Хомеостаза

Хомеостазата претставува способност на организмот да ја одржува внатрешната средина релативно константна, и покрај промените кои настануваат во надворешната или внатрешната средина. Таа е основен биолошки принцип врз кој се заснова нормалното функционирање на сите живи организми.

Терминот homeostasis прв го вовел американскиот физиолог Волтер Кенон (Walter Cannon) во 1932 година, врз основа на претходните истражувања на Клод Бернар, кој говорел за „внатрешната средина“ (milieu intérieur).

Со други зборови, хомеостазата е динамична рамнотежа – состојба во која физиолошките променливи (како температура, pH, концентрација на глукоза, јонски состав на крвта, крвен притисок, итн.) се одржуваат во одредени граници неопходни за живот.

Компоненти на хомеостатскиот систем

Секој хомеостатски механизам во организмот има пет основни компоненти кои меѓусебно се поврзани и делуваат како регулаторен круг:

1. Рецептор (сензор) е структура (клетка, орган или протеин) која го детектира променетиот стимул или состојба во внатрешната средина (на пример, промена на температура, концентрација на јони, притисок и сл.). Пример: Терморецепторите во кожата и хипоталамусот го детектираат зголемувањето на телесната температура.
2. Аферентен (доводен) пат пренесува информации од рецепторот до контролниот центар преку нервни импулси или хуморални сигнали (на пр. хормони).
3. Контролен центар (центар за интеграција) го проценува добиениот сигнал, го споредува со зададената вредност („сет поинт“) и определува која корективна акција треба да се преземе. Пример: Хипоталамусот ја анализира температурата и иницира соодветен одговор ако таа отстапува од нормалата. 
4. Еферентен (излезен) пат пренесува сигнал од контролниот центар до ефекторот кој ќе изврши соодветна реакција. Овие сигнали најчесто се нервни или ендокрини.
5. Ефектор е структура која го извршува одговорот што ќе ја врати променливата кон нормалните вредности. Пример: Потните жлезди почнуваат да лачат пот за да се намали температурата на телото.

Типови на повратна врска (Feedback mechanisms)

Хомеостазата се одржува преку повратни механизми (feedback loops) – процеси кои ја регулираат физиолошката состојба со континуирано прилагодување.

Постојат два главни типа на повратна врска:

1. Негативна повратна врска (Negative feedback)

Негативната повратна врска претставува најчестиот и најважниот механизам за одржување на хомеостазата. Со овој тип, одговорот на организмот ја намалува или елиминира првичната промена, враќајќи ја состојбата кон нормалното.

Принцип: ако некоја физиолошка променлива се зголеми, системот реагира со процес што ја намалува. Ако се намали, системот ја зголемува.

Примери за негативна повратна врска:

Регулација на телесната температура: ако температурата на телото порасне → терморецепторите го информираат хипоталамусот → се активираат потните жлезди и се шири кожните крвни садови → ладење на телото → температурата се враќа во нормала.

Ако температурата падне → се активира тресење (мускулна активност) и вазоконстрикција → телото се загрева.

Регулација на глукозата во крвта: ако глукозата се зголеми по јадење → панкреасот лачи инсулин, кој ја намалува концентрацијата на глукоза. Ако глукозата падне → се лачи глукагон, кој ја зголемува глукозата со разградување на гликогенот во црниот дроб.

Контрола на крвниот притисок: барорецепторите во каротидните синуси и аортата детектираат промени во притисокот → испраќаат сигнал до кардиоваскуларниот центар во мозочното стебло → се прилагодува срцевата фреквенција и широчината на крвните садови.

Заклучок:

Негативната повратна врска го стабилизира системот и е суштинска за одржување на животот.

2. Позитивна повратна врска (Positive feedback)

Позитивната повратна врска ја засилува првичната промена, предизвикувајќи уште поголемо отстапување од нормалата. Таа не придонесува за стабилност, туку за забрзување на процесите до постигнување на одреден краен ефект.

Принцип: „Промената предизвикува уште поголема промена во истата насока.“

Примери за позитивна повратна врска:

Коагулација на крвта: кога се оштети крвен сад → тромбоцитите се активираат и ослободуваат супстанции кои активираат уште повеќе тромбоцити → се создава тромб кој го запира крварењето → процесот запира кога ќе се формира стабилен чеп.

Породување: главата на фетусот притиска врз грлото на матката → рецепторите испраќаат сигнал до хипоталамусот → се лачи окситоцин → предизвикува посилни контракции на матката → уште поголем притисок и уште повеќе окситоцин → процесот завршува со раѓање на детето.

Активирање на акциски потенцијал во неврон: деполаризацијата на мембраната предизвикува отворање на натриумови канали → влегува повеќе Na⁺ → уште поголема деполаризација → процесот продолжува сè додека не се активира механизам за затворање на каналите.

Заклучок:

Позитивната повратна врска не ја одржува хомеостазата, туку служи за брза реализација на одредени физиолошки настани (породување, коагулација, нервна деполаризација).

Заклучна напомена

Хомеостазата е основа на физиологијата и нормалното функционирање на организмот. Без механизмите на негативна повратна врска, биолошките системи би биле нестабилни и не би можеле да опстанат. Позитивната повратна врска, пак, има специјализирана улога во иницирање и завршување на критични процеси во организмот.

Хомеостазата е динамична рамнотежа, не статичка состојба – организмот постојано реагира, приспособувајќи се на промените за да го одржи животот во граници на нормала.