Homeostaza i jej znaczenie

Podstawą prawidłowego funkcjonowania komórek i całego organizmu człowieka jest homeostazahomeostazahomeostaza, czyli utrzymanie stałych wartości parametrów wewnętrznego środowiska organizmu mimo zmiennych warunków zewnętrznych. Do podstawowych parametrów życiowych należą m.in.:

• temperatura ciała;

• stężenie glukozy we krwi;

• ilość wody w organizmie.

Ich rozregulowanie skutkuje zaburzeniem homeostazy. Stan ten prowadzi do chorób, a czasami nawet do śmierci.

W utrzymaniu homeostazy biorą udział  wszystkie układy organizmu, główne funkcje regulacyjne pełnią jednak układ nerwowy i dokrewny (hormonalny). Rola układu nerwowego polega na zarejstrowaniu zmiany parametru przez odpowiedni receptorreceptorreceptor, a następnie przesłaniu informacji o tej zmianie do efektora, jakim najczęściej jest gruczoł dokrewny. Wydzielony przez niego hormon lub hormony uruchamiają różne reakcje, których celem jest przywrócenie równowagi wewnętrznej.

R1CAdm5LTbKp9

Ilustracja przedstawia zarys człowieka na błękitnym tle. We wnętrzu człowieka zaznaczono serce oraz odchodzące od niego żyły (niebieskie) i tętnice (czerwone). Wokół człowieka znajdują się trzy obrazki przedstawiające termometr, wodę i kostki cukru.

Organizm człowieka precyzyjnie reguluje temperaturę ciała

Prawidłowa temperatura ciała człowieka jest stała i wynosi średnio 36,6°C. Kontrolę nad jej utrzymaniem sprawuje układ nerwowy. Ośrodek termoregulacjitermoregulacjatermoregulacji znajduje się w podwzgórzupodwzgórzepodwzgórzu.

Gdy temperatura otoczenia jest niska (wynosi np. 2°C), utrata ciepła z powierzchni skóry się nasila. Obniżenie temperatury skóry odbierane jest przez ośrodek termoregulacji, który uruchamia reakcje ograniczające utratę ciepła i zwiększające jego wytwarzanie:

• skurcz naczyń skórnych;

• zmniejszenie częstości oddechów;

• drżenie mięśni;

• zwiększenie tempa przemiany materii.

Kiedy natomiast temperatura otoczenia jest wysoka, ośrodek termoregulacji decyduje o włączeniu reakcji zwiększających utratę ciepła z organizmu:

• rozkurcz naczyń skórnych;

• zwiększenie częstości oddechów;

• zwiększenie wydzielania potu;

• zmniejszenie tempa przemiany materii.

Wskutek długotrwałego przebywania w zimnym, wietrznym i wilgotnym środowisku wychładzanie organizmu zachodzi szybciej niż wytwarzanie w nim ciepła. Następuje wówczas nadmierne obniżenie temperatury ciała, czyli dochodzi do tzw. hipotermiihipotermiahipotermii. Pojawiają się dreszcze, maleje częstość oddechów, obniża się ciśnienie tętnicze, a czynność serca i procesy przemiany materii ulegają spowolnieniu. Śmierć następuje przy obniżeniu wewnętrznej temperatury ciała do ok. 22°C.

Natomiast nadmierne podwyższenie temperatury ciała, czyli gorączkagorączkagorączka (u człowieka jest to temperatura ciała przekraczająca 38°C), występuje na skutek podrażnienia ośrodka termoregulacji w podwzgórzu. Działanie gorączkotwórcze mają różne substancje, m.in. toksyny bakteryjne i wirusowe oraz produkty rozpadu tkanek po urazach i oparzeniach.  Temperatura ciała przekraczająca 41,5°C może prowadzić do śmierci.

W regulacji poziomu glukozy we krwi uczestniczy układ nerwowy i dokrewny

W utrzymaniu stałej masy ciała kluczowa jest równowaga między energią dostarczaną do organizmu a energią zużywaną. Energia dostarczana jest organizmowi z pożywieniem. Kontrolę nad ilością przyjmowanego pokarmu, a zatem nad ilością dostarczanej energii, sprawuje podwzgórze, w którym zlokalizowane są ośrodki głodu i sytości.

Po posiłku wzrasta stężenie glukozy we krwi, co prowadzi do aktywacji ośrodka sytości – hamującego apetyt.

Kiedy stężenie glukozy we krwi spada, zostaje aktywowany ośrodek głodugłódgłodu – wyzwalający mechanizm poszukiwania, zdobywania i przyjmowania pożywienia.

Za regulację stężenia glukozy we krwi odpowiada również układ dokrewny (hormonalny). U ludzi norma stężenia tego cukru we krwi na czczo wynosi 70–99 mg/dl. Homeostaza glukozy zależy od antagonistycznego działania insulinyinsulinainsuliny i glukagonuglukagonglukagonu – hormonów wydzielanych przez trzustkę.

Kiedy stężenie glukozy we krwi wzrasta ponad normę, wydzielana jest insulina, która powoduje pobieranie glukozy z krwi do komórek ciała, zmniejszając stężenie glukozy we krwi.

Kiedy zaś stężenie glukozy we krwi spada poniżej normy, wydzielany jest glukagon, który zwiększa uwalnianie glukozy do krwi z magazynów energii, np. z glikogenu w wątrobie, powodując wzrost stężenia glukozy we krwi.

Obniżenie stężenia glukozy we krwi poniżej prawidłowych wartości to hipoglikemiahipoglikemiahipoglikemia (inaczej: niedocukrzenie krwi). Jej przyczynami mogą być: niedostateczna ilość węglowodanów w diecie, długotrwały wysiłek fizyczny, spożywanie alkoholu, przedawkowanie insuliny. Objawami hipoglikemii są uczucie głodu, osłabienie, obfite pocenie się, drgawki, a nawet śpiączka hipoglikemicznaśpiączka hipoglikemicznaśpiączka hipoglikemiczna.

Wzrost stężenia glukozy we krwi ponad normę to hiperglikemiahiperglikemiahiperglikemia (inaczej: przecukrzenie krwi). Do przyczyn hiperglikemii należą m.in.: nadmierna ilość spożywanych cukrów, niedobór insuliny i stres.

Hiperglikemia kilkukrotnie potwierdzona w badaniach laboratoryjnych świadczy o rozwoju cukrzycy. Nieleczona lub nieprawidłowo leczona cukrzyca prowadzi do uszkodzenia różnych narządów, zwłaszcza oczu, nerek, nerwów, serca oraz naczyń krwionośnych.

Stały poziom wody w organizmie kontroluje układ nerwowy, dokrewny i wydalniczy

Woda jest głównym składnikiem osocza krwi i tworzy środowisko do zachodzenia wszystkich przemian chemicznych w komórkach.

Informacje o ilości wody w organizmie odbierane są przez receptory w naczyniach krwionośnych, które przekazują je dalej, do podwzgórza.

Niedobór wody powoduje wzrost intensywności jej odzyskiwania w nerkach, w wyniku czego dochodzi do zagęszczenia moczu. Proces ten jest kontrolowany przez hormon wydzielany przez mózgowie, który zwiększa wchłanianie wody w kanalikach nerkowych. W przypadku niedoboru wody, konieczne jest również uzupełnienie jej zapasów poprzez spożycie płynów, w związku z czym pojawia się odczucie pragnieniapragnieniepragnienia.

Kiedy w organizmie występuje nadmiar wody, przyspieszone zostaje tempo jej usuwania. Mózg uwalnia wówczas mniej hormonu odpowiedzialnego za wchłanianie wody, przez co jest ona w większej ilości wydalana z organizmu. Skutkuje to zwiększeniem objętości moczu i częstości jego wydalania. Woda usuwana jest także z kałem, potem oraz parą wodną podczas oddychania.

Zaburzenia gospodarki wodnej organizmu, które pojawiają się w następstwie nadmiernej utraty wody, to odwodnienieodwodnienieodwodnienie. Może być ono spowodowane biegunką, wymiotami, zwiększonym wydalaniem moczu, nadmierną potliwością lub ograniczonym przyjmowaniem wody. Odwodnienie prowadzi do upośledzenia czynności nerek, mózgu i zaburzeń w krążeniu. Bez wody człowiek może przeżyć zaledwie 4–7 dni.

PrzewodnienieprzewodnieniePrzewodnienie, nazywane również zatruciem wodnym, to zaburzenie gospodarki wodnej spowodowane nadmiernym spożyciem wody lub upośledzeniem funkcji nerek i zaburzeniem wydalania płynów. Objawia się wzrostem ciśnienia tętniczego i akcji serca, nagłym wzrostem masy ciała związanym z nadmiarem płynów w organizmie, a także obrzękiem mózgu.

To ważne!

• Podstawą prawidłowego funkcjonowania komórek i całego organizmu człowieka jest homeostaza, czyli utrzymanie stałych wartości parametrów wewnętrznego środowiska organizmu mimo zmiennych warunków zewnętrznych.

• Do podstawowych parametrów życiowych, które są ściśle kontrolowane należą m.in. temperatura ciała, stężenie glukozy we krwi i ilość wody w organizmie.

• W utrzymaniu homeostazy ważną rolę odgrywają układ nerwowy i dokrewny.

• Zaburzenie homeostazy prowadzi do niewydolności organizmu, a niekiedy do ciężkich stanów chorobowych, nierzadko kończących się śmiercią.

Na pożegnanie