Exemplos do que ajuda o corpo a manter a homeostase. Mecanismos de regulação das funções fisiológicas. Homeostase

2. Objetivos de aprendizagem:

Conhecer a essência da homeostase, os mecanismos fisiológicos de manutenção da homeostase, os fundamentos da regulação da homeostase.

Estude os principais tipos de homeostase. Conheça as características da homeostase relacionadas à idade

3. Perguntas de autopreparação para dominar este tópico:

1) Definição de homeostase

2) Tipos de homeostase.

3) Homeostase genética

4) Homeostase estrutural

5) Homeostase do ambiente interno do corpo

6) Homeostase imunológica

7) Mecanismos de regulação da homeostase: neurohumoral e endócrino.

8) Regulação hormonal da homeostase.

9) Órgãos envolvidos na regulação da homeostase

10) Princípio geral das reações homeostáticas

11) Especificidade da homeostase das espécies.

12) Características da homeostase relacionadas à idade

13) Processos patológicos acompanhados de violação da homeostase.

14) A correção da homeostase do organismo é a principal tarefa do médico.

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4. Tipo de aula: extracurricular

5. Duração da aula- 3 horas.

6. Equipamento. Apresentação eletrônica “Aulas de biologia”, tabelas, manequins

Homeostase(gr. homoios - igual, estase - estado) - a capacidade de um organismo em manter a constância do ambiente interno e as principais características de sua organização inerente, apesar da variabilidade dos parâmetros do ambiente externo e da ação de perturbadores internos fatores.

A homeostase de cada indivíduo é específica e determinada pelo seu genótipo.

O corpo é um sistema dinâmico aberto. O fluxo de substâncias e energia observado no corpo determina a auto-renovação e a auto-reprodução em todos os níveis, do molecular ao do organismo e da população.

No processo de metabolismo com alimentos, água e trocas gasosas, vários compostos químicos do meio ambiente entram no corpo, que, após transformações, tornam-se semelhantes à composição química do corpo e entram em suas estruturas morfológicas. Após certo período, as substâncias absorvidas são destruídas, liberando energia, e a molécula destruída é substituída por uma nova, sem violar a integridade dos componentes estruturais do corpo.

Os organismos encontram-se num ambiente em constante mudança, apesar disso, os principais indicadores fisiológicos continuam a ser realizados dentro de determinados parâmetros e o corpo mantém por muito tempo um estado de saúde estável, graças aos processos de autorregulação.

Assim, o conceito de homeostase não está associado à estabilidade dos processos. Em resposta à ação de fatores internos e externos, ocorrem algumas alterações nos indicadores fisiológicos, e a inclusão de sistemas regulatórios garante a manutenção de uma relativa constância do ambiente interno. Os mecanismos homeostáticos regulatórios funcionam nos níveis celular, orgânico, organizacional e supraorganismal.

Em termos evolutivos, a homeostase são as adaptações hereditariamente fixadas do corpo às condições ambientais normais.

Os seguintes tipos principais de homeostase são diferenciados:

1) genético

2) estrutural

3) homeostase da parte líquida do ambiente interno (sangue, linfa, líquido intersticial)

4) imunológico.

Homeostase genética- preservação da estabilidade genética devido à força das ligações físicas e químicas do DNA e sua capacidade de recuperação após danos (reparo do DNA). A auto-reprodução é uma propriedade fundamental dos seres vivos; baseia-se no processo de reduplicação do DNA. O próprio mecanismo desse processo, no qual uma nova fita de DNA é construída de forma estritamente complementar em torno de cada uma das moléculas constituintes das duas fitas antigas, é ideal para a transmissão precisa de informações. A precisão desse processo é alta, mas ainda podem ocorrer erros durante a reduplicação. A ruptura da estrutura das moléculas de DNA também pode ocorrer em suas cadeias primárias sem conexão com a reduplicação sob a influência de fatores mutagênicos. Na maioria dos casos, o genoma celular é restaurado, os danos são corrigidos, graças à reparação. Quando os mecanismos de reparação são danificados, a homeostase genética é perturbada tanto a nível celular como a nível do organismo.

Um mecanismo importante para manter a homeostase genética é o estado diplóide das células somáticas em eucariotos. As células diplóides são caracterizadas por maior estabilidade de funcionamento, pois a presença de dois programas genéticos neles aumenta a confiabilidade do genótipo. A estabilização de um sistema genotípico complexo é garantida pelos fenômenos de polimerização e outros tipos de interação genética. Os genes reguladores que controlam a atividade dos operons desempenham um papel importante no processo de homeostase.

Homeostase estrutural- esta é a constância da organização morfológica em todos os níveis dos sistemas biológicos. É aconselhável destacar a homeostase de células, tecidos, órgãos e sistemas corporais. A homeostase das estruturas subjacentes garante a constância morfológica das estruturas superiores e é a base de sua atividade vital.

A célula, como sistema biológico complexo, é caracterizada pela autorregulação. O estabelecimento da homeostase no ambiente celular é garantido por sistemas de membrana, que estão associados a processos bioenergéticos e à regulação do transporte de substâncias para dentro e para fora da célula. Na célula, ocorrem continuamente processos de mudança e restauração de organelas, e as próprias células são destruídas e restauradas. A restauração de estruturas intracelulares, células, tecidos e órgãos durante a vida do corpo ocorre devido à regeneração fisiológica. Restauração de estruturas após danos - regeneração reparadora.

Homeostase da parte líquida do ambiente interno- constância da composição do sangue, linfa, fluido tecidual, pressão osmótica, concentração total de eletrólitos e concentração de íons individuais, conteúdo de nutrientes no sangue, etc. Esses indicadores, mesmo com mudanças significativas nas condições ambientais, são mantidos em determinado nível, graças a mecanismos complexos.

Por exemplo, um dos parâmetros físico-químicos mais importantes do ambiente interno do corpo é o equilíbrio ácido-base. A proporção de íons hidrogênio e hidroxila no ambiente interno depende do conteúdo nos fluidos corporais (sangue, linfa, fluido tecidual) de ácidos - doadores de prótons e bases tampão - aceitadores de prótons. Normalmente, a reação ativa do meio é avaliada pelo íon H+. O valor do pH (concentração de íons hidrogênio no sangue) é um dos indicadores fisiológicos estáveis ​​​​e varia em uma faixa estreita em humanos - de 7,32 a 7,45. A atividade de uma série de enzimas, a permeabilidade da membrana, os processos de síntese de proteínas, etc. dependem em grande parte da proporção de íons hidrogênio e hidroxila.

O corpo possui diversos mecanismos que garantem a manutenção do equilíbrio ácido-base. Em primeiro lugar, estes são os sistemas tampão do sangue e dos tecidos (carbonato, tampões de fosfato, proteínas dos tecidos). A hemoglobina também possui propriedades tampão: liga-se ao dióxido de carbono e evita seu acúmulo no sangue. A manutenção de uma concentração normal de íons hidrogênio também é facilitada pela atividade dos rins, uma vez que uma quantidade significativa de metabólitos que apresentam reação ácida são excretados na urina. Se os mecanismos listados forem insuficientes, a concentração de dióxido de carbono no sangue aumenta e ocorre uma ligeira mudança no pH para o lado ácido. Nesse caso, o centro respiratório é excitado, a ventilação pulmonar aumenta, o que leva à diminuição do teor de dióxido de carbono e à normalização da concentração de íons hidrogênio.

A sensibilidade dos tecidos às mudanças no ambiente interno varia. Assim, uma mudança de pH de 0,1 em uma direção ou outra da norma leva a distúrbios significativos no funcionamento do coração, e um desvio de 0,3 é fatal. O sistema nervoso é especialmente sensível à diminuição dos níveis de oxigênio. Flutuações na concentração de íons cálcio superiores a 30%, etc., são perigosas para os mamíferos.

Homeostase imunológica- manter a constância do ambiente interno do corpo preservando a individualidade antigênica do indivíduo. A imunidade é entendida como uma forma de proteger o corpo de corpos vivos e substâncias que carregam sinais de informações geneticamente estranhas (Petrov, 1968).

A informação genética estranha é transportada por bactérias, vírus, protozoários, helmintos, proteínas, células, incluindo células alteradas do próprio corpo. Todos esses fatores são antígenos. Antígenos são substâncias que, quando introduzidas no organismo, podem desencadear a formação de anticorpos ou outra forma de resposta imunológica. Os antígenos são muito diversos, na maioria das vezes são proteínas, mas também podem ser grandes moléculas de lipopolissacarídeos e ácidos nucléicos. Compostos inorgânicos (sais, ácidos), compostos orgânicos simples (carboidratos, aminoácidos) não podem ser antígenos, porque não têm especificidade. O cientista australiano F. Burnet (1961) formulou a posição de que o principal significado do sistema imunológico é reconhecer “próprio” e “estrangeiro”, ou seja, na manutenção da constância do ambiente interno - homeostase.

O sistema imunológico tem uma ligação central (medula óssea vermelha, glândula timo) e periférica (baço, gânglios linfáticos). A reação protetora é realizada pelos linfócitos formados nesses órgãos. Os linfócitos do tipo B, ao encontrarem antígenos estranhos, diferenciam-se em células plasmáticas, que liberam proteínas específicas no sangue - imunoglobulinas (anticorpos). Esses anticorpos, combinados com o antígeno, os neutralizam. Essa reação é chamada de imunidade humoral.

Os linfócitos do tipo T fornecem imunidade celular destruindo células estranhas, como rejeições de transplantes, e células mutadas do próprio corpo. De acordo com cálculos dados por F. Bernet (1971), em cada alteração genética nas células humanas em divisão, cerca de 10 a 6 mutações espontâneas se acumulam em um dia, ou seja, Nos níveis celular e molecular, ocorrem continuamente processos que perturbam a homeostase. Os linfócitos T reconhecem e destroem células mutantes do seu próprio corpo, desempenhando assim a função de vigilância imunológica.

O sistema imunológico controla a constância genética do corpo. Este sistema, constituído por órgãos separados anatomicamente, representa uma unidade funcional. A propriedade de defesa imunológica atingiu seu maior desenvolvimento em aves e mamíferos.

Regulação da homeostase realizado pelos seguintes órgãos e sistemas (Fig. 91):

1) sistema nervoso central;

2) o sistema neuroendócrino, que inclui o hipotálamo, a glândula pituitária e as glândulas endócrinas periféricas;

3) sistema endócrino difuso (SDE), representado por células endócrinas localizadas em quase todos os tecidos e órgãos (coração, pulmão, trato gastrointestinal, rins, fígado, pele, etc.). A maior parte das células DES (75%) está concentrada no epitélio do sistema digestivo.

Sabe-se agora que vários hormônios estão presentes simultaneamente nas estruturas nervosas centrais e nas células endócrinas do trato gastrointestinal. Assim, os hormônios encefalinas e endorfinas são encontrados nas células nervosas e nas células endócrinas do pâncreas e do estômago. A cocistoquinina foi detectada no cérebro e no duodeno. Tais fatos deram origem à hipótese de que existe um sistema único de células de informação química no corpo. A peculiaridade da regulação nervosa é a velocidade de início da resposta, e seu efeito se manifesta diretamente no local onde o sinal chega através do nervo correspondente; a reação é de curta duração.

No sistema endócrino, as influências regulatórias estão associadas à ação dos hormônios transportados pelo sangue por todo o corpo; o efeito é duradouro e não local.

A integração dos mecanismos reguladores nervosos e endócrinos ocorre no hipotálamo. O sistema neuroendócrino geral permite a implementação de reações homeostáticas complexas associadas à regulação das funções viscerais do corpo.

O hipotálamo também desempenha funções glandulares, produzindo neuro-hormônios. Os neuro-hormônios, entrando no lobo anterior da glândula pituitária com o sangue, regulam a liberação dos hormônios trópicos da hipófise. Os hormônios tropicais regulam diretamente o funcionamento das glândulas endócrinas. Por exemplo, o hormônio estimulador da tireoide da glândula pituitária estimula a glândula tireoide, aumentando o nível do hormônio tireoidiano no sangue. Quando a concentração do hormônio aumenta acima da norma para um determinado organismo, a função estimuladora da tireoide da glândula pituitária é inibida e a atividade da glândula tireoide é enfraquecida. Assim, para manter a homeostase, é necessário equilibrar a atividade funcional da glândula com a concentração do hormônio no sangue circulante.

Este exemplo demonstra o princípio geral das reações homeostáticas: desvio do nível inicial --- sinal --- ativação de mecanismos regulatórios baseados no princípio de feedback --- correção da mudança (normalização).

Algumas glândulas endócrinas não dependem diretamente da glândula pituitária. Estas são as ilhotas pancreáticas que produzem insulina e glucagon, a medula adrenal, a glândula pineal, o timo e as glândulas paratireóides.

O timo ocupa uma posição especial no sistema endócrino. Produz substâncias semelhantes a hormônios que estimulam a formação de linfócitos T, e é estabelecida uma relação entre mecanismos imunológicos e endócrinos.

A capacidade de manter a homeostase é uma das propriedades mais importantes de um sistema vivo que está em estado de equilíbrio dinâmico com as condições ambientais. A capacidade de manter a homeostase varia entre as diferentes espécies; é alta em animais superiores e humanos, que possuem complexos mecanismos reguladores nervosos, endócrinos e imunológicos.

Na ontogênese, cada período etário é caracterizado pelas características dos mecanismos de metabolismo, energia e homeostase. No corpo da criança, os processos de assimilação prevalecem sobre a dissimilação, que determina o crescimento e o ganho de peso; os mecanismos de homeostase ainda não estão suficientemente maduros, o que deixa uma marca no curso dos processos fisiológicos e patológicos.

Com a idade, os processos metabólicos e os mecanismos reguladores melhoram. Na idade adulta, os processos de assimilação e dissimilação, o sistema de normalização da homeostase proporcionam compensação. Com o envelhecimento, a intensidade dos processos metabólicos diminui, a fiabilidade dos mecanismos reguladores enfraquece, a função de vários órgãos diminui e, ao mesmo tempo, desenvolvem-se novos mecanismos específicos que apoiam a preservação da homeostase relativa. Isto se expressa, em particular, no aumento da sensibilidade dos tecidos à ação dos hormônios, juntamente com o enfraquecimento dos efeitos nervosos. Durante este período, as características adaptativas são enfraquecidas, de modo que o aumento da carga de trabalho e as condições estressantes podem facilmente perturbar os mecanismos homeostáticos e muitas vezes tornar-se a causa de condições patológicas.

O conhecimento desses padrões é necessário para o futuro médico, uma vez que a doença é consequência de uma violação dos mecanismos e formas de restauração da homeostase no ser humano.

Homeostase(Grego antigo ὁμοιοστάσις de ὅμοιος - idêntico, semelhante e στάσις - posição, imobilidade) - autorregulação, capacidade de um sistema aberto de manter a constância de seu estado interno por meio de reações coordenadas destinadas a manter o equilíbrio dinâmico. O desejo do sistema de se reproduzir, restaurar o equilíbrio perdido e superar a resistência do ambiente externo. A homeostase populacional é a capacidade de uma população de manter um certo número de seus indivíduos por um longo tempo.

informações gerais

Propriedades da homeostase

• Instabilidade
• Esforçando-se pelo equilíbrio
• Imprevisibilidade

• Regulação do nível de metabolismo basal em função da dieta alimentar.

Homeostase ecológica

Homeostase biológica

Homeostase celular

A regulação da atividade química da célula é conseguida através de uma série de processos, entre os quais as alterações na estrutura do próprio citoplasma, bem como na estrutura e atividade das enzimas, são de particular importância. A autorregulação depende da temperatura, do grau de acidez, da concentração do substrato e da presença de certos macro e microelementos. Os mecanismos celulares de homeostase visam restaurar células naturalmente mortas de tecidos ou órgãos em caso de violação de sua integridade.

Regeneração-o processo de atualização dos elementos estruturais do corpo e restauração de sua quantidade após danos, visando garantir a atividade funcional necessária

Dependendo da reação regenerativa, os tecidos e órgãos dos mamíferos podem ser divididos em 3 grupos:

1) tecidos e órgãos caracterizados por regeneração celular (ossos, tecido conjuntivo frouxo, sistema hematopoiético, endotélio, mesotélio, membranas mucosas do trato gastrointestinal, trato respiratório e aparelho geniturinário)

2) tecidos e órgãos caracterizados pela regeneração celular e intracelular (fígado, rins, pulmões, músculos lisos e esqueléticos, sistema nervoso autônomo, pâncreas, sistema endócrino)

3) tecidos caracterizados principal ou exclusivamente por regeneração intracelular (miocárdio e células ganglionares do sistema nervoso central)

No processo de evolução, formaram-se 2 tipos de regeneração: fisiológica e reparadora.

Outras áreas

Um atuário pode falar sobre homeostase de risco, em que, por exemplo, as pessoas que têm sistemas de travagem antibloqueio nos seus automóveis não são mais seguras do que aquelas que não os têm, porque estas pessoas compensam inconscientemente o automóvel mais seguro com uma condução mais arriscada. Isto acontece porque alguns mecanismos de retenção – por exemplo, o medo – deixam de funcionar.

homeostase do estresse

Exemplos

• Termorregulação
  • Os tremores dos músculos esqueléticos podem começar se a temperatura corporal estiver muito baixa.
• Regulamentação química

Fontes

1. O.-Ya.L. Bekish. Biologia médica. - Minsk: Urajai, 2000. - 520 p. - ISBN 985-04-0336-5.

Tópico nº 13. Homeostase, mecanismos de sua regulação.

O corpo como um sistema aberto de autorregulação.

Um organismo vivo é um sistema aberto que se conecta com o meio ambiente por meio dos sistemas nervoso, digestivo, respiratório, excretor, etc.

No processo de metabolismo com alimentos, água e trocas gasosas, vários compostos químicos entram no corpo, que sofrem alterações no corpo, entram na estrutura do corpo, mas não permanecem permanentemente. As substâncias assimiladas se decompõem, liberam energia e os produtos da decomposição são removidos para o ambiente externo. A molécula destruída é substituída por uma nova, etc.

O corpo é um sistema aberto e dinâmico. Num ambiente em constante mudança, o corpo mantém um estado estável por um certo tempo.

O conceito de homeostase. Padrões gerais de homeostase em sistemas vivos.

Homeostase – a propriedade de um organismo vivo de manter a relativa constância dinâmica de seu ambiente interno. A homeostase é expressa na relativa constância da composição química, na pressão osmótica e na estabilidade das funções fisiológicas básicas. A homeostase é específica e determinada pelo genótipo.

A preservação da integridade das propriedades individuais do organismo é uma das leis biológicas mais gerais. Esta lei é assegurada na série vertical de gerações por mecanismos de reprodução e ao longo da vida de um indivíduo por mecanismos de homeostase.

O fenômeno da homeostase é uma propriedade adaptativa do corpo desenvolvida evolutivamente e fixada hereditariamente às condições ambientais normais. No entanto, estas condições podem estar fora da faixa normal por um curto ou longo período de tempo. Nesses casos, os fenômenos de adaptação são caracterizados não apenas pela restauração das propriedades usuais do ambiente interno, mas também por mudanças funcionais de curto prazo (por exemplo, um aumento no ritmo da atividade cardíaca e um aumento na frequência de movimentos respiratórios com aumento do trabalho muscular). As reações de homeostase podem ter como objetivo:

manutenção de níveis conhecidos de estado estacionário;

eliminação ou limitação de fatores prejudiciais;

desenvolvimento ou preservação de formas ótimas de interação entre o organismo e o meio ambiente nas novas condições de sua existência. Todos esses processos determinam a adaptação.

Portanto, o conceito de homeostase significa não apenas uma certa constância de várias constantes fisiológicas do corpo, mas também inclui processos de adaptação e coordenação de processos fisiológicos que garantem a unidade do corpo não apenas normalmente, mas também sob condições variáveis ​​de sua existência. .

Os principais componentes da homeostase foram identificados por C. Bernard e podem ser divididos em três grupos:

A. Substâncias que atendem às necessidades celulares:

Substâncias necessárias à produção, crescimento e recuperação de energia - glicose, proteínas, gorduras.

NaCl, Ca e outras substâncias inorgânicas.

Oxigênio.

Secreção interna.

B. Fatores ambientais que afetam a atividade celular:

Pressão osmótica.

Temperatura.

Concentração de íons hidrogênio (pH).

B. Mecanismos que garantem a unidade estrutural e funcional:

Hereditariedade.

Regeneração.

Reatividade imunobiológica.

O princípio da regulação biológica garante o estado interno do organismo (seu conteúdo), bem como a relação entre as etapas da ontogênese e da filogênese. Este princípio provou ser generalizado. Durante seu estudo, surgiu a cibernética - a ciência do controle proposital e ideal de processos complexos na natureza viva, na sociedade humana e na indústria (Berg I.A., 1962).

Um organismo vivo é um sistema complexo controlado onde interagem muitas variáveis ​​​​do ambiente externo e interno. Comum a todos os sistemas é a presença entrada variáveis, que, dependendo das propriedades e leis de comportamento do sistema, são transformadas em fim de semana variáveis ​​(Fig. 10).

Arroz. 10 - Esquema geral da homeostase dos sistemas vivos

As variáveis ​​de saída dependem da entrada e das leis do comportamento do sistema.

A influência do sinal de saída na parte de controle do sistema é chamada opinião , o que é de grande importância na autorregulação (reação homeostática). Distinguir negativo Epositivo opinião.

Negativo o feedback reduz a influência do sinal de entrada no valor de saída de acordo com o princípio: “quanto mais (na saída), menos (na entrada)”. Ajuda a restaurar a homeostase do sistema.

No positivo feedback, a magnitude do sinal de entrada aumenta de acordo com o princípio: “quanto mais (na saída), mais (na entrada)”. Aumenta o desvio resultante do estado inicial, o que leva a uma violação da homeostase.

No entanto, todos os tipos de autorregulação funcionam segundo o mesmo princípio: o autodesvio do estado inicial, que serve de incentivo para ativar mecanismos de correção. Assim, o pH normal do sangue é 7,32 – 7,45. Uma mudança de pH de 0,1 leva à disfunção cardíaca. Este princípio foi descrito por Anokhin P.K. em 1935 e denominado princípio de feedback, que serve para realizar reações adaptativas.

Princípio geral da resposta homeostática(Anokhin: “Teoria dos sistemas funcionais”):

desvio do nível inicial → sinal → ativação de mecanismos regulatórios baseados no princípio de feedback → correção da mudança (normalização).

Assim, durante o trabalho físico, a concentração de CO 2 no sangue aumenta → o pH muda para o lado ácido → o sinal entra no centro respiratório da medula oblonga → os nervos centrífugos conduzem um impulso aos músculos intercostais e a respiração se aprofunda → CO 2 em o sangue diminui, o pH é restaurado.

Mecanismos de regulação da homeostase ao nível da genética molecular, celular, organismo, espécie-população e biosfera.

Os mecanismos homeostáticos reguladores funcionam nos níveis genético, celular e de sistema (organismo, espécie populacional e biosfera).

Mecanismos genéticos homeostase. Todos os fenômenos da homeostase no corpo são determinados geneticamente. Já no nível dos produtos genéticos primários existe uma conexão direta - “um gene estrutural - uma cadeia polipeptídica”. Além disso, existe uma correspondência colinear entre a sequência de nucleotídeos do DNA e a sequência de aminoácidos da cadeia polipeptídica. O programa hereditário para o desenvolvimento individual de um organismo prevê a formação de características específicas da espécie não em condições ambientais constantes, mas em condições variáveis, dentro dos limites de uma norma de reação determinada hereditariamente. A dupla helicidade do DNA é essencial nos processos de sua replicação e reparo. Ambos estão diretamente relacionados com a garantia da estabilidade do funcionamento do material genético.

Do ponto de vista genético, pode-se distinguir entre manifestações elementares e sistêmicas da homeostase. Exemplos de manifestações elementares da homeostase incluem: controle genético de treze fatores de coagulação sanguínea, controle genético da histocompatibilidade de tecidos e órgãos, permitindo o transplante.

A área transplantada é chamada transplante. O organismo do qual o tecido é retirado para transplante é doador , e quem está sendo transplantado - destinatário . O sucesso do transplante depende das reações imunológicas do organismo. Existem autotransplante, transplante singênico, alotransplante e xenotransplante.

Autotransplante – transplante de tecidos do mesmo organismo. Neste caso, as proteínas (antígenos) do transplante não diferem das do receptor. Não há reação imunológica.

Transplante singênico realizado em gêmeos idênticos com o mesmo genótipo.

Alotransplante – transplante de tecidos de um indivíduo para outro pertencente à mesma espécie. O doador e o receptor diferem em antígenos, razão pela qual os animais superiores sofrem enxerto de tecidos e órgãos a longo prazo.

Xenotransplante –doador e receptor pertencem a diferentes tipos de organismos. Este tipo de transplante é bem sucedido em alguns invertebrados, mas em animais superiores tais transplantes não criam raízes.

Durante o transplante, o fenômeno é de grande importância tolerância imunológica (histocompatibilidade). A supressão do sistema imunológico no caso de transplante de tecido (imunossupressão) é alcançada por: supressão da atividade do sistema imunológico, irradiação, administração de soro antilinfático, hormônios adrenais, produtos químicos - antidepressivos (imuran). A principal tarefa é suprimir não apenas a imunidade, mas também a imunidade ao transplante.

Imunidade ao transplante determinado pela constituição genética do doador e do receptor. Os genes responsáveis ​​pela síntese de antígenos que causam uma reação ao tecido transplantado são chamados de genes de incompatibilidade tecidual.

Em humanos, o principal sistema de histocompatibilidade genética é o sistema HLA (Antígeno Leucocitário Humano). Os antígenos estão totalmente representados na superfície dos leucócitos e são detectados por meio de anti-soros. A estrutura do sistema em humanos e animais é a mesma. Uma terminologia comum foi adotada para descrever loci genéticos e alelos do sistema HLA. Os antígenos são designados: HLA-A 1; HLA-A2, etc. Novos antígenos que não foram definitivamente identificados são designados W (Trabalho). Os antígenos do sistema HLA são divididos em 2 grupos: SD e LD (Fig. 11).

Os antígenos do grupo SD são determinados por métodos sorológicos e são determinados pelos genes de 3 subloci do sistema HLA: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Arroz. 11 – HLA é o principal sistema genético de histocompatibilidade humana

LD - os antígenos são controlados pelo sublocus HLA-D do sexto cromossomo e são determinados pelo método de culturas mistas de leucócitos.

Cada um dos genes que controlam os antígenos HLA humanos possui um grande número de alelos. Assim, o sublocus HLA-A controla 19 antígenos; HLA-B – 20; HLA-C – 5 antígenos “funcionais”; HLA-D – 6. Assim, cerca de 50 antígenos já foram descobertos em humanos.

O polimorfismo antigênico do sistema HLA é o resultado da origem de alguns de outros e da estreita ligação genética entre eles. A identidade do doador e do receptor pelos antígenos HLA é necessária para o transplante. O transplante de rim idêntico em 4 antígenos do sistema garante uma taxa de sobrevivência de 70%; 3 – 60%; 2 – 45%; 1 – 25% cada.

Existem centros especiais que realizam a seleção de doador e receptor para transplante, por exemplo, na Holanda - “Eurotransplant”. A digitação baseada em antígenos do sistema HLA também é realizada na República da Bielorrússia.

Mecanismos celulares a homeostase visa restaurar células e órgãos de tecidos em caso de violação de sua integridade. O conjunto de processos que visa restaurar estruturas biológicas destruídas é denominado regeneração. Este processo é característico de todos os níveis: renovação de proteínas, componentes de organelas celulares, organelas inteiras e das próprias células. A restauração das funções dos órgãos após lesão ou ruptura de nervo e a cicatrização de feridas são importantes para a medicina do ponto de vista do domínio desses processos.

Os tecidos, de acordo com a sua capacidade regenerativa, são divididos em 3 grupos:

Tecidos e órgãos caracterizados por celular regeneração (ossos, tecido conjuntivo frouxo, sistema hematopoiético, endotélio, mesotélio, membranas mucosas do trato intestinal, trato respiratório e sistema geniturinário.

Tecidos e órgãos caracterizados por celular e intracelular regeneração (fígado, rins, pulmões, músculos lisos e esqueléticos, sistema nervoso autônomo, endócrino, pâncreas).

Tecidos que são caracterizados predominantemente intracelular regeneração (miocárdio) ou regeneração exclusivamente intracelular (células ganglionares do sistema nervoso central). Abrange os processos de restauração de macromoléculas e organelas celulares por meio da montagem de estruturas elementares ou de sua divisão (mitocôndrias).

No processo de evolução, 2 tipos de regeneração foram formados fisiológico e reparador .

Regeneração fisiológica - Este é um processo natural de restauração dos elementos do corpo ao longo da vida. Por exemplo, restauração de eritrócitos e leucócitos, substituição de epitélio da pele, cabelo, substituição de dentes de leite por dentes permanentes. Esses processos são influenciados por fatores externos e internos.

Regeneração reparadora – é a restauração de órgãos e tecidos perdidos devido a danos ou lesões. O processo ocorre após lesões mecânicas, queimaduras, lesões químicas ou por radiação, bem como em decorrência de doenças e operações cirúrgicas.

A regeneração reparadora é dividida em típica (homomorfose) e atípico (heteromorfose). No primeiro caso, um órgão que foi retirado ou destruído se regenera; no segundo, outro se desenvolve no lugar do órgão retirado.

Regeneração atípica mais comum em invertebrados.

Hormônios estimulam a regeneração glândula pituitária E glândula tireóide . Existem vários métodos de regeneração:

Epimorfose ou regeneração completa - restauração da superfície da ferida, conclusão da parte no todo (por exemplo, o crescimento da cauda em um lagarto, membros em uma salamandra).

Morfolaxia – reconstrução da parte restante do órgão em um todo, só que menor em tamanho. Este método é caracterizado pela reconstrução de um novo a partir dos restos de um antigo (por exemplo, restauração de um membro de uma barata).

Endomorfose – restauração devido à reestruturação intracelular de tecidos e órgãos. Devido ao aumento do número de células e do seu tamanho, a massa do órgão se aproxima da original.

Nos vertebrados, a regeneração reparadora ocorre da seguinte forma:

Regeneração completa – restauração do tecido original após seu dano.

Hipertrofia regenerativa , característico de órgãos internos. Nesse caso, a superfície da ferida cicatriza com uma cicatriz, a área removida não volta a crescer e o formato do órgão não é restaurado. A massa da parte restante do órgão aumenta devido ao aumento do número de células e de seus tamanhos e se aproxima do valor original. É assim que o fígado, os pulmões, os rins, as glândulas supra-renais, o pâncreas, as glândulas salivares e a tireóide se regeneram nos mamíferos.

Hiperplasia compensatória intracelular ultraestruturas celulares. Nesse caso, forma-se uma cicatriz no local do dano, e a restauração da massa original ocorre devido ao aumento do volume das células, e não do seu número com base na proliferação (hiperplasia) de estruturas intracelulares (tecido nervoso).

Os mecanismos sistêmicos são fornecidos pela interação de sistemas regulatórios: nervoso, endócrino e imunológico .

Regulação nervosa realizado e coordenado pelo sistema nervoso central. Os impulsos nervosos que entram nas células e tecidos não apenas causam excitação, mas também regulam os processos químicos e a troca de substâncias biologicamente ativas. Atualmente, mais de 50 neuro-hormônios são conhecidos. Assim, o hipotálamo produz vasopressina, ocitocina, liberinas e estatinas, que regulam a função da glândula pituitária. Exemplos de manifestações sistêmicas da homeostase são a manutenção da temperatura e da pressão arterial constantes.

Do ponto de vista da homeostase e da adaptação, o sistema nervoso é o principal organizador de todos os processos do corpo. A base da adaptação é o equilíbrio dos organismos com as condições ambientais, segundo N.P. Pavlov, os processos reflexos mentem. Entre os diferentes níveis de regulação homeostática existe uma subordinação hierárquica particular no sistema de regulação dos processos internos do corpo (Fig. 12).

Arroz. 12. - Subordinação hierárquica no sistema de regulação dos processos internos do corpo.

O nível mais primário consiste em sistemas homeostáticos nos níveis celular e tecidual. Acima deles estão os processos reguladores nervosos periféricos, como os reflexos locais. Mais adiante nesta hierarquia estão os sistemas de autorregulação de certas funções fisiológicas com vários canais de “feedback”. O topo desta pirâmide é ocupado pelo córtex cerebral e pelo cérebro.

Em um organismo multicelular complexo, tanto as conexões diretas quanto as de feedback são realizadas não apenas por mecanismos nervosos, mas também hormonais (endócrinos). Cada uma das glândulas incluídas no sistema endócrino influencia outros órgãos deste sistema e, por sua vez, é influenciada por estes últimos.

Mecanismos endócrinos homeostase de acordo com B.M. Zavadsky, este é um mecanismo de interação mais-menos, ou seja, equilibrando a atividade funcional da glândula com a concentração do hormônio. Com alta concentração do hormônio (acima do normal), a atividade da glândula fica enfraquecida e vice-versa. Esse efeito se dá pela ação do hormônio sobre a glândula que o produz. Em diversas glândulas, a regulação é estabelecida através do hipotálamo e da glândula pituitária anterior, especialmente durante uma reação de estresse.

Glândulas endócrinas podem ser divididos em dois grupos de acordo com sua relação com o lobo anterior da glândula pituitária. Esta última é considerada central e as demais glândulas endócrinas são consideradas periféricas. Essa divisão se baseia no fato de que o lobo anterior da hipófise produz os chamados hormônios trópicos, que ativam algumas glândulas endócrinas periféricas. Por sua vez, os hormônios das glândulas endócrinas periféricas atuam no lobo anterior da hipófise, inibindo a secreção de hormônios trópicos.

As reações que garantem a homeostase não podem ser limitadas a nenhuma glândula endócrina, mas envolvem todas as glândulas em um grau ou outro. A reação resultante assume um curso em cadeia e se espalha para outros efetores. O significado fisiológico dos hormônios reside na regulação de outras funções do corpo e, portanto, a natureza da cadeia deve ser expressa tanto quanto possível.

Perturbações constantes no ambiente do corpo contribuem para manter a sua homeostase ao longo da vida. Se você criar condições de vida nas quais nada provoque mudanças significativas no ambiente interno, o organismo ficará completamente desarmado ao encontrar o meio ambiente e logo morrerá.

A combinação de mecanismos reguladores nervosos e endócrinos no hipotálamo permite reações homeostáticas complexas associadas à regulação da função visceral do corpo. Os sistemas nervoso e endócrino são o mecanismo unificador da homeostase.

Um exemplo de resposta geral dos mecanismos nervosos e humorais é um estado de estresse que se desenvolve sob condições de vida desfavoráveis ​​e há ameaça de violação da homeostase. Sob estresse, observa-se uma mudança no estado da maioria dos sistemas: muscular, respiratório, cardiovascular, digestivo, órgãos sensoriais, pressão arterial, composição sanguínea. Todas essas mudanças são uma manifestação de reações homeostáticas individuais que visam aumentar a resistência do organismo a fatores adversos. A rápida mobilização das forças do corpo atua como uma reação protetora ao estresse.

Com o “estresse somático”, o problema de aumentar a resistência geral do corpo é resolvido de acordo com o esquema mostrado na Figura 13.

Arroz. 13 - Esquema para aumentar a resistência geral do corpo durante

Homeostase - o que é isso? Conceito de homeostase

A homeostase é um processo autorregulador no qual todos os sistemas biológicos se esforçam para manter a estabilidade durante o período de adaptação a certas condições ideais para a sobrevivência. Qualquer sistema, estando em equilíbrio dinâmico, se esforça para alcançar um estado estável que resista a fatores e estímulos externos.

O conceito de homeostase

Todos os sistemas do corpo devem trabalhar juntos para manter a homeostase adequada dentro do corpo. A homeostase é a regulação de indicadores no corpo, como temperatura, teor de água e níveis de dióxido de carbono. Por exemplo, o diabetes é uma condição na qual o corpo não consegue regular os níveis de glicose no sangue.

Homeostase é um termo usado para descrever a existência de organismos em um ecossistema e para descrever o funcionamento bem-sucedido das células dentro de um organismo. Organismos e populações podem manter a homeostase mantendo níveis estáveis ​​de fertilidade e mortalidade.

Opinião

O feedback é um processo que ocorre quando os sistemas do corpo precisam ser desacelerados ou parados completamente. Quando uma pessoa come, o alimento entra no estômago e a digestão começa. O estômago não deve funcionar entre as refeições. O sistema digestivo funciona com uma série de hormônios e impulsos nervosos para interromper e iniciar a produção de secreção ácida no estômago.

Outro exemplo de feedback negativo pode ser observado no caso do aumento da temperatura corporal. A regulação da homeostase manifesta-se pela transpiração, a reação protetora do corpo ao superaquecimento. Assim, o aumento da temperatura cessa e o problema de superaquecimento é neutralizado. Em caso de hipotermia, o corpo também toma uma série de medidas para se aquecer.

Manter o equilíbrio interno

A homeostase pode ser definida como uma propriedade de um organismo ou sistema que o ajuda a manter determinados parâmetros dentro de uma faixa normal de valores. É a chave da vida e um equilíbrio inadequado na manutenção da homeostase pode levar a doenças como hipertensão e diabetes.

A homeostase é um elemento chave para a compreensão de como funciona o corpo humano. Esta definição formal caracteriza um sistema que regula o seu ambiente interno e se esforça para manter a estabilidade e regularidade de todos os processos que ocorrem no corpo.

Regulação homeostática: temperatura corporal

O controle da temperatura corporal em humanos é um bom exemplo de homeostase em um sistema biológico. Quando uma pessoa é saudável, a temperatura corporal oscila em torno de +37°C, mas vários fatores podem afetar esse valor, incluindo hormônios, taxa metabólica e diversas doenças que causam febre.

No corpo, a regulação da temperatura é controlada numa parte do cérebro chamada hipotálamo. Através da corrente sanguínea, sinais sobre indicadores de temperatura são recebidos no cérebro, bem como são analisados ​​​​os resultados de dados sobre frequência respiratória, níveis de açúcar no sangue e metabolismo. A perda de calor no corpo humano também contribui para a diminuição da atividade.

Equilíbrio água-sal

Não importa quanta água uma pessoa beba, o corpo não infla como um balão, nem o corpo humano encolhe como uma passa se bebermos muito pouco. Provavelmente alguém já pensou nisso pelo menos uma vez. De uma forma ou de outra, o corpo sabe quanto líquido precisa ser retido para manter o nível desejado.

A concentração de sal e glicose (açúcar) no corpo é mantida constante (na ausência de fatores negativos), a quantidade de sangue no corpo é de cerca de 5 litros.

Regulando os níveis de açúcar no sangue

A glicose é um tipo de açúcar encontrado no sangue. O corpo humano deve manter níveis adequados de glicose para que uma pessoa permaneça saudável. Quando os níveis de glicose ficam muito altos, o pâncreas produz o hormônio insulina.

Se os níveis de glicose no sangue caírem muito, o fígado converte o glicogênio no sangue, aumentando assim os níveis de açúcar. Quando bactérias ou vírus patogênicos entram no corpo, ele começa a combater a infecção antes que os elementos patogênicos possam causar problemas de saúde.

Pressão arterial sob controle

Manter a pressão arterial saudável também é um exemplo de homeostase. O coração pode sentir mudanças na pressão arterial e enviar sinais ao cérebro para processamento. O cérebro então envia um sinal de volta ao coração com instruções sobre como responder corretamente. Se a sua pressão arterial estiver muito alta, ela precisa ser reduzida.

Como a homeostase é alcançada?

Como o corpo humano regula todos os sistemas e órgãos e compensa as mudanças no meio ambiente? Isso se deve à presença de muitos sensores naturais que monitoram a temperatura, a composição salina do sangue, a pressão arterial e muitos outros parâmetros. Esses detectores enviam sinais ao cérebro, o principal centro de controle, caso determinados valores se desviem da norma. Depois disso, são lançadas medidas compensatórias para restaurar o estado normal.

Manter a homeostase é extremamente importante para o corpo. O corpo humano contém uma certa quantidade de substâncias químicas conhecidas como ácidos e álcalis, cujo equilíbrio correto é necessário para o funcionamento ideal de todos os órgãos e sistemas do corpo. O nível de cálcio no sangue deve ser mantido em níveis adequados. Como a respiração é involuntária, o sistema nervoso garante que o corpo receba o oxigênio tão necessário. Quando as toxinas entram na corrente sanguínea, elas perturbam a homeostase do corpo. O corpo humano responde a esse distúrbio através do sistema urinário.

É importante ressaltar que a homeostase do organismo funciona automaticamente se o sistema estiver funcionando normalmente. Por exemplo, uma reação ao calor - a pele fica vermelha porque seus pequenos vasos sanguíneos se dilatam automaticamente. Tremer é uma resposta ao resfriamento. Assim, a homeostase não é um conjunto de órgãos, mas uma síntese e equilíbrio das funções corporais. Juntos, isso permite manter todo o corpo em um estado estável.

9.4. O conceito de homeostase. Padrões gerais de homeostase dos sistemas vivos

Apesar de um organismo vivo ser um sistema aberto que troca matéria e energia com o meio ambiente e existe em unidade com ele, ele se preserva no tempo e no espaço como uma unidade biológica separada, mantém sua estrutura (morfologia), reações comportamentais, específicas condições físico-químicas nas células e no fluido tecidual. A capacidade dos sistemas vivos de resistir às mudanças e manter a constância dinâmica de composição e propriedades é chamada de homeostase. O termo “homeostase” foi proposto por W. Cannon em 1929. Porém, a ideia da existência de mecanismos fisiológicos que garantam a manutenção da constância do ambiente interno dos organismos foi expressa na segunda metade do século XIX por C. Bernard.

A homeostase foi melhorada durante a evolução. Os organismos multicelulares desenvolveram um ambiente interno no qual estão localizadas células de vários órgãos e tecidos. Em seguida, formaram-se sistemas de órgãos especializados (circulação, nutrição, respiração, excreção, etc.), participando na garantia da homeostase em todos os níveis de organização (molecular, subcelular, celular, tecidual, órgão e organismo). Os mecanismos mais avançados de homeostase foram formados nos mamíferos, o que contribuiu para uma ampliação significativa das possibilidades de sua adaptação ao meio ambiente. Os mecanismos e tipos de homeostase desenvolvidos no processo de longa evolução, sendo fixados geneticamente. O aparecimento no corpo de informações genéticas estranhas, que muitas vezes são introduzidas por bactérias, vírus, células de outros organismos, bem como por suas próprias células mutadas, pode perturbar significativamente a homeostase do corpo. Como proteção contra informações genéticas estranhas, cuja penetração no corpo e sua posterior implementação levaria ao envenenamento por toxinas (proteínas estranhas), surgiu uma espécie de homeostase, como homeostase genética, garantindo a constância genética do ambiente interno do corpo. É baseado em mecanismos imunológicos, incluindo proteção inespecífica e específica da integridade e individualidade do próprio corpo. Mecanismos inespecíficos estão subjacentes à imunidade inata, constitucional e de espécie, bem como à resistência individual inespecífica. Estes incluem a função de barreira da pele e das membranas mucosas, o efeito bactericida das secreções das glândulas sudoríparas e sebáceas, as propriedades bactericidas do conteúdo do estômago e intestinos, a lisozima das secreções das glândulas salivares e lacrimais. Se os organismos penetram no ambiente interno, eles são eliminados durante uma reação inflamatória, que é acompanhada por aumento da fagocitose, bem como pelo efeito virostático do interferon (uma proteína com peso molecular de 25.000 a 110.000).

Mecanismos imunológicos específicos são a base da imunidade adquirida, realizada pelo sistema imunológico, que reconhece, processa e elimina antígenos estranhos. A imunidade humoral ocorre através da formação de anticorpos que circulam no sangue. A imunidade celular é baseada na formação de linfócitos T, no aparecimento de linfócitos T e B de longa vida de “memória imunológica” e na ocorrência de alergias (hipersensibilidade a um antígeno específico). Nos humanos, as reações protetoras entram em vigor apenas na 2ª semana de vida, atingem sua atividade máxima aos 10 anos, dos 10 aos 20 anos diminuem ligeiramente, dos 20 aos 40 anos permanecem aproximadamente no mesmo nível, depois desaparecem gradualmente. .

Os mecanismos de defesa imunológica constituem um sério obstáculo ao transplante de órgãos, causando a reabsorção do transplante. Os resultados mais bem-sucedidos atualmente são o autotransplante (transplante de tecidos dentro do corpo) e o alotransplante entre gêmeos idênticos. Eles têm muito menos sucesso com o transplante interespécies (heterotransplante ou xenotransplante).

Outro tipo de homeostase é homeostase bioquímica ajuda a manter a constância da composição química do ambiente líquido extracelular (interno) do corpo (sangue, linfa, fluido tecidual), bem como a constância da composição química do citoplasma e plasmalema das células. Homeostase fisiológica garante a constância dos processos vitais do corpo. Graças a ele surgiram e estão sendo aprimoradas a isossomia (constância do conteúdo de substâncias osmoticamente ativas), a isotermia (manutenção da temperatura corporal de aves e mamíferos dentro de certos limites) e outras. Homeostase estrutural garante a constância da estrutura (organização morfológica) em todos os níveis (molecular, subcelular, celular, etc.) da organização dos seres vivos.

Homeostase populacional garante a constância do número de indivíduos na população. Homeostase biocenótica contribui para a constância da composição de espécies e número de indivíduos nas biocenoses.

Devido ao fato de o corpo funcionar e interagir com o meio ambiente como um sistema único, os processos subjacentes a vários tipos de reações homeostáticas estão intimamente inter-relacionados entre si. Mecanismos homeostáticos individuais são combinados e implementados em uma reação adaptativa holística do corpo como um todo. Esta unificação é realizada graças à atividade (função) dos sistemas reguladores integradores (nervoso, endócrino, imunológico). As mudanças mais rápidas no estado do objeto regulado são proporcionadas pelo sistema nervoso, que está associado à velocidade dos processos de ocorrência e condução do impulso nervoso (de 0,2 a 180 m/s). A função reguladora do sistema endócrino é realizada de forma mais lenta, pois é limitada pela taxa de liberação dos hormônios pelas glândulas e sua transferência na corrente sanguínea. Porém, o resultado da influência sobre o objeto regulado (órgão) dos hormônios nele acumulados é muito mais longo do que com a regulação nervosa.

O corpo é um sistema vivo autorregulado. Devido à presença de mecanismos homeostáticos, o corpo é um sistema complexo de autorregulação. Os princípios da existência e desenvolvimento de tais sistemas são estudados pela cibernética e pelos sistemas vivos - pela cibernética biológica.

A autorregulação dos sistemas biológicos baseia-se no princípio da direta e do feedback.

As informações sobre o desvio da variável controlada de um determinado nível são transmitidas através de canais de feedback ao controlador e alteram sua atividade de tal forma que a variável controlada retorna ao nível original (ótimo) (Fig. 122). O feedback pode ser negativo(quando a variável controlada se desviou numa direção positiva (a síntese de uma substância, por exemplo, aumentou excessivamente)) e coloque

Arroz. 122. Esquema de feedback direto e em um organismo vivo:

P – regulador (centro nervoso, glândula endócrina); RO – objeto regulado (célula, tecido, órgão); 1 – atividade funcional ótima do PO; 2 – redução da atividade funcional do PO com feedback positivo; 3 – aumento da atividade funcional do PO com feedback negativo

corpo(quando o valor controlado se desvia na direção negativa (a substância é sintetizada em quantidades insuficientes)). Este mecanismo, assim como combinações mais complexas de vários mecanismos, ocorrem em diferentes níveis de organização dos sistemas biológicos. Um exemplo de seu funcionamento em nível molecular é a inibição de uma enzima chave durante a formação excessiva do produto final ou a repressão da síntese enzimática. No nível celular, mecanismos diretos e de feedback garantem a regulação hormonal e a densidade (número) ideal da população celular. Uma manifestação direta e de feedback no nível corporal é a regulação dos níveis de glicose no sangue. Num organismo vivo, os mecanismos de regulação e controlo automáticos (estudados pela biocibernética) são particularmente complexos. O grau da sua complexidade ajuda a aumentar o nível de “fiabilidade” e estabilidade dos sistemas vivos em relação às mudanças ambientais.

Os mecanismos de homeostase são duplicados em diferentes níveis. Isso implementa na natureza o princípio da regulação multicircuito dos sistemas. Os principais circuitos são representados por mecanismos homeostáticos celulares e teciduais. Eles são caracterizados por um alto grau de automatismo. O principal papel no controle dos mecanismos homeostáticos celulares e teciduais pertence a fatores genéticos, influências reflexas locais, interações químicas e de contato entre as células.

Os mecanismos de homeostase sofrem mudanças significativas ao longo da ontogênese humana. Somente na 2ª semana após o nascimento

Arroz. 123. Opções de perdas e restaurações no corpo

As reações de proteção biológica entram em ação (formam-se células que fornecem imunidade celular e humoral) e sua eficácia continua a aumentar até os 10 anos de idade. Durante este período, os mecanismos de proteção contra informações genéticas estranhas melhoram e a maturidade dos sistemas reguladores nervoso e endócrino também aumenta. Os mecanismos de homeostase atingem sua maior confiabilidade na idade adulta, no final do período de desenvolvimento e crescimento do corpo (19-24 anos). O envelhecimento do corpo é acompanhado por uma diminuição da eficácia dos mecanismos de homeostase genética, estrutural e fisiológica e por um enfraquecimento das influências reguladoras dos sistemas nervoso e endócrino.

5. Homeostase.

Um organismo pode ser definido como um sistema físico-químico que existe no ambiente em estado estacionário. É esta capacidade dos sistemas vivos de manter um estado estacionário num ambiente em constante mudança que determina a sua sobrevivência. Para garantir um estado estacionário, todos os organismos - dos morfologicamente mais simples aos mais complexos - desenvolveram uma variedade de adaptações anatômicas, fisiológicas e comportamentais que servem a um propósito - manter a constância do ambiente interno.

A ideia de que a constância do ambiente interno proporciona condições ideais para a vida e a reprodução dos organismos foi expressa pela primeira vez em 1857 pelo fisiologista francês Claude Bernard. Ao longo de sua carreira científica, Claude Bernard ficou impressionado com a capacidade dos organismos de regular e manter dentro de limites bastante estreitos parâmetros fisiológicos como a temperatura corporal ou o teor de água. Ele resumiu essa ideia de autorregulação como base da estabilidade fisiológica na forma de uma afirmação já clássica: “A constância do ambiente interno é um pré-requisito para uma vida livre”.

Claude Bernard enfatizou a diferença entre o ambiente externo em que vivem os organismos e o ambiente interno em que se encontram suas células individuais, e compreendeu a importância de manter constante o ambiente interno. Por exemplo, os mamíferos são capazes de manter a temperatura corporal apesar das flutuações na temperatura ambiente. Caso fique muito frio, o animal pode se deslocar para um local mais quente ou protegido e, caso isso não seja possível, entram em ação mecanismos de autorregulação, aumentando a temperatura corporal e evitando a perda de calor. O significado adaptativo disso é que o corpo como um todo funciona de forma mais eficiente, uma vez que as células que o compõem estão em ótimas condições. Os sistemas de autorregulação operam não apenas no nível do corpo, mas também no nível celular. Um organismo é a soma de suas células constituintes, e o funcionamento ideal do organismo como um todo depende do funcionamento ideal de suas partes constituintes. Qualquer sistema auto-organizado mantém a constância de sua composição - qualitativa e quantitativa. Este fenômeno é denominado homeostase e é característico da maioria dos sistemas biológicos e sociais. O termo homeostase foi introduzido em 1932 pelo fisiologista americano Walter Cannon.

Homeostase(Grego homoios - semelhante, igual; estado de estase, imobilidade) - a relativa constância dinâmica do ambiente interno (sangue, linfa, fluido tecidual) e a estabilidade das funções fisiológicas básicas (circulação sanguínea, respiração, termorregulação, metabolismo, etc. .). ) corpos humanos e animais. Os mecanismos reguladores que mantêm o estado fisiológico ou as propriedades das células, órgãos e sistemas de todo o organismo em um nível ideal são chamados de homeostáticos. Histórica e geneticamente, o conceito de homeostase possui pré-requisitos biológicos e médico-biológicos. Lá ele é correlacionado como um processo final, um período de vida com um organismo isolado ou indivíduo humano como um fenômeno puramente biológico. A finitude da existência e a necessidade de cumprir a sua finalidade - a reprodução da sua própria espécie - permitem determinar a estratégia de sobrevivência de um organismo individual através do conceito de “preservação”. “Manter a estabilidade estrutural e funcional” é a essência de qualquer homeostase, controlada por um homeostato ou autorregulada.

Como se sabe, uma célula viva é um sistema móvel e autorregulado. A sua organização interna é suportada por processos activos que visam limitar, prevenir ou eliminar alterações causadas por diversas influências do ambiente externo e interno. A capacidade de retornar ao estado original após um desvio de um determinado nível médio causado por um ou outro fator “perturbador” é a principal propriedade da célula. Um organismo multicelular é uma organização integral, cujos elementos celulares são especializados para desempenhar diversas funções. A interação dentro do corpo é realizada por mecanismos complexos de regulação, coordenação e correlação com a participação de fatores nervosos, humorais, metabólicos e outros. Muitos mecanismos individuais que regulam as relações intra e intercelulares têm, em alguns casos, efeitos mutuamente opostos que se equilibram. Isso leva ao estabelecimento de uma base fisiológica móvel (equilíbrio fisiológico) no corpo e permite que o sistema vivo mantenha relativa constância dinâmica, apesar das mudanças no ambiente e das mudanças que surgem durante a vida do organismo.

Como mostra a investigação, os métodos reguladores existentes nos organismos vivos têm muitas semelhanças com dispositivos reguladores em sistemas não vivos, tais como máquinas. Em ambos os casos, a estabilidade é alcançada através de uma certa forma de gestão.

A própria ideia de homeostase não corresponde ao conceito de equilíbrio estável (não flutuante) do corpo - o princípio do equilíbrio não é aplicável a processos fisiológicos e bioquímicos complexos que ocorrem nos sistemas vivos. Também é incorreto contrastar a homeostase com as flutuações rítmicas do ambiente interno. A homeostase em sentido amplo abrange questões do curso cíclico e de fases das reações, compensação, regulação e autorregulação das funções fisiológicas, a dinâmica da interdependência dos componentes nervosos, humorais e outros do processo regulatório. Os limites da homeostase podem ser rígidos e flexíveis, mudando dependendo da idade, sexo, condições sociais, profissionais e outras condições individuais.

De particular importância para a vida do corpo é a constância da composição do sangue - a base fluida do corpo (matriz fluida), como diz W. Cannon. A estabilidade de sua reação ativa (pH), pressão osmótica, proporção de eletrólitos (sódio, cálcio, cloro, magnésio, fósforo), teor de glicose, número de elementos formados, etc., é bem conhecida. Por exemplo, o pH do sangue , via de regra, não muda além de 7,35-7,47. Mesmo distúrbios graves do metabolismo ácido-base com acúmulo patológico de ácidos no fluido tecidual, por exemplo, na acidose diabética, têm muito pouco efeito na reação sanguínea ativa. Apesar do fato de que a pressão osmótica do sangue e do fluido tecidual está sujeita a flutuações contínuas devido ao fornecimento constante de produtos osmoticamente ativos do metabolismo intersticial, ela permanece em um certo nível e muda apenas sob certas condições patológicas graves. Manter a pressão osmótica constante é de suma importância para o metabolismo da água e para a manutenção do equilíbrio iônico no corpo. A concentração de íons sódio no ambiente interno é a mais constante. O conteúdo de outros eletrólitos também varia dentro de limites estreitos. A presença de um grande número de osmorreceptores em tecidos e órgãos, inclusive nas formações nervosas centrais (hipotálamo, hipocampo), e um sistema coordenado de reguladores do metabolismo da água e da composição iônica permitem ao corpo eliminar rapidamente as mudanças na pressão osmótica do sangue que ocorre, por exemplo, quando água é introduzida no corpo.

Apesar de o sangue representar o ambiente interno geral do corpo, as células dos órgãos e tecidos não entram em contato direto com ele. Nos organismos multicelulares, cada órgão possui seu próprio ambiente interno (microambiente), correspondente às suas características estruturais e funcionais, e o estado normal dos órgãos depende da composição química, físico-química, biológica e outras propriedades desse microambiente. Sua homeostase é determinada pelo estado funcional das barreiras histohemáticas e sua permeabilidade nas direções fluido-tecido sanguíneo; fluido tecidual - sangue.

A constância do ambiente interno para a atividade do sistema nervoso central é de particular importância: mesmo pequenas alterações químicas e físico-químicas que ocorrem no líquido cefalorraquidiano, na glia e nos espaços pericelulares podem causar uma interrupção acentuada no fluxo de processos vitais em neurônios individuais ou em seus conjuntos. Um sistema homeostático complexo, incluindo vários mecanismos neuro-humorais, bioquímicos, hemodinâmicos e outros mecanismos regulatórios, é o sistema que garante níveis ideais de pressão arterial. Neste caso, o limite superior do nível de pressão arterial é determinado pela funcionalidade dos barorreceptores do sistema vascular do corpo, e o limite inferior é determinado pelas necessidades de fornecimento de sangue do corpo.

Os mecanismos homeostáticos mais avançados no corpo de animais superiores e humanos incluem processos de termorregulação; Em animais homeotérmicos, as flutuações de temperatura nas partes internas do corpo não excedem décimos de grau durante as mudanças mais dramáticas de temperatura no ambiente.

O papel organizador do aparelho nervoso (o princípio do nervismo) fundamenta ideias amplamente conhecidas sobre a essência dos princípios da homeostase. No entanto, nem o princípio dominante, nem a teoria das funções de barreira, nem a síndrome de adaptação geral, nem a teoria dos sistemas funcionais, nem a regulação hipotalâmica da homeostase e muitas outras teorias podem resolver completamente o problema da homeostase.

Em alguns casos, a ideia de homeostase não é usada de forma inteiramente legítima para explicar estados fisiológicos isolados, processos e até mesmo fenômenos sociais. Foi assim que surgiram na literatura os termos “imunológico”, “eletrólito”, “sistêmico”, “molecular”, “físico-químico”, “homeostase genética”, etc. Foram feitas tentativas para reduzir o problema da homeostase ao princípio da autorregulação. Um exemplo de solução do problema da homeostase do ponto de vista da cibernética é a tentativa de Ashby (W.R. Ashby, 1948) de construir um dispositivo autorregulador que modele a capacidade dos organismos vivos de manter o nível de certas quantidades dentro de limites fisiologicamente aceitáveis.

Na prática, pesquisadores e médicos enfrentam questões de avaliação das capacidades adaptativas (adaptativas) ou compensatórias do corpo, sua regulação, fortalecimento e mobilização, e de previsão das respostas do corpo a influências perturbadoras. Alguns estados de instabilidade vegetativa, causados ​​por insuficiência, excesso ou inadequação de mecanismos regulatórios, são considerados “doenças da homeostase”. Com uma certa convenção, estes podem incluir distúrbios funcionais no funcionamento normal do corpo associados ao seu envelhecimento, reestruturação forçada dos ritmos biológicos, alguns fenômenos de distonia vegetativa, reatividade hiper e hipocompensatória sob influências estressantes e extremas, etc.

Para avaliar o estado dos mecanismos homeostáticos em experimentos fisiológicos e na prática clínica, são utilizados vários testes funcionais dosados ​​(frio, calor, adrenalina, insulina, mesatona, etc.) com determinação da proporção de substâncias biologicamente ativas (hormônios, mediadores, metabólitos ) no sangue e na urina, etc.

Mecanismos biofísicos de homeostase.

Do ponto de vista da biofísica química, a homeostase é um estado em que todos os processos responsáveis ​​pelas transformações energéticas do corpo estão em equilíbrio dinâmico. Este estado é o mais estável e corresponde ao ótimo fisiológico. De acordo com os conceitos da termodinâmica, um organismo e uma célula podem existir e se adaptar às condições ambientais sob as quais um curso estacionário de processos físicos e químicos pode ser estabelecido em um sistema biológico, ou seja, homeostase. O papel principal no estabelecimento da homeostase pertence principalmente aos sistemas de membrana celular, que são responsáveis ​​pelos processos bioenergéticos e regulam a taxa de entrada e liberação de substâncias pelas células.

Deste ponto de vista, as principais causas do distúrbio são reações não enzimáticas que ocorrem nas membranas, incomuns na vida normal; na maioria dos casos, são reações em cadeia de oxidação envolvendo radicais livres que ocorrem nos fosfolipídios celulares. Essas reações levam a danos aos elementos estruturais das células e à interrupção da função reguladora. Os fatores que causam perturbação da homeostase também incluem agentes que causam a formação de radicais - radiação ionizante, toxinas infecciosas, certos alimentos, nicotina, bem como falta de vitaminas, etc.

Um dos principais fatores que estabilizam o estado homeostático e as funções das membranas são os bioantioxidantes, que inibem o desenvolvimento de reações radicais oxidativas.

Características da homeostase relacionadas à idade em crianças.

A constância do ambiente interno do corpo e a relativa estabilidade dos indicadores físicos e químicos na infância são garantidas por um pronunciado predomínio dos processos metabólicos anabólicos sobre os catabólicos. Esta é uma condição indispensável para o crescimento e distingue o corpo da criança do corpo dos adultos, nos quais a intensidade dos processos metabólicos está em estado de equilíbrio dinâmico. Nesse sentido, a regulação neuroendócrina da homeostase do corpo da criança acaba sendo mais intensa do que nos adultos. Cada período etário é caracterizado por características específicas dos mecanismos de homeostase e sua regulação. Portanto, em crianças, com muito mais frequência do que em adultos, ocorrem graves distúrbios da homeostase, muitas vezes com risco de vida. Esses distúrbios estão mais frequentemente associados à imaturidade das funções homeostáticas dos rins, a distúrbios do trato gastrointestinal ou da função respiratória dos pulmões.

O crescimento de uma criança, expresso no aumento da massa de suas células, é acompanhado por mudanças distintas na distribuição de fluidos no corpo. O aumento absoluto no volume de líquido extracelular está atrasado em relação à taxa de ganho de peso geral, de modo que o volume relativo do ambiente interno, expresso como uma porcentagem do peso corporal, diminui com a idade. Esta dependência é especialmente pronunciada no primeiro ano após o nascimento. Em crianças mais velhas, a taxa de alteração no volume relativo do líquido extracelular diminui. O sistema de regulação da constância do volume do fluido (regulação do volume) compensa desvios no balanço hídrico dentro de limites bastante estreitos. O alto grau de hidratação dos tecidos em recém-nascidos e crianças pequenas determina que a necessidade de água da criança (por unidade de peso corporal) seja significativamente maior do que nos adultos. A perda de água ou sua limitação leva rapidamente ao desenvolvimento de desidratação devido ao setor extracelular, ou seja, ao ambiente interno. Ao mesmo tempo, os rins - principais órgãos executivos do sistema de regulação do volume - não proporcionam economia de água. O fator limitante da regulação é a imaturidade do sistema tubular renal. Uma característica crítica do controle neuroendócrino da homeostase em neonatos e crianças pequenas é a secreção e excreção renal relativamente elevadas de aldosterona, que tem impacto direto no estado de hidratação dos tecidos e na função tubular renal.

A regulação da pressão osmótica do plasma sanguíneo e do líquido extracelular em crianças também é limitada. A osmolaridade do ambiente interno flutua em uma faixa mais ampla ( 50 mOsm/l) , do que adultos

( 6 mOsm/l) . Isto se deve à maior área de superfície corporal por 1 kg peso e, portanto, com perdas mais significativas de água durante a respiração, bem como com a imaturidade dos mecanismos renais de concentração urinária em crianças. Os distúrbios da homeostase, manifestados por hiperosmose, são especialmente comuns em crianças durante o período neonatal e nos primeiros meses de vida; em idades mais avançadas começa a predominar a hipoosmose, associada principalmente a doenças gastrointestinais ou renais. Menos estudada é a regulação iônica da homeostase, que está intimamente relacionada à atividade dos rins e à natureza da nutrição.

Anteriormente, acreditava-se que o principal fator determinante da pressão osmótica do líquido extracelular era a concentração de sódio, mas estudos mais recentes mostraram que não existe uma correlação estreita entre o teor de sódio no plasma sanguíneo e o valor da pressão osmótica total. em patologia. A exceção é a hipertensão plasmática. Portanto, a realização da terapia homeostática por meio da administração de soluções salinas de glicose requer o monitoramento não apenas do teor de sódio no soro ou plasma sanguíneo, mas também das alterações na osmolaridade total do líquido extracelular. A concentração de açúcar e uréia é de grande importância na manutenção da pressão osmótica geral no ambiente interno. O conteúdo destas substâncias osmoticamente ativas e o seu efeito no metabolismo do sal de água podem aumentar acentuadamente em muitas condições patológicas. Portanto, em caso de alguma violação da homeostase, é necessário determinar a concentração de açúcar e uréia. Devido ao exposto, em crianças pequenas, se os regimes de água, sal e proteínas forem violados, pode desenvolver-se um estado de hiper ou hipoosmose latente, hiperazotemia.

Um importante indicador que caracteriza a homeostase em crianças é a concentração de íons hidrogênio no sangue e no líquido extracelular. Nos períodos pré-natal e pós-natal precoce, a regulação do equilíbrio ácido-base está intimamente relacionada ao grau de saturação de oxigênio do sangue, o que é explicado pela relativa predominância da glicólise anaeróbica nos processos bioenergéticos. Além disso, mesmo a hipóxia moderada no feto é acompanhada pelo acúmulo de ácido láctico em seus tecidos. Além disso, a imaturidade da função acidogenética dos rins cria os pré-requisitos para o desenvolvimento de acidose “fisiológica” (uma mudança no equilíbrio ácido-base do corpo em direção a um aumento relativo no número de ânions ácidos). Devido às peculiaridades da homeostase, os recém-nascidos frequentemente apresentam distúrbios que beiram o fisiológico e o patológico.

A reestruturação do sistema neuroendócrino durante a puberdade (puberdade) também está associada a alterações na homeostase. No entanto, as funções dos órgãos executivos (rins, pulmões) atingem o seu grau máximo de maturidade nesta idade, pelo que síndromes graves ou doenças da homeostase são raras, e mais frequentemente estamos a falar de alterações compensadas no metabolismo, que só podem ser detectadas com um exame de sangue bioquímico. Na clínica, para caracterizar a homeostase em crianças, é necessário examinar os seguintes indicadores: hematócrito, pressão osmótica total, teor de sódio, potássio, açúcar, bicarbonatos e uréia no sangue, bem como pH sanguíneo, p0 2 e pCO 2.

Características da homeostase na velhice e na idade senil.

O mesmo nível de valores homeostáticos em diferentes faixas etárias é mantido devido a várias mudanças nos sistemas de sua regulação. Por exemplo, a constância do nível de pressão arterial em jovens é mantida devido ao maior débito cardíaco e baixa resistência vascular periférica total, e em idosos e senis - devido a uma maior resistência periférica total e diminuição do débito cardíaco. Durante o envelhecimento do corpo, a constância das funções fisiológicas mais importantes é mantida em condições de diminuição da confiabilidade e redução da gama possível de alterações fisiológicas na homeostase. A preservação da homeostase relativa durante mudanças estruturais, metabólicas e funcionais significativas é alcançada pelo fato de que não apenas a extinção, a ruptura e a degradação ocorrem simultaneamente, mas também o desenvolvimento de mecanismos adaptativos específicos. Devido a isso, é mantido um nível constante de açúcar no sangue, pH do sangue, pressão osmótica, potencial de membrana celular, etc.

De importância significativa na manutenção da homeostase durante o processo de envelhecimento são as alterações nos mecanismos de regulação neuro-humoral, o aumento da sensibilidade dos tecidos à ação de hormônios e mediadores no contexto de um enfraquecimento das influências nervosas.

Com o envelhecimento do corpo, o trabalho do coração, a ventilação pulmonar, as trocas gasosas, as funções renais, a secreção das glândulas digestivas, a função das glândulas endócrinas, o metabolismo, etc., mudam significativamente. Essas alterações podem ser caracterizadas como homeoreses - uma trajetória natural (dinâmica) de mudanças na intensidade do metabolismo e das funções fisiológicas com a idade ao longo do tempo. O significado do curso das mudanças relacionadas à idade é muito importante para caracterizar o processo de envelhecimento de uma pessoa e determinar sua idade biológica.

Na velhice e na velhice, o potencial geral dos mecanismos adaptativos diminui. Portanto, na velhice, sob cargas aumentadas, estresse e outras situações, aumenta a probabilidade de falha dos mecanismos de adaptação e violação da homeostase. Esta diminuição na confiabilidade dos mecanismos de homeostase é um dos pré-requisitos mais importantes para o desenvolvimento de distúrbios patológicos na velhice.

Assim, a homeostase é um conceito integral que une funcional e morfologicamente sistema cardiovascular, sistema respiratório, sistema renal, metabolismo hidroeletrolítico, equilíbrio ácido-base.

Propósito principal do sistema cardiovascular – fornecimento e distribuição de sangue por todos os reservatórios de microcirculação. A quantidade de sangue ejetada pelo coração em 1 minuto é o volume minuto. Contudo, a função do sistema cardiovascular não é simplesmente manter um determinado volume minuto e distribuí-lo entre as piscinas, mas alterar o volume minuto de acordo com a dinâmica das necessidades teciduais em diferentes situações.

A principal tarefa do sangue é o transporte de oxigênio. Muitos pacientes cirúrgicos apresentam queda aguda no débito cardíaco, o que prejudica o fornecimento de oxigênio aos tecidos e pode causar a morte de células, de um órgão e até de todo o corpo. Portanto, a avaliação da função do sistema cardiovascular deve levar em consideração não apenas o volume minuto, mas também o fornecimento de oxigênio aos tecidos e sua necessidade.

Propósito principal sistemas respiratórios – garantir trocas gasosas adequadas entre o corpo e o meio ambiente com uma taxa de processos metabólicos em constante mudança. A função normal do sistema respiratório é manter um nível constante de oxigênio e dióxido de carbono no sangue arterial com resistência vascular normal na circulação pulmonar e com gasto energético normal para o trabalho respiratório.

Este sistema está intimamente ligado a outros sistemas e principalmente ao sistema cardiovascular. A função do sistema respiratório inclui ventilação, circulação pulmonar, difusão de gases através da membrana alvéolo-capilar, transporte de gases pelo sangue e respiração dos tecidos.

Funções sistema renal : Os rins são o principal órgão destinado a manter a constância das condições físicas e químicas do corpo. Sua principal função é excretora. Inclui: regulação do equilíbrio hídrico e eletrolítico, manutenção do equilíbrio ácido-base e remoção de produtos metabólicos de proteínas e gorduras do corpo.

Funções metabolismo eletrolítico da água : A água no corpo desempenha um papel de transporte, preenchendo células, espaços intersticiais (intermediários) e vasculares, é solvente de sais, colóides e cristalóides e participa de reações bioquímicas. Todos os líquidos bioquímicos são eletrólitos, uma vez que os sais e colóides dissolvidos na água estão em estado dissociado. É impossível listar todas as funções dos eletrólitos, mas as principais são: manutenção da pressão osmótica, manutenção da reação do meio interno, participação em reações bioquímicas.

Propósito principal equilíbrio ácido-base é manter um pH constante dos fluidos corporais como base para reações bioquímicas normais e, portanto, para a atividade vital. O metabolismo ocorre com a participação indispensável de sistemas enzimáticos, cuja atividade depende intimamente da reação química do eletrólito. Juntamente com o metabolismo hidroeletrolítico, o equilíbrio ácido-base desempenha um papel decisivo na ordenação das reações bioquímicas. Os sistemas tampão e muitos sistemas fisiológicos do corpo participam na regulação do equilíbrio ácido-base.

Homeostase

Homeostase, homeorez, homeomorfose - características do estado do corpo. A essência sistêmica do organismo se manifesta principalmente em sua capacidade de autorregulação em condições ambientais em constante mudança. Uma vez que todos os órgãos e tecidos do corpo são constituídos por células, cada uma das quais é um organismo relativamente independente, o estado do ambiente interno do corpo humano é de grande importância para o seu funcionamento normal. Para o corpo humano - uma criatura terrestre - o meio ambiente consiste na atmosfera e na biosfera, enquanto interage até certo ponto com a litosfera, a hidrosfera e a noosfera. Ao mesmo tempo, a maioria das células do corpo humano está imersa em um ambiente líquido, representado por sangue, linfa e fluido intercelular. Apenas os tecidos tegumentares interagem diretamente com o ambiente humano, todas as outras células estão isoladas do mundo exterior, o que permite ao corpo padronizar amplamente as condições de sua existência. Em particular, a capacidade de manter uma temperatura corporal constante de cerca de 37°C garante a estabilidade dos processos metabólicos, uma vez que todas as reações bioquímicas que constituem a essência do metabolismo são muito dependentes da temperatura. É igualmente importante manter uma tensão constante de oxigênio, dióxido de carbono, concentração de vários íons, etc. no meio líquido do corpo. Em condições normais de existência, inclusive durante a adaptação e a atividade, surgem pequenos desvios desses tipos de parâmetros, mas são rapidamente eliminados e o ambiente interno do corpo retorna a uma norma estável. O grande fisiologista francês do século XIX. Claude Bernard argumentou: “A constância do ambiente interno é condição indispensável para uma vida livre”. Os mecanismos fisiológicos que garantem a manutenção de um ambiente interno constante são chamados de homeostáticos, e o próprio fenômeno, que reflete a capacidade do corpo de autorregular o ambiente interno, é chamado de homeostase. Este termo foi introduzido em 1932 por W. Cannon, um daqueles fisiologistas do século 20 que, junto com NA Bernstein, PK Anokhin e N. Wiener, esteve nas origens da ciência do controle - a cibernética. O termo “homeostase” é utilizado não apenas em pesquisas fisiológicas, mas também em pesquisas cibernéticas, pois manter a constância de quaisquer características de um sistema complexo é o objetivo principal de qualquer manejo.

Outro notável pesquisador, K. Waddington, chamou a atenção para o fato de que o corpo é capaz de manter não apenas a estabilidade de seu estado interno, mas também a relativa constância das características dinâmicas, ou seja, o curso dos processos ao longo do tempo. Este fenômeno, por analogia com a homeostase, foi denominado homeorez. É de particular importância para um organismo em crescimento e desenvolvimento e consiste no facto de o organismo ser capaz de manter (dentro de certos limites, claro) um “canal de desenvolvimento” durante as suas transformações dinâmicas. Em particular, se uma criança, devido a uma doença ou a uma deterioração acentuada das condições de vida causada por razões sociais (guerra, terramoto, etc.), estiver significativamente atrasada em relação aos seus pares com desenvolvimento normal, isso não significa que tal atraso seja fatal e irreversível. . Se termina o período de acontecimentos desfavoráveis ​​​​e a criança recebe condições adequadas ao desenvolvimento, então tanto no crescimento como no nível de desenvolvimento funcional ela logo alcança seus pares e no futuro não se diferencia significativamente deles. Isto explica o facto de as crianças que sofreram uma doença grave numa idade precoce muitas vezes se tornarem adultos saudáveis ​​e bem proporcionados. Homeorez desempenha um papel crucial tanto no controle do desenvolvimento ontogenético quanto nos processos de adaptação. Entretanto, os mecanismos fisiológicos da homeorese ainda não foram suficientemente estudados.

A terceira forma de autorregulação da constância corporal é homeomorfose - a capacidade de manter uma forma constante. Essa característica é mais característica de um organismo adulto, pois o crescimento e o desenvolvimento são incompatíveis com a imutabilidade da forma. No entanto, se considerarmos curtos períodos de tempo, especialmente durante períodos de inibição do crescimento, então a capacidade de homeomorfose pode ser encontrada em crianças. A questão é que no corpo há uma mudança contínua de gerações de suas células constituintes. As células não vivem muito (a única exceção são as células nervosas): a vida útil normal das células do corpo é de semanas ou meses. No entanto, cada nova geração de células repete quase exatamente a forma, o tamanho, a localização e, consequentemente, as propriedades funcionais da geração anterior. Mecanismos fisiológicos especiais evitam mudanças significativas no peso corporal em condições de jejum ou alimentação excessiva. Em particular, durante o jejum, a digestibilidade dos nutrientes aumenta acentuadamente e, durante a alimentação excessiva, pelo contrário, a maior parte das proteínas, gorduras e hidratos de carbono fornecidos com os alimentos são “queimados” sem qualquer benefício para o organismo. Está comprovado (N.A. Smirnova) que em um adulto, mudanças bruscas e significativas no peso corporal (principalmente devido à quantidade de gordura) em qualquer direção são sinais seguros de falha de adaptação, esforço excessivo e indicam mal-estar funcional do corpo . O corpo da criança torna-se especialmente sensível às influências externas durante os períodos de crescimento mais rápido. A violação da homeomorfose é o mesmo sinal desfavorável que as violações da homeostase e da homeorese.

O conceito de constantes biológicas. O corpo é um complexo de um grande número de substâncias diferentes. Durante a vida das células do corpo, a concentração dessas substâncias pode mudar significativamente, o que significa uma mudança no ambiente interno. Seria impensável se os sistemas de controlo do corpo fossem forçados a monitorizar a concentração de todas estas substâncias, ou seja, possuem muitos sensores (receptores), analisam continuamente o estado atual, tomam decisões de controle e monitoram sua eficácia. Nem a informação nem os recursos energéticos do corpo seriam suficientes para tal modo de controlar todos os parâmetros. Portanto, o corpo limita-se a monitorizar um número relativamente pequeno dos indicadores mais significativos, que devem ser mantidos num nível relativamente constante para o bem-estar da grande maioria das células do corpo. Estes parâmetros mais estritamente de homeostase são assim transformados em “constantes biológicas”, e a sua imutabilidade é assegurada por flutuações por vezes bastante significativas noutros parâmetros que não são classificados como homeostase. Assim, os níveis de hormônios envolvidos na regulação da homeostase podem mudar no sangue dezenas de vezes dependendo do estado do ambiente interno e da influência de fatores externos. Ao mesmo tempo, os parâmetros da homeostase mudam apenas em 10-20%.

As constantes biológicas mais importantes. Entre as constantes biológicas mais importantes, por cuja manutenção em um nível relativamente constante são responsáveis ​​​​vários sistemas fisiológicos do corpo, devemos mencionar temperatura corporal, nível de glicose no sangue, conteúdo de íons H+ nos fluidos corporais, tensão parcial de oxigênio e dióxido de carbono nos tecidos.

Doença como sinal ou consequência de distúrbios da homeostase. Quase todas as doenças humanas estão associadas à perturbação da homeostase. Por exemplo, em muitas doenças infecciosas, bem como no caso de processos inflamatórios, a homeostase da temperatura no corpo é drasticamente perturbada: ocorre febre (febre), às vezes com risco de vida. A razão para esta perturbação da homeostase pode estar tanto nas características da reação neuroendócrina quanto nos distúrbios da atividade dos tecidos periféricos. Nesse caso, a manifestação da doença - temperatura elevada - é consequência de uma violação da homeostase.

Normalmente, as condições febris são acompanhadas por acidose - uma violação do equilíbrio ácido-base e uma mudança na reação dos fluidos corporais para o lado ácido. A acidose também é característica de todas as doenças associadas à deterioração dos sistemas cardiovascular e respiratório (doenças cardíacas e vasculares, lesões inflamatórias e alérgicas do sistema broncopulmonar, etc.). A acidose acompanha frequentemente as primeiras horas de vida de um recém-nascido, especialmente se ele não começou a respirar normalmente imediatamente após o nascimento. Para eliminar essa condição, o recém-nascido é colocado em uma câmara especial com alto teor de oxigênio. A acidose metabólica durante atividade muscular intensa pode ocorrer em pessoas de qualquer idade e se manifesta por falta de ar e aumento da sudorese, bem como dores musculares. Após a conclusão do trabalho, o estado de acidose pode persistir de vários minutos a 2-3 dias, dependendo do grau de fadiga, do condicionamento físico e da eficácia dos mecanismos homeostáticos.

As doenças que levam à perturbação da homeostase do sal de água são muito perigosas, por exemplo a cólera, na qual uma grande quantidade de água é removida do corpo e os tecidos perdem as suas propriedades funcionais. Muitas doenças renais também levam à perturbação da homeostase do sal de água. Como resultado de algumas dessas doenças, pode ocorrer alcalose - um aumento excessivo na concentração de substâncias alcalinas no sangue e um aumento no pH (uma mudança para o lado alcalino).

Em alguns casos, distúrbios menores, mas de longo prazo, na homeostase podem causar o desenvolvimento de certas doenças. Assim, há evidências de que o consumo excessivo de açúcar e outras fontes de carboidratos que perturbam a homeostase da glicose leva a danos ao pâncreas, resultando no desenvolvimento de diabetes. O consumo excessivo de sais de mesa e outros sais minerais, temperos quentes, etc., que aumentam a carga no sistema excretor, também é perigoso. Os rins podem não ser capazes de lidar com a abundância de substâncias que precisam ser removidas do corpo, resultando em uma violação da homeostase do sal de água. Uma de suas manifestações é o edema - acúmulo de líquido nos tecidos moles do corpo. A causa do edema geralmente reside na insuficiência do sistema cardiovascular ou no comprometimento da função renal e, como consequência, do metabolismo mineral.

A homeostase é:

Homeostase(grego antigo ὁμοιοστάσις de ὁμοιος - idêntico, semelhante e στάσις - posição, imobilidade) - autorregulação, capacidade de um sistema aberto de manter a constância de seu estado interno por meio de reações coordenadas destinadas a manter o equilíbrio dinâmico. O desejo do sistema de se reproduzir, restaurar o equilíbrio perdido e superar a resistência do ambiente externo.

A homeostase populacional é a capacidade de uma população de manter um certo número de seus indivíduos por um longo tempo.

O fisiologista americano Walter B. Cannon, em seu livro de 1932, The Wisdom of the Body, propôs o termo como um nome para “os processos fisiológicos coordenados que mantêm a maior parte dos estados estacionários do corpo”. Posteriormente, este termo se estendeu à capacidade de manter dinamicamente a constância de seu estado interno de qualquer sistema aberto. Porém, a ideia da constância do ambiente interno foi formulada já em 1878 pelo cientista francês Claude Bernard.

informações gerais

O termo homeostase é mais frequentemente usado em biologia. Organismos multicelulares precisam manter um ambiente interno constante para existir. Muitos ecologistas estão convencidos de que este princípio também se aplica ao ambiente externo. Se o sistema não conseguir restaurar o seu equilíbrio, poderá eventualmente deixar de funcionar.

Sistemas complexos – como o corpo humano – devem ter homeostase para permanecerem estáveis ​​e existirem. Estes sistemas não só devem esforçar-se para sobreviver, como também têm de se adaptar às mudanças ambientais e evoluir.

Propriedades da homeostase

Os sistemas homeostáticos têm as seguintes propriedades:

• Instabilidade sistema: testando a melhor forma de se adaptar.
• Esforçando-se pelo equilíbrio: Toda a organização interna, estrutural e funcional dos sistemas contribui para a manutenção do equilíbrio.
• Imprevisibilidade: O efeito resultante de uma determinada ação muitas vezes pode ser diferente do esperado.

Exemplos de homeostase em mamíferos:

• Regulação da quantidade de micronutrientes e água no corpo - osmorregulação. Realizado nos rins.
• Remoção de resíduos do processo metabólico - excreção. É realizado por órgãos exócrinos - rins, pulmões, glândulas sudoríparas e trato gastrointestinal.
• Regulação da temperatura corporal. Diminuição da temperatura através da transpiração, várias reações termorreguladoras.
• Regulação dos níveis de glicose no sangue. Realizado principalmente pelo fígado, insulina e glucagon secretados pelo pâncreas.

É importante notar que embora o corpo esteja em equilíbrio, o seu estado fisiológico pode ser dinâmico. Muitos organismos exibem mudanças endógenas na forma de ritmos circadianos, ultradianos e infradianos. Assim, mesmo quando em homeostase, a temperatura corporal, a pressão arterial, a frequência cardíaca e a maioria dos indicadores metabólicos nem sempre estão em um nível constante, mas mudam com o tempo.

Mecanismos de homeostase: feedback

Quando ocorre uma mudança nas variáveis, existem dois tipos principais de feedback aos quais o sistema responde:

1. Feedback negativo, expresso como uma reação na qual o sistema responde de uma forma que inverte a direção da mudança. Como o feedback serve para manter a constância do sistema, ele permite que a homeostase seja mantida.
   • Por exemplo, quando a concentração de dióxido de carbono no corpo humano aumenta, chega um sinal aos pulmões para aumentar sua atividade e exalar mais dióxido de carbono.
   • A termorregulação é outro exemplo de feedback negativo. Quando a temperatura corporal aumenta (ou diminui), os termorreceptores na pele e no hipotálamo registram a mudança, disparando um sinal do cérebro. Este sinal, por sua vez, provoca uma resposta - uma diminuição (ou aumento) da temperatura.
2. Feedback positivo, que se expressa em mudanças crescentes em uma variável. Tem um efeito desestabilizador e, portanto, não leva à homeostase. O feedback positivo é menos comum em sistemas naturais, mas também tem sua utilidade.
   • Por exemplo, nos nervos, um potencial eléctrico limiar provoca a geração de um potencial de acção muito maior. A coagulação sanguínea e os eventos no nascimento podem ser citados como outros exemplos de feedback positivo.

Sistemas estáveis ​​requerem combinações de ambos os tipos de feedback. Enquanto o feedback negativo permite um retorno a um estado homeostático, o feedback positivo é usado para passar para um estado de homeostase inteiramente novo (e talvez menos desejável), uma situação chamada “metaestabilidade”. Tais mudanças catastróficas podem ocorrer, por exemplo, com um aumento de nutrientes em rios de águas claras, levando a um estado homeostático de elevada eutrofização (crescimento excessivo de algas no leito do rio) e turbidez.

Homeostase ecológica

A homeostase ecológica é observada em comunidades clímax com a maior biodiversidade possível sob condições ambientais favoráveis.

Em ecossistemas perturbados, ou comunidades biológicas subclimáticas - como a ilha de Krakatoa, após uma enorme erupção vulcânica em 1883 - o estado de homeostase do ecossistema anterior do clímax florestal foi destruído, assim como toda a vida naquela ilha. O Krakatoa, nos anos que se seguiram à erupção, passou por uma cadeia de mudanças ecológicas nas quais novas espécies de plantas e animais se sucederam, levando à biodiversidade e à comunidade clímax resultante. A sucessão ecológica no Krakatoa ocorreu em várias etapas. A cadeia completa de sucessões que leva ao clímax é chamada de preseria. No exemplo de Krakatoa, a ilha desenvolveu uma comunidade clímax com oito mil espécies diferentes registadas em 1983, cem anos depois de a erupção ter eliminado a vida nela. Os dados confirmam que a situação permanece em homeostase durante algum tempo, com o surgimento de novas espécies levando muito rapidamente ao rápido desaparecimento das antigas.

O caso do Krakatoa e de outros ecossistemas perturbados ou intactos mostra que a colonização inicial por espécies pioneiras ocorre através de estratégias reprodutivas de feedback positivo em que as espécies se dispersam, produzindo tantos descendentes quanto possível, mas com pouco investimento no sucesso de cada indivíduo. Nessas espécies há um desenvolvimento rápido e um colapso igualmente rápido (por exemplo, através de uma epidemia). À medida que um ecossistema se aproxima do clímax, tais espécies são substituídas por espécies clímax mais complexas que, através de feedback negativo, se adaptam às condições específicas do seu ambiente. Estas espécies são cuidadosamente controladas pela capacidade de suporte potencial do ecossistema e seguem uma estratégia diferente - produzindo menos descendentes, cujo sucesso reprodutivo é investido mais energia no microambiente do seu nicho ecológico específico.

O desenvolvimento começa com a comunidade pioneira e termina com a comunidade clímax. Esta comunidade clímax se forma quando a flora e a fauna entram em equilíbrio com o meio ambiente local.

Tais ecossistemas formam heterarquias nas quais a homeostase num nível contribui para processos homeostáticos num outro nível complexo. Por exemplo, a perda de folhas de uma árvore tropical madura proporciona espaço para um novo crescimento e enriquece o solo. Da mesma forma, a árvore tropical reduz o acesso à luz aos níveis mais baixos e ajuda a prevenir a invasão por outras espécies. Mas as árvores também caem ao solo e o desenvolvimento da floresta depende da constante mudança das árvores e do ciclo de nutrientes realizado por bactérias, insetos e fungos. Da mesma forma, essas florestas contribuem para processos ecológicos, tais como a regulação de microclimas ou ciclos hidrológicos de um ecossistema, e vários ecossistemas diferentes podem interagir para manter a homeostase da drenagem dos rios dentro de uma região biológica. A variabilidade biorregional também desempenha um papel na estabilidade homeostática de uma região biológica, ou bioma.

Homeostase biológica

A homeostase atua como característica fundamental dos organismos vivos e é entendida como a manutenção do ambiente interno dentro de limites aceitáveis.

O ambiente interno do corpo inclui fluidos corporais - plasma sanguíneo, linfa, substância intercelular e líquido cefalorraquidiano. Manter a estabilidade desses fluidos é vital para os organismos, enquanto sua ausência leva a danos ao material genético.

Com relação a qualquer parâmetro, os organismos são divididos em conformacionais e regulatórios. Os organismos reguladores mantêm o parâmetro em um nível constante, independentemente do que aconteça no ambiente. Organismos conformacionais permitem que o ambiente determine o parâmetro. Por exemplo, os animais de sangue quente mantêm uma temperatura corporal constante, enquanto os animais de sangue frio apresentam uma ampla gama de temperaturas.

Isso não quer dizer que os organismos conformacionais não tenham adaptações comportamentais que lhes permitam regular um determinado parâmetro até certo ponto. Os répteis, por exemplo, costumam sentar-se em pedras aquecidas pela manhã para aumentar a temperatura corporal.

O benefício da regulação homeostática é que ela permite que o corpo funcione de forma mais eficiente. Por exemplo, os animais de sangue frio tendem a tornar-se letárgicos em temperaturas frias, enquanto os animais de sangue quente estão quase tão activos como sempre. Por outro lado, a regulação requer energia. A razão pela qual algumas cobras só conseguem comer uma vez por semana é que gastam muito menos energia para manter a homeostase do que os mamíferos.

Homeostase celular

A regulação da atividade química da célula é conseguida através de uma série de processos, entre os quais as alterações na estrutura do próprio citoplasma, bem como na estrutura e atividade das enzimas, são de particular importância. A autorregulação depende da temperatura, do grau de acidez, da concentração do substrato e da presença de certos macro e microelementos.

Homeostase no corpo humano

Vários fatores afetam a capacidade dos fluidos corporais de sustentar a vida. Estes incluem parâmetros como temperatura, salinidade, acidez e concentração de nutrientes - glicose, vários íons, oxigênio e resíduos - dióxido de carbono e urina. Uma vez que estes parâmetros influenciam as reações químicas que mantêm o corpo vivo, existem mecanismos fisiológicos integrados para mantê-los no nível exigido.

A homeostase não pode ser considerada a causa desses processos de adaptação inconscientes. Deve ser percebido como uma característica geral de muitos processos normais agindo em conjunto, e não como sua causa raiz. Além disso, existem muitos fenómenos biológicos que não se enquadram neste modelo – por exemplo, o anabolismo.

Outras áreas

O conceito de “homeostase” também é utilizado em outras áreas.

Um atuário pode falar sobre homeostase de risco, em que, por exemplo, as pessoas que têm travões antiaderentes nos seus carros não são mais seguras do que aquelas que não os têm, porque estas pessoas compensam inconscientemente o carro mais seguro com uma condução mais arriscada. Isto acontece porque alguns mecanismos de retenção – por exemplo, o medo – deixam de funcionar.

Sociólogos e psicólogos podem falar sobre homeostase do estresse- o desejo de uma população ou indivíduo de permanecer num determinado nível de stress, muitas vezes causando stress artificialmente se o nível “natural” de stress não for suficiente.

Exemplos

• Termorregulação
  • Os tremores dos músculos esqueléticos podem começar se a temperatura corporal estiver muito baixa.
  • Outro tipo de termogênese envolve a quebra de gorduras para produzir calor.
  • A transpiração esfria o corpo por meio da evaporação.
• Regulamentação química
  • O pâncreas secreta insulina e glucagon para controlar os níveis de glicose no sangue.
  • Os pulmões recebem oxigênio e liberam dióxido de carbono.
  • Os rins produzem urina e regulam o nível de água e vários íons no corpo.

Muitos desses órgãos são controlados por hormônios do eixo hipotálamo-hipófise.

Veja também

• Homeostase
• Sistemas abertos
• Processos fisiológicos

Fundação Wikimedia. 2010.

Ambiente interno do corpo- conjunto de fluidos corporais localizados em seu interior, geralmente em determinados reservatórios e condições naturais e nunca em contato com o ambiente externo. O termo foi proposto pelo fisiologista francês Claude Bernard.
As células só podem funcionar em um ambiente líquido. Sangue, fluido tecidual e linfa formam o ambiente interno do corpo. A base do ambiente interno do corpo é o sangue, que fornece oxigênio e nutrientes às células e remove produtos metabólicos. No entanto, o sangue não entra em contato direto com as células do corpo. Nos tecidos, parte do plasma sanguíneo deixa os capilares sanguíneos e se transforma em fluido tecidual. O excesso de fluido tecidual é absorvido pelos capilares linfáticos e retorna ao sangue na forma de linfa através dos vasos linfáticos. Assim, o sangue, o fluido tecidual e a linfa circulam diretamente no corpo, garantindo a troca de substâncias entre as células do corpo e o meio ambiente. Cientistas de vários países ao redor do mundo tentaram descobrir a natureza dos mecanismos que mantêm a constância do ambiente interno dos humanos e dos animais superiores.

O conjunto de fatores e mecanismos que garantem essa constância é denominado homeostase. Homeostase– a capacidade dos sistemas biológicos de resistir às mudanças e manter a constância dinâmica da composição e propriedades do organismo.

A homeostase é a constância relativamente dinâmica do ambiente interno do corpo, garantindo a estabilidade de suas funções fisiológicas básicas.

Claude Bernard (1878) – formulação do conceito de homeostase.

Walter Cannon cunhou o termo homeostase, sua hipótese - partes individuais do corpo são estáveis, uma vez que o ambiente interno que as rodeia é estável.

Organismo vivo– um sistema aberto de autorregulação que se desenvolve em estreita interação com o meio ambiente. Mudanças no ambiente afetam direta ou indiretamente os componentes, causando alterações correspondentes nos mesmos.

Graças aos mecanismos de autorregulação, essas alterações ocorrem dentro da faixa normal de reação e não causam distúrbios graves nas funções fisiológicas.

A violação dos mecanismos reguladores leva a uma quebra nas capacidades compensatórias do corpo, a uma diminuição da sua resistência às condições ambientais em constante mudança, a perturbações nas condições de homeostase e ao desenvolvimento de patologias.

Os mecanismos de homeostase devem ter como objetivo manter o nível de estado estacionário, coordenar processos para eliminar ou limitar a influência de fatores prejudiciais, interação ideal entre o corpo e o meio ambiente em condições alteradas de existência.

Componentes da homeostase:

 Componentes que atendem às necessidades celulares: proteínas, gorduras, carboidratos; substâncias inorgânicas; água, oxigênio, secreção interna.

 Componentes que afetam a atividade celular: pressão osmótica, temperatura, concentração de íons hidrogênio.

Tipos de homeostase:

 Homeostase genética . O genótipo do zigoto, ao interagir com fatores ambientais, determina todo o complexo de variabilidade do organismo, sua capacidade adaptativa, ou seja, a homeostase. O corpo reage especificamente às mudanças nas condições ambientais, dentro dos limites de uma norma de reação determinada hereditariamente. A constância da homeostase genética é mantida com base na síntese da matriz, e a estabilidade do material genético é garantida por uma série de mecanismos (ver mutagênese).

 Homeostase estrutural. Manter a constância da composição e integridade da organização morfológica das células e tecidos. A multifuncionalidade das células aumenta a compacidade e a confiabilidade de todo o sistema, aumentando suas capacidades potenciais. A formação das funções celulares ocorre por meio da regeneração.

Regeneração:

1. Celular (divisão direta e indireta)

2. Intracelular (molecular, intraorganoide, organoide)

 Homeostase físico-química.

Homeostase dos gases: a concentração de oxigênio e dióxido de carbono no corpo é garantida pelo sistema respiratório externo. Fatores que regulam a respiração externa: volume minuto de respiração do ar alveolar, dependendo da atividade do centro respiratório; conteúdo de gases no sangue e capilares pulmonares; difusão de gases através da membrana das células sanguíneas, fluxo sanguíneo pulmonar uniforme e ventilação adequada.

Equilíbrio ácido-base do corpo: pH do sangue = 7,32-7,45, a proporção de íons hidrogênio e hidroxila depende do conteúdo de ácidos, que atuam como doadores de prótons, e de bases anfotéricas, que são aceitadoras. Sua regulação é garantida por sistemas tampão, proteínas teciduais e pela substância colágena do tecido conjuntivo, que é capaz de adsorver ácidos.

Propriedades osmóticas do sangue: a pressão osmótica do sangue depende da concentração da solução e da temperatura, mas não depende da natureza do soluto e do solvente. A constância das propriedades osmóticas do sangue é garantida pelo equilíbrio hídrico. O equilíbrio hídrico do corpo é mantido por mecanismos de fornecimento de água e sais. Redistribuição de água e sais entre células e organelas intracelulares, liberação de água e sais no meio ambiente. A base para a integração de toda homeostase físico-química é a regulação neuroendócrina.

 Homeostase fisiológica.

Homeostase térmica: manutenção do conteúdo de calor. Uma condição importante para o equilíbrio térmico é a movimentação do meio que lava o corpo e suas partes, no qual ocorre a troca de calor; a regulação do isolamento térmico é garantida pelo fluxo de sangue quente das áreas profundas do corpo para sua superfície

Sistema de hemostasia: ativação do sistema de coagulação sanguínea, nível necessário de células sanguíneas, restauração das propriedades da parede vascular.

Homeostase bioquímica: mantendo o nível dos processos metabólicos, em particular o anabolismo e o catabolismo, o equilíbrio dos processos de síntese e decaimento é realizado alterando a atividade das enzimas, a taxa das reações enzimáticas, induzindo a biossíntese de proteínas e enzimas e regulando a taxa de decomposição de substâncias biologicamente ativas.

 Homeostase imunológica.

O sistema imunológico protege o corpo de substâncias exógenas, agentes infecciosos que carregam informações geneticamente estranhas, bem como de células patologicamente alteradas. Reconhecimento – destruição – eliminação. Os órgãos centrais do sistema imunológico são a medula óssea e o timo. Órgãos periféricos – baço e tecido linfóide. A medula óssea produz um estimulador de produtores de anticorpos, que ativa o sistema de linfócitos B, que fornecem o componente humoral da imunidade, e o timo produz timosina, que ativa a produção de linfócitos T. A manutenção da homeostase imunológica deve ser garantida pela concentração necessária de linfócitos T e B.

Homeostase endócrina: síntese e secreção de hormônios, transporte de hormônios, metabolismo específico de hormônios na periferia e sua excreção, interação de hormônios com células-alvo, regulação e autorregulação das funções das glândulas endócrinas.

Todas as homeostases como um todo constituem homeostase biológica , um sistema integral de diversas funções e indicadores que garantem a preservação e manutenção do funcionamento normal do organismo nas mudanças das condições ambientais.

Regulação da homeostase biológica:

Local: realizada por meio de feedback positivo e negativo, quando uma mudança em um indicador leva a uma mudança em outro, é caracterizada pela autonomia, propriedade esta inerente a qualquer componente de um sistema vivo.

Regulação humoral , está associada à entrada no ambiente interno do corpo de fatores humorais - mediadores, hormônios, substâncias biologicamente ativas, etc. o sistema humoral reage lentamente às influências externas, porque não tem ligação com o meio ambiente, mas dá um efeito mais estável e duradouro, proporcionado pelas glândulas endócrinas. Com base na regulação humoral, desenvolvem-se reações adaptativas às mudanças no ambiente interno do corpo.

Regulação nervosa: o principal coordenador de todos os processos biológicos, o que se deve às características estruturais e funcionais do sistema nervoso: presença em todos os órgãos e tecidos, contato direto com o meio externo por meio de receptores, alta excitabilidade, labilidade e direção precisa dos impulsos nervosos e alta velocidade de transmissão de informações. A regulação das reações adaptativas é baseada em processos reflexos. A regulação nervosa garante mudanças na atividade funcional de órgãos ou funções em resposta a influências externas e adaptação do corpo ao ambiente externo.

Níveis de regulação neuroendócrina:

1. Membrana celular

2. Glândulas endócrinas

3. Glândula pituitária

4. Hipotálamo

A inclusão de vários níveis de regulação neurohumoral é determinada pela intensidade da influência do fator, pelo grau de desvio dos parâmetros fisiológicos e pela labilidade dos sistemas adaptativos.

Pergunta 54.

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  O termo "homeostase" é mais frequentemente usado em biologia. Organismos multicelulares precisam manter um ambiente interno constante para existir. Muitos ecologistas estão convencidos de que este princípio também se aplica ao ambiente externo. Se o sistema não conseguir restaurar o seu equilíbrio, poderá eventualmente deixar de funcionar.

  Sistemas complexos – como o corpo humano – devem ter homeostase para permanecerem estáveis ​​e existirem. Estes sistemas não só devem esforçar-se para sobreviver, como também têm de se adaptar às mudanças ambientais e evoluir.

  Propriedades da homeostase

  Os sistemas homeostáticos têm as seguintes propriedades:

  • Instabilidade sistema: testando a melhor forma de se adaptar.
  • Esforçando-se pelo equilíbrio: Toda a organização interna, estrutural e funcional dos sistemas contribui para a manutenção do equilíbrio.
  • Imprevisibilidade: O efeito resultante de uma determinada ação muitas vezes pode ser diferente do esperado.
  • Regulação da quantidade de micronutrientes e água no corpo - osmorregulação. Realizado nos rins.
  • Remoção de resíduos do processo metabólico - excreção. É realizado por órgãos exócrinos - rins, pulmões, glândulas sudoríparas e trato gastrointestinal.
  • Regulação da temperatura corporal. Diminuição da temperatura através da transpiração, várias reações termorreguladoras.
  • Regulação dos níveis de glicose no sangue. Realizado principalmente pelo fígado, insulina e glucagon secretados pelo pâncreas.
  • Regulação do nível de metabolismo basal em função da dieta alimentar.

  É importante notar que embora o corpo esteja em equilíbrio, o seu estado fisiológico pode ser dinâmico. Muitos organismos exibem mudanças endógenas na forma de ritmos circadianos, ultradianos e infradianos. Assim, mesmo quando em homeostase, a temperatura corporal, a pressão arterial, a frequência cardíaca e a maioria dos indicadores metabólicos nem sempre estão em um nível constante, mas mudam com o tempo.

  Mecanismos de homeostase: feedback

  Quando ocorre uma mudança nas variáveis, existem dois tipos principais de feedback aos quais o sistema responde:

  1. Feedback negativo, expresso numa reação em que o sistema responde de forma a inverter o sentido da mudança. Como o feedback serve para manter a constância do sistema, ele permite que a homeostase seja mantida.
     • Por exemplo, quando a concentração de dióxido de carbono no corpo humano aumenta, chega um sinal aos pulmões para aumentar sua atividade e exalar mais dióxido de carbono.
     • A termorregulação é outro exemplo de feedback negativo. Quando a temperatura corporal aumenta (ou diminui), os termorreceptores na pele e no hipotálamo registram a mudança, disparando um sinal do cérebro. Este sinal, por sua vez, provoca uma resposta - uma diminuição (ou aumento) da temperatura.
  2. Feedback positivo, que se expressa no aumento da mudança em uma variável. Tem um efeito desestabilizador e, portanto, não leva à homeostase. O feedback positivo é menos comum em sistemas naturais, mas também tem sua utilidade.
     • Por exemplo, nos nervos, um potencial eléctrico limiar provoca a geração de um potencial de acção muito maior. A coagulação sanguínea e os eventos no nascimento podem ser citados como outros exemplos de feedback positivo.

  Sistemas estáveis ​​requerem combinações de ambos os tipos de feedback. Enquanto o feedback negativo permite um retorno a um estado homeostático, o feedback positivo é usado para passar para um estado de homeostase inteiramente novo (e talvez menos desejável), uma situação chamada “metaestabilidade”. Tais mudanças catastróficas podem ocorrer, por exemplo, com um aumento de nutrientes em rios de águas claras, levando a um estado homeostático de elevada eutrofização (crescimento excessivo de algas no leito do rio) e turbidez.

  Homeostase ecológica

  Em ecossistemas perturbados, ou comunidades biológicas subclímax - como a ilha de Krakatoa, após uma grande erupção vulcânica - o estado de homeostase do ecossistema do clímax florestal anterior foi destruído, assim como toda a vida naquela ilha. O Krakatoa, nos anos que se seguiram à erupção, passou por uma cadeia de mudanças ecológicas nas quais novas espécies de plantas e animais se sucederam, levando à biodiversidade e à comunidade clímax resultante. A sucessão ecológica no Krakatoa ocorreu em várias etapas. A cadeia completa de sucessões que leva ao clímax é chamada de preseria. No exemplo do Krakatoa, a ilha desenvolveu uma comunidade clímax com oito mil espécies diferentes registradas em , cem anos depois que a erupção destruiu a vida nela. Os dados confirmam que a situação permanece em homeostase durante algum tempo, com o surgimento de novas espécies levando muito rapidamente ao rápido desaparecimento das antigas.

  O caso do Krakatoa e de outros ecossistemas perturbados ou intactos mostra que a colonização inicial por espécies pioneiras ocorre através de estratégias reprodutivas de feedback positivo em que as espécies se dispersam, produzindo tantos descendentes quanto possível, mas com pouco investimento no sucesso de cada indivíduo. Nessas espécies há um desenvolvimento rápido e um colapso igualmente rápido (por exemplo, através de uma epidemia). À medida que um ecossistema se aproxima do clímax, tais espécies são substituídas por espécies clímax mais complexas que, através de feedback negativo, se adaptam às condições específicas do seu ambiente. Estas espécies são cuidadosamente controladas pela capacidade de suporte potencial do ecossistema e seguem uma estratégia diferente - produzindo menos descendentes, cujo sucesso reprodutivo é investido mais energia no microambiente do seu nicho ecológico específico.

  O desenvolvimento começa com a comunidade pioneira e termina com a comunidade clímax. Esta comunidade clímax se forma quando a flora e a fauna entram em equilíbrio com o meio ambiente local.

  Tais ecossistemas formam heterarquias, nas quais a homeostase num nível contribui para processos homeostáticos num outro nível complexo. Por exemplo, a perda de folhas de uma árvore tropical madura proporciona espaço para um novo crescimento e enriquece o solo. Da mesma forma, a árvore tropical reduz o acesso à luz aos níveis mais baixos e ajuda a prevenir a invasão por outras espécies. Mas as árvores também caem ao solo e o desenvolvimento da floresta depende da constante mudança das árvores e do ciclo de nutrientes realizado por bactérias, insetos e fungos. Da mesma forma, essas florestas contribuem para processos ecológicos, tais como a regulação de microclimas ou ciclos hidrológicos de um ecossistema, e vários ecossistemas diferentes podem interagir para manter a homeostase da drenagem dos rios dentro de uma região biológica. A variabilidade biorregional também desempenha um papel na estabilidade homeostática de uma região biológica, ou bioma.

  Homeostase biológica

  A homeostase atua como característica fundamental dos organismos vivos e é entendida como a manutenção do ambiente interno dentro de limites aceitáveis.

  O ambiente interno do corpo inclui fluidos corporais - plasma sanguíneo, linfa, substância intercelular e líquido cefalorraquidiano. Manter a estabilidade desses fluidos é vital para os organismos, enquanto sua ausência leva a danos ao material genético.

  Com relação a qualquer parâmetro, os organismos são divididos em conformacionais e regulatórios. Os organismos reguladores mantêm o parâmetro em um nível constante, independentemente do que aconteça no ambiente. Organismos conformacionais permitem que o ambiente determine o parâmetro. Por exemplo, os animais de sangue quente mantêm uma temperatura corporal constante, enquanto os animais de sangue frio apresentam uma ampla gama de temperaturas.

  Isso não quer dizer que os organismos conformacionais não tenham adaptações comportamentais que lhes permitam regular um determinado parâmetro até certo ponto. Os répteis, por exemplo, costumam sentar-se em pedras aquecidas pela manhã para aumentar a temperatura corporal.

  O benefício da regulação homeostática é que ela permite que o corpo funcione de forma mais eficiente. Por exemplo, os animais de sangue frio tendem a tornar-se letárgicos em temperaturas frias, enquanto os animais de sangue quente estão quase tão activos como sempre. Por outro lado, a regulação requer energia. A razão pela qual algumas cobras só conseguem comer uma vez por semana é que gastam muito menos energia para manter a homeostase do que os mamíferos.

  Homeostase celular

  A regulação da atividade química da célula é conseguida através de uma série de processos, entre os quais as alterações na estrutura do próprio citoplasma, bem como na estrutura e atividade das enzimas, são de particular importância. A autorregulação depende

  Na biologia, isso é manter a constância do ambiente interno do corpo.
  A homeostase baseia-se na sensibilidade do corpo ao desvio de certos parâmetros (constantes homeostáticas) de um determinado valor. Limites de flutuações permitidas do parâmetro homeostático ( constante homeostática) pode ser largo ou estreito. Limites estreitos têm: temperatura corporal, pH do sangue, níveis de glicose no sangue. Limites amplos têm: pressão arterial, peso corporal, concentração de aminoácidos no sangue.
  Receptores intraorganismos especiais ( interorreceptores) respondem a desvios dos parâmetros homeostáticos dos limites especificados. Esses interorreceptores são encontrados dentro do tálamo, hipotálamo, nos vasos sanguíneos e nos órgãos. Em resposta aos desvios dos parâmetros, desencadeiam reações homeostáticas restauradoras.

  Mecanismo geral de reações homeostáticas neuroendócrinas para regulação interna da homeostase
  

  Os parâmetros da constante homeostática se desviam, os interoceptores são excitados, então os centros correspondentes do hipotálamo são excitados, estimulam a liberação das liberinas correspondentes pelo hipotálamo. Em resposta à ação das liberinas, os hormônios são liberados pela glândula pituitária e, então, sob sua ação, são liberados hormônios de outras glândulas endócrinas. Os hormônios, liberados pelas glândulas endócrinas para o sangue, alteram o metabolismo e o funcionamento de órgãos e tecidos. Como resultado, o novo modo de operação estabelecido de órgãos e tecidos desloca os parâmetros alterados em direção ao valor definido anteriormente e restaura o valor da constante homeostática. Este é o princípio geral de restauração das constantes homeostáticas quando elas se desviam.

  2. Nesses centros nervosos funcionais, é determinado o desvio dessas constantes da norma. O desvio das constantes dentro de determinados limites é eliminado devido às capacidades regulatórias dos próprios centros funcionais.

  3. No entanto, quando qualquer constante homeostática se desvia acima ou abaixo dos limites aceitáveis, os centros funcionais transmitem excitação superior: para "centros de necessidade" hipotálamo. Isso é necessário para passar da regulação neuro-humoral interna da homeostase para a regulação externa - comportamental.

  4. A excitação de um ou outro centro de necessidades do hipotálamo forma um estado funcional correspondente, que é vivenciado subjetivamente como uma necessidade de algo: comida, água, calor, frio ou sexo. Surge um estado psicoemocional de insatisfação que ativa e incentiva a ação.

  5. Para organizar o comportamento proposital, é necessário selecionar apenas uma das necessidades como prioridade e criar uma dominante funcional para satisfazê-la. Acredita-se que o papel principal nisso seja desempenhado pelas amígdalas do cérebro (Corpus amygdoloideum). Acontece que, com base em uma das necessidades que o hipotálamo forma, a amígdala cria uma motivação principal que organiza o comportamento direcionado a um objetivo para satisfazer apenas essa necessidade selecionada.

  6. A próxima etapa pode ser considerada o lançamento do comportamento preparatório, ou reflexo pulsional, que deve aumentar a probabilidade de lançamento do reflexo executivo em resposta ao estímulo desencadeador. O reflexo pulsional estimula o corpo a criar uma situação na qual a probabilidade de encontrar um objeto adequado para satisfazer a necessidade atual aumentará. Isto poderia ser, por exemplo, mudar-se para um local rico em alimentos, ou água, ou parceiros sexuais, dependendo da necessidade de condução. Quando, na situação alcançada, é descoberto um objeto específico adequado para satisfazer uma determinada necessidade dominante, desencadeia-se um comportamento reflexo executivo que visa satisfazer a necessidade com a ajuda desse objeto específico.

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  Sistemas de Homeostase – Um recurso educacional detalhado sobre homeostase.