Omeostasi (dal greco - homois - che significa simile, stasi - durata o stato) la capacità unica del sistema di mantenere la stabilità dell'ambiente interno indipendentemente dall'influenza di fattori esterni. Cos'è l'omeostasi? Quali sono le cause dei disturbi dell'omeostasi?

L'omeostasinon è altro che la capacità del corpo di mantenere un relativo equilibrio interno. Il mantenimento della stabilità interna delle funzioni vitali richiede un monitoraggio costante dei valori dei parametri di sistema più importanti. Il corpo umano ha circa mille diversi sistemi di controllo e regolazione - e la vita e la salute spesso dipendono dal loro corretto funzionamento.

I fattori più importanti soggetti a modifiche e controlli precisi includono:

  • concentrazione di sostanze chimiche nei fluidi corporei (sangue o plasma)
  • pressione osmotica,
  • pH dei fluidi corporei,
  • pressione sanguigna,
  • volume dei fluidi corporei,
  • temperatura corporea (negli organismi a sangue caldo)

Costruire una cellula e mantenere l'omeostasi

Tutti i sistemi umani partecipano al mantenimento della corretta omeostasi. Tuttavia, già al livello base della struttura cellulare, le caratteristiche essenziali del mantenimento dell'omeostasi a livello globale sono perfettamente visibili.

Uno degli organelli più importanti necessari per mantenere i parametri corretti dei fluidi e della pressione è la membrana cellulare che separa la cellula dall'ambiente esterno. Ha il cosiddetto "mosaico liquido", dove le proteine ​​galleggiano in un doppio strato di molecole fosfolipidiche.

Grazie alla struttura complessa e polare, le membrane cellulari consentono il trasporto selettivo di varie sostanze, che avviene sia per diffusione, cioè fluendo secondo il gradiente di concentrazione delle soluzioni, ma anche attivamente, attraverso proteine.

A sua volta, grazie a speciali proteine ​​recettori presenti sulla superficie delle membrane, è possibile ricevere informazioni dall'esterno. La ricezione del segnale innesca una serie di reazioni a breve ea lungo termine, il cui scopo è:

  • attivazione o disattivazione di enzimi,
  • stimolazione o indebolimento del metabolismo cellulare,
  • espressione di geni nel nucleo cellulare (contenenti le informazioni genetiche necessarie per la sintesinuove proteine ​​che modificano il metabolismo cellulare).

Affinché le cellule e interi sistemi rimangano energeticamente indipendenti, i mitocondri devono funzionare costantemente.

Questi piccoli organelli agiscono come piccole fabbriche di energia nella cellula. Grazie alla speciale struttura interna dei mitocondri a forma di pettine, è possibile eseguire una serie di processi che costituiscono i cosiddetti respirazione intracellulare

In questo processo è possibile produrre energia dai nutrienti (compreso il glucosio). È immagazzinato nell'ATP, che è il vettore energetico universale nella cellula e viene utilizzato in centinaia di altre reazioni. Questo processo è soggetto a modifiche a seconda della presenza di ossigeno

Durante l'esercizio fisico intenso, i nostri muscoli iniziano a mancare di ossigeno essenziale - ecco perché i mitocondri "passano" alla respirazione anaerobica, dove si forma acido lattico come sottoprodotto.

È questo meccanismo che è responsabile della formazione di dolore doloroso. Nonostante le condizioni temporaneamente sfavorevoli, il corpo può ancora svolgere il lavoro e rispondere agli stimoli.

Cervello e omeostasi

Il centro principale che controlla tutti i processi del corpo è, ovviamente, il cervello - e più specificamente i centri nervosi del sistema nervoso centrale (SNC), che ricevono informazioni dai recettori dell'intero corpo.

Le informazioni ricevute vengono elaborate principalmente nella parte del cervello chiamata ipotalamo. La risposta a uno specifico stimolo viene trasmessa attraverso il sistema nervoso autonomo (cioè il sistema che conduce gli impulsi nervosi agli organi interni) e attraverso le ghiandole endocrine.

Anche i trasmettitori chimici rilasciati dalle terminazioni neuronali (che agiscono come trasmettitori) svolgono un ruolo importante nella comunicazione e nella regolazione dell'equilibrio interno.

Una delle più importanti conquiste evolutive degli organismi a sangue caldo è stata l'indipendenza dai pericolosi cambiamenti di temperatura nell'ambiente abitato. Ciò è diventato possibile grazie allo sviluppo del cervello e alla formazione di un centro di termoregolazione situato nell'ipotalamo.

Questo fluido funge da termostato sensibile che, all'occorrenza, decide di aumentare la produzione di calore o di limitare le dispersioni di calore. È grazie a questo meccanismo che avvertiamo brividi (cioè contrazioni delle cellule muscolari che stimolano la produzione di calore nei muscoli scheletrici) o restringimento dei vasi sottocutanei.

Altri, invisibili agli occhi, cambiamenti che regolano la temperatura corporea, anch'essi controllati dal centro di termoregolazione sono, ad esempio :

  • stimolazione del sistema nervoso simpatico e secrezione di noradrenalina(accelerando, tra l' altro, il metabolismo delle cellule del tessuto adiposo),
  • stimolazione della secrezione delle ghiandole endocrine (es. rilascio di adrenalina che accelera il metabolismo del glucosio),
  • stimolazione della secrezione degli ormoni tiroidei

Come si può vedere dall'esempio del centro di termoregolazione, il controllo di un solo parametro che cambia nel nostro corpo (la temperatura) è una rete molto complessa di interazioni sia del sistema nervoso che del sistema endocrino.

Omeostasi come effetto di una comunicazione efficiente

Nel sistema umano, il corretto svolgimento di quasi tutte le funzioni dipende da una comunicazione efficiente tra cellule e sistemi, non solo nelle immediate vicinanze, ma anche più lontano.

Tale comunicazione a distanza è possibile, tra l' altro secernendo sostanze chimiche attive nei fluidi corporei (ad es. sangue o liquido cerebrospinale). Questo è chiamato regolazione umorale

I messaggeri chimici includono gli ormoni che possono essere prodotti dalle ghiandole endocrine (come la tiroide, l'ipofisi o le ghiandole surrenali), ma agiscono anche localmente (come l'istamina o le prostaglandine, che agiscono in reazioni allergiche) o all'interno di un tessuto dato (es. secretina o gastrina).

Il ruolo chiave svolto dagli ormoni nel mantenimento dell'omeostasi nel corpo umano può essere illustrato dall'esempio dell'adrenalina, nota anche come ormone della paura, della lotta o della fuga.

L'adrenalina è prodotta dal midollo surrenale nella risposta istantanea di tutti i vertebrati alla minaccia. I suoi effetti più importanti includono:

  • battito cardiaco più veloce,
  • aumento della pressione sanguigna,
  • broncodilatazione,
  • dilatazione pupillare,
  • stimolazione del sistema nervoso centrale,
  • aumento della glicemia (aumentando la degradazione del glicogeno nel fegato)

Tutte queste reazioni mirano a mettere il corpo in uno stato di "prontezza", che nel corso dell'evoluzione ha protetto l'individuo dal mangiare o motivato a fuggire in modo efficiente.

Feedback nel mantenimento dell'omeostasi

Negli organismi superiori, il funzionamento di alcuni sistemi è costantemente controllato da altri. Un sistema di controllo così complesso è la base per il mantenimento dell'omeostasi.

La maggior parte dei processi fisiologici umani sono regolati grazie al cosiddetto reazione. A differenza del controllo unidirezionale (sia nervoso che umorale) - dove le informazioni vengono trasmesse in una sola direzione tra due organi, c'è una trasmissione bidirezionale delle informazioni nel sistema di feedback.

Nel ciclo di feedbackfeedback, l'azione di un organo influisce sulla stimolazione di un altro, e questo a sua volta invia informazioni che inibiscono l'attività del primo (feedback negativo).

Feedback negativoè il tipo più comune di regolazione dei parametri nel corpo umano. Un esempio di tale ciclo può essere, ad esempio, la secrezione di ormoni tiroidei.

Gli ormoni tiroidei (T3 e T4) - in generale - aumentano il metabolismo e controllano la funzione della maggior parte dei tessuti. Il loro funzionamento è necessario per il corretto funzionamento di molti sistemi e funzioni del nostro corpo.

Il lavoro della tiroide è a sua volta regolato dalla ghiandola pituitaria e da un altro ormone: la tireotropina (TSH), che stimola la ghiandola tiroidea a produrre ormoni. Con un'aumentata concentrazione di T3 e T4, la concentrazione di TSH diminuisce, mentre con una carenza di questi due ormoni, la concentrazione di TSH aumenta. Questo tipo di regolazione protegge l'organismo dall'eccessiva produzione di sostanze, agendo da freno naturale.

I feedback positivisi verificano molto meno frequentemente e implicano l'accelerazione della produzione di un prodotto specifico. Un buon esempio di tale meccanismo nei mammiferi è ad esempio l'allattamento.

L'allattamento al seno materno da parte del bambino stimola la produzione di prolattina, che si traduce in un aumento della produzione di latte.

Più latte c'è, più il bambino è disposto a mangiare, il che aumenta la produzione di latte. Quando smetti di allattare, i livelli di prolattina diminuiscono e la secrezione di latte si interrompe.

Quali sono gli effetti dell'omeostasi alterata?

Gli esempi descritti di regolazioni fisiologiche assicurano non solo il corretto funzionamento degli organi e dei sistemi interni. Il mantenimento dell'omeostasi consente al corpo di adattarsi ai cambiamenti delle condizioni dell'ambiente circostante.

È stata probabilmente una delle abilità chiave della specie umana che le ha fornito un successo evolutivo senza precedenti nel corso dei secoli. I meccanismi di regolazione vacillanti e dannosi sono la causa più comune di molte malattie umane.

Disturbi nei parametri, i cui valori supereranno determinate soglie critiche stabilite, possono portare alla morte dell'organismo. Sebbene ognuno di noi abbia una predisposizione individuale a tollerare determinati fattori (che derivano, tra l' altro, da condizioni genetiche), tali differenze interindividuali sono piccole.

Cosa può influenzare i disturbi dell'omeostasi?

Esempi di tali fattori includono:

  • difetti genetici,
  • difetti congeniti nella struttura degli organi,
  • inquinamento ambientale,
  • nessun esercizio,
  • dieta inappropriata,
  • stress cronico

Comunque accesonon abbiamo alcuna influenza su condizioni genetiche o fattori ambientali, ma vale la pena prendersi cura del corretto peso corporeo, della forma fisica e della giusta dose di relax.

Non dimentichiamo che il nostro corpo è una specie di "sistema vasale connesso", dove l'equilibrio dell'insieme consiste nel corretto funzionamento di tutti i sistemi individuali.

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Malattie genetiche