Współdziałanie narządów w utrzymaniu homeostazy

Podstawową jednostką organizmów żywych jest komórka. W wyniku podziałów i przekształcania się komórek powstają różnorodne tkanki: wielokomórkowe zespoły zajmujące dane miejsce w organizmie i pełniące odpowiednie funkcje. Z kolei z tkanek zbudowane są struktury zwane narządami. Różne narządy współdziałają ze sobą, tworząc układy, które są wyspecjalizowane w pełnieniu określonych zadań. Dzięki tej współpracy możliwe jest utrzymanie równowagi w organizmie, czyli homeostazy.

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.

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 układ nerwowy, dokrewny (hormonalny) i immunologiczny.

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.

Człowiek oddaje ciepło do otoczenia przez:

• skórę – pocenie się;

• układ oddechowy – z wydychanym powietrzem;

• układ pokarmowy – z kałem;

• układ moczowy – oddawanie moczu.

Temperatura ciała utrzymuje się na stałym poziomie dzięki przemianom metabolicznym zachodzącym w komórkach, które wytwarzają ciepło w ilości wyrównującej jego utratę.

Gdy jednak 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 homeostatyczne 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. Stan ten wywołuje wiele reakcji organizmu: 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.

Wysoka i długotrwała gorączka zaburza funkcjonowanie wielu narządów i układów: obciąża serce, przyspieszając jego pracę, pobudza układ nerwowy, powoduje rozpad białek i wydalanie produktów ich rozpadu, zwiększa stężenie glukozy we krwi i przyczynia się do obecności białka w moczu. Temperatura ciała przekraczająca 41,5°C może prowadzić do śmierci.

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 insuliny i glukagonu – hormonów wydzielanych przez trzustkę.

Kiedy stężenie glukozy we krwi wzrasta ponad normę, wydzielana jest insulinainsulinainsulina, 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 glukagonglukagonglukagon, 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.:

• nieprawidłowa dieta złożona z obfitych posiłków zawierających nadmierną ilość węglowodanów;

• niedobór insuliny;

• insulinoopornośćinsulinoopornośćinsulinooporność, czyli zmniejszająca się wrażliwość komórek na działanie insuliny;

• mała aktywność fizyczna;

• sytuacje stresowe;

• stany zwiększające zapotrzebowanie na insulinę: infekcje, operacje, nasilone dolegliwości bólowe, zawał serca, udar mózgu;

• przyjmowanie leków sterydowych i przeciwdepresyjnych.

Hiperglikemia kilkukrotnie potwierdzona w badaniach laboratoryjnych świadczy o rozwoju cukrzycy. Jest to choroba przewlekła, która wymaga monitorowania stężenia glukozy we krwi, a także stosowania leków i odpowiedniej diety. Przy znacznej hiperglikemii na ogół występują takie objawy, jak: zwiększona częstotliwość oddawania moczu, wzmożone pragnienie, chudnięcie i senność. Nieleczona lub nieprawidłowo leczona cukrzyca prowadzi do uszkodzenia różnych narządów, zwłaszcza oczu, nerek, nerwów, serca oraz naczyń krwionośnych.

Woda to podstawowy składnik organizmu: stanowi od 60 do 65% masy ciała u mężczyzn i od 50 do 55% masy ciała u kobiet. Za regulację ilości wody w organizmie odpowiadają układ nerwowy i dokrewny.

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

Niedobór wody w organizmie powoduje wzrost intensywności jej odzyskiwania w nerkach, w wyniku czego dochodzi do zagęszczenia moczu. Konieczne jest wówczas uzupełnienie zapasów wody poprzez spożycie płynów, w związku z czym pojawia się odczucie pragnieniapragnieniepragnienia.

Kiedy w organizmie występuje nadmiar wody, przyspieszone zostaje tempo jej usuwania. Skutkuje to zwiększeniem objętości moczu i częstości jego wydalania. Woda usuwana jest także z kałem, potem oraz parą wodną podczas oddychania.

Zwiększona resorpcjaresorpcjaresorpcja wody, gdy jej ilość w organizmie jest niewystarczająca, zachodzi w wyniku wzmożonego wydzielania hormonu antydiuretycznego (wazopresyny, ADH) z przysadki mózgowej do krwiobiegu. W kanalikach zbiorczych w nerce ADH powoduje zwiększenie przepuszczalności nabłonka dla wody, wskutek czego dochodzi do zagęszczenia moczu i zredukowania jego objętości.

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.

Słownik

Zadania

Bibliografia

Internetowa encyklopedia PWN, Wydawnictwo Naukowe PWN.

Konturek. Fizjologia człowieka, red. T. Brzozowski, Edra Urban & Partner, Wrocław 2019.

Water Science School, The Water in You: Water and the Human Body, USGS, 22.05.2019, www.usgs.gov/special‑topics/water‑science‑school/science/water‑you‑water‑and‑human‑body [dostęp: 5.11.2022].