Wie wirkt sich das Altern auf die Fähigkeit aus, die Homöostase wiederherzustellen?

Homöostase ist der Prozess, durch den ein Organismus seine innere Umgebung reguliert und kritische Parameter innerhalb akzeptabler Grenzen hält. Das Altern beeinträchtigt die Fähigkeit, die Homöostase aufrechtzuerhalten und wiederherzustellen, da einige der vom Organismus verwendeten Mechanismen nicht mehr so ​​effektiv sind wie in einem jungen Körper.

In vielen Fällen kann die Unfähigkeit, die Homöostase wiederherzustellen, die Aktivitäten des Körpers beeinträchtigen und zu verminderten Fähigkeiten und Krankheiten führen. Typische Parameter, bei denen die Homöostase erhalten oder wiederhergestellt werden muss und die durch Alterung beeinflusst werden, sind:

• Körpertemperatur
• Glukosespiegel
• Blutwasserhaushalt

Zu den Mechanismen, durch die diese Parameter in einem wünschenswerten Bereich gehalten werden, gehört die Wirkung von Hormone, die Aktivitäten der Zellen und die Wirkung des Organismus. Wenn eine homöostatische Regulierung nicht möglich ist und die Werte dieser Parameter außerhalb der erforderlichen Grenzen bleiben, kann es zum Tod des Organismus kommen.

Wenn ein Parameter zu hoch oder zu niedrig ist, lösen Hormone Zellreaktionen aus, die den Wert wieder auf sein normales Niveau bringen. Beispielsweise löst eine zu hohe Temperatur Gegenmaßnahmen in der Haut aus, Kreislauf- und Atmungssystem. Das Hypothalamus Drüse sendet Hormone an diese Systeme und signalisiert ihnen, den Körper abzukühlen.

Wenn die Systeme in Aktion treten, sinkt die Körpertemperatur tendenziell wieder. Die Homöostase wird wiederhergestellt.

Altern kann die homöostatische Reaktion. Die Drüse, die das Hormon ausschüttet, kann möglicherweise nicht mehr so ​​viel Hormon produzieren wie zuvor. Selbst wenn das Hormon in ausreichender Menge ausgeschüttet wird, können die Zielzellen nicht mehr so ​​empfindlich auf das Hormon reagieren.

Sie reagieren möglicherweise weniger und die homöostatische Reaktion kann langsamer und schwächer sein. Der Körper ist nicht in der Lage, die Homöostase so schnell wiederherzustellen, wie in jungen Jahren.

Bleiben einer oder mehrere der wichtigen homöostatischen Parameter lange zu hoch oder zu niedrig, besteht die Gefahr einer Schädigung von Zellen und des Organismus. Bleibt die Körpertemperatur zu hoch, kann es zu Austrocknung und Beeinträchtigung der Gehirnfunktion kommen, da die Nervenzellen aufhören, richtig zu funktionieren.

Wenn die Temperatur zu niedrig ist, werden die Körperfunktionen abgeschaltet und wenn ein Körperteil gefriert, werden die Eiskristalle beschädigt Zellmembranen und Gewebe.

Die Konzentration vieler Substanzen ist ein Schlüssel zur Zellaktivität. Wenn Glucose oder Wasserstände zu hoch oder zu niedrig sind, können die Zellen nicht normal funktionieren. Glukose ist ein wichtiger Nährstoff, ohne den Zellen die benötigten Proteine ​​nicht synthetisieren können. Für die Zellfunktion und die chemische Signaldiffusion ist ein konstanter Wasserstand erforderlich.

Die Homöostase hält diese Werte nahe an ihren Zielen. Bleiben sie lange zu hoch oder zu niedrig, erleidet der Organismus Schaden.

Homöostase ist die Sammlung von Mechanismen, die der Körper verwendet, um seine Betriebsvariablen in der Nähe ihrer gewünschten zu halten Sollwerte. Altern ist ein Prozess, der die Mechanismen der Homöostase weniger effektiv macht. Die für die Homöostase verwendeten Werkzeuge bleiben über das Leben des Organismus gleich, aber mit zunehmendem Alter können weniger Werkzeuge vorhanden sein und die Werkzeuge funktionieren nicht mehr so ​​​​gut wie zuvor.

Bei der Homöostase produzieren Zellen chemische Signale, die auf andere Zellen abzielen und ihr Verhalten ändern. Dies geschieht auf drei Arten:

• Die Zielzellen können direkt und direct individuelle Aktion wie die Verstoffwechselung von mehr Glukose.
• Die Zellen können an a. teilnehmen koordinierte Reaktion bei dem ein Organ wie das Herz schneller schlägt.
• Die Zellen können ein Gefühl verursachen, das die Organismus Maßnahmen ergreifen, Wasser trinken als Reaktion auf ein Durstgefühl.

Das Altern behindert diese Handlungen. Viele der Zellen in einem alternden Organismus haben aufgrund von Mutationen in ihrer DNA, verallgemeinert Beschädigung oder Verschleiß. Die Zellen können aufgrund von Effizienzverlusten weniger Ressourcen haben und möglicherweise nicht mehr so ​​gut signalisieren oder empfangen wie zuvor.

Selbst wenn die Signalübertragung gut funktioniert und starke Signale empfangen werden, sind Zellen weniger in der Lage, Aktionen auszuführen, wie beispielsweise das Herz schneller schlagen zu lassen oder den Organismus nach Wasser suchen zu lassen. Obwohl das Altern nicht für alle Organismen oder alle Menschen gleich ist, kann das Altern im Allgemeinen reduzieren Gesamtfunktionalität, nicht nur bei der Wiederherstellung der Homöostase.

Der homöostatische Mechanismus, der die Temperatur von Organismen in Grenzen hält, hat vier Zweige. Seine zentrale Kommandoeinheit ist der Hypothalamus Drüse. Es sendet chemische Signale an Nervenzellen, Hautzellen, das Kreislaufsystem und das Atmungssystem.

Bei zu hohen Temperaturen funktionieren die vier Zweige wie folgt:

• Die Signale des Hypothalamus machen den Organismus sich heiß anfühlen. Beim Menschen ziehen sie die Kleidung aus oder suchen sich einen kühleren Platz. Diese Aktion ist freiwillig; die anderen drei Verzweigungen sind unfreiwillig und erfolgen automatisch.
• Der Hypothalamus sendet Signale an die Hautzellen. Rezeptoren auf der Oberfläche von Schweissdrüse Zellen binden sich mit den chemischen Signalen und lösen eine Aktivität innerhalb der Schweißzellen aus, die schließlich dazu führt, dass die Zellen Schweiß absondern.
• Chemische Signale werden an die Zellen gesendet, die die Kreislauf und zu den Kapillaren in der Nähe der Haut. Die Kontrollzellen werden dazu stimuliert, ein Signal auszusenden, das den Herzschlag beschleunigt. Zellen in den Wänden der Kapillaren dehnen sich aus und die Kapillaren erweitern sich, wodurch heißes Blut in die Haut des Organismus gelangt.
• Ähnliche Signale werden an die Atmungssystem Kontrollzellen. Diese Zellen reagieren, um Signale zu senden, um die Atmung zu beschleunigen. Diese Reaktion ist besonders wichtig für Tiere, die Hecheln als Mittel zur Abkühlung verwenden.

Bei zu kalten Temperaturen haben ähnliche Signale gegenläufige Effekte, wie etwa, dass der Organismus einen warmen Raum sucht oder die Kapillaren in Hautnähe schrumpfen. In jedem Fall müssen viele Systeme koordiniert zusammenwirken, um die Temperaturhomöostase wiederherzustellen.

Alternde Zellen führen Zellfunktionen nicht so effizient aus wie jüngere Zellen. Bei der Temperaturhomöostase können die Temperaturen bei alternden Organismen länger zu hoch oder zu niedrig bleiben als bei jungen Organismen. Dies kann zu weiteren Zellschäden oder weiteren Ineffizienzen bei der Produktion von Hormonen und anderen Chemikalien führen.

Eine schlechte Temperaturhomöostase aufgrund des Alterns kann auf einen Mangel an Hormonproduktion am Hypothalamus. Hormone sind Proteine, die von Ribosomen produziert werden, die an die Endoplasmatisches Retikulum (ER) von Zellen.

Das ER verarbeitet, speichert und exportiert die Hormone in speziellen Vesikeln über die Golgi-Apparat. Die Vesikel verschmelzen mit den äußeren Zellmembranen und hinterlassen ihren Inhalt als endokrine Hormone außerhalb der Zelle. Diese verschiedenen Schritte sind in gealterten Zellen weniger effizient, was zu einer geringeren Hormonausschüttung führt.

Am anderen Ende der Signalkette, Hormonrezeptoren auf der äußeren Membran der Zellen kann weniger sein und einige können beschädigt werden. Die Hormone haben dann weniger Wirkung als in jüngeren Zellen. Weniger Zellen ändern ihr Verhalten und diejenigen, die auf die Hormone reagieren, können ihr Verhalten nur geringfügig ändern. Als Ergebnis all dieser Einflüsse kann die Alterung die Wirksamkeit der Temperaturhomöostase verringern.

Zellen verbrauchen ständig Glukose und Sauerstoff, um Energie für die Zellfunktionen zu produzieren. Glukose wird über das Kreislaufsystem an jede Zelle des Körpers verteilt und ihr Spiegel im Blut muss konstant gehalten werden. Sowohl niedrige Glukosewerte als auch Hypoglykämie und hohe Niveaus oder Hyperglykämie zum Tod führen kann.

Der Glukosespiegel im Blut wird durch die Pankreas durch das Hormon Insulin. Bei der Glukosehomöostase wird Insulin von Zellen in der Bauchspeicheldrüse sezerniert und über die Blutgefäße verteilt. Bei zu hohem Glukosespiegel steigt auch der Insulinspiegel im Blut und Insulinrezeptoren an der Außenseite der Zellen werden durch das Insulin ausgelöst.

Die Auslösung setzt Chemikalien in der Zelle frei, die den Stoffwechsel anregen und Glukose verbrauchen. Der Glukosespiegel im Blut sinkt wieder.

Ist der Glukosespiegel zu niedrig, verspürt der Organismus ein Hungergefühl. Der Organismus frisst und die Nahrung wird verdaut und im Verdauungstrakt in Bestandteile einschließlich Glukose zerlegt. Die Glukose wird aufgenommen von Blutgefäße rund um den Verdauungstrakt und der Glukosespiegel im Blut wird wiederhergestellt.

Die Glukosehomöostase wird durch die gleichen Alterungsfaktoren beeinflusst wie die Temperatur. Zellen in der Bauchspeicheldrüse produzieren weniger Insulin und die Zellrezeptoren funktionieren nicht so gut. Aber es gibt noch weitere Möglichkeiten, wie das Altern den Blutzuckerspiegel beeinflussen kann. Das Risiko eines hohen Glukosespiegels verursacht Diabetes nimmt bei älteren Menschen zu.

Es gibt zwei Arten von Diabetes.

Tippe I wird durch einen Insulinmangel verursacht, entweder durch eine Zerstörung der insulinproduzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse oder der Zellen, die weniger Insulin produzieren.

Typ II Diabetes wird dadurch verursacht, dass die Rezeptoren auf den Zielzellen aufgrund der kontinuierlichen Exposition gegenüber hohen Insulinspiegeln desensibilisiert werden. Dieser Effekt ist häufig auf Fettleibigkeit oder den langfristigen Verzehr von Nahrungsmitteln mit einem hohen Gehalt an leicht verdaulicher Glukose zurückzuführen. All diese Faktoren treten im Alter schwerer und häufiger auf.

Die richtige Menge an einhalten Wasser im Blut ist wichtig für zellchemische Reaktionen. Enthält das Blut zu viel Wasser, dringt Wasser in die Zellen ein und verdünnt die Zelllösungen. Bei zu wenig Wasser verlieren die Zellen Wasser und die chemische Diffusion wird beeinträchtigt.

Die Blutwasserhomöostase wird durch die Hypothalamus über zwei Kanäle wie folgt:

• Wenn zu viel Wasser im Blut ist, sendet der Hypothalamus ein Signal an die Hypophyse, um ein ADH ADH genannt. ADH zielt auf Zellen in den Nieren ab, die mehr Wasser in den Urin zulassen.
• Wenn zu wenig Wasser im Blut ist, erzeugt der Hypothalamus ein Gefühl von Durst im Organismus. Der Organismus trinkt Wasser, das über das Verdauungssystem ins Blut aufgenommen wird.

Alterung beeinflusst nicht den Regelpfad, in dem ein niedriger Wasserstand zu Durst führt, aber alternde Nieren verlieren an Masse und reagieren nicht mehr so ​​auf Signale wie jüngere Organe. Dadurch können Zellen Wasser in den Urin übergehen lassen, selbst wenn der Hypothalamus kein entsprechendes Signal gegeben hat, oder Wasser kann auch bei zu hohem Blutwasserspiegel zurückgehalten werden.

Insgesamt ist die Blutwasserhomöostase nicht mehr so ​​genau wie bei jüngeren Organismen.

Im Allgemeinen beeinflusst das Altern die Aufrechterhaltung und Wiederherstellung der Homöostase negativ. Die Leistung alternder Zellen lässt oft nach und sie sind weniger empfindlich gegenüber Zellsignalen. Auch wenn die Zellen ihre Funktionen erfüllen, ist der gealterte Organismus oft weniger in der Lage, die erforderlichen Aktionen auszuführen.

Die tatsächlichen Auswirkungen des Alterns können jedoch im Einzelfall stark variieren. Altern kann diese negativen Auswirkungen haben, aber nicht alle alternden Zellen und alternden Organismen weisen die gleiche Verschlechterung der Funktionalität auf.