هموستاز و تظاهرات آن در سطوح مختلف سازمان بیوسیستم ها. ویژگی های سنی هموستاز مفهوم هموستاز تجلی هموستاز در سطوح مختلف سازماندهی سیستم های بیولوژیکی. هموستاز ساختاری، مکانیسم های حفظ آن

هموستاز هر فرآیند خود تنظیمی است که توسط آن سیستم های بیولوژیکی برای حفظ ثبات درونی تلاش می کنند و با شرایط بهینه برای بقا سازگار می شوند. اگر هموستاز موفقیت آمیز باشد، زندگی ادامه دارد. در غیر این صورت، فاجعه یا مرگ رخ خواهد داد. ثبات به دست آمده در واقع یک تعادل دینامیکی است که در آن تغییر مداوم رخ می دهد، اما شرایط نسبتاً همگنی حاکم است.

ویژگی ها و نقش هموستاز

هر سیستمی که در تعادل دینامیکی است می خواهد به یک حالت پایدار دست یابد، تعادلی که در برابر تغییرات خارجی مقاومت می کند. هنگامی که چنین سیستمی مختل می شود، تنظیم کننده های داخلی نسبت به انحرافات واکنش نشان می دهند تا تعادل جدیدی برقرار کنند. این فرآیند یکی از کنترل های بازخورد است. نمونه هایی از تنظیم هومئوستاتیک همه فرآیندهای یکپارچه سازی و هماهنگی عملکردها با واسطه مدارهای الکتریکی و سیستم های عصبی یا هورمونی هستند.

نمونه دیگری از تنظیم هومئوستاتیک در یک سیستم مکانیکی، عملکرد یک کنترل کننده دمای اتاق یا ترموستات است. قلب ترموستات یک نوار دو فلزی است که با تکمیل یا مختل کردن یک مدار الکتریکی به تغییرات دما واکنش نشان می دهد. هنگامی که اتاق خنک می شود، مدار به پایان می رسد و گرمایش روشن می شود و دما افزایش می یابد. در سطح تنظیم شده، مدار قطع می شود، فر متوقف می شود و دما کاهش می یابد.

با این حال، سیستم های بیولوژیکی با پیچیدگی زیاد دارای تنظیم کننده هایی هستند که مقایسه آنها با دستگاه های مکانیکی دشوار است.

همانطور که قبلا ذکر شد، اصطلاح هموستاز به حفظ محیط داخلی بدن در محدوده های باریک و کاملاً کنترل شده اشاره دارد. عملکردهای اصلی مهم برای حفظ هموستاز عبارتند از تعادل مایعات و الکترولیت ها، تنظیم اسیدی، تنظیم حرارت و کنترل متابولیک.

کنترل دمای بدن در انسان نمونه ای عالی از هموستاز در یک سیستم بیولوژیکی در نظر گرفته می شود. دمای طبیعی بدن انسان حدود 37 درجه سانتیگراد است، اما عوامل مختلفی از جمله هورمون ها، میزان متابولیسم و ​​بیماری هایی که منجر به دمای بیش از حد بالا یا پایین می شوند، می توانند بر این رقم تأثیر بگذارند. تنظیم دمای بدن توسط ناحیه ای از مغز به نام هیپوتالاموس کنترل می شود.

بازخورد در مورد دمای بدن از طریق جریان خون به مغز منتقل می شود و منجر به تنظیمات جبرانی در میزان تنفس، سطح قند و سرعت متابولیسم می شود. اتلاف گرما در انسان با کاهش فعالیت، تعریق و مکانیسم‌های انتقال گرما ایجاد می‌شود که اجازه می‌دهد خون بیشتری در نزدیکی سطح پوست گردش کند.

کاهش اتلاف گرما ناشی از عایق بودن، کاهش گردش خون در پوست و تغییرات فرهنگی مانند استفاده از لباس، سرپناه و منابع حرارتی شخص ثالث است. محدوده بین سطوح بالا و پایین دمای بدن یک فلات هموستاتیک را تشکیل می دهد - محدوده "عادی" که زندگی را حفظ می کند. با نزدیک شدن به هر یک از دو حالت افراطی، اقدام اصلاحی (از طریق بازخورد منفی) سیستم را به محدوده طبیعی خود باز می گرداند.

مفهوم هموستاز در شرایط محیطی نیز صدق می کند. اولین بار توسط بوم شناس آمریکایی رابرت مک آرتور در سال 1955 پیشنهاد شد، این ایده که هموستاز در محصول ترکیبی از تنوع زیستی و تعداد زیادی از فعل و انفعالات اکولوژیکی است که بین گونه ها رخ می دهد.

این فرض مفهومی در نظر گرفته شد که می تواند به توضیح پایداری یک سیستم اکولوژیکی، یعنی حفاظت از آن به عنوان نوع خاصی از اکوسیستم در طول زمان کمک کند. از آن زمان، این مفهوم تا حدودی تغییر کرده است و شامل یک جزء غیر زنده از اکوسیستم است. این اصطلاح توسط بسیاری از اکولوژیست ها برای توصیف رابطه متقابلی که بین بخش های زنده و غیر زنده یک اکوسیستم برای حفظ وضعیت موجود رخ می دهد، استفاده شده است.

فرضیه گایا مدلی از زمین است که توسط دانشمند انگلیسی جیمز لاولاک ارائه شده است، که اجزای مختلف زنده و غیرزنده را به عنوان اجزای یک سیستم بزرگتر یا یک ارگانیسم واحد در نظر می گیرد و پیشنهاد می کند که تلاش های جمعی ارگانیسم های منفرد به هموستاز در سیاره کمک می کند. مرحله.

هموستاز سلولی

برای حفظ سرزندگی و عملکرد صحیح به محیط بدن وابسته باشید. هموستاز محیط بدن را تحت کنترل نگه می دارد و شرایط مطلوب را برای فرآیندهای سلولی حفظ می کند. بدون شرایط مناسب بدن، فرآیندهای خاصی (مانند اسمز) و پروتئین ها (مانند آنزیم ها) به درستی عمل نمی کنند.

چرا هموستاز برای سلول ها مهم است؟سلول های زنده به حرکت مواد شیمیایی در اطراف خود بستگی دارند. مواد شیمیایی مانند اکسیژن، دی اکسید کربن و مواد غذایی محلول باید به داخل و خارج سلول منتقل شوند. این بسته به تعادل آب و نمک در بدن که توسط هموستاز حفظ می شود، توسط فرآیندهای انتشار و اسمز انجام می شود.

سلول ها برای تسریع بسیاری از واکنش های شیمیایی که سلول ها را زنده و عملکردی نگه می دارند، به آنزیم ها وابسته هستند. این آنزیم ها در دماهای خاص بهترین عملکرد را دارند و بنابراین هموستاز دوباره برای سلول ها حیاتی است زیرا دمای بدن را ثابت نگه می دارد.

نمونه ها و مکانیسم های هموستاز

در اینجا چند نمونه اساسی از هموستاز در بدن انسان و همچنین مکانیسم هایی که از آنها پشتیبانی می کنند آورده شده است:

دمای بدن

رایج ترین مثال هموستاز در انسان، تنظیم دمای بدن است. دمای طبیعی بدن همانطور که در بالا نوشتیم 37 درجه سانتیگراد است. دمای بالاتر یا پایین تر از مقادیر طبیعی می تواند عوارض جدی ایجاد کند.

نارسایی عضلانی در دمای 28 درجه سانتیگراد رخ می دهد. در دمای 33 درجه سانتیگراد، از دست دادن هوشیاری رخ می دهد. در دمای 42 درجه سانتیگراد، سیستم عصبی مرکزی شروع به زوال می کند. مرگ در دمای 44 درجه سانتیگراد رخ می دهد. بدن با تولید یا آزاد کردن گرمای اضافی، دما را کنترل می کند.

غلظت گلوکز

غلظت گلوکز به مقدار گلوکز (قند خون) موجود در جریان خون اشاره دارد. بدن از گلوکز به عنوان منبع انرژی استفاده می کند، اما گلوکز بیش از حد یا خیلی کم می تواند عوارض جدی ایجاد کند. چندین هورمون غلظت گلوکز خون را تنظیم می کنند. انسولین غلظت گلوکز را کاهش می دهد، در حالی که کورتیزول، گلوکاگون و کاتکول آمین ها افزایش می یابد.

سطح کلسیم

استخوان‌ها و دندان‌ها تقریباً 99 درصد کلسیم بدن را دارند، در حالی که 1 درصد باقی‌مانده در خون گردش می‌کند. مقدار زیاد یا کم کلسیم خون عواقب منفی دارد. اگر سطح کلسیم خون بیش از حد کاهش یابد، غدد پاراتیروئید گیرنده های حساس به کلسیم خود را فعال کرده و هورمون پاراتیروئید ترشح می کنند.

PTH به استخوان ها سیگنال می دهد که کلسیم را آزاد کنند تا غلظت آن در جریان خون افزایش یابد. اگر سطح کلسیم بیش از حد افزایش یابد، غده تیروئید کلسی تونین را آزاد می کند و کلسیم اضافی را در استخوان ها تثبیت می کند و در نتیجه میزان کلسیم خون را کاهش می دهد.

حجم مایع

بدن باید یک محیط داخلی ثابت را حفظ کند، به این معنی که نیاز به تنظیم از دست دادن یا دوباره پر کردن مایعات دارد. هورمون ها با القای دفع یا احتباس مایعات به تنظیم این تعادل کمک می کنند. اگر بدن کمبود مایعات داشته باشد، هورمون آنتی دیورتیک به کلیه ها سیگنال می دهد که مایعات را حفظ کنند و خروجی ادرار را کاهش می دهد. اگر بدن حاوی مایعات بیش از حد باشد، آلدوسترون را سرکوب می کند و تولید ادرار بیشتر را سیگنال می دهد.

اگر خطایی پیدا کردید، لطفاً یک متن را انتخاب کنید و فشار دهید Ctrl + Enter.

هوموستاز به معنای کلاسیک کلمه یک مفهوم فیزیولوژیکی است که نشان دهنده ثبات ترکیب محیط داخلی، ثبات اجزای ترکیب آن و همچنین تعادل عملکردهای بیوفیزیولوژیکی هر موجود زنده است.

اساس عملکرد بیولوژیکی مانند هموستاز توانایی موجودات زنده و سیستم های بیولوژیکی برای مقاومت در برابر تغییرات محیطی است. در این مورد، موجودات زنده از مکانیسم های دفاعی مستقل استفاده می کنند.

برای اولین بار این اصطلاح توسط دانشمند فیزیولوژیست آمریکایی W. Cannon در آغاز قرن بیستم استفاده شد.
هر شی بیولوژیکی دارای پارامترهای جهانی هموستاز است.

هموستاز سیستم و ارگانیسم

اساس علمی برای چنین پدیده ای مانند هموستاز توسط فرانسوی K. Bernard شکل گرفت - این نظریه ای در مورد ترکیب ثابت محیط داخلی در موجودات زنده بود. این نظریه علمی در دهه هشتاد قرن هجدهم تدوین شد و به طور گسترده توسعه یافت.

بنابراین، هموستاز نتیجه مکانیسم پیچیده ای از تعامل در زمینه تنظیم و هماهنگی است که هم در بدن به طور کلی و هم در اندام ها، سلول ها و حتی در سطح مولکول ها رخ می دهد.

مفهوم هموستاز در نتیجه استفاده از روش‌های سایبرنتیک در مطالعه سیستم‌های بیولوژیکی پیچیده، مانند بیوسنوز یا جمعیت، انگیزه‌ای برای توسعه بیشتر دریافت کرد.

توابع هموستاز

مطالعه اجسام با عملکرد بازخورد به دانشمندان کمک کرده است تا در مورد مکانیسم های متعدد مسئول پایداری آنها بیاموزند.

حتی در شرایط تغییرات جدی، مکانیسم های سازگاری (انطباق) اجازه نمی دهد خواص شیمیایی و فیزیولوژیکی بدن به طور چشمگیری تغییر کند. این بدان معنا نیست که آنها کاملاً پایدار می مانند، اما انحرافات جدی معمولاً رخ نمی دهند.

مکانیسم های هموستاز

مکانیسم هموستاز به خوبی در موجودات موجود در حیوانات بالاتر توسعه یافته است. در موجودات پرندگان و پستانداران (از جمله انسان)، عملکرد هموستاز اجازه می دهد تا پایداری مقدار یون های هیدروژن را حفظ کند، ثبات ترکیب شیمیایی خون را تنظیم می کند و فشار در سیستم گردش خون و دمای بدن را تقریباً حفظ می کند. همان سطح

روش های مختلفی وجود دارد که هموستاز بر سیستم های اندام و بدن به عنوان یک کل تأثیر می گذارد. این می تواند با کمک هورمون ها، سیستم عصبی، سیستم های دفعی یا عصبی-هومورال بدن یک اثر باشد.

هموستاز انسانی

به عنوان مثال، ثبات فشار در شریان ها توسط یک مکانیسم تنظیمی حفظ می شود که به شیوه واکنش های زنجیره ای که در آن اندام های خون وارد می شوند، عمل می کند.

این به این دلیل اتفاق می‌افتد که گیرنده‌های رگ‌ها تغییر در نیروی فشار را حس می‌کنند و سیگنالی را در این مورد به مغز انسان منتقل می‌کنند، که تکانه‌های پاسخ را به مراکز عروقی ارسال می‌کند. نتیجه این امر تقویت یا ضعیف شدن تن دستگاه گردش خون (قلب و عروق خونی) است.

علاوه بر این، اندام های تنظیم عصبی-هومورال وارد عمل می شوند. در نتیجه این واکنش، فشار به حالت عادی باز می گردد.

هموستاز اکوسیستم

نمونه ای از هموستاز در گیاه گیاهی حفظ رطوبت ثابت برگ با باز و بسته شدن روزنه است.

هوموستاز همچنین مشخصه جوامع موجودات زنده با هر درجه از پیچیدگی است. برای مثال، این واقعیت که در بیوسنوز ترکیب نسبتاً پایداری از گونه‌ها و افراد حفظ می‌شود، پیامد مستقیم عمل هموستاز است.

هموستاز جمعیت

این نوع هموستاز به عنوان جمعیت (نام دیگر آن ژنتیکی است) نقش تنظیم کننده یکپارچگی و ثبات ترکیب ژنوتیپی جمعیت در یک محیط متغیر را ایفا می کند.

از طریق حفظ هتروزیگوسیتی و همچنین با کنترل ریتم و جهت تغییرات جهشی عمل می کند.

این نوع هموستاز به جمعیت این فرصت را می دهد که ترکیب ژنتیکی بهینه را حفظ کنند، که به جامعه موجودات زنده اجازه می دهد حداکثر زنده ماندن را حفظ کنند.

نقش هموستاز در جامعه و اکولوژی

نیاز به مدیریت سیستم های پیچیده با ماهیت اجتماعی، اقتصادی و فرهنگی منجر به گسترش اصطلاح هموستاز و کاربرد آن نه تنها برای اشیاء بیولوژیکی، بلکه برای اشیاء اجتماعی شده است.

نمونه‌ای از کار مکانیسم‌های اجتماعی هموستاتیک وضعیت زیر است: اگر در یک جامعه کمبود دانش یا مهارت یا کمبود حرفه‌ای وجود داشته باشد، این واقعیت از طریق مکانیسم بازخورد جامعه را وادار به توسعه و بهبود خود می‌کند.

و در مورد تعداد بیش از حد متخصصان که در واقع مورد تقاضای جامعه نیستند، بازخورد منفی رخ می دهد و نمایندگان حرفه های غیر ضروری کاهش می یابد.

اخیراً، مفهوم هموستاز به دلیل نیاز به مطالعه وضعیت سیستم های پیچیده اکولوژیکی و به طور کلی بیوسفر، کاربرد گسترده ای در اکولوژی پیدا کرده است.

در سایبرنتیک، اصطلاح هموستاز برای اشاره به هر مکانیزمی که توانایی خودتنظیمی خودکار را داشته باشد، به کار می رود.

پیوندهایی با موضوع هموستاز

هموستاز در ویکی پدیا

یک سیستم بیولوژیکی با هر پیچیدگی، از ساختارهای درون سلولی سیستم های عملکردی و کل ارگانیسم، با توانایی خود سازماندهی و خود تنظیمی مشخص می شود. توانایی خود سازماندهی با انواع سلول ها و اندام ها در حضور یک اصل کلی از ساختار اولیه (غشاها، اندامک ها و غیره) آشکار می شود. خودتنظیمی توسط مکانیسم های ذاتی ذات موجودات زنده ارائه می شود.

بدن انسان متشکل از اندام هایی است که اغلب برای انجام وظایف خود با دیگران ترکیب می شوند و در نتیجه سیستم های عملکردی را تشکیل می دهند. برای این، ساختارهای هر سطح از پیچیدگی، از مولکول ها تا کل ارگانیسم، به سیستم های تنظیمی نیاز دارند. این سیستم ها تعامل ساختارهای مختلف را که در حال حاضر در حالت استراحت فیزیولوژیکی قرار دارند تضمین می کنند. آنها به ویژه در حالت فعال هنگامی که ارگانیسم با یک محیط خارجی متغیر در تعامل است مهم هستند، زیرا هر تغییری نیاز به پاسخ کافی از ارگانیسم دارد. در این مورد، یکی از پیش نیازهای خود سازماندهی و خود تنظیمی، حفظ شرایط ثابت محیط داخلی ذاتی بدن است که با مفهوم هموستاز مشخص می شود.

ریتم عملکردهای فیزیولوژیکی. فرآیندهای فیزیولوژیکی زندگی، حتی در شرایط استراحت کامل فیزیولوژیکی، با فعالیت های متفاوتی پیش می رود. تقویت یا تضعیف آنها تحت تأثیر تعامل پیچیده عوامل برون زا و درون زا رخ می دهد که به آن "ریتم های بیولوژیکی" می گویند. علاوه بر این، فرکانس نوسانات عملکردهای مختلف در محدوده بسیار گسترده ای متفاوت است، از یک دوره زمانی تا 0.5 ساعت تا چندین روز و حتی طولانی مدت.

هموستاز

عملکرد کارآمد فرآیندهای بیولوژیکی نیازمند شرایط خاصی است که بیشتر آنها باید ثابت باشند. و هرچه پایدارتر باشند، سیستم بیولوژیکی با اطمینان بیشتری عمل می کند. این شرایط، اول از همه، باید به مواردی نسبت داده شود که به حفظ سطح طبیعی متابولیسم کمک می کند. این امر مستلزم تامین مواد اولیه متابولیک و اکسیژن و همچنین حذف متابولیت های نهایی است. کارایی فرآیندهای متابولیک با شدت خاصی از فرآیندهای درون سلولی، عمدتاً به دلیل فعالیت آنزیم ها، فراهم می شود. در عین حال، فعالیت آنزیمی نیز به عوامل ظاهرا خارجی مانند دما بستگی دارد.

پایداری اکثر شرایط در هر سطح ساختاری و عملکردی ضروری است، از یک واکنش بیوشیمیایی منفرد، سلول ها شروع می شود و به سیستم های عملکردی پیچیده بدن ختم می شود. در زندگی واقعی، این شرایط اغلب می تواند نقض شود. ظاهر تغییرات در وضعیت اشیاء بیولوژیکی، روند فرآیندهای متابولیک در آنها منعکس می شود. علاوه بر این، هرچه یک سیستم بیولوژیکی پیچیده تر باشد، انحرافات بیشتری از شرایط استاندارد بدون اختلال قابل توجه در زندگی تحمل می کند. این به دلیل وجود مکانیسم های مناسب در بدن با هدف از بین بردن تغییرات ایجاد شده است. بنابراین، به عنوان مثال، فعالیت فرآیندهای آنزیمی در سلول با کاهش دما برای هر 10 درجه سانتیگراد 2-3 بار کاهش می یابد. در عین حال، حیوانات خونگرم، به دلیل وجود مکانیسم های تنظیم حرارت، دمای داخلی را در محدوده نسبتاً گسترده ای از تغییرات خارجی ثابت نگه می دارند. در نتیجه، پایداری این شرایط برای انجام واکنش های آنزیمی در سطح ثابتی حفظ می شود. و به عنوان مثال، فردی که دارای هوش، داشتن لباس و مسکن است، می تواند برای مدت طولانی در دمای بیرونی، به طور قابل توجهی زیر 0 درجه سانتیگراد، زندگی کند.

در فرآیند تکامل، واکنش های تطبیقی ​​با هدف حفظ شرایط ثابت محیط خارجی ارگانیسم شکل گرفت. آنها هم در سطح فرآیندهای بیولوژیکی فردی و هم در کل ارگانیسم وجود دارند. هر یک از این شرایط با پارامترهای مربوطه مشخص می شود. بنابراین، سیستم های تنظیم ثبات شرایط، ثبات این پارامترها را کنترل می کنند. و اگر این پارامترها به دلایلی از هنجار منحرف شوند، مکانیسم های نظارتی بازگشت آنها را به سطح اولیه تضمین می کنند.

خاصیت جهانی یک موجود زنده برای حفظ فعالانه ثبات عملکردهای بدن، علیرغم تأثیرات خارجی که می تواند ITS را مختل کند، نامیده می شود. هموستاز

وضعیت یک سیستم بیولوژیکی در هر سطح ساختاری و عملکردی به مجموعه ای از تأثیرات بستگی دارد. این مجموعه متشکل از تأثیر متقابل عوامل متعددی است، چه عوامل بیرونی آن و چه عواملی که درون آن قرار دارند یا در نتیجه فرآیندهای در حال وقوع در آن شکل می‌گیرند. سطح قرار گرفتن در معرض عوامل خارجی با وضعیت مربوط به محیط تعیین می شود: دما، رطوبت، روشنایی، فشار، ترکیب گاز، میدان های مغناطیسی و موارد مشابه. با این حال، درجه تأثیر همه عوامل خارجی و داخلی نمی تواند و باید توسط ارگانیسم در یک سطح ثابت حفظ شود. تکامل آن‌هایی را انتخاب کرده است که برای حفظ فعالیت‌های حیاتی ضروری‌تر هستند، یا آن‌هایی را که مکانیسم‌های مناسبی برای حفظ آن‌ها پیدا شده است.

ثابت پارامترهای هموستاز آنها سازگاری واضحی ندارند. انحراف آنها از سطح متوسط ​​در یک جهت یا دیگری در نوعی "راهرو" نیز ممکن است. هر پارامتر محدودیت های خاص خود را برای حداکثر انحرافات ممکن دارد. آنها همچنین در زمانی که بدن می تواند در برابر نقض یک پارامتر خاص هموستاز بدون هیچ عواقب جدی مقاومت کند، متفاوت است. در عین حال، انحراف پارامتر فراتر از محدودیت های خود "راهرو" می تواند منجر به مرگ ساختار مربوطه شود، خواه یک سلول یا حتی یک موجود زنده باشد. بنابراین، pH طبیعی خون حدود 7.4 است. اما می تواند بین 6.8-7.8 در نوسان باشد. بدن انسان تنها برای چند دقیقه می تواند درجات شدید انحرافات این پارامتر را بدون عواقب مضر تحمل کند. یکی دیگر از پارامترهای هموستاتیک - دمای بدن - در برخی از بیماری های عفونی می تواند تا 40 درجه سانتیگراد و بالاتر افزایش یابد و ساعت ها و حتی روزها در این سطح باقی بماند. بنابراین، برخی از ثابت های ارگانیسم کاملاً پایدار هستند - - ثابت های سخت،دیگران دامنه وسیع تری از نوسانات دارند - ثابت های پلاستیکی

تغییر در هموستاز می تواند تحت تأثیر هر عامل خارجی رخ دهد و همچنین منشأ درون زا داشته باشد: تشدید فرآیندهای متابولیک تمایل به تغییر پارامترهای هموستاز دارد. در عین حال، فعال سازی سیستم های نظارتی به راحتی بازگشت آنها را به سطح پایدار تضمین می کند. اما اگر در حالت استراحت در یک فرد سالم، این فرآیندها متعادل باشند و مکانیسم های بهبودی با ذخیره قدرت عمل کنند، در صورت تغییر شدید شرایط موجود، در صورت ابتلا به بیماری، آنها با حداکثر توان روشن می شوند. فعالیت. بهبود سیستم های تنظیم هموستاز در توسعه تکاملی منعکس شد. بنابراین، عدم وجود سیستمی برای حفظ دمای ثابت بدن در حیوانات خونسرد، که وابستگی فرآیندهای زندگی را به دمای متغیر خارجی مشروط کرده بود، به شدت رشد تکاملی آنها را محدود کرد. با این حال، وجود چنین سیستمی در حیوانات خونگرم پراکندگی آنها در سراسر سیاره را تضمین کرد و چنین موجوداتی را به موجوداتی واقعاً آزاد با قدرت تکاملی بالا تبدیل کرد.

به نوبه خود، هر فرد دارای قابلیت های عملکردی فردی از خود سیستم های تنظیم هموستاز است. این تا حد زیادی شدت واکنش بدن به هر ضربه ای را تعیین می کند و در نهایت بر امید به زندگی تاثیر می گذارد.

هموستاز سلولی ... یکی از پارامترهای خاص هموستاز، "خلوص ژنتیکی" جمعیت سلولی یک موجود زنده است. تکثیر طبیعی سلول ها توسط سیستم ایمنی بدن "نظارت" می شود. در صورت نقض آن یا نقض خواندن اطلاعات ژنتیکی، سلول هایی ظاهر می شوند که برای ارگانیسم داده شده بیگانه هستند. سیستم مذکور آنها را از بین می برد. می توان گفت مکانیسم مشابهی نیز با ورود سلول های خارجی (باکتری ها، کرم ها) یا محصولات آنها به بدن مبارزه می کند. و همچنین توسط سیستم ایمنی ارائه می شود (به بخش C - "ویژگی های فیزیولوژیکی لکوسیت ها" مراجعه کنید).

مکانیسم های هموستاز و تنظیم آنها

سیستم هایی که پارامترهای هموستاز را کنترل می کنند از مکانیسم هایی با پیچیدگی ساختاری متفاوت تشکیل شده اند: هر دو با عناصر ساختاری نسبتاً ساده و مجتمع های عصبی هورمونی نسبتاً پیچیده. متابولیت ها یکی از ساده ترین مکانیسم ها در نظر گرفته می شوند که برخی از آنها می توانند به صورت موضعی بر فعالیت فرآیندهای آنزیمی بر روی اجزای ساختاری مختلف سلول ها و بافت ها تأثیر بگذارند. مکانیسم های پیچیده تر (عصبی غدد درون ریز) که تعامل بین ارگانیک را انجام می دهند، زمانی به هم متصل می شوند که مکانیسم های ساده دیگر برای بازگرداندن پارامتر به سطح مورد نیاز کافی نباشند.

فرآیندهای محلی خودتنظیمی با بازخورد منفی در سلول اتفاق می افتد. بنابراین، به عنوان مثال، در طول کار شدید عضلانی در عضلات اسکلتی از طریق کمبود نسبی 02، نپ و محصولات متابولیکی اکسید نشده انباشته می شوند. آنها pH سارکوپلاسم ها را به سمت اسیدی تغییر می دهند، که می تواند منجر به مرگ ساختارهای فردی، کل سلول یا حتی ارگانیسم شود. با کاهش pH، خواص ساختاری پروتئین های سیتوپلاسمی و مجتمع های غشایی تغییر می کند. مورد دوم به دلیل تغییر در شعاع منافذ، افزایش نفوذپذیری غشاها (پارتیشن ها) تمام ساختارهای درون سلولی و نقض گرادیان های یونی ایجاد می شود.

نقش مایعات بدن در هموستازحلقه مرکزی در حفظ هموستاز مایعات بدن در نظر گرفته می شود. برای بیشتر اندام ها، خون و لنف و برای مغز، خون و مایع مغزی نخاعی (CSF) است. خون نقش ویژه ای دارد. علاوه بر این، برای یک سلول، محیط مایع سیتوپلاسم و مایع میکروکریستالی آن است.

توابع رسانه های مایعحفظ هموستاز بسیار متنوع است. اول، رسانه های مایع فرآیندهای متابولیک را با بافت ها فراهم می کنند. آنها نه تنها مواد لازم برای فعالیت حیاتی را به سلول ها می آورند، بلکه متابولیت هایی را نیز از آنها منتقل می کنند که در غیر این صورت می توانند در سلول ها با غلظت بالا تجمع کنند.

ثانیا، محیط های مایع مکانیسم های خاص خود را دارند که برای حفظ پارامترهای خاصی از هموستاز ضروری است. به عنوان مثال، سیستم های بافر تغییر حالت اسید-باز را زمانی که اسیدها یا بازها وارد خون می شوند، نرم می کنند.

سوم، رسانه های مایع در سازماندهی یک سیستم کنترل هموستاز شرکت می کنند. در اینجا نیز چندین مکانیسم وجود دارد. بنابراین، به دلیل انتقال متابولیت ها، اندام ها و سیستم های دور (کلیه ها، ریه ها و غیره) به روند حفظ هموستاز متصل می شوند. علاوه بر این، متابولیت های موجود در خون، که بر روی ساختارها و گیرنده های سایر اندام ها و سیستم ها تأثیر می گذارند، می توانند پاسخ های رفلکس پیچیده، مکانیسم های هورمونی را تحریک کنند. به عنوان مثال، گیرنده های حرارتی به خون "گرم" یا "سرد" پاسخ می دهند و بر این اساس فعالیت اندام های درگیر در تولید و انتقال گرما را تغییر می دهند.

گیرنده ها نیز در دیواره رگ های خونی خود قرار دارند. آنها در تنظیم ترکیب شیمیایی خون، حجم و فشار آن نقش دارند. با تحریک گیرنده های عروقی، رفلکس ها شروع می شوند که پیوند مؤثر آن اندام ها و سیستم های بدن است. اهمیت زیاد خون در حفظ هموستاز، مبنایی برای تشکیل یک سیستم خاص هموستاز بسیاری از پارامترهای خود خون، حجم آن شده است. برای حفظ آنها، مکانیسم های پیچیده ای وجود دارد که در یک سیستم واحد تنظیم هموستاز بدن گنجانده شده است.

موارد فوق را می توان با مثال فعالیت شدید ماهیچه ای به وضوح نشان داد. در حین اجرای آن، محصولات متابولیک از ماهیچه ها به شکل اسیدهای لاکتیک، پیروویک، استواستیک و سایر اسیدها وارد جریان خون می شوند. متابولیت های اسیدی ابتدا توسط ذخایر قلیایی خون خنثی می شوند. علاوه بر این، آنها گردش خون و تنفس را از طریق مکانیسم های رفلکس فعال می کنند. اتصال این سیستم های بدن از یک طرف باعث بهبود عرضه 02 به عضلات و در نتیجه کاهش تشکیل محصولات کمتر اکسید شده می شود. از سوی دیگر، به افزایش انتشار CO2 از طریق ریه ها، بسیاری از متابولیت ها از طریق کلیه ها، غدد عرق کمک می کند.

2. اهداف آموزشی:

جوهر هموستاز، مکانیسم های فیزیولوژیکی حفظ هموستاز، اصول اولیه تنظیم هموستاز را بشناسید.

انواع اصلی هموستاز را مطالعه کنید. ویژگی های هموستاز مرتبط با سن را بشناسید

3. سوالاتی برای خودآمادگی برای تسلط بر این مبحث:

1) تعریف هموستاز

2) انواع هموستاز.

3) هموستاز ژنتیکی

4) هموستاز ساختاری

5) هموستاز محیط داخلی بدن

6) هموستاز ایمونولوژیک

7) مکانیسم های تنظیم هموستاز: عصبی-هومورال و غدد درون ریز.

8) تنظیم هورمونی هموستاز.

9) اندام هایی که در تنظیم هموستاز نقش دارند

10) اصل کلی واکنش های هموستاتیک

11) ویژگی گونه ای هموستاز.

12) ویژگی های سنی هموستاز

13) فرآیندهای پاتولوژیک همراه با اختلال در هموستاز.

14) اصلاح هموستاز بدن وظیفه اصلی پزشک است.

__________________________________________________________________

4. نوع درس:فوق برنامه

5. مدت زمان درس- 3 ساعت.

6. تجهیزات.ارائه الکترونیکی "سخنرانی در زیست شناسی"، جداول، آدمک

هموستاز(gr. homoios - برابر، سکون - حالت) - خاصیت یک موجود زنده برای حفظ ثبات محیط داخلی و ویژگی های اصلی سازمان ذاتی آن، علیرغم تغییرپذیری پارامترهای محیط خارجی و عملکرد مزاحم داخلی. عوامل.

هموستاز هر فردی خاص است و بر اساس ژنوتیپ او تعیین می شود.

بدن یک سیستم باز و پویا است. جریان مواد و انرژی مشاهده شده در بدن، خود نوسازی و بازتولید خود را در تمام سطوح از مولکولی گرفته تا ارگانیسمی و جمعیتی تعیین می کند.

در فرآیند متابولیسم با غذا، آب، در هنگام تبادل گاز، ترکیبات شیمیایی مختلفی از محیط وارد بدن می شود که پس از دگرگونی ها، شبیه ترکیب شیمیایی بدن شده و وارد ساختارهای مورفولوژیکی آن می شود. پس از مدت معینی، مواد جذب شده از بین می روند، انرژی آزاد می شود و مولکول تخریب شده با مولکول جدید جایگزین می شود، بدون اینکه یکپارچگی اجزای ساختاری بدن نقض شود.

ارگانیسم ها در یک محیط دائماً در حال تغییر هستند، با وجود این، شاخص های فیزیولوژیکی اصلی همچنان در پارامترهای خاصی انجام می شود و بدن به لطف فرآیندهای خود تنظیمی، برای مدت طولانی وضعیت سلامت خود را حفظ می کند.

بنابراین، مفهوم هموستاز به پایداری فرآیندها مربوط نمی شود. در پاسخ به عملکرد عوامل داخلی و خارجی، تغییراتی در پارامترهای فیزیولوژیکی رخ می دهد و گنجاندن سیستم های نظارتی حفظ ثبات نسبی محیط داخلی را تضمین می کند. مکانیسم های هموستاتیک تنظیمی در سطوح سلولی، اندام، ارگانیسم و ​​فوق ارگانیسم عمل می کنند.

در اصطلاح تکاملی، هموستاز یک سازگاری ارثی ثابت یک موجود زنده با شرایط محیطی طبیعی است.

انواع اصلی هموستاز زیر وجود دارد:

1) ژنتیکی

2) ساختاری

3) هموستاز قسمت مایع محیط داخلی (خون، لنف، مایع بینابینی)

4) ایمونولوژیک

هموستاز ژنتیکی- حفظ ثبات ژنتیکی به دلیل استحکام پیوندهای فیزیکوشیمیایی DNA و توانایی آن در بازیابی پس از آسیب (تعمیر DNA). خود تولید مثل یک ویژگی اساسی موجودات زنده است که بر اساس فرآیند تکثیر DNA است. مکانیسم این فرآیند، که در آن یک رشته DNA جدید کاملاً مکمل در اطراف هر یک از مولکول‌های سازنده دو رشته قدیمی ساخته می‌شود، برای انتقال اطلاعات دقیق بهینه است. دقت این فرآیند بالا است، اما خطاهای تکراری همچنان ممکن است رخ دهد. نقض ساختار مولکول‌های DNA نیز می‌تواند در زنجیره‌های اولیه آن اتفاق بیفتد، بدون اینکه در ارتباط با تکثیر تحت تأثیر عوامل جهش‌زا باشد. در بیشتر موارد، ژنوم سلول ترمیم می شود، آسیب به لطف ترمیم اصلاح می شود. هنگامی که مکانیسم های ترمیم آسیب می بینند، هموستاز ژنتیکی هم در سطح سلولی و هم در سطح ارگانیسم مختل می شود.

یک مکانیسم مهم برای حفظ هموستاز ژنتیکی حالت دیپلوئید سلول های سوماتیک در یوکاریوت ها است. سلول های دیپلوئید در عملکرد پایدارتر هستند، زیرا وجود دو برنامه ژنتیکی در آنها باعث افزایش قابلیت اطمینان ژنوتیپ می شود. تثبیت یک سیستم ژنوتیپ پیچیده توسط پدیده پلیمری و سایر انواع برهمکنش ژن فراهم می شود. ژن های تنظیم کننده که فعالیت اپرون ها را کنترل می کنند، نقش مهمی در فرآیند هموستاز دارند.

هموستاز ساختاری- این ثبات سازمان مورفولوژیکی در تمام سطوح سیستم های بیولوژیکی است. توصیه می شود هموستاز سلول، بافت، اندام و سیستم بدن را جدا کنید. هموستاز ساختارهای زیرین ثبات مورفولوژیکی ساختارهای بالاتر را تضمین می کند و اساس فعالیت حیاتی آنها است.

سلول، به عنوان یک سیستم بیولوژیکی پیچیده، در خود تنظیمی ذاتی است. ایجاد هموستاز محیط سلولی توسط سیستم های غشایی فراهم می شود که با فرآیندهای انرژی زیستی و تنظیم حمل و نقل مواد به داخل و خارج از سلول همراه است. در سلول، فرآیندهای تغییر و ترمیم اندامک ها به طور مداوم در حال انجام است، سلول ها خود تخریب و ترمیم می شوند. ترمیم ساختارهای درون سلولی، سلول ها، بافت ها، اندام ها در جریان فعالیت حیاتی بدن به دلیل بازسازی فیزیولوژیکی رخ می دهد. ترمیم سازه ها پس از آسیب - بازسازی ترمیمی.

هموستاز قسمت مایع محیط داخلی- ثبات ترکیب خون، لنف، مایع بافتی، فشار اسمزی، غلظت کل الکترولیت ها و غلظت یون های منفرد، محتوای مواد مغذی در خون و غیره. این شاخص ها، حتی با تغییرات قابل توجه در شرایط محیطی، به لطف مکانیسم های پیچیده در سطح معینی نگه داشته می شوند.

به عنوان مثال یکی از مهمترین پارامترهای فیزیکی و شیمیایی محیط داخلی بدن تعادل اسید و باز است. نسبت یون های هیدروژن و هیدروکسیل در محیط داخلی به محتوای اسیدها - اهداکنندگان پروتون و بازهای بافر - گیرنده های پروتون در مایعات بدن (خون، لنف، مایع بافتی) بستگی دارد. معمولاً واکنش فعال محیط توسط یون H+ ارزیابی می شود. مقدار pH (غلظت یون های هیدروژن در خون) یکی از شاخص های فیزیولوژیکی پایدار است و در انسان در محدوده های باریک - از 7.32 تا 7.45 در نوسان است. فعالیت تعدادی از آنزیم ها، نفوذپذیری غشاء، فرآیندهای سنتز پروتئین و غیره تا حد زیادی به نسبت یون های هیدروژن و هیدروکسیل بستگی دارد.

بدن مکانیسم های مختلفی دارد که تعادل اسید و باز را حفظ می کند. اول، اینها سیستم های بافر خون و بافت ها هستند (کربنات، بافرهای فسفات، پروتئین های بافت). هموگلوبین خاصیت بافری نیز دارد؛ دی اکسید کربن را متصل کرده و از تجمع آن در خون جلوگیری می کند. فعالیت کلیه ها همچنین به حفظ غلظت طبیعی یون های هیدروژن کمک می کند، زیرا مقدار قابل توجهی از متابولیت هایی که واکنش اسیدی دارند از طریق ادرار دفع می شوند. اگر مکانیسم های ذکر شده ناکافی باشند، غلظت دی اکسید کربن در خون افزایش می یابد و مقداری تغییر pH به سمت اسیدی رخ می دهد. در این حالت، مرکز تنفسی برانگیخته می شود، تهویه ریوی افزایش می یابد، که منجر به کاهش محتوای دی اکسید کربن و عادی سازی غلظت یون های هیدروژن می شود.

حساسیت بافت ها به تغییرات محیط داخلی متفاوت است. بنابراین تغییر pH به میزان 0.1 در یک جهت یا در جهت دیگر از هنجار منجر به اختلالات قابل توجهی در فعالیت قلب می شود و انحراف 0.3 تهدید کننده زندگی است. سیستم عصبی به ویژه به کاهش محتوای اکسیژن حساس است. برای پستانداران، نوسانات در غلظت یون های کلسیم بیش از 30٪ خطرناک است و غیره.

هموستاز ایمونولوژیک- حفظ ثبات محیط داخلی بدن با حفظ فردیت آنتی ژنی فرد. مصونیت به عنوان راهی برای محافظت از ارگانیسم در برابر اجسام زنده و موادی که نشانه هایی از اطلاعات ژنتیکی خارجی را حمل می کنند درک می شود (پتروف، 1968).

اطلاعات ژنتیکی بیگانه توسط باکتری ها، ویروس ها، تک یاخته ها، کرم ها، پروتئین ها، سلول ها از جمله سلول های تغییر یافته خود ارگانیسم حمل می شود. همه این عوامل آنتی ژن هستند. آنتی ژن ها موادی هستند که وقتی وارد بدن می شوند، می توانند باعث تشکیل آنتی بادی یا شکل دیگری از پاسخ ایمنی شوند. آنتی ژن ها بسیار متنوع هستند، اغلب آنها پروتئین هستند، اما مولکول های بزرگی از لیپوپلی ساکاریدها، اسیدهای نوکلئیک نیز وجود دارد. ترکیبات غیر آلی (نمک ها، اسیدها)، ترکیبات آلی ساده (کربوهیدرات ها، اسیدهای آمینه) نمی توانند آنتی ژن باشند، زیرا هیچ خاصیتی ندارند دانشمند استرالیایی F. Burnet (1961) این موضع را فرموله کرد که اهمیت اصلی سیستم ایمنی تشخیص "ما" و "دیگران" است. در حفظ ثبات محیط داخلی - هموستاز.

سیستم ایمنی یک پیوند مرکزی (مغز استخوان قرمز، غده تیموس - تیموس) و محیطی (طحال، غدد لنفاوی) دارد. واکنش دفاعی توسط لنفوسیت های تشکیل شده در این اندام ها انجام می شود. لنفوسیت های نوع B، هنگام ملاقات با آنتی ژن های خارجی، به سلول های پلاسما تمایز می یابند که پروتئین های خاصی را به خون ترشح می کنند - ایمونوگلوبولین ها (آنتی بادی ها). این آنتی بادی ها وقتی با آنتی ژن ترکیب می شوند، آنها را بی ضرر می کنند. این واکنش ایمنی هومورال نامیده می شود.

لنفوسیت‌های نوع T با از بین بردن سلول‌های خارجی، مانند رد پیوند و سلول‌های جهش‌یافته بدن خود، ایمنی سلولی را ایجاد می‌کنند. بر اساس محاسبات ارائه شده توسط F. Bernett (1971)، حدود 10 تا 6 جهش خود به خود در هر تغییر ژنتیکی سلول های انسانی در حال تقسیم در طول یک روز جمع می شود، یعنی. در سطوح سلولی و مولکولی، فرآیندهایی که هموستاز را نقض می کنند، به طور مداوم رخ می دهند. لنفوسیت های T سلول های جهش یافته بدن خود را تشخیص داده و از بین می برند، بنابراین عملکرد نظارت ایمنی را تضمین می کنند.

سیستم ایمنی پایداری ژنتیکی ارگانیسم را کنترل می کند. این سیستم، متشکل از اندام های جدا شده از نظر تشریحی، یک وحدت عملکردی را نشان می دهد. خاصیت دفاع ایمنی در پرندگان و پستانداران به بالاترین حد خود رسیده است.

تنظیم هموستازتوسط اندام ها و سیستم های زیر انجام می شود (شکل 91):

1) سیستم عصبی مرکزی؛

2) سیستم عصبی غدد درون ریز، که شامل هیپوتالاموس، غده هیپوفیز، غدد درون ریز محیطی است.

3) یک سیستم غدد درون ریز منتشر (DES)، که توسط سلول های غدد درون ریز واقع در تقریباً تمام بافت ها و اندام ها (قلب، ریه، دستگاه گوارش، کلیه ها، کبد، پوست و غیره) نمایش داده می شود. بخش عمده ای از سلول های DES (75٪) در اپیتلیوم دستگاه گوارش متمرکز شده است.

اکنون مشخص شده است که تعدادی از هورمون ها به طور همزمان در ساختارهای عصبی مرکزی و سلول های غدد درون ریز دستگاه گوارش وجود دارند. بنابراین هورمون های انکفالین و اندورفین در سلول های عصبی و سلول های غدد درون ریز پانکراس و معده یافت می شوند. کولیسیستوکینین در مغز و دوازدهه یافت شد. چنین حقایقی مبنایی را برای ایجاد فرضیه ای در مورد وجود یک سیستم واحد از سلول های اطلاعات شیمیایی در بدن فراهم کرد. یکی از ویژگی های تنظیم عصبی سرعت شروع پاسخ است و تأثیر آن مستقیماً در محلی که سیگنال در امتداد عصب مربوطه می رسد آشکار می شود. واکنش کوتاه مدت است.

در سیستم غدد درون ریز، تأثیرات تنظیمی با عملکرد هورمون هایی همراه است که با خون در سراسر بدن حمل می شود. اثر عمل طولانی مدت است و ویژگی محلی ندارد.

یکی شدن مکانیسم های تنظیمی عصبی و غدد درون ریز در هیپوتالاموس اتفاق می افتد. سیستم عصبی غدد درون ریز عمومی اجازه می دهد تا واکنش های هومئوستاتیک پیچیده مرتبط با تنظیم عملکرد احشایی بدن را انجام دهد.

هیپوتالاموس همچنین دارای عملکرد غده ای است و هورمون های عصبی تولید می کند. نوروهورمون ها با ورود خون به لوب قدامی غده هیپوفیز، ترشح هورمون های استوایی غده هیپوفیز را تنظیم می کنند. هورمون های استوایی به طور مستقیم کار غدد درون ریز را تنظیم می کنند. به عنوان مثال، هورمون محرک تیروئید از غده هیپوفیز، غده تیروئید را با افزایش سطح هورمون تیروئید در خون تحریک می کند. هنگامی که غلظت هورمون بیش از حد معمول برای یک ارگانیسم خاص افزایش می یابد، عملکرد تحریک کننده تیروئید غده هیپوفیز مهار می شود و فعالیت غده تیروئید ضعیف می شود. بنابراین، برای حفظ هموستاز، تعادل فعالیت عملکردی غده با غلظت هورمون در خون در گردش ضروری است.

این مثال اصل کلی واکنش های هموستاتیک را نشان می دهد: انحراف از سطح اولیه --- سیگنال --- فعال سازی مکانیسم های تنظیمی طبق اصل بازخورد --- تصحیح تغییرات (نرمال سازی).

برخی از غدد درون ریز به طور مستقیم به غده هیپوفیز وابسته نیستند. این جزایر پانکراس هستند که انسولین و گلوکاگون، مدولای فوق کلیوی، غده صنوبری، تیموس، غدد پاراتیروئید را تولید می کنند.

تیموس جایگاه ویژه ای در سیستم غدد درون ریز دارد. این ماده موادی شبیه هورمون تولید می کند که تشکیل لنفوسیت های T را تحریک می کند و بین مکانیسم های ایمنی و غدد درون ریز رابطه برقرار می شود.

توانایی حفظ هموستاز یکی از مهمترین ویژگی های یک سیستم زنده است که در حالت تعادل دینامیکی با شرایط محیطی است. توانایی حفظ هموستاز در گونه‌های مختلف یکسان نیست، در حیوانات و انسان‌های بالاتر که مکانیسم‌های پیچیده عصبی، غدد درون ریز و ایمنی تنظیم دارند، بالاست.

در انتوژنز، هر دوره سنی با ویژگی های متابولیسم، انرژی و مکانیسم های هموستاز مشخص می شود. در بدن کودک، فرآیندهای جذب بر غیر همسان سازی غالب است، که رشد، افزایش وزن بدن را تعیین می کند، مکانیسم های هموستاز هنوز به اندازه کافی بالغ نشده اند، که اثری بر روند فرآیندهای فیزیولوژیکی و آسیب شناختی بر جای می گذارد.

با افزایش سن، فرآیندهای متابولیک، مکانیسم های تنظیمی بهبود می یابد. در بزرگسالی، فرآیندهای جذب و غیر همسان سازی، سیستم عادی سازی هموستاز جبران می کند. با افزایش سن، شدت فرآیندهای متابولیک کاهش می یابد، قابلیت اطمینان مکانیسم های تنظیمی ضعیف می شود، عملکرد تعدادی از اندام ها از بین می رود، و در همان زمان مکانیسم های خاص جدیدی ایجاد می شود که از حفظ هموستاز نسبی حمایت می کند. این به ویژه در افزایش حساسیت بافت ها به عملکرد هورمون ها همراه با تضعیف تأثیرات عصبی بیان می شود. در این دوره، ویژگی‌های تطبیقی ​​ضعیف می‌شوند، بنابراین، افزایش شرایط بار و استرس می‌تواند به راحتی مکانیسم‌های هموستاتیک را مختل کند و اغلب به علت شرایط پاتولوژیک تبدیل شود.

آگاهی از این الگوها برای یک پزشک آینده ضروری است، زیرا این بیماری نتیجه نقض مکانیسم ها و راه های بازگرداندن هموستاز در انسان است.

هموستاز, هموستاز (هموستاز; یونانی، homoios مشابه، یکسان + حالت سکون، بی حرکتی)، - ثبات دینامیکی نسبی محیط داخلی (خون، لنف، مایع بافتی) و ثبات فیزیول های اصلی، عملکردها (گردش خون، تنفس، تنظیم حرارت، متابولیسم، و غیره) بدن انسان l حیوانات. مکانیسم های نظارتی حمایت کننده فیزیول حالت یا خواص سلول ها، اندام ها و سیستم های کل ارگانیسم در سطح بهینه را هموستاتیک می نامند.

همانطور که می دانید سلول زنده یک سیستم متحرک و خود تنظیم است. سازمان داخلی آن توسط فرآیندهای فعال با هدف محدود کردن، جلوگیری یا حذف تغییرات ناشی از تأثیرات مختلف از محیط خارجی و داخلی پشتیبانی می شود. توانایی بازگشت به حالت اولیه پس از انحراف از سطح متوسط ​​معین ناشی از این یا آن عامل "مزاحم کننده" ویژگی اصلی سلول است. ارگانیسم چند سلولی یک سازمان یکپارچه است، عناصر سلولی برای انجام عملکردهای مختلف تخصصی هستند. تعامل درون بدن توسط مکانیسم های پیچیده تنظیمی، هماهنگ کننده و مرتبط با مشارکت عوامل عصبی، هومورال، متابولیک و سایر عوامل انجام می شود. بسیاری از مکانیسم های جداگانه تنظیم کننده روابط درون و بین سلولی، در تعدادی از موارد، اثرات متضاد (متضاد) متقابل دارند و یکدیگر را متعادل می کنند. این منجر به استقرار یک فیزیول متحرک، پس‌زمینه (فیزیول، تعادل) در بدن می‌شود و به سیستم زنده اجازه می‌دهد تا با وجود تغییرات در محیط و تغییراتی که در طول زندگی بدن رخ می‌دهد، ثبات پویایی نسبی را حفظ کند.

اصطلاح هموستاز در سال 1929 توسط عامر پیشنهاد شد. فیزیولوژیست W. Cannon، که معتقد بود فیزیول، فرآیندهایی که ثبات را در بدن حفظ می کند، آنقدر پیچیده و متنوع هستند که توصیه می شود آنها را با نام عمومی G ترکیب کنید. با این حال، در اوایل سال 1878، C. Bernard نوشت که همه فرآیندهای زندگی تنها یک هدف دارند، حفظ ثبات شرایط زندگی در محیط داخلی ما. اظهارات مشابهی در آثار بسیاری از محققان در قرن 19 و نیمه اول قرن 20 یافت می شود. [E. Pfluger، S. Richet، Frederic (L. A. Fredericq)، I. M. Sechenov، I. P. Pavlov، K. M. Bykov و دیگران]. آثار L.S. Stern (o، sotr.)، اختصاص داده شده به نقش توابع مانع (نگاه کنید به)، تنظیم ترکیب و خواص ریزمحیط اندام ها و بافت ها، نقش زیادی در مطالعه G.

ایده G. با مفهوم تعادل پایدار (غیر نوسانی) در بدن مطابقت ندارد - اصل تعادل برای فیزیول پیچیده و بیوشیمی قابل اجرا نیست. فرآیندهای در حال وقوع در سیستم های زنده همچنین تقابل G. با نوسانات ریتمیک در محیط داخلی اشتباه است (نگاه کنید به ریتم های بیولوژیکی). G. به معنای گسترده، مسائل مربوط به دوره چرخه ای و فازی واکنش ها، جبران (رجوع کنید به فرآیندهای جبرانی)، تنظیم و خود تنظیمی فیزیول، عملکردها (به خود تنظیمی عملکردهای فیزیولوژیکی مراجعه کنید)، پویایی وابستگی متقابل عصبی را پوشش می دهد. ، هومورال و سایر اجزای فرآیند تنظیمی. مرزهای G. می تواند سفت و سخت باشد، بسته به سن، جنسیت، اجتماعی، پروفسور متفاوت است. و شرایط دیگر

به گفته دبلیو کانن، از اهمیت ویژه ای برای عملکردهای حیاتی ارگانیسم، پایداری ترکیب خون - ماتریکس مایع ارگانیسم است. پایداری واکنش فعال آن (pH)، فشار اسمزی، نسبت الکترولیت ها (سدیم، کلسیم، کلر، منیزیم، فسفر)، محتوای گلوکز، تعداد عناصر تشکیل شده و غیره از 7.35-7.47 فراتر می رود. حتی اختلالات شدید متابولیسم اسید-باز با پاتول، تجمع اسیدها در مایع بافت، به عنوان مثال، با اسیدوز دیابتی، تأثیر بسیار کمی بر واکنش فعال خون دارد (به تعادل اسید و باز مراجعه کنید). علیرغم این واقعیت که فشار اسمزی خون و مایع بافتی به دلیل عرضه مداوم محصولات اسمزی فعال متابولیسم بینابینی، دچار نوسانات مداوم می شود، در سطح معینی باقی می ماند و فقط در برخی شرایط مشخص پاتول تغییر می کند (به فشار اسمزی مراجعه کنید). حفظ ثبات فشار اسمزی برای تبادل آب و حفظ تعادل یونی در بدن از اهمیت بالایی برخوردار است (به متابولیسم آب-نمک مراجعه کنید). ثابت ترین غلظت یون های سدیم در محیط داخلی است. محتوای سایر الکترولیت ها نیز در محدوده های باریکی در نوسان است. وجود تعداد زیادی از گیرنده های اسمزی (نگاه کنید به) در بافت ها و اندام ها، از جمله در تشکیلات عصبی مرکزی (هیپوتالاموس، هیپوکامپ)، و یک سیستم هماهنگ از تنظیم کننده های متابولیسم آب و ترکیب یونی به بدن اجازه می دهد تا به سرعت تغییرات در خون اسمزی را حذف کند. فشار، به عنوان مثال، با ورود آب به بدن رخ می دهد.

علیرغم این واقعیت که خون محیط داخلی عمومی بدن است، سلول های اندام ها و بافت ها مستقیماً با آن تماس ندارند. در موجودات چند سلولی، هر اندام دارای محیط داخلی (ریزمحیط) مربوط به ویژگی های ساختاری و عملکردی آن است و وضعیت طبیعی اندام ها به مواد شیمیایی بستگی دارد. ترکیب، فیزیکی و شیمیایی، زیستی و سایر خواص این ریزمحیط. G. او به دلیل وضعیت عملکردی موانع هیستوهماتوژن (نگاه کنید به توابع سد) و نفوذپذیری آنها در جهت خون -> مایع بافتی، مایع بافتی -> خون است.

از اهمیت ویژه ای پایداری محیط داخلی برای فعالیت ج. n از.: حتی شیمی ناچیز. و فیزیکی و شیمیایی جابجایی هایی که در مایع مغزی نخاعی، گلیا و فضاهای اطراف سلولی رخ می دهد می تواند باعث اختلال شدید در روند زندگی در سلول های عصبی فردی یا مجموعه آنها شود (به سد خونی مغزی مراجعه کنید). یک سیستم هموستاتیک پیچیده، شامل مکانیسم‌های مختلف عصبی-هومورال، بیوشیمیایی، همودینامیک و سایر مکانیسم‌های تنظیم، سیستمی برای تضمین سطح بهینه فشار خون است (نگاه کنید به). در این مورد، حد بالای سطح فشار خون توسط قابلیت های عملکردی بارورسپتورهای سیستم عروقی بدن تعیین می شود (به آنژیوسپتورها مراجعه کنید)، و حد پایین توسط نیازهای بدن برای تامین خون تعیین می شود.

کامل‌ترین مکانیسم‌های هموستاتیک در بدن حیوانات و انسان‌های بالاتر شامل فرآیندهای تنظیم حرارت است (نگاه کنید به). در حیوانات هومیوترمیک، نوسانات دما در قسمت های داخلی بدن در طول ناگهانی ترین تغییرات دما در محیط از یک دهم درجه تجاوز نمی کند.

محققان مختلف به روش های مختلف مکانیسم های زیستی عمومی را توضیح می دهند. شخصیت زیربنایی G. بنابراین، W. Cannon اهمیت خاصی به c. n N از صفحه، L. A. Orbeli یکی از عوامل پیشرو G. عملکرد تطبیقی-تروفیک سیستم عصبی سمپاتیک را در نظر گرفت. نقش سازماندهی دستگاه عصبی (اصل عصبیت) زیربنای ایده های شناخته شده در مورد جوهر اصول G. (I. M. Sechenov ، I. P. Pavlov ، A. D. Speransky و غیره) است. با این حال، نه اصل غالب (A.A. Ukhtomsky)، نه نظریه توابع مانع (L.S. Shtern)، نه سندرم سازگاری عمومی (G. Selye)، نه نظریه سیستم های عملکردی (P.K. (NI Grashchenkov) و بسیاری نظریه های دیگر. اجازه ندهید مشکل G به طور کامل حل شود.

در برخی موارد، ایده G. به درستی برای توضیح فیزیول، حالات، فرآیندها و حتی پدیده های اجتماعی جدا شده استفاده نمی شود. اینگونه بود که اصطلاحات «ایمونولوژیک»، «الکترولیت»، «سیستمیک»، «مولکولی»، «فیزیکوشیمیایی»، «هموستاز ژنتیکی» و غیره که در ادبیات با آن مواجه می شوند به وجود آمد. G. به اصل خود تنظیمی (نگاه کنید به سیستم بیولوژیکی، خودتنظیمی در سیستم های بیولوژیکی). نمونه ای از حل مشکل G. از دیدگاه سایبرنتیک، تلاش Ashby (WR Ashby, 1948) برای طراحی یک دستگاه خود تنظیمی است که توانایی موجودات زنده را برای حفظ سطح برخی از مقادیر در فیزیول، شبیه سازی می کند، مجاز است. محدودیت ها (به هوموستات مراجعه کنید). برخی از نویسندگان محیط داخلی بدن را به شکل یک سیستم زنجیره ای پیچیده با بسیاری از "ورودی های فعال" (ارگان های داخلی) و فیزیول فردی، شاخص ها (جریان خون، فشار خون، تبادل گاز و غیره)، ارزش هر کدام در نظر می گیرند. که ناشی از فعالیت «ورودی ها» است.

در عمل، محققان و پزشکان با سؤالاتی در مورد ارزیابی توانایی های انطباقی (تطبیقی) یا جبرانی بدن، تنظیم، تقویت و تحرک آنها و پیش بینی پاسخ های بدن به تأثیرات مزاحم روبرو هستند. برخی از حالت های بی ثباتی اتونومیک ناشی از نارسایی، بیش از حد یا نارسایی مکانیسم های تنظیمی به عنوان "بیماری های هموستاز" در نظر گرفته می شوند. با یک قرارداد خاص، آنها می توانند شامل اختلالات عملکردی فعالیت طبیعی بدن مرتبط با افزایش سن، بازسازی اجباری ریتم های بیولوژیکی، برخی از پدیده های دیستونی رویشی، واکنش بیش از حد و کم جبرانی تحت استرس و تأثیرات شدید (به استرس مراجعه کنید) و غیره باشند. .

برای ارزیابی وضعیت مکانیسم های هموستاتیک در فیزیول، آزمایش و در یک گوه، در عمل از تست های عملکردی با دوز مختلف (سرما، گرما، آدرنالین، انسولین، مزاتونیک و غیره) با تعیین نسبت مواد فعال بیولوژیکی استفاده می شود. هورمون ها، واسطه ها، متابولیت ها) در خون و ادرار و غیره.

مکانیسم های بیوفیزیکی هموستاز

از دیدگاه شیمی. بیوفیزیکدانان هموستاز حالتی است که در آن تمام فرآیندهای مسئول تبدیل انرژی در بدن در تعادل دینامیکی هستند. این حالت بیشترین ثبات را دارد و با فیزیول بهینه مطابقت دارد. مطابق با مفاهیم ترمودینامیک (نگاه کنید به) یک ارگانیسم و ​​یک سلول می توانند وجود داشته باشند و با چنین شرایط محیطی سازگار شوند که تحت آن امکان ایجاد یک جریان ثابت فیزیکی و شیمیایی در بیول، سیستم وجود دارد. فرآیندها، یعنی هموستاز. نقش اصلی در ایجاد G. در درجه اول به سیستم های غشای سلولی تعلق دارد که مسئول فرآیندهای بیوانرژیک هستند و سرعت ورود و انتشار مواد توسط سلول ها را تنظیم می کنند (نگاه کنید به غشاهای بیولوژیکی).

از این دیدگاه، علل اصلی اختلال، واکنش‌های غیر آنزیمی هستند که برای زندگی عادی غیرعادی هستند و در غشاها رخ می‌دهند. در بیشتر موارد، اینها واکنش های زنجیره ای اکسیداسیون با مشارکت رادیکال های آزاد هستند که در فسفولیپیدهای سلول ها ایجاد می شوند. این واکنش ها منجر به آسیب به عناصر ساختاری سلول ها و اختلال در عملکرد تنظیم می شود (به رادیکال ها، واکنش های زنجیره ای مراجعه کنید). عواملی که باعث اختلال G. می شوند نیز شامل عوامل ایجاد رادیکال - پرتوهای یونیزه، سموم عفونی، برخی محصولات غذایی، نیکوتین و همچنین کمبود ویتامین ها و غیره است.

یکی از عوامل اصلی که حالت هموستاتیک و عملکرد غشاها را تثبیت می کند، آنتی اکسیدان های زیستی هستند که از توسعه واکنش های رادیکال اکسیداتیو جلوگیری می کنند (نگاه کنید به آنتی اکسیدان ها).

ویژگی های سنی هموستاز در کودکان

پایداری محیط داخلی بدن و ثبات نسبی فیزیکی و شیمیایی. شاخص‌ها در دوران کودکی با غلبه آشکار فرآیندهای متابولیک آنابولیک بر فرآیندهای کاتابولیک ارائه می‌شوند. این یک شرط ضروری برای رشد است (نگاه کنید به) و بدن کودک را از بدن بزرگسالان متمایز می کند که در آن شدت فرآیندهای متابولیک در حالت تعادل پویا است. در ارتباط با این، تنظیم نورواندوکرین G. بدن کودک شدیدتر از بزرگسالان است. هر دوره سنی با ویژگی های خاصی از مکانیسم های G. و تنظیم آنها مشخص می شود. بنابراین، کودکان بسیار بیشتر از بزرگسالان به اختلالات شدید G. مبتلا می شوند که اغلب تهدید کننده زندگی هستند. این اختلالات اغلب با عدم بلوغ عملکردهای هموستاتیک کلیه ها همراه است، با اختلال در عملکردها - کیش. عملکرد دستگاه تنفسی یا تنفسی ریه ها (به تنفس مراجعه کنید).

رشد کودک، که در افزایش توده سلول های او بیان می شود، با تغییرات مشخصی در توزیع مایع در بدن همراه است (نگاه کنید به متابولیسم آب نمک). افزایش مطلق در حجم مایع خارج سلولی از میزان افزایش وزن کلی عقب است؛ بنابراین، حجم نسبی محیط داخلی که به صورت درصدی از وزن بدن بیان می شود، با افزایش سن کاهش می یابد. این وابستگی به ویژه در سال اول پس از تولد آشکار می شود. در کودکان بزرگتر، سرعت تغییر در حجم نسبی مایع خارج سلولی کاهش می یابد. سیستم تنظیم ثبات حجم مایع (تنظیم حجم) جبران انحرافات در تعادل آب در محدوده های نسبتاً باریک را فراهم می کند. درجه بالایی از هیدراتاسیون بافت در نوزادان و کودکان خردسال، نیاز کودک به آب (به ازای واحد وزن بدن) را نسبت به بزرگسالان به طور قابل توجهی بیشتر تعیین می کند. از دست دادن آب یا محدودیت آن به سرعت منجر به ایجاد کم آبی ناشی از بخش خارج سلولی، یعنی محیط داخلی می شود. در عین حال، کلیه ها - ارگان های اجرایی اصلی در سیستم تنظیم حجم - باعث صرفه جویی در مصرف آب نمی شوند. عامل محدود کننده تنظیم نابالغی سیستم توبولار کلیه است. مهمترین ویژگی کنترل نورواندوکرین G. در نوزادان و کودکان خردسال شامل ترشح نسبتاً زیاد و دفع کلیوی آلدوسترون است (نگاه کنید به) که تأثیر مستقیمی بر وضعیت هیدراتاسیون بافت و عملکرد لوله های کلیوی دارد.

تنظیم فشار اسمزی پلاسمای خون و مایع خارج سلولی در کودکان نیز محدود است. اسمولالیته محیط داخلی در محدوده وسیع تری (+ 50 mosm / l) نسبت به بزرگسالان (+ 6 mosm / l) در نوسان است. این به دلیل اندازه بیشتر سطح بدن به ازای هر 1 کیلوگرم وزن و در نتیجه از دست دادن قابل توجه آب در طول تنفس و همچنین به دلیل نابالغی مکانیسم های کلیوی غلظت ادرار در کودکان است. اختلالات G. که با هیپراسموس آشکار می شود، به ویژه اغلب در کودکان دوره نوزادی و ماه های اول زندگی مشاهده می شود. در سنین بالاتر، هیپواسموز شروع به غالب شدن می کند که با hl همراه است. arr با رفت - کیش. بیماری یا بیماری کلیوی تنظیم یونی G. کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است که ارتباط نزدیکی با فعالیت کلیه ها و ماهیت تغذیه دارد.

قبلاً اعتقاد بر این بود که عامل اصلی تعیین کننده مقدار فشار اسمزی مایع خارج سلولی غلظت سدیم است، اما مطالعات بعدی نشان داده است که هیچ ارتباط نزدیکی بین محتوای سدیم در پلاسمای خون و مقدار کل وجود ندارد. فشار اسمزی در پاتولوژی استثناء فشار خون پلاسما است. در نتیجه، انجام درمان هومئوستاتیک با معرفی محلول‌های گلوکز-نمک نه تنها نیازمند نظارت بر میزان سدیم در سرم یا پلاسما، بلکه همچنین تغییرات در اسمولاریته کل مایع خارج سلولی است. غلظت قند و اوره در حفظ فشار اسمزی عمومی در محیط داخلی اهمیت زیادی دارد. محتوای این مواد فعال اسمزی و تأثیر آنها بر متابولیسم آب نمک در بسیاری از شرایط پاتول می تواند به شدت افزایش یابد. بنابراین، برای هر گونه تخلف از G. لازم است غلظت قند و اوره تعیین شود. با توجه به موارد فوق، در کودکان خردسال با نقض رژیم های آب نمک و پروتئین، حالت هیپر- یا هیپواسموز نهفته، هیپرازوتمی ممکن است ایجاد شود (E. Kerpel-Froniusz, 1964).

یک شاخص مهم که G. را در کودکان مشخص می کند، غلظت یون هیدروژن در خون و مایع خارج سلولی است. در دوره قبل از تولد و اوایل پس از تولد، تنظیم تعادل اسید-باز ارتباط نزدیکی با درجه اشباع اکسیژن خون دارد که با غلبه نسبی گلیکولیز بی هوازی در فرآیندهای بیوانرژیک توضیح داده می شود. در این مورد، حتی هیپوکسی متوسط ​​در جنین با تجمع شیر برای شما در بافت های آن همراه است. علاوه بر این، نابالغی عملکرد اسیدوژنتیک کلیه ها پیش نیازهای ایجاد اسیدوز "فیزیولوژیکی" را ایجاد می کند (نگاه کنید به). در ارتباط با ویژگی های G.، نوزادان تازه متولد شده اغلب ناامیدی هایی در آستانه بین فیزیولوژیکی و پاتولوژیک دارند.

بازسازی سیستم عصبی غدد درون ریز در دوره بلوغ نیز با تغییرات G همراه است. با این حال، عملکرد دستگاه های اجرایی (کلیه ها، ریه ها) در این سن به حداکثر درجه بلوغ می رسد، بنابراین سندرم های شدید یا G. بیماری ها نادر هستند، اغلب اینطور است

در مورد تغییرات جبران شده در متابولیسم، که فقط با بیوشیمی، آزمایش خون قابل تشخیص است. در کلینیک، برای مشخص کردن G. در کودکان، بررسی شاخص های زیر ضروری است: هماتوکریت، فشار اسمزی کل، سدیم، پتاسیم، قند، بی کربنات ها و اوره در خون و همچنین pH خون، pO 2 و pCO 2. .

ویژگی های هموستاز در سنین پیری و سالمندی

سطح یکسانی از مقادیر هموستاتیک در دوره های سنی مختلف به دلیل تغییرات متفاوت در سیستم های تنظیم آنها حفظ می شود. به عنوان مثال، ثبات فشار خون در سنین پایین به دلیل برون ده قلبی بالاتر و مقاومت عروق محیطی کل کم، و در افراد مسن و سالخورده - به دلیل مقاومت کلی محیطی بالاتر و کاهش برون ده قلبی حفظ می شود. با افزایش سن بدن، پایداری مهمترین فیزیول، عملکردها تحت شرایط کاهش قابلیت اطمینان و کاهش دامنه احتمالی فیزیول، تغییر در G. توسعه مکانیسم های تطبیقی ​​خاص حفظ می شود. این باعث حفظ سطح ثابت قند خون، pH خون، فشار اسمزی، پتانسیل غشایی سلول ها و غیره می شود.

تغییرات در مکانیسم‌های تنظیم عصبی-هومورال (نگاه کنید به)، افزایش حساسیت بافت به عملکرد هورمون‌ها و واسطه‌ها در برابر پس‌زمینه تضعیف تأثیرات عصبی از اهمیت اساسی در حفظ G. در طول فرآیند پیری برخوردار است.

با افزایش سن، کار قلب، تهویه ریوی، تبادل گاز، عملکرد کلیه، ترشح غدد گوارشی، عملکرد غدد درون ریز، متابولیسم و ​​غیره به طور قابل توجهی تغییر می کند. مسیر طبیعی (دینامیک) تغییرات در شدت متابولیسم و ​​فیزیول. با افزایش سن در طول زمان عمل می کند. اهمیت روند تغییرات مرتبط با سن برای توصیف روند پیری یک فرد، تعیین زیست و سن او بسیار مهم است.

در سنین پیری و سالمندی، پتانسیل کلی مکانیسم های انطباقی کاهش می یابد. بنابراین، در سنین بالا، با افزایش بارها، استرس ها و سایر موقعیت ها، احتمال شکست مکانیسم های انطباقی و اختلالات G. افزایش می یابد. چنین کاهشی در قابلیت اطمینان مکانیسم های G. یکی از مهم ترین پیش نیازها برای ایجاد پاتول، اختلالات در دوران پیری است.

کتابشناسی - فهرست کتب: Adolf E. توسعه مقررات فیزیولوژیکی، ترجمه. از انگلیسی، M.، 1971، bibliogr. طرح های Anokhin PK در مورد فیزیولوژی سیستم های عملکردی، M.، 1975، bibliogr. در e l t and-sh e در Yu. E., SamsyginG, A. and Ermakova IA به ویژگی عملکرد تنظیم کننده اسمز کلیه در کودکان دوره نوزادی، اطفال، شماره 5، ص. 46, 1975; Gellhorn E. عملکردهای تنظیمی سیستم عصبی خودمختار، ترانس. از انگلیسی، M., 1948, bibliogr .; گلنزدورف پی. و پریگوژین I. نظریه ترمودینامیکی ساختار "پایداری و نوسانات، ترنس. از انگلیسی، M., 1973, bibliogr. هموستاز، ویرایش. P. D. Gorizontova، M.، 1976; عملکرد تنفسی خون جنین در کلینیک زنان و زایمان، ویرایش. L.S. Persianinova و دیگران، M.، 1971; Kassil G. N. مشکل هموستاز در فیزیولوژی و کلینیک، Vestn. آکادمی علوم پزشکی اتحاد جماهیر شوروی، شماره 7، ص. 64, 1966, bibliogr .; Rozanova VD Sketches on eksperimental age pharmacology, L., 1968, bibliogr.; F r در مورد l-to و با تنظیم VV، سازگاری و پیری، JI.، 1970، bibliogr. Stern LS محیط غذایی فوری اندام ها و بافت ها، M.، 1960; CannonW. ب. سازمان هموستاز فیزیولوژیکی، Physiol. Rev., v. 9، ص. 399, 1929; تنظیم کننده های هوموستاتیک، ویرایش. توسط G, E. W. Wolstenholme a. J. Knight, L. 1969; Langley L. L. هموستاز، استرودزبورگ، 1973.

G. H. Kassil; Yu. E. Veltischev (پد.)، B. H. Tarusov (بیوفیزیک)، V. V. Frolkis (گر.).