Гомеостаз организма: что это такое

Во главе этих регуляторных процессов стоит гомеостаз. Разберемся, что это такое и какую роль он играет.  

Что такое гомеостаз

Гомеостаз организма — это способность организма поддерживать стабильную среду внутри своего тела, несмотря на изменения внешней среды и внутренних условий. Это стало возможным благодаря регуляции различных физиологических процессов: дыхания, метаболизма, постоянной температуры тела, уровня рН, глюкозы, кислорода и других параметров, которые жизненно  необходимы для правильной работы и функционирования организма. 

Гомеостаз является важным звеном для поддержания здоровья и выживания организма в условиях постоянных изменений.

Семинары по антивозрастной медицине

Получайте знания, основанные на доказательной медицине из первых уст ведущих мировых специалистов. В рамках Модульной Школы Anti-Age Expert каждый месяц проходят очные двухдневные семинары, где раскрываются тонкости anti-age медицины для врачей более 25 специальностей

Узнать подробнее

Ученые о гомеостазе

Французский врач, основоположник эндокринологии Клод Бернар, ввел понятие «внутренней среды», очень близкое к гомеостазу. Он писал: «Стабильность внутренней среды является условием свободной и независимой жизни». Постоянство среды, по мнению Бернара, достигается способностью организма в каждый момент компенсировать нарушения, вызываемые внешними факторами. 

Позже физиолог Уолтер Кэннон (автор популярного термина «бей или беги») ввел термин «гомеостаз» и собрал воедино постулаты свойств систем, контролирующих это явление: 

1. Нервная регуляция параметров внутренней среды. 

2. Тонический уровень активности.

3. Участие противоположно действующих факторов управления (например, симпатическая / парасимпатическая регуляция сердца. Другой пример — инсулин / глюкагон).

4. Неодинаковое воздействие химических сигналов на ткани (альфа и бета рецепторы адреналина). 

Отечественный ученый М.М. Завадовский, изучая закономерности в регуляции работы эндокринных желез, сформулировал принцип «плюс - минус взаимодействие», получившее в дальнейшем название «принцип обратной связи». 

Механизмы гомеостаза 

Гомеостаз - это стремление организма сохранять стабильность внутренней среды, несмотря на внешние изменения и воздействия. Для этого организм использует различные функции гомеостаза, такие как:

1. Регуляция температуры тела. Организм поддерживает постоянную температуру тела, чтобы обеспечить оптимальные условия для жизнедеятельности его клеток. Это возможно с помощью механизмов терморегуляции (расширение и сужение капилляров, потоотделение и др). Когда температура окружающей среды выше нормы, млекопитающие потеют и дышат быстрее, чтобы охладиться. Когда температура ниже нормы, организм чаще сокращает мышцы, чтобы генерировать тепло. 

2. Регуляция уровня воды и электролитов в организме. Организм должен поддерживать определенный уровень воды и электролитов, чтобы обеспечить нормальное функционирование клеток и тканей. Регуляция осуществляется посредством выведения и задержки воды и электролитов.

3. Регуляция уровня глюкозы в крови. Этот пункт необходим для энергетических нужд клеток и тканей. Если уровень глюкозы возрастает, поджелудочная железа выделяет гормон инсулин, который снижает уровень глюкозы. Если же он снижается, поджелудочная выделяет гормон глюкагон. 

4. Регуляция кислотно-щелочного баланса. Поддержка одного pH-уровня внутренней среды помогает обеспечить нормальную функцию клеток и тканей. Регуляция кислотно-щелочного баланса осуществляется посредством механизмов выделения и задержки кислот и щелочей.

5. Регуляция давления крови. Организм должен поддерживать определенный уровень давления крови, чтобы обеспечить нормальное кровообращение и доставку кислорода и питательных веществ к клеткам и тканям. Регуляция давления крови осуществляется посредством механизмов регуляции сокращения и расширения сосудов и регуляции скорости сердечных сокращений.

6. Стабильный уровень воды в организме. Когда уровень воды в крови снижается, почки уменьшают выделение воды и концентрируют мочу. Если уровень воды повышается, то почки увеличивают выделение воды и разбавляют мочу. 

7. Осморегуляция (регуляция количества микронутриентов, соли  и воды в теле). Главные механизмы в этом процессе — диффузия, активный транспорт и экскреция. 

8. Удаление отходов процесса обмена веществ. Происходит при помощи органов выделения: почек, печени, легких, кожи. 

Почки удаляют азотистые отходы, такие как мочевина, креатинин и мочевая кислота из крови, и выделяют их вместе с водой в форме мочи. 

Печень обрабатывает и удаляет токсины и другие отходы через желчь, которая выделяется в кишечник и удаляется из организма вместе с калом. 

Легкие удаляют углекислый газ, образующийся в результате дыхания, а также другие отходы из воздуха, который мы вдыхаем. 

Кожа удаляет некоторые отходы через пот, который выходит на поверхность кожи. 

Вместе эти органы выделения помогают организму поддерживать здоровое и равновесное состояние, удаляя отходы, которые могут быть опасными для нашего организма, если они накапливаются в нем.

Примеры и механизмы гомеостаза 

Человек способен выживать даже в трудных для него обстоятельствах благодаря гомеостатическим константам: 

• рН крови. Пределы: 6,8 - 7,8. Норма: от 7,3 до 7,4;

• парциальное давление углекислого газа в крови (рСО2). Пределы артериальной крови: 35,8 - 46,6 мм.рт.ст. Пределы венозной крови: 46,0 -  58,0 мм.рт.ст.;

• парциальное давление кислорода в крови (рО2). Пределы артериальной крови: 95-100 мм.рт.ст. Пределы венозной крови: 46,0-58,0 мм.рт.ст.;

• уровень глюкозы в крови. Норма: 0,9 г/л.; 

• концентрация общих липидов в крови. Пределы: 4,5-7,0 г/л.;

• давление крови. Систолическое — 120 мм.рт.ст. Диастолическое — 80 мм.рт.ст.;

• ЧСС (частота сердечных сокращений). Норма: 72 удара в минуту;

• температура тела. Норма: 36,6 градусов;

• онкотическое давление (отражает концентрацию белков - альбуминов). Пределы: 25-30 мм.рт.ст. в плазме крови, 4-5 мм.рт.столба в тканевой жидкости;

• осмотическое давление крови (отражает концентрацию ионов, солей, электролитов). Норма: 7,6 атм. 

Принципы обратной связи 

Положительная обратная связь – это процесс самовозбуждения, при котором изменение одного параметра системы приводит к увеличению этого изменения. Это может привести к усилению реакции на стресс (например, при увеличении уровня гормона стресса – кортизола, его действие усиливается и человек становится более напряженным).

Отрицательная обратная связь – это процесс регулирования, при котором изменение одного параметра системы вызывает изменение другого параметра в направлении сокращения отклонения от нормы. Это происходит благодаря механизмам отрицательной обратной связи, которые действуют в организме для поддержания гомеостаза. Например, при повышении уровня глюкозы в крови организм выделяет инсулин, который стимулирует всасывание глюкозы и снижает ее концентрацию в крови до оптимального уровня.

Таким образом, механизм гомеостаза включает в себя как положительную, так и отрицательную обратную связь, которые работают вместе для обеспечения оптимальной функции организма.

Онлайн обучение
Anti-Age медицине

Изучайте тонкости антивозрастной медицины из любой точки мира. Для удобства врачей мы создали обучающую онлайн-платформу Anti-Age Expert: Здесь последовательно выкладываются лекции наших образовательных программ, к которым открыт доступ 24/7. Врачи могут изучать материалы необходимое количество раз, задавать вопросы и обсуждать интересные клинические случаи с коллегами в специальных чатах

Узнать подробнее

Краткие выводы

Гомеостаз — это способность организма поддерживать стабильность внутренней среды, несмотря на изменения внешних факторов, путем регуляции различных процессов. Для этого в организме существует механизм гомеостаза, который состоит из ряда процессов, отвечающих за поддержание оптимальных уровней физиологических параметров, таких как температура, кислотно-щелочной баланс, концентрация гормонов и других метаболитов.

Список использованной литературы 

1. Guyton, A. C., & Hall, J. E. “Textbook of medical physiology. Elsevier Saunders”.

2. Alberts, B. “Molecular biology of the cell”.

3. Cannon, W. B. “Organization for physiological homeostasis”. 

4. Mruk, D. D., & Cheng, C. Y. “The mammalian blood-testis barrier: its biology and regulation”. 

5. Huxley, H. E., & Niedergerke, R. “Structural changes in muscle during contraction; interference microscopy of living muscle fibres”. 

6. Campbell, N. A, Mitchell, L. G., & Reece, J. B. “Biology: Concepts and Connections. Pearson”.