Żywe istoty są nieustannie narażone na wiele bodźców. Dlatego konieczne jest posiadanie mechanizmy regulacji homeostazy zdolne do utrzymania stabilności wewnętrznej.
Homeostaza i środowisko wewnętrzne
W połowie XIX wieku francuski fizjolog Claude Bernard zauważył stałość środowiska wewnętrznego w którym układały się komórki organizmów w obliczu zmieniających się właściwości zewnętrznych.
Prawie wiek później amerykański fizjolog W.B. Cannon ustalił, że ta równowaga jest wynikiem zestawu mechanizmów fizjologicznych zdolny do utrzymania szeregu stężeń lub wartości wewnętrznych niezbędnych do przeżycia.
Canon zaproponował terminhomeostazaodnosić się do „stabilnego” charakteru środowiska wewnętrznego, w przeciwieństwie do fluktuacji zewnętrznej. Paradoksalnie, złożoność tych procesów fizjologicznych tkwi w stałej dynamice samoregulacji.
Mechanizmy regulacji homeostazy
Komórki żywych istot zachowują swoją żywotność tylko w określonych zakresach temperatur, pH, stężeń jonów i składników odżywczych, zależnie od gatunku. Niemniej jednak, organizmy zależą od zmieniającego się środowiska zewnętrznego, aby uzyskać materię i energię niezbędną do wewnętrznej równowagi.
ten mechanizmy regulacji homeostazy Można je podzielić na:
- Negatywna opinia: występuje, gdy wartość zmiennej jest wyższa lub niższa niż wymagana do funkcjonowania pewnego procesu lub mechanizmu fizjologicznego. W odpowiedzi aktywowany jest mechanizm regulacyjny, który hamuje syntezę wspomnianej zmiennej lub zmniejsza jej siłę działania.
Regulacja poziomu glukozy we krwi czy utrzymanie temperatury ciała to niektóre z regulowanych w ten sposób procesów biologicznych.
- Pozytywne opinie: rzadziej niż poprzedni mechanizm, przyczynia się do zwiększenia procesu lub funkcji.
Występuje w początkowych stadiach potencjału czynnościowego, kiedy niewielka depolaryzacja błony komórki plazmatycznej powoduje otwarcie kanałów sodowych, które po wejściu do przestrzeni wewnątrzkomórkowej indukują otwarcie większej liczby kanałów sodowych. W ten sposób osiąga się większą depolaryzację komórkową. Pojawiłaby się również pozytywna regulacja we wczesnych stadiach owulacji.
- Karmienie wstępne: mechanizm, który pozwala organizmowi przewidywać wysoce prawdopodobne zdarzenia. Może mieć charakter zarówno negatywny, jak i pozytywny i wyróżnia się głównie w łańcuchach metabolicznych oraz procesach komunikacji i koordynacji neuronalnej.
Przyspieszenie tętna w chwilach przed zbliżającym się wysiłkiem fizycznym czy nawet funkcjonowaniem samego móżdżku, który przewidując stan układu nerwowo-mięśniowego po rozpoczęciu ruchu, może wykonywać niezbędne polecenia nerwowe.
Homeostaza i allostaza
Po ujawnieniu teorii homeostazy, za pomocą której Bernard i Cannon uzasadniali stabilność i funkcjonowanie środowiska wewnętrznego, w 1988 r. neurobiolog Sterling zaproponował pogląd przeciwny lub, jak później odkryto, komplementarny do regulacji homeostazy: allostazę.
Allostaza to mechanizm regulacyjny która w przeciwieństwie do równowagi homeostatycznej proponuje, aby organizmy, aby radzić sobie z zaburzeniami ze środowiska zewnętrznego, zmieniały stałość środowiska wewnętrznego. Przykładem może być ciśnienie krwi, które waha się pomiędzy wyższymi lub niższymi wartościami w zależności od konkretnego stanu zewnętrznego i, jeśli jest utrzymywane na stałym poziomie, spowoduje śmierć jednostki.
Ten pomysł ostatecznie skłonił McEwena do zaproponowania:allostaza jako proces, który aktywnie utrzymuje homeostazę. Oznacza to, że poprzez zmianę utrzymywał stabilność środowiska wewnętrznego.