Homöostase (aus dem Griechischen - homois - bedeutet ähnlich, Stasis - Dauer oder Zustand) die einzigartige Fähigkeit des Systems, die Stabilität der inneren Umgebung unabhängig vom Einfluss äußerer Faktoren aufrechtzuerh alten. Was ist Homöostase? Was sind die Ursachen für Störungen der Homöostase?

Homöostaseist nichts anderes als die Fähigkeit des Körpers, ein relatives inneres Gleichgewicht aufrechtzuerh alten. Die Aufrechterh altung der inneren Stabilität der Vitalfunktionen erfordert eine ständige Überwachung der Werte der wichtigsten Systemparameter. Der menschliche Körper verfügt über etwa tausend verschiedene Steuer- und Regelsysteme – und von deren einwandfreiem Funktionieren hängen oft Leben und Gesundheit ab.

Zu den wichtigsten Faktoren, die Änderungen und genauer Kontrolle unterliegen, gehören:

  • Konzentration von Chemikalien in Körperflüssigkeiten (Blut oder Plasma)
  • osmotischer Druck,
  • pH-Wert von Körperflüssigkeiten,
  • Blutdruck,
  • Volumen der Körperflüssigkeit,
  • Körpertemperatur (bei Warmblütern)

Aufbau einer Zelle und Aufrechterh altung der Homöostase

Alle menschlichen Systeme sind an der Aufrechterh altung der richtigen Homöostase beteiligt. Bereits auf der grundlegenden Ebene der Zellstruktur sind jedoch die wesentlichen Merkmale der Aufrechterh altung der Homöostase auf globaler Ebene perfekt sichtbar.

Eine der wichtigsten Organellen, die notwendig sind, um die richtigen Flüssigkeits- und Druckparameter aufrechtzuerh alten, ist die Zellmembran, die die Zelle von der äußeren Umgebung trennt. Es hat die sog "Flüssigmosaik", bei dem Proteine ​​in einer Doppelschicht aus Phospholipidmolekülen schwimmen.

Dank der komplexen und polaren Struktur ermöglichen Zellmembranen den selektiven Transport verschiedener Substanzen, der sowohl durch Diffusion, also durch Fließen entsprechend dem Konzentrationsgradienten von Lösungen, als auch aktiv durch Proteine ​​erfolgt.

Dank spezieller Rezeptorproteine ​​auf der Oberfläche von Membranen ist es wiederum möglich, Informationen von außen zu empfangen. Der Empfang des Signals löst eine Reihe von Kurz- und Langzeitreaktionen aus, deren Zweck ist:

  • Aktivierung oder Deaktivierung von Enzymen,
  • Anregung oder Schwächung des Zellstoffwechsels,
  • Expression von Genen im Zellkern (enthält die für die Synthese notwendigen genetischen Informationenneue Proteine, die den Zellstoffwechsel modifizieren)

Damit Zellen und ganze Systeme energetisch unabhängig bleiben, müssen die Mitochondrien ständig arbeiten.

Diese winzigen Organellen wirken wie kleine Energiefabriken in der Zelle. Dank der speziellen, kammförmigen inneren Struktur der Mitochondrien ist es möglich, eine Reihe von Prozessen durchzuführen, aus denen sich die sog intrazelluläre Atmung

Bei diesem Verfahren ist es möglich, aus Nährstoffen (ua Glukose) Energie zu gewinnen. Es wird in ATP gespeichert, dem universellen Energieträger in der Zelle, der in Hunderten von anderen Reaktionen verwendet wird. Dieser Prozess unterliegt Änderungen in Abhängigkeit von der Anwesenheit von Sauerstoff.

Bei intensivem Training beginnt unseren Muskeln ein Mangel an lebensnotwendigem Sauerstoff - deshalb "sch alten" die Mitochondrien auf anaerobe Atmung um, bei der Milchsäure als Nebenprodukt gebildet wird.

Es ist dieser Mechanismus, der für die Entstehung schmerzhafter Schmerzen verantwortlich ist. Trotz vorübergehend ungünstiger Bedingungen kann der Körper noch Arbeit verrichten und auf Reize reagieren.

Gehirn und Homöostase

Das Hauptzentrum, das alle Prozesse im Körper steuert, ist natürlich das Gehirn - und genauer gesagt die Nervenzentren des zentralen Nervensystems (ZNS), die Informationen von den Rezeptoren des gesamten Körpers erh alten

Die erh altenen Informationen werden hauptsächlich in dem Teil des Gehirns verarbeitet, der als Hypothalamus bezeichnet wird. Die Reaktion auf einen bestimmten Reiz wird über das vegetative Nervensystem (d. h. das System, das Nervenimpulse zu inneren Organen weiterleitet) und über die endokrinen Drüsen weitergeleitet.

Chemische Transmitter, die von Neuronenenden freigesetzt werden (als Transmitter fungieren), spielen ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Kommunikation und Regulierung des inneren Gleichgewichts.

Eine der wichtigsten evolutionären Errungenschaften warmblütiger Organismen war die Unabhängigkeit von gefährlichen Temperaturschwankungen in der bewohnten Umgebung. Möglich wurde dies durch die Entwicklung des Gehirns und die Bildung eines Thermoregulationszentrums im Hypothalamus.

Dieses Medium fungiert als empfindlicher Thermostat, der bei Bedarf entweder die Wärmeerzeugung erhöht oder den Wärmeverlust begrenzt. Diesem Mechanismus ist es zu verdanken, dass wir Schüttelfrost (d. h. Muskelzellkontraktionen, die die Wärmeproduktion in der Skelettmuskulatur stimulieren) oder eine Verengung der subkutanen Gefäße spüren.

Andere, für das Auge unsichtbare Veränderungen, die die Körpertemperatur regulieren und ebenfalls vom Thermoregulationszentrum gesteuert werden, sind zum Beispiel :

  • Stimulation des sympathischen Nervensystems und Ausschüttung von Noradrenalin(beschleunigt unter anderem den Stoffwechsel von Fettgewebszellen),
  • Anregung der Sekretion endokriner Drüsen (z. B. Ausschüttung von Adrenalin, das den Glukosestoffwechsel beschleunigt),
  • Stimulierung der Ausschüttung von Schilddrüsenhormonen

Wie am Beispiel des Thermoregulationszentrums zu sehen ist, ist die Steuerung nur eines sich verändernden Parameters in unserem Körper (Temperatur) ein sehr komplexes Netzwerk von Wechselwirkungen sowohl des Nervensystems als auch des endokrinen Systems.

Homöostase als Effekt effizienter Kommunikation

Im menschlichen System hängt der ordnungsgemäße Ablauf fast aller Funktionen von einer effizienten Kommunikation zwischen Zellen und Systemen ab - nicht nur in unmittelbarer Nähe, sondern auch weiter entfernt.

Eine solche Fernkommunikation ist unter anderem möglich durch Sekretion aktiver Chemikalien in Körperflüssigkeiten (z. B. Blut oder Liquor). Das nennt man humorale Regulation

Chemische Botenstoffe sind Hormone, die von den endokrinen Drüsen (zB Schilddrüse, Hypophyse oder Nebennieren) produziert werden können, aber auch lokal wirken (zB Histamin oder Prostaglandine, wirken bei allergischen Reaktionen) oder innerhalb einer gegebenes Gewebe (z. B. Sekretin oder Gastrin)

Die Schlüsselrolle, die Hormone bei der Aufrechterh altung der Homöostase im menschlichen Körper spielen, lässt sich am Beispiel von Adrenalin verdeutlichen - auch als Angst-, Kampf- oder Fluchthormon bekannt.

Adrenalin wird vom Nebennierenmark bei der sofortigen Reaktion aller Wirbeltiere auf die Bedrohung produziert. Zu den wichtigsten Effekten gehören:

  • schnellere Herzfrequenz,
  • Blutdruckanstieg,
  • Bronchodilatation,
  • Pupillenerweiterung,
  • Stimulation des zentralen Nervensystems,
  • Anstieg des Blutzuckers (durch verstärkten Glykogenabbau in der Leber)

All diese Reaktionen zielen darauf ab, den Körper in einen Zustand der "Bereitschaft" zu versetzen, der im Laufe der Evolution den Menschen vor dem Fressen schützte oder effizient zur Flucht motivierte.

Feedback zur Aufrechterh altung der Homöostase

In höheren Organismen wird das Funktionieren einiger Systeme ständig von anderen kontrolliert. Ein solch komplexes Kontrollsystem ist die Grundlage für die Aufrechterh altung der Homöostase.

Die meisten menschlichen physiologischen Prozesse werden dank der sogenannten reguliert Rückmeldung. Im Gegensatz zur unidirektionalen Kontrolle (sowohl nervös als auch humoral) – bei der Informationen zwischen zwei Organen nur in eine Richtung übertragen werden, gibt es im Rückkopplungssystem eine wechselseitige Informationsübertragung.

In der RückkopplungsschleifeFeedback, die Wirkung eines Organs beeinflusst die Stimulation eines anderen, und dieses wiederum sendet Informationen, die die Aktivität des ersten Organs hemmen (negatives Feedback).

Negatives Feedbackist die häufigste Art der Parameterregulation im menschlichen Körper. Ein Beispiel für eine solche Schleife kann beispielsweise die Ausschüttung von Schilddrüsenhormonen sein.

Schilddrüsenhormone (T3 und T4) erhöhen im Allgemeinen den Stoffwechsel und kontrollieren die Funktion der meisten Gewebe. Ihr Betrieb ist für das reibungslose Funktionieren vieler Systeme und Funktionen unseres Körpers notwendig.

Die Arbeit der Schilddrüse wird wiederum von der Hirnanhangsdrüse und einem anderen Hormon - Thyrotropin (TSH), das die Schilddrüse zur Produktion von Hormonen anregt - reguliert. Bei einer erhöhten Konzentration von T3 und T4 nimmt die Konzentration von TSH ab, während bei einem Mangel dieser beiden Hormone die Konzentration von TSH zunimmt. Diese Art der Regulation schützt den Körper vor einer Überproduktion von Stoffen und wirkt wie eine natürliche Bremse.

Positive Rückmeldungentreten viel seltener auf und beinh alten die Beschleunigung der Produktion eines bestimmten Produkts. Ein gutes Beispiel für einen solchen Mechanismus bei Säugetieren ist z.B. die Laktation.

Das Saugen an der Mutterbrust durch das Baby regt die Produktion von Prolaktin an, was zu einer erhöhten Milchproduktion führt.

Je mehr Milch vorhanden ist, desto eher ist das Baby bereit zu essen, was die Milchproduktion erhöht. Wenn Sie mit dem Stillen aufhören, sinkt Ihr Prolaktinspiegel und die Milchsekretion hört auf.

Was sind die Auswirkungen einer gestörten Homöostase?

Die beschriebenen Beispiele physiologischer Regulationen gewährleisten nicht nur das reibungslose Funktionieren von Organen und inneren Systemen. Die Aufrechterh altung der Homöostase ermöglicht es dem Körper, sich an Veränderungen der Umgebungsbedingungen anzupassen.

Es war wahrscheinlich eine der Schlüsselfähigkeiten der menschlichen Spezies, die ihr im Laufe der Jahrhunderte einen beispiellosen evolutionären Erfolg beschert hat. Schwankende und schädigende Regulationsmechanismen sind die häufigste Ursache vieler menschlicher Krankheiten.

Störungen der Parameter, deren Werte bestimmte festgelegte kritische Schwellenwerte überschreiten, können zum Tod des Organismus führen. Obwohl jeder von uns eine individuelle Veranlagung hat, bestimmte Faktoren zu tolerieren (was sich unter anderem aus genetischen Bedingungen ergibt), sind solche interindividuellen Unterschiede gering.

Was kann Homöostasestörungen beeinflussen?

Beispiele für solche Faktoren sind:

  • Gendefekte,
  • angeborene Defekte in der Struktur der Organe,
  • Umweltverschmutzung,
  • kein Training,
  • unangemessene Ernährung,
  • chronischer Stress

Obwohl eingesch altetWir haben keinen Einfluss auf genetische Voraussetzungen oder Umweltfaktoren, aber es lohnt sich, auf das richtige Körpergewicht, die körperliche Fitness und die richtige Dosis Entspannung zu achten.

Vergessen wir nicht, dass unser Körper eine Art "verbundenes Gefäßsystem" ist, bei dem das Gleichgewicht des Ganzen aus dem reibungslosen Funktionieren aller einzelnen Systeme besteht.

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Erbkrankheiten