Гомеостаз визначення біологія. Гомеостаз та фактори його визначальні; біологічне значення гомеостазу. Роль нервової та гуморальної систем у регуляції функцій організму та забезпеченні його цілісності

Гомеостаз - підтримка внутрішнього середовища організму

Світ довкола нас постійно змінюється. Зимові вітри змушують нас одягати теплу сукню та рукавички, а центральне опалення спонукає знімати їх. Літнє сонце зменшує потребу в збереженні тепла, принаймні доти, доки ефективна робота кондиціонера не призведе до протилежного результату. І все-таки незалежно від температури навколишнього середовища індивідуальна температура тіла у знайомих вам здорових людей навряд чи відрізнятиметься набагато більше, ніж на одну десяту градуса. У людини та інших теплокровних тварин температура внутрішніх областей тіла утримується на постійному рівні близько 37° С, хоча вона може дещо підніматися і опускатися у зв'язку з добовим ритмом.

Більшість людей харчуються по-різному. Одні віддають перевагу гарному сніданку, легкому ленчу та щільному обіду з обов'язковим десертом. Інші не їдять майже цілий день, але опівдні люблять добре перекусити і трохи подрімати. Одні тільки й роблять, що жують, інших їжа начебто взагалі не хвилює. Проте якщо виміряти вміст цукру в крові у учнів вашого класу, то воно у всіх виявиться близьким до 0,001 г (1 мг) на один мілілітр крові, незважаючи на велику різницю в харчовому раціоні і в розподілі їжі.

Точне регулювання температури тіла та вмісту глюкози в крові - це лише два приклади найважливіших функцій, що знаходяться під контролем нервової системи. Склад рідин, що оточують усі наші клітини, безперервно регулюється, що дозволяє забезпечити його разючу сталість.

Підтримка сталості внутрішнього середовища організму називається гомеостазом (Homeo - такий же, подібний; stasis -стабільність, рівновага). Головну відповідальність за гомеостатичну регуляцію несуть вегетативний (автономний) та кишковий відділи периферичної нервової системи, а також центральна нервова система, що віддає організму накази через гіпофіз та інші ендокринні органи. Діючи спільно, ці системи узгоджують потреби тіла з умовами довкілля. (Якщо це твердження здасться вам знайомим, згадайте, що такими самими словами ми охарактеризували головну функцію мозку.)

Французький фізіолог Клод Бернар, який жив у XIX столітті і повністю присвятив себе вивченню процесів травлення та регуляції кровотоку, розглядав рідини тіла як «внутрішнє середовище» (milieu interne). У різних організмів концентрація певних солей і нормальна температура можуть бути дещо різними, але в межах виду внутрішнє середовище індивідуумів відповідає характерним для цього виду стандартам. Допускаються лише короткочасні і невеликі відхилення від цих стандартів, інакше організм не може залишатися здоровим і сприятиме виживанню виду. Уолтер Б. Кеннон, найбільший американський фізіолог середини нашого століття, розширив концепцію Бернара про внутрішнє середовище. Він вважав, що незалежність індивіда від безперервних змін зовнішніх умов забезпечується роботою гомеостатичних механізмів, що підтримують сталість внутрішнього середовища.

Здатність організму справлятися з вимогами, що висуваються навколишнім середовищем, сильно варіює від виду на вигляд. Людина, що використовує на додаток до внутрішніх механізмів гомеостазу складні типи поведінки, мабуть, має найбільшу незалежність від зовнішніх умов. Проте багато тварин перевершують його у певних видоспецифічних можливостях. Наприклад, полярні ведмеді стійкіші до холоду; деякі види павуків і ящірок, що живуть у пустелях, краще переносять спеку; верблюди можуть довше обходитися без води. У цьому розділі ми розглянемо низку структур, що дозволяють нам знайти деяку частку незалежності від мінливих фізичних умов зовнішнього світу. Ми ближче познайомимося також із регуляторними механізмами, які підтримують сталість нашого внутрішнього середовища.

Астронавти одягаються в спеціальні костюми (скафандри), які дозволяють при роботі в середовищі, близькому до вакууму, зберігати нормальну температуру тіла, достатню напругу кисню в крові та кров'яний тиск. Спеціальні датчики, вмонтовані в ці костюми, реєструють концентрацію кисню, температуру тіла, показники серцевої діяльності та повідомляють ці дані комп'ютерам космічного корабля, а ті у свою чергу – комп'ютерам наземного контролю. Комп'ютери керованого космічного апарату можуть впоратися практично з будь-якою з передбачуваних ситуацій щодо потреб організму. Якщо виникає якась непередбачена проблема, до її вирішення підключаються комп'ютери на Землі, які і посилають нові команди безпосередньо приладам скафандра.
В організмі реєстрацію сенсорних даних та місцевий контроль здійснює вегетативна нервова система за участю ендокринної системи, яка перебирає функцію загальної координації.

Вегетативна нервова система

Деякі загальні принципи організації сенсорних і рухових систем стануть у нагоді нам при вивченні систем внутрішнього регулювання. Усе три відділивегетативної (автономної) нервової системи мають « сенсорні» та « руховікомпоненти. У той час як перші реєструють показники внутрішнього середовища, другі посилюють або гальмують діяльність тих структур, які здійснюють процес регуляції.

Внутрішньом'язові рецептори поряд з рецепторами, розташованими в сухожиллях та деяких інших місцях, реагують на тиск та розтяг. Всі разом вони складають особливу внутрішню сенсорну систему, яка допомагає контролювати наші рухи.
Рецептори, що беруть участь у гомеостазі, діють іншим способом: вони сприймають зміни в хімічному складі крові або коливання тиску в судинній системі та в порожнистих внутрішніх органах, таких як травний тракт та сечовий міхур. Ці сенсорні системи, що збирають інформацію про внутрішній середовищі, за своєю організацією дуже подібні до систем, що сприймають сигнали з поверхні тіла. Їхні рецепторні нейрони утворюють перші синаптичні перемиканнявсередині спинного мозку. Руховими шляхами вегетативної системи йдуть команди до органів, які безпосередньо регулюють внутрішнє середовище. Ці шляхи починаються зі спеціальних вегетативних прегангліонарних нейронів спинного мозку. Така організація дещо нагадує організацію спинального рівня рухової системи.

Основна увага в згой главі буде приділена тим руховим компонентам вегетативної системи, які іннервують м'язи серця, кровоносних судин і кишок, викликаючи її скорочення або розслаблення. Такі ж волокна іннервують залози, викликаючи процес секреції.

Вегетативна нервова система складається з двох великих відділів симпатичногоі парасимпатичного. Обидва відділи мають одну структурну особливість, з якою ми раніше не стикалися: нейрони, що управляють мускулатурою внутрішніх органів та залозами, лежать за межами центральної нервової системи, утворюючи невеликі інкапсульовані скупчення клітин, які називаються гангліями. Таким чином, у вегетативної нервової системи є додаткова ланка між спинним мозком та кінцевим робочим органом (ефектором).

Вегетативні нейрони спинного мозку поєднують сенсорну інформацію, що надходить від внутрішніх органів та інших джерел. На цій основі вони потім регулюють активність нейронів вегетативних гангліїв. Зв'язки між гангліями та спинним мозком називаються прегангліонарними волокнами . Нейромедіатор, що використовується для передачі імпульсів від спинного мозку до нейронів гангліїв як у симпатичному, так і парасимпатичному відділах, - це майже завжди ацетилхолін, той самий медіатор, з допомогою якого мотонейрони спинного мозку безпосередньо управляють скелетними м'язами. Так само як і в волокнах, що іннервують скелетну мускулатуру, дія ацетилхоліну може посилюватися в присутності нікотину та блокуватися кураре. Аксони, що йдуть від нейронів автономних гангліїв, або постгангліонарні волокна потім направляються до органів-мішеней, утворюючи там багато розгалужень.

Симпатичний та парасимпатичний відділи вегетативної нервової системи різняться між собою
1) за рівнями, на яких прегангліонарні волокна виходять із спинного мозку;
2) по близькості розташування гангліїв до органів-мішеней;
3) за нейромедіатором, який використовують постгангліонарні нейрони для регулювання функцій цих органів-мішеней.
Ці особливості ми зараз розглянемо.

Симпатична нервова система

У симпатичній системі прегангліонарні волокна виходять із грудного та поперекового відділів спинного мозку. Її ганглії розташовані досить близько до спинного мозку, і до органів-мішенів від них йдуть дуже довгі волокна постгангліонарні (див. рис. 63). Головний медіатор симпатичних нервів норадреналін, один з катехоламінів, який служить медіатором і в центральній нервовій системі.

Мал. 63.Симпатичний та парасимпатичний відділи вегетативної нервової системи, органи, які вони іннервують, та їх вплив на кожен орган.

Щоб зрозуміти, на які органи діє симпатична нервова система, найпростіше уявити, що відбувається зі збудженою твариною, готовою до реакції типу «боротьби чи втечі».
Зіниці розширюються, щоб пропускати більше світла; частота скорочень серця зростає, і кожне скорочення стає потужнішим, що веде до посилення загального кровотоку. Кров відливає від шкіри та внутрішніх органів до м'язів та мозку. Моторика шлунково-кишкової системи слабшає, процеси травлення сповільнюються. М'язи, розташовані вздовж повітряних шляхів, що ведуть до легень, розслаблюються, що дозволяє збільшити частоту дихання та посилити газообмін. Клітини печінки та жирової тканини віддають у кров більше глюкози та жирних кислот – високоенергетичного палива, а підшлункова залоза отримує команду виробляти менше інсуліну. Це дозволяє мозку отримувати велику частку глюкози, що циркулює в кров'яному руслі, так як на відміну від інших органів, мозок не вимагає інсуліну для утилізації цукру крові. Медіатором симпатичної нервової системи, яка здійснює всі ці зміни, є норадреналін.

Існує додаткова система, яка має ще більш генералізований вплив, щоб вірніше забезпечити всі ці зміни. На верхівках нирок сидять, як два невеликі ковпачки, наднирники . У їх внутрішній частині - мозковій речовині - є спеціальні клітини, що іннервуються прегангліонарними симпатичними волокнами. Ці клітини у процесі ембріонального розвитку утворюються з тих самих клітин нервового гребеня, з яких формуються симпатичні ганглії. Таким чином, мозкова речовина – це компонент симпатичної нервової системи. При активації прегангліонарними волокнами клітини мозкової речовини виділяють свої власні катехоламіни (норадреналін та адреналін) прямо в кров для доставки до органів-мішеней (рис. 64). Циркулюючі медіатори-гормони - є прикладом того, як здійснюється регулювання ендокринними органами (див. с. 89).

Парасимпатична нервова система

У парасимпатичному відділі прегангліонарні волокна йдуть від стовбура головного мозку(«черепний компонент») та від нижніх, крижових сегментів спинного мозку(Див. вище рис. 63). Вони утворюють, зокрема, дуже важливий нервовий стовбур, званий блукаючим нервом , Численні гілки якого здійснюють всю парасимпатичну іннервацію серця, легень та кишечника. (Блукаючий нерв передає також сенсорну інформацію від цих органів назад до центральної нервової системи.) Преганглионарные парасимпатичні аксонидуже довгі, тому що їх ганглії, як правило, розташовуються поблизу або всередині тих тканин, які вони іннервують.

У закінченнях волокон парасимпатичної системи використовується медіатор. ацетилхолін. Реакція відповідних клітин-мішеней на ацетилхолін нечутлива до дії нікотину або кураре. Натомість ацетилхолінові рецептори активуються мускарином і блокуються атропіном.

Переважання парасимпатичної активності створює умови для « відпочинку та відновлення» організму. У своєму крайньому прояві загальний характер парасимпатичної активації нагадує стан спокою, який настає після ситної їжі. Підвищений приплив крові до шлунково-кишкового тракту прискорює просування їжі через кишечник і посилює секрецію травних ферментів. Частота і сила серцевих скорочень знижуються, зіниці звужуються, просвіт дихальних шляхів зменшується, а утворення слизу у яких зростає. Сечовий міхур стискується. Взяті разом ці зміни повертають організм у той мирний стан, який передував реакції типу «боротьби або втечі». (Все це представлено на рис. 63; див. також гл. 6.)

Порівняльна характеристика відділів вегетативної нервової системи

Симпатична система з її надзвичайно довгими постгангліонарними волокнами сильно відрізняється від парасимпатичної, в якій, навпаки, довші за прегангліонарні волокна, а ганглії розташовані поблизу або всередині органів-мішеней. Багато внутрішніх органів, такі як легені, серце, слинні залози, сечовий міхур, гонади, отримують іннервацію від обох відділів вегетативної системи (мають, як кажуть, « подвійну іннервацію»). Інші тканини та органи, наприклад артерії м'язів, отримують лише симпатичну іннервацію. Загалом можна сказати, що два відділи працюють поперемінно: залежно від діяльності організму та від команд вищих вегетативних центрів домінує то один, то інший з них.

Ця характеристика, однак, не зовсім вірна. Обидві системи постійно перебувають у стані того чи іншого ступеня активності. Той факт, що такі органи-мішені, як серце або райдужна оболонка ока, можуть реагувати на імпульси, що йдуть від обох відділів, просто відбиває їхню взаємодоповнюючу роль. Наприклад, коли ви сильно гніваєтеся, у вас піднімається кров'яний тиск, який збуджує відповідні рецептори, розташовані в сонних артеріях. Ці сигнали сприймає інтегруючий центр серцево-судинної системи, що знаходиться в нижній частині стовбура мозку та відомий під назвою ядра одиночного тракту. Порушення цього центру активує прегангліонарні парасимпатичні волокна блукаючого нерва, що призводить до зменшення частоти та сили серцевих скорочень. Одночасно під впливом того ж координуючого судинного центру відбувається пригнічення симпатичної активності, що протидіє підвищенню артеріального тиску.

Наскільки суттєвим є функціонування кожного з відділів для адаптивних реакцій? Як це не дивно, не тільки тварини, а й люди можуть переносити майже повне вимкнення симпатичної нервової системибез видимих ​​поганих наслідків. Таке вимикання рекомендується за деяких форм стійкої гіпертонії.

А от без парасимпатичної нервової системи обійтися не так просто. Люди, які перенесли подібну операцію та опинилися поза охоронними умовами лікарні чи лабораторії, дуже погано адаптуються до навколишнього середовища. Вони не можуть регулювати температуру тіла при дії спеки чи холоду; при крововтраті у них порушується регуляція кров'яного тиску, а при будь-якому інтенсивному м'язовому навантаженні швидко розвивається втома.

Дифузна нервова система кишечника

Нещодавні дослідження виявили існування третього важливого відділу автономної нервової системи - дифузної нервової системи кишечника . Цей відділ відповідальний за іннервацію та координацію органів травлення. Його робота незалежна від симпатичної та парасимпатичної систем, але може видозмінюватися під їх впливом. Це додаткова ланка, яка пов'язує вегетативні постгангліонарні нерви із залозами та мускулатурою шлунково-кишкового тракту.

Ганглії цієї системи іннервують стінки кишок. Аксони, що йдуть від клітин цих гангліїв, викликають скорочення кільцевої та поздовжньої мускулатури, що проштовхують їжу через шлунково-кишковий тракт, – процес, званий перистальтикою. Отже, ці ганглії визначають особливості локальних перистальтичних рухів. Коли харчова маса знаходиться всередині кишки, вона злегка розтягує її стінки, що викликає звуження ділянки, розташованої трохи вище по ходу кишки, і розслаблення ділянки, що знаходиться трохи нижче. В результаті харчова маса проштовхується далі. Однак під дією парасимпатичних чи симпатичних нервів активність кишкових гангліїв може змінюватись. Активація парасимпатичної системи посилює перистальтику, а симпатичної – послаблює її.

Медіатором, який збуджує гладку мускулатуру кишечника, служить ацетилхолін. Однак сигнали, що гальмують, ведуть до розслаблення, передаються, мабуть, різними речовинами, з яких вивчені лише небагато. Серед нейромедіаторів кишечника є щонайменше три, які діють і в центральній нервовій системі: соматостатин (див. нижче), ендорфіни та речовина Р (див. гл. 6).

Центральне регулювання функцій вегетативної нервової системи

Центральна нервова система здійснює контроль над вегетативною системою набагато меншою мірою, ніж над сенсорною або скелетною руховою системою. Області мозку, які найбільше пов'язані з вегетативними функціями, – це гіпоталамусі стовбур мозку, Особливо та його частина, розташована прямо над спинним мозком, - довгастий мозок. Саме з цих областей йдуть основні провідні шляхи до симпатичних та парасимпатичних прегангліонарних автономних нейронів на спинальному рівні.

Гіпоталамус. Гіпоталамус - це одна з областей мозку, загальна структура та організація якої більш менш подібна у представників різних класів хребетних тварин.

Загалом прийнято вважати, що гіпоталамус - Це осередок вісцеральних інтегративних функцій. Сигнали від нейронних систем гіпоталамуса безпосередньо надходять у мережі, які збуджують прегангліонарні ділянки вегетативних нервових шляхів. Крім того, ця область мозку здійснює прямий контроль над усією ендокринною системою через специфічні нейрони, що регулюють секрецію гормонів передньої частки гіпофіза, а аксони інших гіпоталамічних нейронів закінчуються в задній частині гіпофіза. Тут ці закінчення виділяють медіатори, які циркулюють у крові як гормони: 1) вазопресин, що підвищує кров'яний тиск в екстрених випадках, коли відбувається втрата рідини чи крові; він також зменшує виділення води із сечею (тому вазопресин називають ще антидіуретичним гормоном); 2) окситоцин, що стимулює скорочення матки на завершальній стадії пологів

Мал. 65.Гіпоталамус та гіпофіз. Схематично показані основні функціональні зони гіпоталамуса.

Хоча серед скупчень гіпоталамічних нейронів є кілька чітко відмежованих ядер, більшість гіпоталамуса є сукупність зон з нерізкими межами (рис. 65). Однак у трьох зонах є досить виражені ядра. Ми розглянемо зараз функції цих структур.

1. Перивентрикулярна зона безпосередньо примикає до третього мозкового шлуночка, що проходить через центр гіпоталамуса. Клітини, що вистилають шлуночок, передають нейронам перивентрикулярної зони інформацію про важливі внутрішні параметри, які можуть вимагати регуляції, - наприклад, про температуру, концентрацію солей, рівні гормонів, секретованих щитовидною залозою, наднирниками або гонадами відповідно до інструкцій від гіпофіза.

2. Медіальна зонамістить більшість провідних шляхів, за допомогою яких гіпоталамус здійснює ендокринний контроль через гіпофіз. Дуже приблизно можна сказати, що клітини перивентрикулярної зони контролюють дійсне виконання команд, відданих гіпофізу клітинами медіальної зони.

3. Через клітини латеральної зони здійснюється контроль над гіпоталамусом з боку вищих інстанцій кори великого мозку та лімбічної системи. Сюди ж надходить сенсорна інформація з центрів довгастого мозку, що координують дихальну та серцево-судинну діяльність. Латеральна зона – це те місце, де вищі мозкові центри можуть вносити корективи до реакції гіпоталамуса.зміни внутрішнього середовища. У корі, наприклад, відбувається зіставлення інформації, що надходить із двох джерел - внутрішнього та зовнішнього середовища. Якщо, скажімо, кора визнає, що час і обставини не підходять для вживання їжі, донесення органів почуттів про низький вміст цукру в крові та порожній шлунок буде відкладено убік до більш сприятливого моменту. Ігнорування гіпоталамуса з боку лімбічної системи менш ймовірне. Швидше ця система може додати емоційне і мотиваційне забарвлення до інтерпретації зовнішніх сенсорних сигналів або порівняти уявлення про навколишнє, засноване на цих сигналах, з аналогічними ситуаціями, що мали місце в минулому.

Разом з кортикальним та лімбічним компонентами гіпоталамус виконує також безліч рутинних інтегруючих дій, причому протягом значно більших періодів часу, ніж при здійсненні короткочасних регуляторних функцій. Гіпоталамус заздалегідь знає, які потреби виникнуть в організму при нормальному добовому ритмі життя. Він, наприклад, приводить ендокринну систему на повну готовність до дії, як тільки ми прокидаємося. Він також слідкує за гормональною активністю яєчників протягом менструального циклу; вживає заходів, які готують матку до прибуття заплідненого яйця. У перелітних птахів і у ссавців, які впадають у зимову сплячку, гіпоталамус з його здатністю визначати довжину світлового дня координує життєдіяльність організму під час циклів, що тривають кілька місяців. (Про ці аспекти централізованого регулювання внутрішніх функцій йдеться у розділах 5 і 6.)

Продовгуватий мозок(таламус та гіпоталамус)

Гіпоталамус становить менше 5% від усієї маси мозку. Однак у цій невеликій кількості тканини містяться центри, які підтримують усі функції організму, за винятком спонтанних дихальних рухів, регуляції кров'яного тиску та ритму серця. Ці останні функції залежать від довгастого мозку (див. рис. 66). При черепно-мозкових травмах так звана смерть мозку настає тоді, коли зникають всі ознаки електричної активності кори і втрачається контроль з боку гіпоталамуса і довгастого мозку, хоча за допомогою штучного дихання ще можна підтримувати достатнє насичення киснем, що циркулює крові.

продовження
- -

Організм як відкрита система, що саморегулюється.

Живий організм - відкрита система, що має зв'язок з навколишнім середовищем за допомогою нервової, травної, дихальної, видільної систем та ін.

У процесі обміну речовин з їжею, водою, при газообміні в організм надходять різноманітні хімічні сполуки, які в організмі зазнають змін, входять до структури організму, але не залишаються постійно. Засвоєні речовини розпадаються, виділяють енергію, продукти розпаду видаляються у довкілля. Зруйнована молекула замінюється на нову і т.д.

Організм – відкрита, динамічна система. В умовах безперервно змінного середовища організм підтримує стійкий стан протягом певного часу.

Концепція гомеостазу. Загальні закономірності гомеостазу живих систем.

Гомеостаз – властивість живого організму зберігати відносну динамічну сталість внутрішнього середовища. Гомеостаз виявляється у відносній сталості хімічного складу, осмотичного тиску, стійкості основних фізіологічних функцій. Гомеостаз специфічний та зумовлений генотипом.

Збереження цілісності індивідуальних властивостей організму одне із найбільш загальних біологічних законів. Цей закон забезпечується у вертикальному ряду поколінь механізмами відтворення, а протягом життя індивіда – механізмами гомеостазу.

Явище гомеостазу є еволюційно вироблене, спадково-закріплене адаптаційне властивість організму до нормальним умовам довкілля. Однак ці умови можуть короткочасно чи довго виходити за межі норми. У таких випадках явища адаптації характеризуються не тільки відновленням звичайних властивостей внутрішнього середовища, а й короткочасними змінами функції (наприклад, частішання ритму серцевої діяльності та збільшення частоти дихальних рухів при посиленій м'язовій роботі). Реакції гомеостазу можуть бути спрямовані на:

підтримання відомих рівнів стаціонарного стану;

усунення чи обмеження дії шкідливих чинників;

вироблення або збереження оптимальних форм взаємодії організму і середовища в умовах його існування, що змінилися. Всі ці процеси визначають адаптацію.

Тому поняття гомеостазу означає не тільки відоме сталість різних фізіологічних констант організму, а й включає процеси адаптації та координації фізіологічних процесів, що забезпечують єдність організму не тільки в нормі, але й за умов його існування, що змінюються.

Основні компоненти гомеостазу були визначені К. Бернаром, і їх можна поділити на три групи:

А. Речовини, що забезпечують клітинні потреби:

Речовини, необхідні освіти енергії, зростання і відновлення – глюкоза, білки, жири.

NaCl, Ca та інші неорганічні речовини.

Кисень.

Внутрішня секреція

Б. Навколишні фактори, що впливають на клітинну активність:

Осмотичний тиск.

Температура.

Концентрація водневих іонів (рН).

В. Механізми, що забезпечують структурну та функціональну єдність:

Спадковість.

Регенерація.

Імунобіологічна реактивність.

Принцип біологічного регулювання забезпечує внутрішній стан організму (його зміст), а також взаємозв'язок етапів онтогенезу та філогенезу. Цей принцип виявився широко поширеним. При його вивченні виникла кібернетика – наука про цілеспрямоване та оптимальне управління складними процесами в живій природі, в людському суспільстві, промисловості (Берг І.А., 1962).

Живий організм представляє складну керовану систему, де відбувається взаємодія багатьох змінних зовнішнього та внутрішнього середовища. Загальною для всіх систем є наявність вхіднихзмінних, які залежно від властивостей та законів поведінки системи перетворюються на вихіднізмінні (Рис. 10).

Мал. 10 – Загальна схема гомеостазу живих систем

Вихідні змінні залежать від вхідних та законів поведінки системи.

Вплив вихідного сигналу на керуючу частину системи називається зворотним зв'язком , яка має велике значення у саморегуляції (гомеостатичній реакції). Розрізняють негативну іпозитивну Зворотній зв'язок.

Негативна зворотний зв'язок зменшує вплив вхідного сигналу на величину вихідного за принципом: чим більше (на виході), тим менше (на вході). Вона сприяє відновленню гомеостазу системи.

При позитивною зворотний зв'язок величина вхідного сигналу збільшується за принципом: «чим більше (на виході), тим більше (на вході)». Вона посилює відхилення від вихідного стану, що призводить до порушення гомеостазу.

Проте всі види саморегуляції діють за одним принципом: самовідхилення від вихідного стану, що є стимулом для включення механізмів корекції. Так, у нормі рН крові становить 7,32 – 7,45. Зрушення рН на 0,1 призводить до порушення серцевої діяльності. Цей принцип було описано Анохіним П.К. у 1935 році і названий принципом зворотного зв'язку, який служить для здійснення пристосувальних реакцій.

Загальний принцип гомеостатичної реакції(Анохін: "Теорія функціональних систем"):

відхилення від вихідного рівня → сигнал → увімкнення регуляторних механізмів за принципом зворотного зв'язку → корекція зміни (нормалізація).

Так, при фізичній роботі концентрація 2 у крові збільшується → рН зрушується в кислу сторону → сигнал надходить у дихальний центр довгастого мозку → відцентрові нерви проводять імпульс до міжреберних м'язів і дихання поглиблюється → зниження 2 в крові, рН відновлюється.

Механізми регуляції гомеостазу на молекулярно-генетичному, клітинному, організмовому, популяційно-видовому та біосферному рівнях.

Регуляторні гомеостатичні механізми функціонують на генному, клітинному та системному (організмовому, популяційно-видовому та біосферному) рівнях.

Генні механізми гомеостазу. Усі явища гомеостазу організму генетично детерміновані. Вже лише на рівні первинних генних продуктів існує прямий зв'язок – «один структурний ген – одна полипептидная ланцюг». Причому між нуклеотидною послідовністю ДНК та послідовністю амінокислот поліпептидного ланцюга існує колінеарна відповідність. У спадковій програмі індивідуального розвитку організму передбачено формування видоспецифічних характеристик над постійних, а мінливих умовах середовища, межах спадково обумовленої норми реакції. Двоспіральність ДНК має важливе значення у процесах її реплікації та репарації. І те, й інше має безпосереднє відношення до забезпечення стабільності функціонування генетичного матеріалу.

З генетичної погляду можна розрізняти елементарні та системні прояви гомеостазу. Прикладами елементарних проявів гомеостазу можуть бути: генний контроль тринадцяти факторів згортання крові, генний контроль гістосумісності тканин та органів, що дозволяє здійснити трансплантацію.

Пересаджена ділянка називається трансплантатом. Організм, у якого беруть тканину для пересадки, є донором , а якому пересаджують – реципієнтом . Успіх трансплантації залежить від імунологічних реакцій організму. Розрізняють аутотрансплантацію, сінгенну трансплантацію, аллотрасплантацію та ксенотрансплантацію.

Аутотрансплантація – пересадка тканин в одного і того ж організму. При цьому білки (антигени) трансплантата не відрізняються від білків реципієнта. Імунологічна реакція не виникає.

Сингенна трансплантація проводиться у однояйцевих близнюків, які мають однаковий генотип.

Алотрансплантація – пересадка тканин від однієї особини до іншої, що належать до одного виду. Донор та реципієнт відрізняються за антигенами, тому у вищих тварин спостерігається тривале приживлення тканин та органів.

Ксенотрансплантація – донор та реципієнт відносяться до різних видів організмів. Цей вид трансплантації вдається у деяких безхребетних, але у вищих тварин такі трансплантати не приживаються.

При трансплантації велике значення має явище імунологічної толерантності (Тканинної сумісності). Пригнічення імунітету у разі пересадки тканин (імунодепресія) досягається: пригніченням активності імунної системи, опроміненням, введенням антилімфотичної сироватки, гормонів кори надниркових залоз, хімічних препаратів – антидепресантів (імуран). Основне завдання – придушити не просто імунітет, а трансплантаційний імунітет.

Трансплантаційний імунітет визначається генетичною конституцією донора та реципієнта. Гени, що відповідають за синтез антигенів, що викликають реакцію на пересаджену тканину, називаються генами тканинної несумісності.

У людини головною генетичною системою гістосумісності є система HLA (Human Leukocyte Antigen). Антигени досить повно представлені на поверхні лейкоцитів та визначаються за допомогою антисироваток. План будови системи в людини та тварин однаковий. Прийнято єдину термінологію для опису генетичних локусів та алелей системи HLA. Антигени позначаються: HLA-A 1; HLA-A 2 і т.д. Нові антигени, що остаточно не ідентифіковані позначають - W (Work). Антигени системи HLA ділять на 2 групи: SD та LD (Рис. 11).

Антигени групи SD визначаються серологічними методами та детермінуються генами 3-х сублокусів системи HLA: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Мал. 11 - HLA головна генетична система гістосумісності людини

LD – антигени контролюються сублокусом HLA-D шостої хромосоми та визначаються методом змішаних культур лейкоцитів.

Кожен із генів, що контролюють HLA – антигени людини, має велику кількість алелів. Так сублокус HLA-A – контролює 19 антигенів; HLA-B – 20; HLA-C - 5 "робітників" антигенів; HLA-D - 6. Таким чином, у людини вже виявлено близько 50 антигенів.

Антигенний поліморфізм системи HLA є результатом походження одних від інших та тісного генетичного зв'язку між ними. Ідентичність донора і реципієнта антигенів системи HLA необхідна при трансплантації. Пересаджування нирки, ідентичної по 4 антигенам системи, забезпечує приживаність на 70%; по 3 – 60%; по 2 – 45%; по 1 – 25%.

Є спеціальні центри, які ведуть підбір донора та реципієнта при трансплантації, наприклад, у Голландії – «Євротрансплантат». Типування антигенів системи HLA проводиться і в Республіці Білорусь.

Клітинні механізми гомеостазу спрямовані на відновлення клітин тканин, органів у разі порушення їхньої цілісності. Сукупність процесів, спрямованих на відновлення біологічних структур, що руйнуються, називається регенерацією. Такий процес характерний для всіх рівнів: оновлення білків, складових частин органел клітини, цілих органел і самих клітин. Відновлення функцій органів після травми чи розриву нерва, загоєння ран має значення медицини з погляду оволодіння цими процесами.

Тканини, за їх регенераційною здатністю, ділять на 3 групи:

Тканини та органи, для яких характерні клітинна регенерація (кістки, пухка сполучна тканина, кровотворна система, ендотелій, мезотелій, слизові оболонки кишечника, дихальних шляхів та сечостатевої системи.

Тканини та органи, для яких характерна клітинна та внутрішньоклітинна регенерація (печінка, нирки, легені, гладкі та скелетні м'язи, вегетативна нервова система, ендокринна, підшлункова залоза).

Тканини, для яких характерна переважно внутрішньоклітинна регенерація (міокард) або виключно внутрішньоклітинна регенерація (клітини гангліїв центральної нервової системи). Вона охоплює процеси відновлення макромолекул та клітинних органел шляхом складання елементарних структур або шляхом їх поділу (мітохондрії).

У процесі еволюції сформувалося 2 типи регенерації фізіологічна та репаративна .

Фізіологічна регенерація - Це природний процес відновлення елементів організму протягом життя. Наприклад, відновлення еритроцитів та лейкоцитів, зміна епітелію шкіри, волосся, заміна молочних зубів на постійні. На ці процеси впливають зовнішні та внутрішні чинники.

Репаративна регенерація – це відновлення органів та тканин, втрачених при пошкодженні чи пораненні. Процес відбувається після механічних травм, опіків, хімічних чи променевих уражень, а також внаслідок хвороб та хірургічних операцій.

Репаративна регенерація поділяється на типову (гомоморфоз) та атипову (Гетероморфоз). У першому випадку регенерує орган, який було видалено чи зруйновано, у другому – дома віддаленого органу розвивається інший.

Атипова регенерація частіше зустрічається у безхребетних.

Регенерацію стимулюють гормони гіпофіза і щитовидної залози . Розрізняють кілька способів регенерації:

Епіморфоз або повна регенерація - відновлення ранової поверхні, добудовування частини до цілого (наприклад, відростання хвоста у ящірки, кінцівки тритону).

Морфолаксис – перебудова частини органу, що залишилася, до цілого, тільки менших розмірів. Для цього способу характерна перебудова нового залишків старого (наприклад, відновлення кінцівки у таргана).

Ендоморфоз – відновлення за рахунок внутрішньоклітинної перебудови тканини та органу. Завдяки збільшенню числа клітин та їх розмірів маса органу наближається до вихідного.

У хребетних репаративна регенерація здійснюється у такій формі:

Повна регенерація - Відновлення вихідної тканини після її пошкодження.

Регенераційна гіпертрофія характерна для внутрішніх органів. При цьому ранова поверхня гоїться рубцем, віддалена ділянка не відростає і форма органа не відновлюється. Маса частини органу, що залишилася, збільшується за рахунок збільшення числа клітин та їх розмірів і наближається до вихідної величини. Так у ссавців регенерує печінка, легені, нирки, надниркові залози, підшлункова, слинні, щитовидна залоза.

Внутрішньоклітинна компенсаторна гіперплазія ультраструктури клітини. При цьому на місці ушкодження утворюється рубець, а відновлення вихідної маси відбувається за рахунок збільшення об'єму клітин, а не їх числа на основі розростання (гіперплазії) внутрішньоклітинних структур (нервова тканина).

Системні механізми забезпечуються взаємодією регуляторних систем: нервової, ендокринної та імунної .

Нервова регуляція здійснюється та координується центральною нервовою системою. Нервові імпульси, надходячи до клітин і тканин, викликають не тільки збудження, але й регулюють хімічні процеси, обмін біологічно активних речовин. Нині відомо понад 50 нейрогормонів. Так, у гіпоталамусі виробляється вазопресин, окситоцин, ліберини та статини, що регулюють функцію гіпофіза. Прикладами системних проявів гомеостазу є збереження сталості температури, артеріального тиску.

З позицій гомеостазу та адаптації нервова система є головним організатором всіх процесів організму. В основі пристосування, врівноважування організмів із навколишніми умовами, за Н.П. Павлову, лежать рефлекторні процеси. Між різними рівнями гомеостатичного регулювання існує приватна ієрархічна супідрядність у системі регуляції внутрішніх процесів організму (Рис. 12).

Мал. 12. - Ієрархічна супідрядність у системі регуляції внутрішніх процесів організму.

Найперший рівень складають гомеостатичні системи клітинного та тканинного рівня. Над ними представлені периферичні нервові регуляторні процеси на кшталт місцевих рефлексів. Далі у цій ієрархії розташовуються системи саморегуляції певних фізіологічних функцій із різноманітними каналами " зворотного зв'язку " . Вершину цієї піраміди займає кора великих півкуль та головний мозок.

У складному багатоклітинному організмі як прямі, і зворотні зв'язку здійснюються як нервовими, а й гормональними (ендокринними) механізмами. Кожна із залоз, що входить до ендокринної системи, впливає на інші органи цієї системи і, у свою чергу, відчуває вплив з боку останніх.

Ендокринні механізми гомеостазу за Б.М. Завадському, це – механізм плюс-мінус взаємодії, тобто. врівноваження функціональної активності залози з концентрацією гормону При високій концентрації гормону (вище за норму) діяльність залози послаблюється і навпаки. Такий вплив здійснюється шляхом дії гормону на продукує його залозу. У ряду залоз регуляція встановлюється через гіпоталамус та передню частку гіпофіза, особливо при стрес-реакції.

Ендокринні залози можна розділити на дві групи по відношенню до передньої частки гіпофіза. Остання вважається центральною, а інші ендокринні залози – периферичними. Цей поділ полягає в тому, що передня частка гіпофіза продукує так звані тропні гормони, які активують деякі периферичні ендокринні залози. У свою чергу гормони периферичних ендокринних залоз діють на передню частку гіпофіза, пригнічуючи секрецію тропних гормонів.

Реакції, що забезпечують гомеостаз, не можуть обмежуватися якоюсь однією ендокринною залозою, а захоплює в тій чи іншій мірі всі залози. Реакція, що виникає, набуває ланцюгового перебігу і поширюється на інші ефектори. Фізіологічне значення гормонів полягає у регуляції інших функцій організму, а тому ланцюговий характер має бути виражений максимально.

Постійні порушення середовища організму сприяють збереженню його гомеостазу протягом тривалого життя. Якщо створити такі умови життя, за яких ніщо не викликає суттєвих зрушень внутрішнього середовища, то організм виявиться повністю беззбройним при зустрічі з навколишнім середовищем і незабаром гине.

Об'єднання у гіпоталамусі нервових та ендокринних механізмів регуляції дозволяє здійснювати складні гомеостатичні реакції, пов'язані з регуляцією вісцеральної функції організму. Нервова та ендокринна системи є об'єднуючим механізмом гомеостазу.

Прикладом загальної реакції нервових і гуморальних механізмів у відповідь є стан стресу, який розвивається при несприятливих життєвих умовах і виникає загроза порушення гомеостазу. При стресі спостерігається зміна стану більшості систем: м'язової, дихальної, серцево-судинної, травної, органів чуття, кров'яного тиску, складу крові. Всі ці зміни є проявом окремих гомеостатичних реакцій, спрямованих на підвищення опірності організму до несприятливих факторів. Швидка мобілізація сил організму постає як захисна реакція стан стресу.

При "соматичному стресі" вирішується завдання підвищення загальної опірності організму за схемою, наведеною малюнку 13.

Мал. 13 - Схема підвищення загальної опірності організму при

Гомеостаз(від грец. - подібний, однаковий + стан, нерухомість) - відносна динамічна сталість складу та властивостей внутрішнього середовища та стійкість основних фізіологічних функцій живого організму; збереження сталості видового складу та числа особин у біоценозах; здатність популяції підтримувати динамічну рівновагу генетичного складу, що забезпечує її максимальну життєздатність. ( Вікіпедія)

Гомеостаз- сталість показників, суттєвих для життєдіяльності системи, за наявності збурень у зовнішньому середовищі; стан відносної сталості; відносна незалежність внутрішнього середовища від зовнішніх умов (Новосельців В.М.)

Гомеостазздатність відкритої системи зберігати сталість свого внутрішнього стану у вигляді скоординованих реакцій, вкладених у підтримку динамічного рівноваги.

Американський фізіолог Уолтер Бредфорд Кеннон (Walter B. Cannon) у 1932 році у своїй книзі "The Wisdom of the Body" ("Мудрість тіла") запропонував цей термін як назву для "координованих фізіологічних процесів, які підтримують більшість стійких станів організму".

Слово « гомеостазис» можна перекласти як «сила стійкості».

Термін «гомеостаз» найчастіше застосовується у біології. Багатоклітинним організмам для існування необхідно зберігати сталість внутрішнього середовища. Багато екологи переконані, що цей принцип застосовний також і до зовнішнього середовища. Якщо система нездатна відновити свій баланс, може в результаті перестати функціонувати.
Комплексні системи - наприклад, організм людини - повинні мати гомеостаз, щоб зберігати стабільність і існувати. Ці системи не тільки повинні прагнути вижити, їм доводиться адаптуватися до змін середовища і розвиватися.

Гомеостатичні системи мають такі властивості:
- Нестабільність: системи тестує, як їй краще пристосуватися.
- Прагнення рівноваги: ​​вся внутрішня, структурна та функціональна організація систем сприяє збереженню балансу.
- Непередбачуваність: результуючий ефект від певної дії часто може відрізнятися від очікуваного.

Приклади гомеостазу у ссавців:
- Регуляція кількості мінеральних речовин та води в тілі, – осморегуляція. Здійснюється у нирках.
- Видалення відходів процесу обміну речовин - виділення. Здійснюється екзокринними органами - нирками, легенями, потовими залозами.
- регуляція температури тіла. Зниження температури через потовиділення, різноманітні терморегулюючі реакції.
- регуляція рівня глюкози в крові. В основному здійснюється печінкою, інсуліном і глюкагоном, що виділяються підшлунковою залозою.
Важливо, що, хоча організм перебуває у рівновазі, його фізіологічний стан то, можливо динамічним. У багатьох організмах спостерігаються ендогенні зміни у формі циркадного, ультрадіанного та інфрадіанного ритмів. Так, навіть перебуваючи в гомеостазі, температура тіла, кров'яний тиск, частота серцевих скорочень та більшість метаболічних індикаторів не завжди знаходяться на постійному рівні, але змінюються протягом часу.

Механізми гомеостазу: зворотний зв'язок

Коли відбувається зміна змінних, спостерігаються два основних типи зворотного зв'язку, або фідбека, на які реагує система:
1. Негативний зворотний зв'язок, що виражається в реакції, при якій система відповідає так, щоб змінити напрямок зміни на протилежне. Так як зворотний зв'язок служить збереженню сталості системи, це дозволяє дотримуватись гомеостаз.
Наприклад, коли концентрація вуглекислого газу в організмі людини збільшується, легким приходить сигнал до збільшення їх активності та видихання більшої кількості вуглекислого газу.
Терморегуляція – інший приклад негативного зворотного зв'язку. Коли температура тіла підвищується (або знижується) терморецептори у шкірі та гіпоталамусі реєструють зміну, викликаючи сигнал із мозку. Цей сигнал, своєю чергою, викликає відповідь — зниження температури.
2. Позитивний зворотний зв'язок, що виражається у посиленні зміни змінної. Вона має дестабілізуючий ефект, тому не призводить до гомеостазу. Позитивний зворотний зв'язок рідше зустрічається у природних системах, але також має своє застосування.
Наприклад, у нервах пороговий електричний потенціал викликає генерацію набагато більшого потенціалу дії. Згортання крові та події при народженні можна навести як інші приклади позитивного зворотного зв'язку.
Стійким системам необхідні комбінації з обох типів зворотного зв'язку. Тоді як негативний зворотний зв'язок дозволяє повернутися до гомеостатичного стану, позитивний зворотний зв'язок використовується для переходу до абсолютно нового (і, цілком можливо, менш бажаного) стану гомеостазу, така ситуація називається «метастабільність». Такі катастрофічні зміни можуть відбуватися, наприклад, зі збільшенням поживних речовин у річках із прозорою водою, що призводить до гомеостатичного стану високої евтрофікації (заростання русла водоростями) та замутнення.

Екологічний гомеостазспостерігається в клімаксових спільнотах з максимально доступною біологічною варіативністю за сприятливих умов середовища.
У порушених екосистемах, або субкліматових біологічних спільнотах - як, наприклад, острів Кракатау, після сильного виверження вулкана в 1883 - стан гомеостазу попередньої лісової клімаксової екосистеми було знищено, як і все життя на цьому острові. Кракатау за роки після виверження пройшов ланцюг екологічних змін, у яких нові види рослин та тварин змінювали один одного, що призвело до біологічної варіативності та в результаті клімаксової спільноти. Екологічна сукцесія на Кракатау здійснилася за кілька етапів. Повний ланцюг сукцесій, що привів до клімаксу, називається присерією. У прикладі з Кракатау на цьому острові утворилася клімаксова спільнота з вісьмома тисячами різних видів, зареєстрованих у 1983, через сто років з того часу, як виверження знищило на ньому життя. Дані підтверджують, що становище зберігається в гомеостазі протягом деякого часу, при цьому поява нових видів дуже швидко призводить до швидкого зникнення старих.
Випадок з Кракатау та іншими порушеними або незайманими екосистемами показує, що початкова колонізація піонерними видами здійснюється через стратегії відтворення, засновані на позитивному зворотному зв'язку, при яких види розселяються, виробляючи на світ якомога більше потомства, але при цьому практично не вкладаючись в успіх кожного окремого . У таких видах спостерігається стрімкий розвиток і стрімкий крах (наприклад, через епідемію). Коли екосистема наближається до клімаксу, такі види замінюються складнішими клімаксовими видами, які через негативний зворотний зв'язок адаптуються до специфічних умов навколишнього середовища. Ці види ретельно контролюються потенційною ємністю екосистеми і випливають з іншої стратегії — твору на світ меншого потомства, в репродуктивний успіх якого в умовах мікросередовища його специфічної екологічної ніші вкладається більше енергії.
Розвиток починається з піонер-спільноти і закінчується на клімаксовій спільноті. Ця клімаксова спільнота утворюється, коли флора та фауна прийшла в баланс із місцевим середовищем.
Подібні екосистеми формують гетерархії, у яких гомеостаз однією рівні сприяє гомеостатическим процесам іншому комплексному рівні. Наприклад, втрата листя у зрілого тропічного дерева дає місце нової порослі і збагачує грунт. У рівній мірі тропічне дерево зменшує доступ світла на нижчі рівні та допомагає запобігти інвазії інших видів. Але і дерева падають на землю та розвиток лісу залежить від постійної зміни дерев, круговороту поживних речовин, що здійснюється бактеріями, комахами, грибами. Подібним чином такі ліси сприяють екологічним процесам - таким, як регуляція мікрокліматів або гідрологічних циклів екосистеми, а кілька різних екосистем можуть взаємодіяти для підтримки річкового гомеостазу дренажу в рамках біологічного регіону. Варіативність біорегіонів так само грає роль гомеостатичної стабільності біологічного регіону, або біома.

Біологічний гомеостазвиступає у ролі фундаментальної характеристики живих організмів і розуміється як підтримка внутрішнього середовища у допустимих межах.
Внутрішнє середовище організму включає організмові рідини - плазму крові, лімфу, міжклітинну речовину і цереброспінальну рідину. Збереження стабільності цих рідин життєво важливе для організмів, тоді як її відсутність призводить до пошкодження генетичного матеріалу.
Щодо будь-якого параметра організми поділяються на конформаційні та регуляторні. Регуляторні організми зберігають параметр постійно, незалежно від цього, що відбувається у середовищі. Конформаційні організми дозволяють довкіллю визначати параметр. Наприклад, теплокровні тварини зберігають постійну температуру тіла, тоді холоднокровні демонструють широкий діапазон температур.
Мова не йде про те, що конформаційні організми не мають поведінкових пристроїв, що дозволяють їм деякою мірою регулювати взятий параметр. Рептилії, наприклад, часто сидять на нагрітому камені вранці, щоб підвищити температуру тіла.
Перевага гомеостатичної регуляції у тому, що вона дозволяє організму функціонувати ефективніше. Наприклад, холоднокровні тварини, як правило, стають млявими за низьких температур, тоді як теплокровні майже так само активні, як і завжди. З іншого боку, регулювання потребує енергії. Причина, чому деякі змії можуть їсти лише раз на тиждень, полягає в тому, що вони витрачають набагато менше енергії для підтримки гомеостазу, ніж ссавці.

Гомеостаз в організмі людини
Різні фактори впливають на здатність рідин організму підтримувати життя, серед них такі параметри, як температура, і солоність, і кислотність, і концентрація поживних речовин - глюкози, різних іонів, кисню, і відходів - вуглекислого газу та сечі. Так як ці параметри впливають на хімічні реакції, які зберігають організм живим, існують вбудовані фізіологічні механізми підтримки їх на необхідному рівні.
Гомеостаз не можна вважати причиною процесів цих несвідомих адаптацій. Його слід сприймати як загальну характеристику багатьох нормальних процесів, що діють спільно, а не як їхню причину. Більше того, існує безліч біологічних явищ, які не підходять під цю модель, наприклад, анаболізм. ( Із Інтернету)

Гомеостаз- Відносна динамічна стійкість характеристик внутрішнього середовища біологічних та соціальних (надбіологічних) об'єктів.
Щодо до компанії гомеостаз- це стійкість внутрішніх процесів за мінімум зусиль персоналу. ( Корольов В.А.)

Гомеостат

Гомеостат- механізм підтримки динамічної сталості функціонування системи у заданих межах.
(Степанов А.М.)

Гомеостат(ін.-грец. - подібний, однаковий + стоїть, нерухомий) - механізм забезпечення гомеостазу, ансамбль сигнально-регуляторних зв'язків, які координують діяльність та взаємодію частин компанії, а також коригують її поведінку у відносинах із мінливим зовнішнім середовищем з метою забезпечення гомеостазу. Синонім архаїчного терміна «управління», який у компаніях нижчих рівнів еволюції традиційно розуміється як командування та, відповідно, механізм забезпечення проходження та виконання команд; тобто. виконує лише частину функцій гомеостата. ( Корольов В.А.)

Гомеостат- система, що самоорганізується, моделює здатність живих організмів підтримувати деякі величини у фізіологічно допустимих межах. Запропонований в 1948 англійським вченим в галузях біології та кібернетики У. Р. Ешбі (W. R. Ashby), який сконструював його у вигляді пристрою, що складається з чотирьох електромагнітів, що мають перехресні зворотні зв'язки. ( Вікіпедія)

Гомеостат- аналоговий електромеханічний пристрій, що моделює властивість живих організмів підтримувати деякі свої характеристики (напр., температуру тіла, вміст кисню в крові) у допустимих межах. Принцип гомеостата використовується визначення оптимальних значень параметрів технічних систем автоматичного регулювання (напр., автопілотів). ( БЕКМ)

"У зв'язку з питанням про ефективну кількість суспільної інформації слід зазначити як один із найбільш вражаючих фактів у життя держави, що в ній вкрай мало дієвих гомеостатичних процесів . Багато країнах поширена думка, що вільна конкуренція сама є гомеостатическим процесом, тобто. що на вільному ринку егоїзм торговців, кожен з яких прагне продати якомога дорожче і купити якомога дешевше, врешті-решт призведе до сталої динаміки цін і сприятиме найбільшому загальному благу. Ця думка пов'язана з “втішною” думкою, що приватний підприємець, прагнучи забезпечити свою власну вигоду, є певною мірою суспільним благодійником і тому заслуговує на великі нагороди, якими суспільство його обсипає. На жаль, факти говорять проти цієї простодушної теорії.
Ринок – гра. Вона суворо підпорядкована теорії ігор, яку розробили фон Нейман та Моргенштерн. Ця теорія ґрунтується на припущенні, що на будь-якій стадії гри кожен гравець, виходячи з доступної йому інформації, грає згідно з цілком розумною стратегією, яка врешті-решт має забезпечити йому найбільше математичне очікування виграшу. Це - ринкова гра, в яку грають цілком розумні і абсолютно безсоромні ділки. Навіть за двох гравців теорія складна, хоча вона призводить часто до вибору певного напрямку гри. Але за трьох гравців у багатьох випадках, а за багатьох гравців у переважній більшості випадків результат гри характеризується крайньою невизначеністю та нестійкістю. Сприятливі своєю власною жадібністю, окремі гравці утворюють коаліції; але ці коаліції зазвичай не встановлюються якимось одним певним чином і зазвичай закінчуються натовпом зрад, ренегатства і обманів. Це точна картина вищого ділового життя і тісно пов'язаного з нею політичного, дипломатичного та військового життя. Зрештою, навіть самого блискучого і безпринципного маклера чекає руйнування. Але припустимо, що маклерам це набридло і вони погодилися жити у світі між собою. Тоді нагорода дістанеться тому, хто, вибравши вдалий момент, порушить угоду та зрадить своїх партнерів. Тут немає жодного гомеостазу. Ми повинні проходити цикли бумів і спадів у діловому житті, послідовну зміну диктатури та революції, війни, в яких усі втрачають і такі характерні для сучасності.
Звичайно, що малюється фон Нейманом образ гравця як цілком розумної і безсоромної особистості представляє абстракцію і спотворення дійсності. Рідко можна зустріти, щоб велика кількість цілком розумних та безпринципних людей грала разом. Там, де збираються шахраї, завжди є дурні; а якщо є достатня кількість дурнів, вони є вигіднішим об'єктом експлуатації для шахраїв. Психологія дурня стала питанням, цілком вартим серйозної уваги шахраїв. Замість того, щоб добиватися своєї кінцевої вигоди, подібно до гравців фон Неймана, дурень діє так, що його образ дій загалом можна передбачити такою ж мірою, як спроби щура знайти шлях у лабіринті. Ілюстрована газета буде продаватися завдяки певній точно встановленій суміші релігії, порнографії та псевдонауки. Комбінація запобігання, підкупу та залякування змусить молодого вченого працювати над керованими снарядами або атомною бомбою. Для визначення рецептів цих сумішей є механізм радіоопитування, попередніх голосувань, вибіркових обстежень громадської думки та інших психологічних досліджень, об'єктом яких є проста людина; і завжди знаходяться статистики, соціологи та економісти, які готові продати свої послуги для цих підприємств.
Невеликі, тісно спаяні спільноти мають високий рівень гомеостазу, чи це культурні спільноти в цивілізованій країні чи селища первісних дикунів. Якими б дивними і навіть відштовхуючими нам не здавалися звичаї багатьох варварських племен, ці звичаї, як правило, мають цілком певну гомеостатичну цінність, пояснення якої є одним із завдань антропологів. Лише у великому співтоваристві, де Господа Справжнього Положення Речів оберігають себе від голоду своїм багатством, від громадської думки - таємною і анонімністю, від приватної критики - законами проти наклепів і тим, що засоби зв'язку знаходяться в їхньому розпорядженні, - лише в такій спільноті безсоромність може досягти найвищого рівня. З усіх цих антигомеостатичних суспільних факторів управління засобами зв'язкує найбільш дієвим та важливим."
(Н. Вінер. Кібернетика. 1948)

СЕРТИКОМ Менеджмент консалтинг

ГОМЕОСТАЗ, гомеостазис (homeostasis; грец, homoios подібний, той самий + stasis стан, нерухомість),- відносна динамічна сталість внутрішнього середовища (крові, лімфи, тканинної рідини) і стійкість основних фізіол, функцій (кровообігу, дихання, терморегуляції, обміну речовин і т. д.) організму людини л тварин. Регуляторні механізми, що підтримують фізіол. стан або властивості клітин, органів та систем цілісного організму на оптимальному рівні, називаються гомеостатичними.

Як відомо, жива клітина представляє рухому систему, що саморегулюється. Її внутрішня організація підтримується активними процесами, спрямованими на обмеження, попередження або усунення зрушень, що викликаються різними впливами навколишнього та внутрішнього середовища. Здатність повертатися до вихідного стану після відхилення від деякого середнього рівня, викликаного тим чи іншим «збурюючим» фактором, є основною властивістю клітини. Багатоклітинний організм являє собою цілісну організацію, клітинні елементи якої спеціалізовані для виконання різних функцій. Взаємодія всередині організму здійснюється складними регулюючими, координуючими та корелюючими механізмами за участю нервових, гуморальних, обмінних та інших факторів. Безліч окремих механізмів, що регулюють внутрішньо-і міжклітинні взаємини, виявляє у ряді випадків взаємопротилежні (антагоністичні) впливи, що врівноважують один одного. Це призводить до встановлення в організмі рухомого фізіол, фону (фізіол, балансу) і дозволяє живій системі підтримувати відносну динамічну сталість, незважаючи на зміни у навколишньому середовищі та зрушення, що виникають у процесі життєдіяльності організму.

Термін «гомеостаз» запропонований 1929 р. амер. фізіологом У. Кенноном, який вважав, що фізіол, процеси, що підтримують стабільність в організмі, настільки складні та різноманітні, що їх доцільно об'єднати під загальною назвою Г. Проте ще 1878 р. К. Бернар писав, що всі життєві процеси мають лише одну мета - підтримка сталості умов життя нашому внутрішньому середовищі. Аналогічні висловлювання зустрічаються у працях багатьох дослідників 19 та першої половини 20 ст. [Е. Пфлюгер, Ш. Ріше, Фредерік (L. A. Fredericq), І. М. Сєченов, І. П. Павлов, К. М. Биков та ін.]. Велике значення для вивчення проблеми Р. зіграли роботи Л. С. Штерна (о, співр.), присвячені ролі бар'єрних функцій (див.), Що регулюють склад та властивості мікросередовища органів і тканин.

Саме уявлення про Р. не відповідає концепції стійкого (не вагається) рівноваги в організмі - принцип рівноваги не прикладемо до складних фізіол, і біохім. процесів, які у живих системах. Неправильне також протиставлення Р. ритмічним коливанням у внутрішньому середовищі (див. Біологічні ритми). Р. у широкому розумінні охоплює питання циклічного та фазового перебігу реакцій, компенсації (див. Компенсаторні процеси), регулювання та саморегулювання фізіол, функцій (див. Саморегуляція фізіологічних функцій), динаміку взаємозалежності нервових, гуморальних та інших компонентів регуляторного процесу. Межі Р. можуть бути жорсткими та пластичними, змінюватись в залежності від індивідуальних вікових, статевих, соціальних, проф. та інших умов.

p align="justify"> Особливе значення для життєдіяльності організму має сталість складу крові - рідкої основи організму (fluid matrix), за висловом У. Кеннона. Добре відома стійкість її активної реакції (pH), осмотичного тиску, співвідношення електролітів (натрію, кальцію, хлору, магнію, фосфору), вмісту глюкози, числа формених елементів тощо. Так, напр., pH крові, як правило, не виходить межі 7,35-7,47. Навіть різкі розлади кислотно-лужного обміну з патол, накопиченням кислот у тканинній рідині, напр, при діабетичному ацидозі, дуже мало впливають на активну реакцію крові (див. Кислотно-лужна рівновага). Незважаючи на те, що осмотичний тиск крові та тканинної рідини піддається безперервним коливанням внаслідок постійного надходження осмотично активних продуктів проміжного обміну, воно зберігається на певному рівні і змінюється тільки при деяких виражених патол, станах (див. Осмотичний тиск). Збереження сталості осмотичного тиску має першорядне значення для водного обміну та підтримки іонної рівноваги в організмі (див. Водно-сольовий обмін). Найбільшою сталістю відрізняється концентрація іонів натрію у внутрішньому середовищі. Зміст інших електролітів коливається у вузьких межах. Наявність великої кількості осморецепторів (див.) у тканинах і органах, у т. ч. у центральних нервових утвореннях (гіпоталамусі, гіпокампі), та координованої системи регуляторів водного обміну та іонного складу дозволяє організму швидко усувати зрушення в осмотичному тиску крові, що відбуваються, напр. ., при введенні води в організм.

Незважаючи на те, що кров становить загальне внутрішнє середовище організму, клітини органів і тканин безпосередньо не стикаються з нею. У багатоклітинних організмах кожен орган має своє власне внутрішнє середовище (мікросередовище), що відповідає його структурним і функціональним особливостям, і нормальний стан органів залежить від хімічного. складу, фіз.-хім., Біол, та інших властивостей цього мікросередовища. Її Р. обумовлений функціональним станом гістогематичних бар'єрів (див. Бар'єрні функції) та їх проникністю у напрямках кров -> тканинна рідина, тканинна рідина -> кров.

Особливо важливе значення має сталість внутрішнього середовища для діяльності ц. н. с.: навіть незначні хім. та фіз.-хім. зрушення, що виникають у цереброспінальній рідині, глії та навколоклітинних просторах, можуть викликати різке порушення перебігу життєвих процесів в окремих нейронах або в їх ансамблях (див. Гематоенцефалічний бар'єр). Складною гомеостатичною системою, що включає різні нейрогуморальні, біохім., гемодинамічні та інші механізми регуляції є система забезпечення оптимального рівня артеріального тиску (див.). При цьому верхня межа рівня АТ визначається функціональними можливостями барорецепторів судинної системи тіла (див. Ангіоцептори), а нижня межа – потребами організму в кровопостачанні.

До найбільш досконалих гомеостатичних механізмів в організмі вищих тварин та людини належать процеси терморегуляції (див.); у гомойотермних тварин коливання температури у внутрішніх відділах тіла при найрізкіших змінах температури у навколишньому середовищі не перевищують десятих часток градуса.

Різні дослідники по-різному пояснюють механізми загальнобіол. характеру, що лежать в основі Г. Так, У. Кеннон особливого значення надавав ст. н. с., Л. А. Орбелі одним із провідних факторів Р. вважав адаптаційно-трофічну функцію симпатичної нервової системи. Організуюча роль нервового апарату (принцип нервизму) лежить в основі широко відомих уявлень про сутність принципів Р. (І. М. Сєченов, І. П. Павлов, А. Д. Сперанський та ін.). Проте ні принцип домінанти (А. А. Ухтомський), ні теорія бар'єрних функцій (Л. С. Штерн), ні загальний адаптаційний синдром (Г. Сельє), ні теорія функціональних систем (П. К. Анохін), ні гіпоталамічне регулювання Г (Н. І. Гращенков) та багато інших теорій не дозволяють повністю вирішити проблему Г. І. Гращенків.

У деяких випадках уявлення про Г. не зовсім правомірно використовується для пояснення ізольованих фізіол, станів, процесів і навіть соціальних явищ. Так виникли терміни, що зустрічаються в літературі, «імунологічний», «електролітний», «системний», «молекулярний», «фізико-хімічний», «генетичний гомеостаз» тощо. Робилися спроби звести проблему Р. до принципу саморегулювання (див. Біологічна система, ауторегуляція в біологічних системах). Прикладом вирішення проблеми Р. з позицій кібернетики є спроба Ешбі (W. R. Ashby, 1948) сконструювати саморегулюючий пристрій, що моделює здатність живих організмів підтримувати рівень деяких величин у фізіол, допустимих межах (див. Гомеостат). Окремі автори розглядають внутрішнє середовище організму у вигляді складно-ланцюгової системи з багатьма «активними входами» (внутрішні органи) та окремих фізіол, показників (ліжок, АТ, газообмін та ін.), значення кожного з яких зумовлене активністю «входів».

Перед дослідниками і клініцистами на практиці постають питання оцінки пристосувальних (адаптаційних) або компенсаторних можливостей організму, їх регулювання, посилення та мобілізації, прогнозування реакцій у відповідь організму на обурюючі впливи. Деякі стани вегетативної нестійкості, зумовлені недостатністю, надлишком чи неадекватністю регуляторних механізмів, розглядаються як хвороби гомеостазу. З відомою умовністю до них можуть бути віднесені функціональні порушення нормальної діяльності організму, пов'язані з його старінням, вимушена перебудова біологічних ритмів, деякі явища вегетативної дистонії, гіпер- та гіпокомпенсаторна реактивність при стресових та екстремальних впливах (див. Стрес) і т.д.

Для оцінки стану гомеостатичних механізмів у фізіол, експерименті та в клин, практиці застосовуються різноманітні дозовані функціональні проби (холодова, теплова, адреналінова, інсулінова, мезатонова та ін.) з визначенням у крові та сечі співвідношення біологічно активних речовин (гормонів, медіаторів, метаболів) і т.д.

Біофізичні механізми гомеостазу

З погляду хім. біофізики гомеостаз - це стан, при якому всі процеси, відповідальні за енергетичні перетворення в організмі, знаходяться в динамічній рівновазі. Цей стан має найбільшу стійкість і відповідає фізіол, оптимуму. Відповідно до уявлень термодинаміки (див.) організм і клітина можуть існувати і пристосовуватися до таких умов середовища, за яких в біол, системі можливе встановлення стаціонарної течії фіз.-хім. процесів, тобто гомеостазу. Основна роль у встановленні Р. належить насамперед клітинним мембранним системам, які відповідальні за біоенергетичні процеси та регулюють швидкість надходження та виділення речовин клітинами (див. Мембрани біологічні).

З цих позицій основними причинами порушення є незвичайні нормальної життєдіяльності неферментативні реакції, які у мембранах; в більшості випадків це ланцюгові реакції окиснення за участю вільних радикалів, що виникають у фосфоліпідах клітин. Ці реакції ведуть до пошкодження структурних елементів клітин та порушення функції регулювання (див. Радикали, Ланцюгові реакції). До факторів, що є причиною порушення Р., відносяться також агенти, що викликають радикалоутворення, - іонізуючі випромінювання, інфекційні токсини, деякі продукти харчування, нікотин, а також нестача вітамінів і т.д.

Одним з основних факторів, що стабілізують гомеостатичний стан та функції мембран, є біоантиокислювачі, які стримують розвиток окисних радикальних реакцій (див. Антиокислювачі).

Вікові особливості гомеостазу у дітей

Постійність внутрішнього середовища організму та відносна стійкість фіз.-хім. показників у дитячому віці забезпечуються при вираженому переважанні анаболічних процесів обміну над катаболічними. Це неодмінна умова зростання (див.) і відрізняє дитячий організм від організму дорослих, у яких інтенсивність метаболічних процесів перебуває в стані динамічної рівноваги. У зв'язку з цим нейроендокринна регуляція Р. дитячого організму виявляється більш напруженою, ніж у дорослих. Кожен віковий період характеризується специфічними особливостями механізмів Р. та їх регуляції. Тому у дітей значно частіше, ніж у дорослих зустрічаються тяжкі порушення Р., які нерідко загрожують життю. Ці порушення найчастіше пов'язані з незрілістю гомеостатичних функцій нирок, розладами функцій жел.-киш. тракту чи дихальної функції легень (див. Дихання).

Зростання дитини, що виражається у збільшенні маси її клітин, супроводжується чіткими змінами розподілу рідини в організмі (див. Водно-сольовий обмін). Абсолютне збільшення обсягу позаклітинної рідини відстає від темпів загального наростання ваги, тому відносний обсяг внутрішнього середовища, виражений у відсотках ваги тіла, з віком зменшується. Ця залежність особливо яскраво виражена першому році після народження. У дітей старшого віку темпи змін відносного обсягу позаклітинної рідини зменшуються. Система регуляції сталості обсягу рідини (волюморегуляція) забезпечує компенсацію відхилень у водному балансі у досить вузьких межах. Високий ступінь гідратації тканин у новонароджених та дітей раннього віку визначає значно більшу, ніж у дорослих, потребу дитини у воді (з розрахунку на одиницю маси тіла). Втрати води або її обмеження швидко ведуть до розвитку дегідратації за рахунок позаклітинного сектора, тобто внутрішнього середовища. При цьому нирки – головні виконавчі органи у системі волюморегуляції – не забезпечують економії води. Лімітуючим фактором регуляції є незрілість канальцевої системи нирок. Найважливіша особливість нейроендокринного контролю Р. у новонароджених та дітей раннього віку полягає у відносно високій секреції та нирковій екскреції альдостерону (див.), що чинить прямий вплив на стан гідратації тканин та функцію ниркових канальців.

Регуляція осмотичного тиску плазми та позаклітинної рідини у дітей також обмежена. Осмомолярність внутрішнього середовища коливається у ширшому діапазоні (+50 мосм/л), ніж у дорослих (+6 мосм/л). Це пов'язано з більшою величиною поверхні тіла на 1 кг ваги і, отже, з більшими втратами води при диханні, а також з незрілістю ниркових механізмів концентрації сечі у дітей. Порушення Р., що проявляються гіперосмосом, особливо часто зустрічаються у дітей періоду новонародженості та перших місяців життя; у старших віках починає переважати гіпоосмос, пов'язаний гол. обр. з жел.-киш. захворюванням чи хворобами нирок. Менш вивчено іонне регулювання Р., тісно пов'язане з діяльністю нирок і характером харчування.

Раніше вважалося, що основним фактором, що визначає величину осмотичного тиску позаклітинної рідини, є концентрація натрію, проте пізніші дослідження показали, що тісної кореляції між вмістом натрію в плазмі крові та величиною загального осмотичного тиску при патології не існує. Виняток становить плазматична гіпертонія. Отже, проведення гомеостатичної терапії шляхом введення глюкозосольових розчинів вимагає контролю не тільки за вмістом натрію в сироватці або плазмі крові, а й за змінами загальної осмомолярності позаклітинної рідини. Велике значення у підтримці загального осмотичного тиску у внутрішньому середовищі має концентрація цукру та сечовини. Зміст цих осмотично активних речовин та їх вплив на водно-сольовий обмін при багатьох патолах, станах можуть різко зростати. Тому при будь-яких порушеннях Р. необхідно визначати концентрацію цукру та сечовини. В силу вищесказаного у дітей раннього віку при порушенні водно-сольового та білкового режимів може розвиватися стан прихованого гіпер-або гіпоосмосу, гіперазотемії (Е. Керпель-Фроніуш, 1964).

Важливим показником, що характеризує Г. у дітей, є концентрація водневих іонів у крові та позаклітинній рідині. В антенатальному та ранньому постнатальному періодах регуляція кислотно-лужної рівноваги тісно пов'язана зі ступенем насичення крові киснем, що пояснюється відносним переважанням анаеробного гліколізу в біоенергетичних процесах. При цьому навіть помірна гіпоксія у плода супроводжується накопиченням у його тканинах молочної кислоти. З іншого боку, незрілість ацидогенетичної функції нирок створює передумови у розвиток «фізіологічного» ацидозу (див.). У зв'язку з особливостями Р. у новонароджених нерідко виникають розлади, що стоять на межі між фізіологічними та патологічними.

Перебудова нейроендокринної системи в пубертатному періоді також пов'язана зі змінами Г. Однак функції виконавчих органів (нирки, легені) досягають у цьому віці максимального ступеня зрілості, тому тяжкі синдроми або хвороби Г. зустрічаються рідко, найчастіше йдеться

про компенсовані зрушення в обміні речовин, які можна виявити лише при біохімі, дослідженні крові. У клініці для характеристики Р. у дітей необхідно досліджувати такі показники: гематокрит, загальний осмотичний тиск, вміст натрію, калію, цукру, бікарбонатів та сечовини у крові, а також pH крові, pO2 та pCO2.

Особливості гомеостазу в літньому та старечому віці

Один і той самий рівень гомеостатичних величин у різні вікові періоди підтримується за рахунок різних зрушень у системах їх регулювання. Напр., сталість рівня АТ у молодому віці підтримується за рахунок більш високого хвилинного серцевого викиду та низького загального периферичного опору судин, а в літньому та старечому - за рахунок більш високого загального периферичного опору та зменшення величини хвилинного серцевого викиду. При старінні організму сталість найважливіших фізіол, функцій підтримується в умовах зменшення надійності та скорочення можливого діапазону фізіол, змін Р. Збереження відносного Р. при суттєвих структурних, обмінних та функціональних змінах досягається тим, що одночасно відбувається не тільки згасання, порушення та деградація, а й розвиток специфічних механізмів пристосування. За рахунок цього підтримується постійний рівень вмісту цукру в крові, рН крові, осмотичного тиску, мембранного потенціалу клітин і т.д.

Істотне значення у збереженні Р. у процесі старіння організму мають зміни механізмів нейрогуморальної регуляції (див.), збільшення чутливості тканин до дії гормонів та медіаторів на тлі ослаблення нервових впливів.

При старінні організму істотно змінюється робота серця, легенева вентиляція, газообмін, ниркові функції, секреція травних залоз, функція залоз внутрішньої секреції, обмін речовин та ін. Ці зміни можуть бути охарактеризовані як гомеорезис - закономірна траєкторія (динаміка) зміни інтенсивності обміну і фізіол. функцій із віком у часі. Значення ходу вікових змін дуже важливе для характеристики процесу старіння людини, визначення її біол, віку.

У літньому та старечому віці знижуються загальні потенційні можливості пристосувальних механізмів. Тому в старості при підвищених навантаженнях, стресах та інших ситуаціях ймовірність зриву адаптаційних механізмів та порушення Г. збільшуються. Таке зменшення надійності механізмів Р. є однією з найважливіших передумов розвитку патолів, порушень у старості.

Бібліографія:Адольф Еге. Розвиток фізіологічних регуляцій, пров. з англ., М., 1971, бібліогр.; Анохін П. К. Нариси з фізіології функціональних систем, М., 1975, бібліогр.; У e л ь т і-щ е у Ю. Є., СамсигінаГ, А. та Єрмакова І. А. До характеристики осморегулюючої функції нирок у дітей періоду новонародженості, Педіатрія, № 5, с. 46, 1975; Геллгорн Е. Регуляторні функції автономної нервової системи, пров. з англ., М., 1948, бібліогр.; Гленсдорф. та ПригожинІ. Термодинамічна теорія структури» стійкості та флуктуацій, пров. з англ., М., 1973, бібліогр.; Гомеостаз, за ​​ред. П. Д. Горізонтова, М., 1976; Дихальна функція крові плода в акушерській клініці, за ред. Л. С. Персіанінова та ін, М., 1971; Кассиль Г. Н. Проблема гомеостазу у фізіології та клініці, Вестн. АМН СРСР, № 7, с. 64, 1966, бібліогр.; Розанова Ст Д. Нариси з експериментальної вікової фармакології, Л., 1968, бібліогр.; Ф р о л ь-к і з В. В. Регулювання, пристосування та старіння, JI., 1970, бібліогр.; Штерн Л. С. Безпосереднє живильне середовище органів і тканин, М., 1960; CannonW. В. Організація для фізичної homeostasis, Physiol. Rev., v. 9, p. 399, 1929; Homeostatic regulators, ed. by G, E. W. Wolstenholme a. J. Knight, L., 1969; Langley L. L. Homeostasis, Stroudsburg, 1973.

Г. H. Кассиль; Ю. E. Вельтищев (пед.), Би. H. Тарусов (біофіз.), Ст Ст Фролькіс (гер.).

Гомеостаз(Від грец. homoios- подібний, однаковий і status- Нерухомість) - Це здатність живих систем протистояти змін і зберігати сталість складу та властивостей біологічних систем.

Термін «гомеостаз» запропонував У. Кеннон у 1929 р. для характеристики станів та процесів, що забезпечують стійкість організму. Ідея про існування фізичних механізмів, спрямованих на підтримку сталості внутрішньому середовищі, була висловлена ​​ще в другій половині XIX століття К. Бернаром, який розглядав стабільність фізико-хімічних умов у внутрішньому середовищі як основу свободи і незалежності живих організмів у зовнішньому середовищі, що безперервно змінюється. Явище гомеостазу спостерігається різних рівнях організації біологічних систем.

Прояв гомеостазу різних рівнях організації біологічних систем.

Відновлювальні процеси здійснюються постійно та на різних структурно-функціональних рівнях організації особини. молекулярно-генетичному, субклітинному, клітинному, тканинному, органному, організмовому.

На молекулярно-генетичномурівні відбуваються реплікація ДНК (її молекулярна репарація, синтез ферментів і білків, що виконують у клітині інші (некаталітичні) функції, молекул АТФ, наприклад, у мітохондріях тощо. Багато з цих процесів входять у поняття обміну речовинклітини.

На субклітинному рівнівідбувається відновлення різних внутрішньоклітинних структур (переважно йдеться про органели цитоплазми) шляхом новоутворення (мембрани, плазмолема), складання із субодиниць (мікротрубочки), поділу (мітохондрії).

Клітинний рівень регенераціїпередбачає відновлення структури і, у деяких випадках, функцій клітини. Наприклад регенерації на клітинному рівні відносять відновлення після травми відростка нервової клітини. У ссавців цей процес йде зі швидкістю 1 мм на добу. Відновлення функцій клітини певного типу може здійснюватися за рахунок процесу клітинної гіпертрофії, тобто збільшення об'єму цитоплазми та, отже, кількості органел (внутрішньоклітинна регенерація сучасних авторів або регенераційна клітинна гіпертрофія класичної гістології).

На наступному рівні - тканинномуабо клітинно-популяційному (рівні клітинних тканинних систем – див. 3.2) відбувається заповнення клітин певного напрямку диференціювання, що втрачаються. Таке заповнення визначається змінами клітинного матеріалу в межах клітинних популяцій (клітинних тканинних систем), результатом чого стає відновлення функцій тканини та органу. Так, у людини час життя клітин кишкового епітелію становить - 4-5 діб, тромбоцитів - 5-7 діб, еритроцитів - 120-125 діб. При зазначених темпах загибелі червоних кров'яних тілець в організмі людини, наприклад, щомиті руйнується близько 1 млн. еритроцитів, але й стільки ж утворюється в червоному кістковому мозку знову. Можливість відновлення зношуються в ході життєдіяльності або втрачається внаслідок травми, отруєння або патологічного процесу клітин забезпечується тим, що в тканинах навіть зрілого організму зберігаються камбіальні клітини, здатні до мітотичного поділу з подальшим цитодиференціюванням. Названі клітини нині називають регіональними або резидентними стовбуровими клітинами (див. 3.1.2 та 3.2). Оскільки вони комітовані, вони можуть дати початок одному або декільком певним клітинним типам. При цьому їх диференціювання в конкретний тип клітин визначається сигналами, що надходять ззовні: локальними, від безпосереднього оточення (характер міжклітинних взаємодій) і дистантними (гормони), що викликають виборчу експресію конкретних генів. Так, в епітелії тонкої кишки камбіальні клітини перебувають у придонних зонах крипт. При певних впливах вони здатні дати початок клітинам «каємчастого» епітелію, що всмоктує, і деяким одноклітинним залозам органу.

Регенерація на органному рівнімає головне завдання відновлення функції органу з або без відтворення його типової структури (макроскопічної, мікроскопічної). У процесі регенерації названому рівні приходять як перетворення у клітинних популяцій (клітинних тканинних системах), а й морфогенетичні процеси. При цьому включаються самі механізми, що і при формуванні органів в ембріогенезі (періоді розвитку дефінітивного фенотипу). Сказане повним правом дає можливість розглядати регенерацію як окремий варіант процесу розвитку.

Структурний гомеостаз, механізм його підтримки.

Види гомеостазу:

 Генетичний гомеостаз . Генотип зиготи при взаємодії з факторами довкілля визначає весь комплекс мінливості організму, його адаптивної здатності, тобто гомеостаз. Організм реагує зміни умов середовища специфічно, не більше спадково обумовленої норми реакції. Постійність генетичного гомеостазу підтримується з урахуванням матричних синтезів, а стабільність генетичного матеріалу забезпечується низкою механізмів (див. мутагенез).

 Структурний гомеостаз. Підтримка сталості складу та цілісності морфологічної організації клітин, тканин. Поліфункціональність клітин підвищує компактність та надійність усієї системи, збільшуючи її потенційні можливості. Формування функцій клітин відбувається завдяки регенерації.

Регенерація:

1. Клітинна (прямий і непрямий поділ)

2. Внутрішньоклітинна (молекулярна, внутрішньоорганоїдна, органоїдна)