הסביבה הפנימית היא תנאי הכרחי לחיים חופשיים". מנגנונים פיזיולוגיים המבטיחים שמירה על סביבה פנימית קבועה נקראים הומאוסטטיים, והתופעה עצמה, המשקפת את יכולת הגוף לווסת עצמית של הסביבה הפנימית, נקראת הומאוסטזיס. מונח זה הוצג ב-1932 על ידי W. Cannon, אחד מאותם פיזיולוגים של המאה ה-20, שיחד עם N.A. Bernstein, P.K. Anokhin ו-N. Wiener, עמדו במקורותיו של מדע השליטה - הקיברנטיקה. המונח "הומאוסטזיס" משמש לא רק במחקר פיזיולוגי, אלא גם במחקר קיברנטי, שכן שמירה על הקביעות של כל מאפיינים של מערכת מורכבת היא המטרה העיקרית של כל ניהול.

חוקר יוצא דופן אחר, ק. וואדינגטון, הפנה את תשומת הלב לעובדה שהגוף מסוגל לשמור לא רק על יציבות מצבו הפנימי, אלא גם על הקביעות היחסית של מאפיינים דינמיים, כלומר, מהלך התהליכים לאורך זמן. תופעה זו, באנלוגיה להומאוסטזיס, נקראה הומאורז. היא בעלת חשיבות מיוחדת לאורגניזם גדל ומתפתח, והיא מורכבת מהעובדה שהאורגניזם מסוגל לשמור (בגבולות מסוימים, כמובן) "ערוץ התפתחות" במהלך התמורות הדינמיות שלו. בפרט, אם ילד, עקב מחלה או הרעה חדה בתנאי החיים הנגרמת מסיבות חברתיות (מלחמה, רעידת אדמה וכו'), מפגר משמעותית אחרי בני גילו המתפתחים בדרך כלל, אין זה אומר שפיגור כזה הוא קטלני ובלתי הפיך . אם מסתיימת תקופת האירועים השליליים והילד מקבל תנאים נאותים להתפתחות, אז הן בגדילה והן ברמת ההתפתחות התפקודית הוא משיג במהרה את בני גילו ובעתיד אינו שונה מהם באופן משמעותי. זה מסביר את העובדה שילדים שסבלו ממחלה קשה בגיל צעיר גדלים לרוב למבוגרים בריאים ובפרופורציות טובות. להומיאורז תפקיד מכריע הן בשליטה בהתפתחות אונטוגנטית והן בתהליכי הסתגלות. בינתיים, המנגנונים הפיזיולוגיים של הומיאורזה עדיין לא נחקרו מספיק.

הצורה השלישית של ויסות עצמי של קביעות הגוף היא הומיאומורפוזה - היכולת לשמור על צורה קבועה. מאפיין זה אופייני יותר לאורגניזם בוגר, שכן צמיחה והתפתחות אינם עולים בקנה אחד עם חוסר השינוי של הצורה. עם זאת, אם ניקח בחשבון פרקי זמן קצרים, במיוחד בתקופות של עיכוב גדילה, אזי ניתן למצוא את היכולת להומיאומורפוזה אצל ילדים. הנקודה היא שבגוף יש שינוי מתמשך של דורות של התאים המרכיבים אותו. תאים אינם חיים זמן רב (החריג היחיד הוא תאי עצב): תוחלת החיים הרגילה של תאי הגוף היא שבועות או חודשים. עם זאת, כל דור חדש של תאים חוזר כמעט בדיוק על הצורה, הגודל, המיקום ובהתאם, המאפיינים הפונקציונליים של הדור הקודם. מנגנונים פיזיולוגיים מיוחדים מונעים שינויים משמעותיים במשקל הגוף בתנאים של צום או אכילת יתר. בפרט, במהלך צום, העיכול של חומרים מזינים עולה בחדות, ובזמן אכילת יתר, להיפך, רוב החלבונים, השומנים והפחמימות המסופקים עם המזון "נשרפו" ללא כל תועלת לגוף. הוכח (N.A. Smirnova) שאצל מבוגר שינויים חדים ומשמעותיים במשקל הגוף (בעיקר בשל כמות השומן) לכל כיוון הם סימנים בטוחים לכשל בהסתגלות, מאמץ יתר ומעידים על חוסר תפקוד של הגוף. . גוף הילד הופך רגיש במיוחד להשפעות חיצוניות בתקופות של צמיחה מהירה ביותר. הפרה של הומיאומורפוזה היא אותו סימן שלילי כמו הפרות של הומאוסטזיס והומאורזה.

מושג הקבועים הביולוגיים.הגוף הוא קומפלקס של מספר עצום של חומרים שונים. במהלך חיי תאי הגוף, ריכוז החומרים הללו יכול להשתנות באופן משמעותי, כלומר שינוי בסביבה הפנימית. לא יעלה על הדעת אם מערכות הבקרה של הגוף ייאלצו לנטר את ריכוז כל החומרים הללו, כלומר. בעלי חיישנים (קולטנים) רבים, מנתחים באופן רציף את המצב הנוכחי, מקבלים החלטות בקרה ומפקחים על יעילותם. לא המידע ולא משאבי האנרגיה של הגוף יספיקו לאופן כזה של שליטה בכל הפרמטרים. לכן, הגוף מוגבל לניטור מספר קטן יחסית של האינדיקטורים המשמעותיים ביותר, אשר חייבים להישמר ברמה קבועה יחסית לרווחתם של הרוב המכריע של תאי הגוף. הפרמטרים ההומאוסטזיסים הללו הופכים בכך ל"קבועים ביולוגיים", וחוסר השינוי שלהם מובטח על ידי תנודות משמעותיות למדי בפרמטרים אחרים שאינם מסווגים כהומאוסטזיס. לפיכך, רמות ההורמונים המעורבים בוויסות ההומאוסטזיס יכולות להשתנות בדם עשרות מונים בהתאם למצב הסביבה הפנימית והשפעת גורמים חיצוניים. במקביל, פרמטרי הומאוסטזיס משתנים רק ב-10-20%.

הקבועים הביולוגיים החשובים ביותר.בין הקבועים הביולוגיים החשובים ביותר, שאחראיות לשמירתם ברמה קבועה יחסית מערכות פיזיולוגיות שונות בגוף, נציין. טמפרטורת הגוף, רמת הגלוקוז בדם, תכולת יוני H+ בנוזלי הגוף, מתח חלקי של חמצן ופחמן דו חמצני ברקמות.

מחלה כסימן או תוצאה של הפרעות הומאוסטזיס.כמעט כל המחלות האנושיות קשורות להפרעה של הומאוסטזיס. לדוגמה, במחלות זיהומיות רבות, כמו גם במקרה של תהליכים דלקתיים, הומאוסטזיס הטמפרטורה בגוף מופרע בצורה חדה: חום (חום) מתרחש, לפעמים מסכן חיים. הסיבה להפרעה זו של הומאוסטזיס עשויה להיות נעוצה הן במאפייני התגובה הנוירואנדוקרינית והן בהפרעות בפעילות של רקמות היקפיות. במקרה זה, הביטוי של המחלה - טמפרטורה מוגברת - הוא תוצאה של הפרה של הומאוסטזיס.

בדרך כלל, מצבי חום מלווים בחמצת - הפרה של איזון חומצה-בסיס ושינוי בתגובה של נוזלי הגוף לצד החומצי. חומצה אופיינית גם לכל המחלות הקשורות להידרדרות של מערכת הלב וכלי הדם והנשימה (מחלות לב וכלי דם, נגעים דלקתיים ואלרגיים של מערכת הסימפונות הריאה וכו'). חומצה מלווה לעתים קרובות את השעות הראשונות לחייו של יילוד, במיוחד אם הוא לא התחיל לנשום כרגיל מיד לאחר הלידה. כדי לחסל מצב זה, הילוד ממוקם בחדר מיוחד עם תכולת חמצן גבוהה. חמצת מטבולית בזמן פעילות שרירים כבדה יכולה להופיע אצל אנשים בכל גיל ומתבטאת בקוצר נשימה ובהזעה מוגברת, כמו גם בכאבי שרירים. לאחר סיום העבודה, מצב החמצת יכול להימשך בין מספר דקות ל-2-3 ימים, תלוי במידת העייפות, הכושר והיעילות של מנגנונים הומאוסטטיים.

מחלות שמובילות להפרעה בהומאוסטזיס של מים-מלח מסוכנות מאוד, למשל כולרה, שבה כמות עצומה של מים מוסרת מהגוף ורקמות מאבדות את תכונותיהן התפקודיות. מחלות כליות רבות מובילות גם להפרעה בהומאוסטזיס של מים-מלח. כתוצאה מחלק ממחלות אלו עלולה להתפתח אלקלוזה - עלייה מוגזמת בריכוז החומרים הבסיסיים בדם ועלייה ב-pH (מעבר לצד הבסיסי).

במקרים מסוימים, הפרעות קלות אך ארוכות טווח בהומאוסטזיס יכולות לגרום להתפתחות מחלות מסוימות. לפיכך, קיימות עדויות לכך שצריכה מופרזת של סוכר ומקורות אחרים של פחמימות המשבשות את ההומאוסטזיס של הגלוקוז מובילה לפגיעה בלבלב, וכתוצאה מכך אדם מפתח סוכרת. גם צריכה מופרזת של מלחי שולחן ואחרים, תבלינים חמים וכדומה, המגבירה את העומס על מערכת ההפרשה, מסוכנת. ייתכן שהכליות לא יצליחו להתמודד עם שפע החומרים שצריך להסיר מהגוף, וכתוצאה מכך הפרעה של הומאוסטזיס של מים-מלח. אחד מביטוייו הוא בצקת - הצטברות נוזלים ברקמות הרכות של הגוף. הסיבה לבצקת נעוצה בדרך כלל באי ספיקה של מערכת הלב וכלי הדם, או בתפקוד כליות לקוי וכתוצאה מכך, מטבוליזם מינרלים.

הומאוסטזיס הוא:

הומאוסטזיס

הומאוסטזיס(מיוונית עתיקה ὁμοιοστάσις מ-ὁμοιος - זהה, דומה ו-στάσις - עמידה, חוסר תנועה) - ויסות עצמי, היכולת של מערכת פתוחה לשמור על קביעות המצב הפנימי שלה מאוזנת באמצעות שמירה על תגובות מתואמות. הרצון של המערכת לשכפל את עצמה, להחזיר את האיזון שאבד, ולהתגבר על התנגדות הסביבה החיצונית.

הומאוסטזיס של אוכלוסיות הוא היכולת של אוכלוסיה לשמור על מספר מסוים מהפרטים שלה לאורך זמן.

פיזיולוג אמריקאי וולטר בי קאנון, בספרו "חכמת הגוף" משנת 1932, הציע את המונח כשם ל"תהליכים הפיזיולוגיים המתואמים השומרים על רוב המצבים היציבים של הגוף". לאחר מכן, מונח זה התרחב ליכולת לשמור באופן דינמי על קביעות המצב הפנימי של כל מערכת פתוחה. עם זאת, הרעיון של קביעות הסביבה הפנימית גובש עוד בשנת 1878 על ידי המדען הצרפתי קלוד ברנרד.

מידע כללי

המונח הומאוסטזיס משמש לרוב בביולוגיה. אורגניזמים רב-תאיים צריכים לשמור על סביבה פנימית קבועה כדי להתקיים. אקולוגים רבים משוכנעים שעיקרון זה חל גם על הסביבה החיצונית. אם המערכת לא מצליחה להחזיר את האיזון שלה, היא עלולה בסופו של דבר להפסיק לתפקד.

מערכות מורכבות - כמו גוף האדם - חייבות להיות בעל הומאוסטזיס כדי להישאר יציבות ולהתקיים. מערכות אלו לא רק חייבות לשאוף לשרוד, הן גם צריכות להסתגל לשינויים סביבתיים ולהתפתח.

תכונות של הומאוסטזיס

למערכות הומיאוסטטיות יש את המאפיינים הבאים:

• חוסר יציבותמערכת: בודקת כיצד להסתגל בצורה הטובה ביותר.
• חתירה לאיזון: כל הארגון הפנימי, המבני והתפקודי של המערכות תורם לשמירה על איזון.
• בלתי צפויות: ההשפעה הנובעת של פעולה מסוימת יכולה לעתים קרובות להיות שונה ממה שהיה צפוי.

דוגמאות להומאוסטזיס ביונקים:

• ויסות כמות המיקרו-נוטריינטים והמים בגוף - ויסות אוסמו. מבוצע בכליות.
• פינוי פסולת מתהליך חילוף החומרים – הפרשה. זה מתבצע על ידי איברים אקסוקריניים - כליות, ריאות, בלוטות זיעה ומערכת העיכול.
• ויסות טמפרטורת הגוף. הורדת טמפרטורה באמצעות הזעה, תגובות תרמוגולטוריות שונות.
• ויסות רמות הגלוקוז בדם. מתבצע בעיקר על ידי הכבד, האינסולין והגלוקגון המופרשים על ידי הלבלב.

חשוב לציין שלמרות שהגוף נמצא בשיווי משקל, מצבו הפיזיולוגי יכול להיות דינמי. אורגניזמים רבים מציגים שינויים אנדוגניים בצורה של מקצב יממה, אולטראדיאני ואינפראדיאני. כך, גם כאשר בהומאוסטזיס, טמפרטורת הגוף, לחץ הדם, קצב הלב ורוב האינדיקטורים המטבוליים אינם תמיד ברמה קבועה, אלא משתנים עם הזמן.

מנגנוני הומאוסטזיס: משוב

מאמר מרכזי: מָשׁוֹב

כאשר מתרחש שינוי במשתנים, ישנם שני סוגים עיקריים של משוב אליהם המערכת מגיבה:

1. משוב שלילי, המתבטא כתגובה שבה המערכת מגיבה בצורה שהופכת את כיוון השינוי. מכיוון שמשוב משמש לשמירה על הקביעות של המערכת, הוא מאפשר לשמור על הומאוסטזיס.
   • לדוגמה, כאשר ריכוז הפחמן הדו חמצני בגוף האדם עולה, מגיע אות לריאות להגביר את פעילותן ולנשוף יותר פחמן דו חמצני.
   • ויסות חום הוא דוגמה נוספת למשוב שלילי. כאשר טמפרטורת הגוף עולה (או יורדת), תרמורצפטורים בעור ובהיפותלמוס רושמים את השינוי, ומעוררים אות מהמוח. אות זה, בתורו, גורם לתגובה - ירידה בטמפרטורה (או עלייה).
2. משוב חיובי, המתבטא בהגדלת שינויים במשתנה. יש לו אפקט מערער יציבות ולכן אינו מוביל להומאוסטזיס. משוב חיובי פחות נפוץ במערכות טבעיות, אבל יש לו גם שימושים.
   • לדוגמה, בעצבים, פוטנציאל חשמלי סף גורם ליצירת פוטנציאל פעולה גדול בהרבה. ניתן לציין קרישת דם ואירועים בלידה כדוגמאות אחרות למשוב חיובי.

מערכות יציבות דורשות שילובים של שני סוגי המשוב. בעוד משוב שלילי מאפשר חזרה למצב הומאוסטטי, משוב חיובי משמש כדי לעבור למצב חדש לגמרי (ואולי פחות רצוי) של הומאוסטזיס, מצב הנקרא "מטסטביליות". שינויים קטסטרופליים כאלה יכולים להתרחש, למשל, עם עלייה בחומרי הזנה בנהרות מים צלולים, מה שמוביל למצב הומיאוסטטי של אאוטרופיקציה גבוהה (צמיחת יתר של אצות באפיק הנחל) ועכירות.

הומאוסטזיס אקולוגי

הומאוסטזיס אקולוגי נצפה בקהילות שיא עם המגוון הביולוגי הגבוה ביותר האפשרי בתנאים סביבתיים נוחים.

במערכות אקולוגיות מופרעות, או בקהילות ביולוגיות תת-קליימקס - כמו האי קרקטואה, לאחר התפרצות געשית מסיבית ב-1883 - נהרס מצב ההומאוסטזיס של המערכת האקולוגית הקודמת של שיא היער, כמו כל החיים באי זה. קרקטואה, בשנים שלאחר ההתפרצות, עברה שרשרת של שינויים אקולוגיים שבהם נחלצו מינים חדשים של צמחים ובעלי חיים זה את זה, מה שהוביל למגוון ביולוגי ולקהילת השיא שנוצרה כתוצאה מכך. רצף אקולוגי על קרקטואה התרחש בכמה שלבים. שרשרת הרצפים השלמה המובילה לשיא נקראת פרסריה. בדוגמה של קרקטואה, האי פיתחה קהילת שיא עם שמונת אלפים מינים שונים שתועדו ב-1983, מאה שנים לאחר שההתפרצות חיסלה את החיים בו. הנתונים מאשרים שהמצב נשאר בהומאוסטזיס במשך זמן מה, כאשר הופעת מינים חדשים מהר מאוד מובילה להיעלמות מהירה של מינים ישנים.

המקרה של קרקטואה ומערכות אקולוגיות אחרות מופרעות או שלמות מראה שהקולוניזציה ראשונית על ידי מינים חלוצים מתרחשת באמצעות אסטרטגיות רבייה משוב חיובי שבהן מינים מתפזרים, ומייצרים כמה שיותר צאצאים, אך עם השקעה מועטה בהצלחתו של כל פרט. במינים כאלה יש התפתחות מהירה וקריסה מהירה באותה מידה (למשל, באמצעות מגיפה). כאשר מערכת אקולוגית מתקרבת לשיא, מינים כאלה מוחלפים במיני שיא מורכבים יותר אשר, באמצעות משוב שלילי, מסתגלים לתנאים הספציפיים של סביבתם. מינים אלה נשלטים בקפידה על ידי כושר הנשיאה הפוטנציאלי של המערכת האקולוגית ועוקבים אחר אסטרטגיה שונה - הפקת פחות צאצאים, שהצלחת הרבייה שלהם מושקעת יותר אנרגיה במיקרו-סביבה של הנישה האקולוגית הספציפית שלה.

הפיתוח מתחיל בקהילת החלוצים ונגמר בקהילת השיא. קהילת השיא הזו נוצרת כאשר החי והצומח מגיעים לאיזון עם הסביבה המקומית.

מערכות אקולוגיות כאלה יוצרות הטרארכיות שבהן הומאוסטזיס ברמה אחת תורם לתהליכים הומאוסטטיים ברמה מורכבת אחרת. למשל, אובדן עלים מעץ טרופי בוגר מספק מקום לצמיחה חדשה ומעשיר את האדמה. באותה מידה, העץ הטרופי מפחית גישה לאור לרמות נמוכות יותר ומסייע במניעת פלישה של מינים אחרים. אבל גם עצים נופלים על הקרקע והתפתחות היער תלויה בשינוי המתמיד של העצים ובמחזוריות התזונה המתבצעת על ידי חיידקים, חרקים ופטריות. באופן דומה, יערות כאלה תורמים לתהליכים אקולוגיים כגון ויסות מיקרו אקלים או מחזורים הידרולוגיים של מערכת אקולוגית, ומספר מערכות אקולוגיות שונות עשויות לקיים אינטראקציה כדי לשמור על הומאוסטזיס של ניקוז הנהר בתוך אזור ביולוגי. השונות הביו-אזורית משחקת גם תפקיד ביציבות ההומיאוסטטית של אזור ביולוגי, או ביומה.

הומאוסטזיס ביולוגי

מידע נוסף: איזון חומצה-בסיס

הומאוסטזיס פועל כמאפיין בסיסי של אורגניזמים חיים ומובן כשמירה על הסביבה הפנימית בגבולות מקובלים.

הסביבה הפנימית של הגוף כוללת נוזלי גוף - פלזמת דם, לימפה, חומר בין תאי ונוזל מוחי. שמירה על יציבות הנוזלים הללו חיונית לאורגניזמים, בעוד שהיעדרם מוביל לפגיעה בחומר הגנטי.

ביחס לכל פרמטר, אורגניזמים מחולקים לקונפורמציה ורגולטורית. אורגניזמים מווסתים שומרים על הפרמטר ברמה קבועה, ללא קשר למה שקורה בסביבה. אורגניזמים קונפורמטיביים מאפשרים לסביבה לקבוע את הפרמטר. לדוגמה, בעלי חיים בעלי דם חם שומרים על טמפרטורת גוף קבועה, בעוד שבעלי חיים בעלי דם קר מציגים מגוון רחב של טמפרטורות.

זה לא אומר שלאורגניזמים קונפורמטיביים אין התאמות התנהגותיות המאפשרות להם לווסת פרמטר נתון במידה מסוימת. זוחלים, למשל, לרוב יושבים על סלעים מחוממים בבוקר כדי להעלות את טמפרטורת הגוף שלהם.

היתרון של ויסות הומאוסטטי הוא בכך שהוא מאפשר לגוף לתפקד בצורה יעילה יותר. לדוגמה, בעלי חיים בעלי דם קר נוטים להפוך לרדום בטמפרטורות קרות, בעוד שבעלי חיים בעלי דם חם פעילים כמעט כמו תמיד. מצד שני, רגולציה דורשת אנרגיה. הסיבה לכך שנחשים מסוימים יכולים לאכול רק פעם בשבוע היא שהם מוציאים הרבה פחות אנרגיה כדי לשמור על הומאוסטזיס מאשר יונקים.

הומאוסטזיס תאי

ויסות הפעילות הכימית של התא מושגת באמצעות מספר תהליכים, ביניהם יש חשיבות מיוחדת לשינויים במבנה הציטופלזמה עצמה, כמו גם במבנה ובפעילות של אנזימים. ויסות אוטומטי תלוי בטמפרטורה, בדרגת החומציות, בריכוז המצע ובנוכחותם של מאקרו ומיקרו-אלמנטים מסוימים.

הומאוסטזיס בגוף האדם

מידע נוסף: איזון חומצה-בסיס ראה גם: מערכות חיץ דם

גורמים שונים משפיעים על יכולתם של נוזלי הגוף לתמוך בחיים. אלה כוללים פרמטרים כמו טמפרטורה, מליחות, חומציות וריכוז רכיבי תזונה - גלוקוז, יונים שונים, חמצן ופסולת - פחמן דו חמצני ושתן. מאחר שפרמטרים אלו משפיעים על התגובות הכימיות המחזיקות את הגוף בחיים, ישנם מנגנונים פיזיולוגיים מובנים לשמור עליהם ברמה הנדרשת.

הומאוסטזיס אינו יכול להיחשב כגורם לתהליכי הסתגלות לא מודעים אלה. זה צריך להיתפס כמאפיין כללי של תהליכים נורמליים רבים הפועלים יחד, ולא כגורם השורש שלהם. יתרה מכך, ישנן תופעות ביולוגיות רבות שאינן מתאימות למודל זה – למשל, אנבוליזם.

אזורים אחרים

המושג "הומאוסטזיס" משמש גם בתחומים אחרים.

אקטואר יכול לדבר על סיכון הומאוסטזיס, שבהם, למשל, אנשים שיש להם ברקסים נון-סטיק על המכוניות שלהם אינם בטוחים יותר מאלה שאין להם, כי האנשים הללו מפצים באופן לא מודע על המכונית הבטוחה יותר בנהיגה מסוכנת יותר. זה קורה מכיוון שחלק ממנגנוני החזקה - כמו פחד - מפסיקים לתפקד.

סוציולוגים ופסיכולוגים יכולים לדבר על הומאוסטזיס לחץ- הרצון של אוכלוסייה או יחיד להישאר ברמת מתח מסוימת, לעיתים קרובות גורם ללחץ באופן מלאכותי אם רמת הלחץ ה"טבעית" אינה מספיקה.

דוגמאות

• ויסות חום
  • רעידות בשרירי השלד עלולות להתחיל אם טמפרטורת הגוף נמוכה מדי.
  • סוג אחר של תרמוגנזה כולל פירוק שומנים לייצור חום.
  • הזעה מקררת את הגוף באמצעות אידוי.
• ויסות כימיקלים
  • הלבלב מפריש אינסולין וגלוקגון כדי לשלוט ברמות הגלוקוז בדם.
  • הריאות קולטות חמצן ומשחררות פחמן דו חמצני.
  • הכליות מייצרות שתן ומווסתות את רמת המים ומספר יונים בגוף.

רבים מהאיברים הללו נשלטים על ידי הורמונים מציר ההיפותלמוס-יותרת המוח.

ראה גם

קטגוריות:

• הומאוסטזיס
• מערכות פתוחות
• תהליכים פיזיולוגיים

קרן ויקימדיה. 2010.