Homeostáza (z gréčtiny - homois - znamená podobný, stáza - trvanie alebo stav) jedinečná schopnosť systému udržiavať stálosť vnútorného prostredia bez ohľadu na vplyv vonkajších faktorov. Čo je homeostáza? Aké sú príčiny porúch homeostázy?

Homeostázanie je nič iné ako schopnosť tela udržiavať relatívnu vnútornú rovnováhu. Udržiavanie vnútornej stability životných funkcií vyžaduje neustále sledovanie hodnôt najdôležitejších parametrov systému. Ľudské telo má asi tisíc rôznych riadiacich a regulačných systémov – a od ich správneho fungovania často závisí život a zdravie.

Medzi najdôležitejšie faktory podliehajúce zmenám a presnej kontrole patria:

  • koncentrácia chemikálií v telesných tekutinách (krv alebo plazma)
  • osmotický tlak,
  • pH telesných tekutín,
  • krvný tlak,
  • objem telesných tekutín,
  • telesná teplota (u teplokrvných organizmov).

Budovanie bunky a udržiavanie homeostázy

Všetky ľudské systémy sa podieľajú na udržiavaní správnej homeostázy. Avšak už na základnej úrovni bunkovej štruktúry sú základné znaky udržiavania homeostázy na globálnej úrovni dokonale viditeľné.

Jednou z najdôležitejších organel nevyhnutných na udržanie správnych parametrov tekutín a tlaku je bunková membrána, ktorá oddeľuje bunku od vonkajšieho prostredia. Disponuje tzv "Tekutá mozaika", kde proteíny plávajú v dvojitej vrstve fosfolipidových molekúl.

Bunkové membrány umožňujú vďaka komplexnej a polárnej štruktúre selektívny transport rôznych látok, ktorý prebieha jednak difúziou - teda prúdením v súlade s koncentračným gradientom roztokov, ale aj aktívne - cez bielkoviny.

Vďaka špeciálnym receptorovým proteínom na povrchu membrán je zase možné prijímať informácie zvonku. Príjem signálu spúšťa sériu krátkodobých a dlhodobých reakcií, ktorých účelom je:

  • aktivácia alebo deaktivácia enzýmov,
  • stimulácia alebo oslabenie bunkového metabolizmu,
  • expresia génov v bunkovom jadre (obsahujúcich genetickú informáciu potrebnú pre syntézunové proteíny modifikujúce bunkový metabolizmus).

Aby bunky a celé systémy zostali energeticky nezávislé, mitochondrie musia neustále pracovať.

Tieto drobné organely fungujú ako malé energetické továrne v bunke. Vďaka špeciálnej, hrebeňovitej vnútornej štruktúre mitochondrií je možné uskutočňovať množstvo procesov, ktoré tvoria tzv. intracelulárne dýchanie.

V tomto procese je možné vyrábať energiu zo živín (vrátane glukózy). Ukladá sa v ATP, ktorý je univerzálnym nosičom energie v bunke a využíva sa pri stovkách ďalších reakcií. Tento proces podlieha zmenám v závislosti od prítomnosti kyslíka.

Počas intenzívneho cvičenia našim svalom začína chýbať esenciálny kyslík – preto mitochondrie „prechádzajú“ na anaeróbne dýchanie, kde ako vedľajší produkt vzniká kyselina mliečna

Práve tento mechanizmus je zodpovedný za vznik bolestivej bolesti. Napriek dočasne nepriaznivým podmienkam môže telo stále vykonávať prácu a reagovať na podnety.

Mozog a homeostáza

Hlavným centrom riadiacim všetky procesy v tele je samozrejme mozog - konkrétnejšie nervové centrá centrálneho nervového systému (CNS), ktoré prijímajú informácie z receptorov celého tela.

Prijaté informácie sa spracúvajú najmä v časti mozgu zvanej hypotalamus. Reakcia na špecifický stimul sa prenáša cez autonómny nervový systém (t. j. systém, ktorý vedie nervové impulzy do vnútorných orgánov) a cez endokrinné žľazy.

Chemické vysielače uvoľňované z neurónových zakončení (pôsobiace ako vysielače) tiež zohrávajú dôležitú úlohu v komunikácii a regulácii vnútornej rovnováhy

Jedným z najdôležitejších evolučných úspechov teplokrvných organizmov bola nezávislosť od nebezpečných teplotných zmien v obývanom prostredí. Bolo to možné vďaka vývoju mozgu a vytvoreniu termoregulačného centra umiestneného v hypotalame.

Toto médium funguje ako citlivý termostat, ktorý sa v prípade potreby rozhodne buď zvýšiť produkciu tepla, alebo obmedziť tepelné straty. Práve vďaka tomuto mechanizmu pociťujeme zimomriavky (t.j. sťahy svalových buniek, ktoré stimulujú tvorbu tepla v kostrových svaloch) alebo zúženie podkožných ciev.

Ďalšie, okom neviditeľné zmeny regulujúce telesnú teplotu, tiež riadené termoregulačným centrom sú napr.:

  • stimulácia sympatického nervového systému a sekrécia norepinefrínu(okrem iného urýchľuje metabolizmus buniek tukového tkaniva),
  • stimulácia sekrécie žliaz s vnútornou sekréciou (napr. uvoľňovanie adrenalínu, ktorý urýchľuje metabolizmus glukózy),
  • stimulácia sekrécie hormónov štítnej žľazy

Ako je vidieť na príklade termoregulačného centra, riadenie len jedného meniaceho sa parametra v našom tele (teploty) je veľmi zložitá sieť interakcií nervového aj endokrinného systému.

Homeostáza ako efekt efektívnej komunikácie

V ľudskom systéme správny priebeh takmer všetkých funkcií závisí od efektívnej komunikácie medzi bunkami a systémami – nielen v bezprostrednej blízkosti, ale aj ďalej.

Takáto komunikácia na diaľku je okrem iného možná vylučovaním aktívnych chemikálií do telesných tekutín (napr. krvi alebo cerebrospinálnej tekutiny). Toto sa volá humorálna regulácia.

Chemickí poslovia zahŕňajú hormóny, ktoré môžu produkovať endokrinné žľazy (ako štítna žľaza, hypofýza alebo nadobličky), ale pôsobia aj lokálne (ako histamín alebo prostaglandíny pôsobiace pri alergických reakciách) alebo v rámci dané tkanivo (napr. sekretín alebo gastrín).

Kľúčovú úlohu hormónov pri udržiavaní homeostázy v ľudskom tele možno ilustrovať na príklade adrenalínu – známeho aj ako hormón strachu, boja alebo úteku.

Adrenalín je produkovaný dreňom nadobličiek pri okamžitej reakcii všetkých stavovcov na hrozbu. Medzi jeho najdôležitejšie účinky patria:

  • rýchlejší tep,
  • zvýšenie krvného tlaku,
  • bronchodilatácia,
  • rozšírenie zreníc,
  • stimulácia centrálneho nervového systému,
  • zvýšenie hladiny glukózy v krvi (zvýšenie rozkladu glykogénu v pečeni).

Všetky tieto reakcie sú zamerané na uvedenie tela do stavu „pripravenosti“, ktorý v priebehu evolúcie chránil jednotlivca pred jedením alebo motivoval k efektívnemu úniku.

Spätná väzba pri udržiavaní homeostázy

Vo vyšších organizmoch je fungovanie niektorých systémov pod neustálou kontrolou iných. Takýto komplexný riadiaci systém je základom pre udržiavanie homeostázy.

Väčšina ľudských fyziologických procesov je regulovaná vďaka tzv spätná väzba. Na rozdiel od jednosmernej kontroly (nervovej aj humorálnej) – kde sa informácie prenášajú iba jedným smerom medzi dvoma orgánmi, dochádza v systéme spätnej väzby k obojsmernému prenosu informácií.

V spätnej väzbespätná väzba, činnosť jedného orgánu ovplyvňuje stimuláciu druhého, a to zase vysiela informáciu, ktorá brzdí činnosť prvého (negatívna spätná väzba).

Negatívna spätná väzbaje najbežnejším typom regulácie parametrov v ľudskom tele. Príkladom takejto slučky môže byť napríklad vylučovanie hormónov štítnej žľazy

Hormóny štítnej žľazy (T3 a T4) - vo všeobecnosti - zvyšujú metabolizmus a riadia funkciu väčšiny tkanív. Ich činnosť je nevyhnutná pre správne fungovanie mnohých systémov a funkcií nášho tela.

Činnosť štítnej žľazy zase reguluje hypofýza a ďalší hormón - tyreotropín (TSH), ktorý stimuluje štítnu žľazu k produkcii hormónov. So zvýšenou koncentráciou T3 a T4 koncentrácia TSH klesá, zatiaľ čo pri nedostatku týchto dvoch hormónov - koncentrácia TSH stúpa. Tento typ regulácie chráni telo pred nadmernou produkciou látok a pôsobí ako prirodzená brzda.

Pozitívne ohlasysa vyskytujú oveľa menej často a zahŕňajú urýchlenie výroby konkrétneho produktu. Dobrým príkladom takéhoto mechanizmu u cicavcov je napr. laktácia.

Satie matkinho prsníka dieťaťom stimuluje produkciu prolaktínu, čo má za následok zvýšenú tvorbu mlieka

Čím viac mlieka je, tým je dieťa ochotnejšie jesť, čím sa zvyšuje tvorba mlieka. Keď prestanete dojčiť, hladina prolaktínu sa zníži a sekrécia mlieka sa zastaví.

Aké sú účinky narušenej homeostázy?

Popísané príklady fyziologických regulácií zaisťujú nielen správne fungovanie orgánov a vnútorných systémov. Udržiavanie homeostázy umožňuje telu prispôsobiť sa zmenám v podmienkach okolitého prostredia.

Bola to pravdepodobne jedna z kľúčových schopností ľudského druhu, ktorá mu v priebehu storočí zabezpečila bezprecedentný evolučný úspech. Kolísanie a poškodzovanie regulačných mechanizmov je najčastejšou príčinou mnohých ľudských chorôb.

Poruchy parametrov, ktorých hodnoty prekročia určité stanovené kritické prahy, môžu viesť k smrti organizmu. Hoci každý z nás má individuálnu predispozíciu tolerovať určité faktory (čo vyplýva okrem iného z genetických podmienok), takéto rozdiely medzi jednotlivcami sú malé.

Čo môže ovplyvniť poruchy homeostázy?

Príklady takýchto faktorov zahŕňajú:

  • genetické chyby,
  • vrodené chyby v štruktúre orgánov,
  • znečistenie životného prostredia,
  • žiadne cvičenie,
  • nevhodná strava,
  • chronický stres.

Hoci zapnuténemáme vplyv na genetické podmienky ani faktory prostredia, ale stojí za to dbať o správnu telesnú hmotnosť, fyzickú zdatnosť a správnu dávku relaxu.

Nezabúdajme, že naše telo je akýmsi „systémom prepojených nádob“, kde rovnováhu celku tvorí správne fungovanie všetkých jednotlivých systémov.

Kategórie:

Genetické choroby