Homeostáza (z řečtiny - homois - znamená podobný, stáze - trvání nebo stav) jedinečná schopnost systému udržovat stabilitu vnitřního prostředí bez ohledu na vliv vnějších faktorů. Co je homeostáza? Jaké jsou příčiny poruch homeostázy?

Homeostázanení nic jiného než schopnost těla udržovat relativní vnitřní rovnováhu. Udržování vnitřní stability životních funkcí vyžaduje neustálé sledování hodnot nejdůležitějších parametrů systému. Lidské tělo má asi tisíc různých řídicích a regulačních systémů – a na jejich správném fungování často závisí život a zdraví.

Mezi nejdůležitější faktory podléhající změnám a přesné kontrole patří:

  • koncentrace chemikálií v tělesných tekutinách (krev nebo plazma)
  • osmotický tlak,
  • pH tělesných tekutin,
  • krevní tlak,
  • objem tělesných tekutin,
  • tělesná teplota (u teplokrevných organismů).

Stavba buňky a udržování homeostázy

Všechny lidské systémy se podílejí na udržování správné homeostázy. Nicméně již na základní úrovni buněčné struktury jsou základní rysy udržování homeostázy na globální úrovni dokonale viditelné.

Jednou z nejdůležitějších organel nezbytných pro udržení správných parametrů tekutin a tlaku je buněčná membrána, která odděluje buňku od vnějšího prostředí. Má tzv "Tekutá mozaika", kde proteiny plavou ve dvojité vrstvě fosfolipidových molekul.

Díky složité a polární struktuře umožňují buněčné membrány selektivní transport různých látek, který probíhá jednak difúzí - tedy prouděním v souladu s koncentračním gradientem roztoků, ale také aktivně - prostřednictvím bílkovin.

Díky speciálním receptorovým proteinům na povrchu membrán je zase možné přijímat informace zvenčí. Příjem signálu spustí řadu krátkodobých a dlouhodobých reakcí, jejichž účelem je:

  • aktivace nebo deaktivace enzymů,
  • stimulace nebo oslabení buněčného metabolismu,
  • exprese genů v buněčném jádře (obsahujících genetickou informaci nutnou pro syntézunové proteiny modifikující buněčný metabolismus).

Aby buňky a celé systémy zůstaly energeticky nezávislé, mitochondrie musí neustále pracovat.

Tyto drobné organely fungují jako malé energetické továrny v buňce. Díky speciální, hřebenovité vnitřní struktuře mitochondrií je možné provádět řadu procesů, které tvoří tzv. intracelulární dýchání.

V tomto procesu je možné vyrábět energii ze živin (včetně glukózy). Je uložen v ATP, což je univerzální nosič energie v buňce a využívá se ve stovkách dalších reakcí. Tento proces podléhá úpravám v závislosti na přítomnosti kyslíku.

Během intenzivního cvičení začnou naše svaly postrádat esenciální kyslík – proto mitochondrie „přecházejí“ na anaerobní dýchání, kde jako vedlejší produkt vzniká kyselina mléčná

Právě tento mechanismus je zodpovědný za vznik bolestivé bolestivosti. I přes dočasně nepříznivé podmínky může tělo stále vykonávat práci a reagovat na podněty.

Mozek a homeostáza

Hlavním centrem řídícím všechny procesy v těle je samozřejmě mozek - konkrétněji nervová centra centrálního nervového systému (CNS), která přijímají informace z receptorů celého těla

Přijaté informace jsou zpracovávány především v části mozku zvané hypotalamus. Odezva na konkrétní podnět se přenáší přes autonomní nervový systém (tj. systém, který vede nervové vzruchy do vnitřních orgánů) a přes žlázy s vnitřní sekrecí.

Chemické přenašeče uvolňované z neuronových zakončení (fungující jako přenašeče) také hrají důležitou roli v komunikaci a regulaci vnitřní rovnováhy

Jedním z nejdůležitějších evolučních úspěchů teplokrevných organismů byla nezávislost na nebezpečných teplotních změnách v obydleném prostředí. Bylo to možné díky vývoji mozku a vytvoření termoregulačního centra umístěného v hypotalamu.

Toto médium funguje jako citlivý termostat, který se v případě potřeby rozhodne buď zvýšit produkci tepla, nebo omezit tepelné ztráty. Právě díky tomuto mechanismu pociťujeme zimnici (tj. stahy svalových buněk, které stimulují tvorbu tepla v kosterním svalstvu) nebo zúžení podkožních cév.

Další, okem neviditelné změny regulující tělesnou teplotu, rovněž řízené termoregulačním centrem jsou např.:

  • stimulace sympatického nervového systému a sekrece norepinefrinu(urychluje mimo jiné metabolismus buněk tukové tkáně),
  • stimulace sekrece endokrinních žláz (např. uvolňování adrenalinu, který urychluje metabolismus glukózy),
  • stimulace sekrece hormonů štítné žlázy

Jak je vidět na příkladu termoregulačního centra, řízení pouze jednoho měnícího se parametru v našem těle (teploty) je velmi složitá síť interakcí jak nervového, tak endokrinního systému.

Homeostáza jako efekt efektivní komunikace

V lidském systému závisí správný průběh téměř všech funkcí na efektivní komunikaci mezi buňkami a systémy – nejen v bezprostřední blízkosti, ale i dále.

Taková komunikace na dálku je mimo jiné možná vylučováním aktivních chemikálií do tělesných tekutin (např. krve nebo mozkomíšního moku). Tomu se říká humorální regulace.

Chemické posly zahrnují hormony, které mohou být produkovány žlázami s vnitřní sekrecí (jako je štítná žláza, hypofýza nebo nadledvinky), ale také působí lokálně (jako histamin nebo prostaglandiny působící při alergických reakcích) nebo v rámci daná tkáň (např. sekretin nebo gastrin).

Klíčovou roli hormonů při udržování homeostázy v lidském těle lze ilustrovat na příkladu adrenalinu – známého také jako hormon strachu, boje nebo útěku.

Adrenalin je produkován dření nadledvin při okamžité reakci všech obratlovců na hrozbu. Mezi jeho nejdůležitější účinky patří:

  • rychlejší srdeční frekvence,
  • zvýšení krevního tlaku,
  • bronchodilatace,
  • rozšíření zornic,
  • stimulace centrálního nervového systému,
  • zvýšení hladiny glukózy v krvi (zvýšením odbourávání glykogenu v játrech).

Všechny tyto reakce jsou zaměřeny na uvedení těla do stavu „připravenosti“, který v průběhu evoluce jedince chránil před jídlem nebo motivoval k efektivnímu úniku.

Zpětná vazba při udržování homeostázy

U vyšších organismů je fungování některých systémů pod neustálou kontrolou jiných. Takto komplexní řídicí systém je základem pro udržení homeostázy.

Většina lidských fyziologických procesů je regulována díky tzv zpětná vazba. Na rozdíl od jednosměrné kontroly (nervové i humorální) – kde se informace mezi dvěma orgány přenáší pouze jedním směrem, dochází v systému zpětné vazby k obousměrnému přenosu informace.

Ve zpětné vazbězpětná vazba, činnost jednoho orgánu ovlivňuje stimulaci druhého, a to zase vysílá informaci, která inhibuje činnost prvního (negativní zpětná vazba).

Negativní zpětná vazbaje nejběžnějším typem regulace parametrů v lidském těle. Příkladem takové smyčky může být například sekrece hormonů štítné žlázy

Hormony štítné žlázy (T3 a T4) - obecně - zvyšují metabolismus a řídí funkci většiny tkání. Jejich činnost je nezbytná pro správné fungování mnoha systémů a funkcí našeho těla.

Činnost štítné žlázy je zase regulována hypofýzou a dalším hormonem - thyrotropinem (TSH), který stimuluje štítnou žlázu k produkci hormonů. Při zvýšené koncentraci T3 a T4 koncentrace TSH klesá, zatímco při nedostatku těchto dvou hormonů - koncentrace TSH stoupá. Tento typ regulace chrání tělo před nadměrnou produkcí látek a působí jako přirozená brzda.

Pozitivní zpětné vazbyse vyskytují mnohem méně často a zahrnují urychlení výroby konkrétního produktu. Dobrým příkladem takového mechanismu u savců je např. laktace.

Sání matčina prsu dítětem stimuluje produkci prolaktinu, což má za následek zvýšenou tvorbu mléka

Čím více mléka je, tím ochotnější je dítě jíst, což zvyšuje tvorbu mléka. Když přestanete kojit, hladina prolaktinu se sníží a sekrece mléka se zastaví.

Jaké jsou účinky narušené homeostázy?

Popsané příklady fyziologických regulací zajišťují nejen správné fungování orgánů a vnitřních systémů. Udržování homeostázy umožňuje tělu přizpůsobit se změnám podmínek okolního prostředí.

Pravděpodobně to byla jedna z klíčových schopností lidského druhu, která mu v průběhu staletí zajistila nebývalý evoluční úspěch. Kolísání a ničení regulačních mechanismů je nejčastější příčinou mnoha lidských nemocí.

Poruchy parametrů, jejichž hodnoty překročí určité stanovené kritické prahy, mohou vést ke smrti organismu. I když každý z nás má individuální predispozici tolerovat určité faktory (což vyplývá mj. z genetických podmínek), tyto meziindividuální rozdíly jsou malé.

Co může ovlivnit poruchy homeostázy?

Příklady takových faktorů zahrnují:

  • genetické vady,
  • vrozené vady ve struktuře orgánů,
  • znečištění životního prostředí,
  • žádné cvičení,
  • nevhodná strava,
  • chronický stres.

I když zapnutonemáme vliv na genetické podmínky ani faktory prostředí, ale vyplatí se dbát na správnou tělesnou hmotnost, fyzickou zdatnost a správnou dávku relaxace.

Nezapomínejme, že naše tělo je jakýmsi „systémem propojených nádob“, kde rovnováha celku spočívá ve správném fungování všech jednotlivých systémů.

Kategorie:

Genetická onemocnění