гомеостаз что это человек
Гомеостаз: понятие, предназначение, примеры
Для нормального функционирования организма важно поддержание нормальной температуры тела, необходимого объема кислорода в легких, устойчивых показателей крови и артериального давления. За обеспечение постоянства внутренней среды человека отвечает процесс гомеостаза. В статье рассмотрим виды, механизм работы, примеры и способы восстановления.
Что такое гомеостаз, виды, предназначение
Гомеостаз – это саморегуляция, которая происходит благодаря слаженности внутренних процессов и реакций, направленных на поддержание равновесия и постоянства внутреннего состояния.
Различают несколько разновидностей:
Генетический, отвечает за наследственную стабильность и адаптацию к изменяющейся окружающей среде.
Иммунологический, обеспечивает биологическую индивидуальность, защиту от вторгающихся чужеродных агентов.
Структурный. Это гомеостаз клетки, ткани, органа, системы органов.
Системный, который затрагивает лимфу, кровь, тканевую жидкость.
Гомеостаз выполняет в организме несколько важных функций:
поддержание баланса жидкой субстанции;
регулирование содержания различных соединений в крови, органах дыхания, зрения, пищеварения, мочевыведения и других;
поддержание обмена веществ;
Протекание гомеостатических процессов зависит от наследственного фактора и возрастных особенностей.
У младенцев и лиц пожилого возраста функции не работают в полном объеме по причине несформированности или замедления реакций.
Какой механизм лежит в основе гомеостаза
Процесс саморегуляции основан на принципе обратной связи, которая бывает положительная и отрицательная.
Действие отрицательной направлено на реакции рецепторов на происходящие изменения и подаче команды восстановить равновесие. Пример – терморегуляция, когда организм самостоятельно защищается от перегрева или переохлаждения.
Действие положительной направлено на усиление действия изменения и вывод организма из состояния равновесия. Случается редко, в данном случае организм может перейти в не всегда желательное состояние. Но в некоторых случаях является необходимым, например, в ускорении свертываемой функции крови при нарушении целостности кожных покровов.
Регулирование всех систем и работы органов, компенсирование изменений во внешней среде происходит за счет рецепторов, которые отправляют информацию в мозг в случае отклонения параметров от нормы. Затем организм принимает меры по приведению состояния в норму.
Примеры гомеостаза у человека
Чтобы лучше понять, что такое гомеостаз, рассмотрим примеры гомеостаза:
высокая температура вызывает активное выделение пота во избежание перегрева организма;
регулирование баланса жидкости в организме посредством гормонов, отвечающих за выделение и задерживание жидкой субстанции;
во время интенсивных физических нагрузок дыхание и пульс становятся чаще;
поддержание уровня глюкозы в крови с помощью некоторых гормонов: инсулин понижает, а кортизол увеличивает;
поддержание уровня кальция в крови в норме, так как избыток и недостаток несут для организма негативные последствия.
Сбой в цепочке реакций приводит к дискомфорту и различным патологиям. Например, если организм не в состоянии обеспечивать уровень сахара в крови на необходимом уровне, то развивается сахарный диабет.
Свойства гомеостаза
Главное свойство гомеостаза – сложная взаимосвязь в разнообразии процессов и химических реакций.
нестабильность, потому что всегда идет поиск оптимального способа адаптации к меняющимся условиям;
устремление к достижению равновесия, то есть сохранению баланса внутренней и внешней среды;
отсутствие предсказуемости, так как организм может по-разному отреагировать на резкие изменения в окружающей действительности.
Системы органов, участвующих в гомеостазе
Понятие объединяет несколько важных систем – дыхательную, сердечно-сосудистую, почечную, кислотно-щелочной баланс, электролитный обмен.
Сердечно-сосудистая система отвечает за подачу и распределение крови с кислородом по органам. Также система способна перенастраиваться в зависимости от ежеминутного изменения потребностей.
Система дыхания предназначена для газообмена в соответствии с нуждами организма в условиях постоянно изменяющихся обменных процессов. Органы отвечают за стабильность содержания кислорода и углекислого газа, и за изменение показателя при необходимости. Обе системы работают в тесной взаимосвязи друг с другом.
Почечная система отвечает за сохранность постоянства химико-физических условий, а именно регулирует водно-электролитный и щелочно-кислотный балансы, удаляет из организма продукты переработки жиров и белков.
Благодаря водно-электролитному обмену водой заполняются клетки, сосуды, растворяются соли. Электролиты поддерживают прохождение реакций.
Кислотно-щелочное равновесие призвано сохранять постоянство кислотности жидкостей в организме, обеспечивать биохимические реакции.
Как восстановить гомеостаз
Указывать на потерю устойчивости организма может появление усталости, не проходящей даже после утреннего пробуждения. Пока не проявились более серьезные нарушения, важно вернуть организм в сбалансированное состояние. Для этого необходимо:
организовать здоровое питание, с преобладанием полезных блюд в рационе – зелени, овощей и фруктов, витаминов, ограничить фастфуд, плохо перевариваемые продукты;
применять фитотерапию для очищения и восстановления организма;
пройти диагностику в поликлинике, сдать базовые анализы, по которым можно сделать выводы о состоянии здоровья и назначить дополнительные исследования.
Все представленные на сайте материалы предназначены исключительно для образовательных целей и не предназначены для медицинских консультаций, диагностики или лечения. Администрация сайта, редакторы и авторы статей не несут ответственности за любые последствия и убытки, которые могут возникнуть при использовании материалов сайта.
Научная электронная библиотека
Шевченко Б П, Гончаров А Г, Сеитов М С,
2.5. Гомеостаз
Гомеостаз (гр. homeo – подобный, stasis – состояние) – обозначает постоянство состава внутренней среды и некоторых функций организма (кровообращения, обмена веществ, терморегуляции и т.д.). Таким образом, термин «гомеостаз» – это не просто химическое постоянство среды или физиологических свойств организма, а особая устойчивость организма в пределах «нормы». Выход колебаний среды за пределы «нормы» ведет к патологии.
Гомеостаз по существу представляет собой эволюционное наследство адаптивных свойств организма к обычным условиям внешней среды, но эти условия могут кратковременно или долговременно выходить за пределы нормы обычных условий внешней среды. Тогда явления адаптации не только восстанавливают обычные свойства внутренней среды организма, но и кратковременно изменяют активность органов, систем (учащается пульс, дыхание, повышается температура и т.д.). В итоге организм адаптируется к внешней и внутренней средам.
В ветеринарной практике под адаптацией обычно понимают приспособление организма к измененным условиям существования. Однако следует помнить, что адаптируется животное на основе механизмов гомеостаза.
В плодном периоде развития домашних коз механизмы гомеостаза почти отсутствуют, они появляются и развиваются только в постнатальном периоде и к старости ослабевают.
Непосредственно в формировании внутренней среды организма принимает участие сердечно-сосудистая система. Кровь, наряду с другими функциями, выполняет гомеостатическую функцию, доставляет к клеткам, тканям гормоны и химические вещества, таким образом, принимает участие в формировании гомеостаза (А.В. Вальдман, 1981). От химического состава внутренней среды зависит реактивность, возбудимость как отдельных органов, систем, так всего организма.
И так гомеостаз – это большая проблема для патологов, так как означает не только сохранение постоянства внутренней среды, но и ее восстановление, и приспособление к внешней среде. Сама, в сущности, болезнь представляет проблему гомеостаза, нарушение его механизмов и пути восстановления. Однако решение многих проблем гомеостаза, особенно, организма коз, еще впереди.
От чего зависит здоровье и продолжительность жизни
В издательстве «Альпина нон-фикшн» выходит новая книга Вячеслава Дубынина, доктора биологических наук, профессора кафедры физиологии человека и животных МГУ им. М.В. Ломоносова, «Мозг и его потребности: От питания до признания». В ней он подробно и доступно рассказывает о разных функциях человеческого головного мозга, ментальных ловушках и причинах того или иного нашего поведения. С разрешения правообладателя проект Здоровье Mail.ru публикует фрагмент одной из глав — «Гомеостаз и поддержание здоровья».
Что такое гомеостаз
В данной главе мы будем разбираться, как мозг работает с внутренней средой организма. Ключевое слово в этом случае — гомеостаз. Гомеостаз (от греческого homois — «стабильный», «одинаковый» и stasis — «стояние», «неподвижность») дословно означает «одинаковое состояние». Термин «гомеостаз» ввел в употребление американский физиолог Уолтер Кеннон.
Приведем определение гомеостаза: это способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия.
Можно и проще: гомеостаз — оптимальное стабильное состояние внутренней среды организма и способность его сохранять.
Поэтому все физиологические и многочисленные патологические реакции (нарушение кровообращения, воспаления) являются приспособительными реакциями, нацеленными на восстановление гомеостаза — постоянств температуры тела, давления и химического состава крови (О2, СО2, NaCl, концентрация глюкозы, ионов кальция, гормонов). Поддержание гомеостаза необходимо для того, чтобы органы хорошо функционировали; мозг при этом получает сигналы: «Все в порядке, организм здоров!» Когда что-то не так с сердцем или легкими, с печенью или иммунитетом, тогда необходимо восстановить утраченное равновесие. Например, если концентрация углекислого газа в крови растет, к дыхательным мышцам приходит команда увеличить активность и обеспечить удаление избытка СО2.
Если вновь обратиться к классификации потребностей по Абрахаму Маслоу, разобранной в первой главе, то данная тема лежит в основании пирамиды и относится к физиологическим потребностям. По классификации П. В. Симонова гомеостаз относится к категории витальных потребностей. Павел Васильевич особо выделял гомеостатические потребности. В их число входят программы, связанные с сердечно-сосудистой системой, дыханием, терморегуляцией. Сюда же относится деятельность системы сна и бодрствования, о которой мы еще поговорим. Но для начала разберемся c сердечно-сосудистой регуляцией, дыханием, взаимодействием с эндокринной системой, то есть с наиболее витальными функциями организма.
Стабильные параметры нашего тела
Понятие гомеостаза является одним из базовых в физиологии. Оно так же значимо, как понятие рефлекса или пластичности нервных клеток. Этот основополагающий термин позволяет одним словом охарактеризовать задачу, решаемую очень большим кругом регуляторных систем.
Для человека, как теплокровного позвоночного, 36,6 ºС — идеальная видоспецифическая температура, при которой органы и ткани чувствуют себя лучше всего. Когда температура изменяется на плюс-минус полградуса, организму уже становится нехорошо; при отклонении в один градус ему явно плохо.
Нашему телу небезразлично, с какой скоростью и интенсивностью кровь переносит необходимые вещества. Параметры работы сердца, частота и сила сокращений, тонус сосудов (насколько они сжаты или расширены в разных частях тела) должны быть относительно стабильными. Эти непростые задачи в основном решаются без участия нашего сознания, потому что думать про тысячи километров сосудов нам явно недосуг. Важен постоянный химический состав крови. Прежде всего содержание кислорода и углекислого газа, что связано с нашей дыхательной системой.
Из всего списка витальных потребностей дыхание наиболее необходимо для жизни. Через 20–30 секунд без поступления свежего воздуха организму уже становится плохо. При этом дыхание прекрасно поддается произвольному контролю. И потому дыхательная гимнастика — простой и доступный для каждого способ быстро переключить нервную систему с состояния стресса, волнения на процессы, которые по-настоящему важны и значимы; способ утихомирить эмоции, остановить «проговаривание» каких-то слишком назойливых мыслей.
11 продуктов, которые спасут от деменции, — в нашей галерее:
Состояние большинства внутренних органов можно описать некими параметрами. Например, растяжение стенок мочевого пузыря, бронхов, аорты или химический состав крови внутри сосудистого русла. Поддержание стабильности таких параметров опирается на информацию, получаемую от многочисленных нервных волокон-рецепторов — температурных, химических, механочувствительных, расположенных во всех органах и в самой нервной системе (например, в гипоталамусе, в продолговатом мозге). Получив сенсорные сигналы («интерорецепция»), мозг запускает рефлекторные реакции. При этом работают, как правило, врожденно сформированные цепочки нейронов.
Подобного рода системы, которые отслеживают некий параметр и, если он отклоняется, возвращают в исходное положение, называются системами с отрицательной обратной связью. То есть, если какой-то параметр вырос, существует способ уменьшить его значение, а если что-то понизилось, то сработает механизм, позволяющий повысить величину показателя, вернуть ее к идеалу. Эти обратные связи мы сейчас и будем разбирать, рассуждая о разных системах.
От чего зависит здоровье и продолжительность жизни
То, насколько качественно работает наша вегетативная нервная система и центры, которые принимают информацию от внутренних органов, определяет наш уровень здоровья и даже продолжительность нашей жизни.
Зоологи, которые изучают и сравнивают различных позвоночных животных, прежде всего млекопитающих, вывели эмпирическое уравнение связи продолжительности жизни с параметрами организма:
где E = масса мозга, S = масса тела, M = скорость обмена веществ.
Формула означает, что продолжительность жизни млекопитающего L (в годах) увеличивается при росте массы мозга Е (в граммах), снижается при росте массы тела S (в граммах) и также снижается при росте скорости обмена веществ М (в калориях на грамм за час).
Начнем со скорости обмена. Здесь у Homo sapiens все неплохо: человеческие 36,6 °C — это весьма низкий показатель, и наш организм «сгорает» довольно медленно. Еще более приятная новость состоит в том, что параметры E и S тесно связаны, и, когда биологический вид в ходе эволюции увеличивает массу, мозг тоже обычно пропорционально увеличивается. Отчасти эти два процесса компенсируют друг друга, но все же показатель степени при параметре E выше по абсолютному значению, чем при параметре S. То есть большое существо с мозгом, составляющим 1% от массы тела, будет жить дольше, чем маленькое существо с аналогичным (1% от массы тела) мозгом. Мы — крупные млекопитающие, и это хорошо. И наконец, самое важное: в разных отрядах млекопитающих мозг составляет разную долю от массы тела. Обезьяны с этой точки зрения — лидеры.
Выдающаяся бразильская исследовательница нейроанатом и нейроцитолог Сюзана Геркулано-Хузель провела на данный момент довольно полный анализ параметров мозга рептилий, птиц, млекопитающих и убедительно показала: у обезьян в принципе крупный (по отношению к массе тела и в сравнении с грызунами, хищными, копытными) мозг. Он крупный у игрунок, капуцинов, павианов, человека. Пропорция примерно стабильна, и из этого ряда выпадают только наши ближайшие родственники — гориллы, шимпанзе, орангутаны. У них пропорция меньше, и С. Геркулано-Хузель пишет о них как о «приматах со слишком большим телом», необходимым для переваривания значительного количества растительной пищи. Мы же в эту ловушку не попали, поскольку стали использовать огонь и термически обрабатывать еду, но это уже отдельная история…
Для нас, Homo sapiens, все это особенно важно еще и потому, что на самом деле обезьяны — довольно примитивные плацентарные. Если взять представителей других отрядов, то по структурно-функциональному совершенству большинства систем организма приматы окажутся ниже.
10 невероятных медицинских случаев, произошедших на самом деле, — смотрите, читайте и удивляйтесь:
Самые примитивные ныне живущие плацентарные, как известно, — это насекомоядные. К ним относятся ежики, кроты, землеройки. Второе место по примитивности занимают летучие мыши, третье — лемуры и обезьяны. А вот дальше идут различные копытные, хищные, китообразные, грызуны, хоботные и так далее. У Ноmо sapiens многие системы довольно несовершенны.
Например, зубы. У большого числа «нормальных» млекопитающих зубы самозатачивающиеся либо постоянно обновляющиеся. Например, у слона по мере стирания коренных зубов (а их всего четыре) растут новые. Так бы и человеку! Тогда дантисты были бы не нужны. Или, например, потовые железы. В таком количестве потеть для сухопутного существа неэкономично. При потении мы теряем соли и много воды, что весьма непросто восполнять.
То есть, строго говоря, у нас довольно плохо устроенный организм. Но этим несовершенным организмом управляет замечательный мозг, который научился компенсировать недостатки телесной организации. Поэтому человек среди млекопитающих своего размера живет дольше всех. Если сравнить небольшого оленя или пантеру весом 60–70 кг и человека, то мы увидим, что человек живет дольше, и это, конечно, замечательно. Мы должны благодарить наш мозг за точность регуляции.
Подобная ситуация наблюдается и в случае другого класса теплокровных позвоночных — птиц. Вороны и попугаи — это группы с самым большим (по отношению к массе тела) мозгом. Всем, наверное, известно, что они долго живут, по крайней мере заметно дольше других птиц.
Причина наблюдающихся закономерностей, повидимому, в том, что рефлекторные дуги, которые управляют гомеостазом, только в основе своей врожденные. В процессе жизни мозг учится реализовывать вегетативные навыки все лучше и лучше. Это происходит практически без участия сознания.
Особенно важен в этом смысле первый год жизни. Ребенок родился, и, казалось бы, что он делает первые полгода? Спит, ест, пачкает памперсы — и все. Но, оказывается, именно сейчас, в начальные пять-шесть месяцев жизни наиболее интенсивно формируются и настраиваются важнейшие гомеостатические программы. В это время, еще не очень интенсивно реагируя на окружающий мир, мозг ребенка учится управлять сердцем, сосудами, кишечником. И от того, насколько удачно новорожденный прошел первые полгода-год жизни, потом зависит уровень его здоровья и конечная продолжительность жизни. Поэтому так опасны, например, ранние тяжелые инфекционные заболевания. Плохо на состоянии мозга отражается материнская депривация. И конечно, ребенку для здоровья крайне желательно нормальное грудное вскармливание.
Конечно, потом мы можем этот уровень корректировать за счет сознательных усилий, зарядки, диеты, закаливания, режима дня и т. д., но первый год в этом смысле колоссально значим.
Большинство систем нашего организма рассчитаны примерно на 40 лет беспроблемной работы. Продолжительность жизни людей в каком-нибудь первобытном племени, например в Амазонии или в джунглях Борнео, составляет примерно 30–35 лет. А если вокруг тигры бродят и ядовитые змеи ползают, то еще меньше. То есть продолжительность жизни человека в обществах, приближенных к первобытным, крайне невелика. И до проблем с инсультом, инфарктом, онкологией, а тем более до болезни Альцгеймера человек раньше вообще не доживал. Слишком велика была вероятность, что мужчину к 30 годам убивали дикие звери во время охоты или он погибал в стычках с соседним племенем. А бедная женщина после первой же овуляции шла замуж и, начиная с 12–13 лет, рожала, потом еще и еще, каждый год. Понятно, что к 30 годам она могла родить 10–20 детей, две трети из которых умирали от инфекционных заболеваний и травм. Организм женщины к этому возрасту был уже в полностью разбитом состоянии.
Но если дать возможность человеку жить в комфортных и цивилизованных условиях, обеспечить его антибиотиками, прививками, стентами, кардиостимуляторами, своевременной хирургией, иммуно- и химиотерапией, то он, конечно, проживет дольше.
По сравнению с первобытным обществом в последние века заметно улучшились питание и гигиена. Благодаря вакцинации и антисептикам, пенициллину, стрептоциду и их «собратьям» к середине XX века человечество стало жить на 20–30 лет дольше. И это в масштабе планеты. Люди практически во всех странах стали перешагивать через 50-летний рубеж достаточно просто. И следующий слой массовых проблем составили сердечно-сосудистые заболевания.
После 40 лет у человека сердце стареет, хуже работают клапаны, аорта уже не такая эластичная. Гипертония у половины населения фатально начинает развиваться просто из-за того, что происходит старение. Поэтому контроль параметров сердечно-сосудистой системы особенно важен, сейчас в России сердечно-сосудистые заболевания — это основная причина смертности.
Смертность от болезней, связанных с сердечно-сосудистой системой, в России составляет более 50% случаев. Заметно меньше (но тоже очень много) гибнет от онкологии — около 20%; онкология — это в основном проблемы с иммунной системой. Смерти от травм, самоубийств, автокатастроф и прочих несчастных случаев дают около 10%; «быстрые» инфекции уносят жизнь тоже почти 10% (в большинстве своем это старики). Остальное — нейродегенерации, гормональные заболевания, СПИД, туберкулез, гепатиты…
Сейчас средняя продолжительность жизни в Российской Федерации превысила 70 лет. В 1990-е годы она, в сравнении с СССР, значительно снижалась в связи с тяжелой экономической ситуацией. С 2002–2004 гг. средняя продолжительность жизни стабильно увеличивается. При этом Россия пока не входит даже в первую сотню стран с наивысшей продолжительностью жизни; весьма многие развитые страны уже шагнули за рубеж в 80 лет. Причиной того, что мы серьезно отстаем по этому параметру, является не только экономика и уровень развития и доступности медицины, но также масса других проблем, связанных прежде всего со спецификой образа жизни: массовое курение, тотальное потребление больших количеств алкоголя, высокий уровень правонарушений (и доли населения в «местах не столь отдаленных»). По этим-то показателям мы в первой пятерке. А еще — наркомания, СПИД, травмы.
Характерны и половые различия. Даже в самых развитых странах женщины живут на три-пять лет дольше мужчин. Почему — с удовольствием объяснят генетики. Если кратко, то Y-хромосома, конечно, доминантная (именно она определяет мужской пол), но размер у нее маленький, и в ней нет более 500 генов, которые есть в X-хромосоме. В итоге женщины, у которых две X-хромосомы, более защищены от мутаций: если какой-то ген, присутствующий в Х-хромосоме, поврежден, то в ее гомологичной паре есть запасной. У мужчин такая «страховка» отсутствует, у них только одна Х-хромосома. Это, конечно, повышает комбинативную изменчивость в популяции (что выгодно для вида вообще), но одновременно делает мужчин более уязвимыми в отношении наследственных составляющих многих заболеваний. В нашей стране разница между продолжительностью жизни мужчин и женщин просто вопиющая — 10–12 лет, мужчинам особенно непросто живется в России.
Нарушение системы гемостаза
Система гемостаза является сложной, многокомпонентной и выполняет массу функций, важнейшими из которых являются остановка кровотечения, поддержание крови в жидком состоянии, участие в заживлении повреждений органов и тканей.
Она включает в себя факторы свертывания крови, биологические молекулы, тромбоциты, стенки сосудов, а также нейрогуморальные механизмы, которые регулируют работу этих факторов. Нарушение системы гемостаза может возникать при выходе из строя одного или нескольких компонентов. В итоге нарушается баланс между свертывающими и противосвертывающими механизмами с развитием определенных последствий для организма.
Причины нарушений системы гемостаза
Выделяют приобретенные и врожденные. К приобретенным состояниям относятся:
К врожденным причинам нарушений системы гемостаза относят тромбоцитопению, болезнь Виллебранда, изменения в генах, которые кодируют синтез факторов свертывания крови, наследственные гипофибринемии.
Симптомы нарушений системы гемостаза во многом зависят от того, какой именно компонент пострадал. Если перевес оказывается на стороне свертывающих факторов, то ярко выраженная клиническая картина зачастую отсутствует. Обычно пациентов беспокоит общее недомогание (головная боль, слабость, быстрая утомляемость), что не всегда является для них поводом обратиться за медицинской помощью. Характерные симптомы нарушений системы гемостаза появляются при тромбозе сосудов. В таких случаях могут развиваться инфаркт, инсульт, тромбоэмболия легочной артерии, ДВС-синдром. Данные состояния оборачиваются тяжелыми последствиями для организма и часто становятся причиной летального исхода.
При нарушениях системы гемостаза, которые привели к активации противосвертывающих компонентов, развиваются следующие признаки:
Кровотечения могут быть не только наружными, но и внутренними. Их не всегда удается заблаговременно распознать, что также может обернуться тяжелыми последствиями для организма.
Методы диагностики нарушений системы гемостаза
Для выявления патологии могут применяться следующие методы:
В зависимости от конкретных нарушений системы гемостаза врач может назначать как отдельные показатели, так и комплексное исследование — коагулограмму. В нее входят такие показатели, как ПТВ, ПТИ, АЧТВ, определение уровня фибриногена и D-димеров и т. д.
Для того чтобы подтвердить или опровергнуть наследственную природу нарушений системы гемостаза назначается генетическое тестирование. Пройти его можно в медико-генетическом центре «Геномед».