Πώς επηρεάζει η γήρανση την ικανότητα αποκατάστασης της ομοιόστασης;

Ομοιοσταση είναι η διαδικασία μέσω της οποίας ένας οργανισμός ρυθμίζει το εσωτερικό του περιβάλλον, διατηρώντας κρίσιμες παραμέτρους εντός αποδεκτών ορίων. Η γήρανση επηρεάζει την ικανότητα διατήρησης και αποκατάστασης της ομοιόστασης επειδή ορισμένοι από τους μηχανισμούς που χρησιμοποιεί ο οργανισμός δεν είναι πλέον τόσο αποτελεσματικοί όσο σε ένα νεαρό σώμα.

Σε πολλές περιπτώσεις η αδυναμία αποκατάστασης της ομοιόστασης μπορεί να επηρεάσει τις δραστηριότητες του σώματος και μπορεί να οδηγήσει σε μειωμένες ικανότητες και ασθένειες. Τυπικές παράμετροι για τις οποίες η ομοιόσταση πρέπει να διατηρηθεί ή να αποκατασταθεί και οι οποίες επηρεάζονται από τη γήρανση περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

• Θερμοκρασία σώματος
• Επίπεδα γλυκόζης
• Ισορροπία νερού αίματος

Οι μηχανισμοί με τους οποίους αυτές οι παράμετροι διατηρούνται εντός ενός επιθυμητού εύρους περιλαμβάνουν τη δράση του ορμόνες, τις δραστηριότητες των κυττάρων και τη δράση του οργανισμού. Εάν δεν είναι δυνατή η ομοιοστατική ρύθμιση και οι τιμές αυτών των παραμέτρων παραμένουν εκτός των απαιτούμενων ορίων, μπορεί να προκύψει ο θάνατος του οργανισμού.

Όταν μια παράμετρος είναι πολύ υψηλή ή πολύ χαμηλή, οι ορμόνες προκαλούν κυτταρικές αντιδράσεις που επαναφέρουν την τιμή στο φυσιολογικό της επίπεδο. Για παράδειγμα, μια πολύ υψηλή θερμοκρασία προκαλεί αντίμετρα στο δέρμα, κυκλοφοριακά και αναπνευστικά συστήματα. ο υποθάλαμος Ο αδένας στέλνει ορμόνες σε αυτά τα συστήματα, σηματοδοτώντας τους να κρυώσουν το σώμα.

Καθώς τα συστήματα ενεργοποιούνται, η θερμοκρασία του σώματος τείνει να μειώνεται ξανά. Η ομοιόσταση αποκαθίσταται.

Η γήρανση μπορεί να επηρεάσει το ομοιοστατική απόκριση. Ο αδένας που εκκρίνει την ορμόνη μπορεί να μην είναι πλέον σε θέση να παράγει τόσο ορμόνη όσο και πριν. Ακόμα κι αν η ορμόνη εκκρίνεται σε επαρκείς ποσότητες, τα κύτταρα-στόχοι μπορεί να μην είναι πλέον τόσο ευαίσθητα στην ορμόνη.

Μπορεί να αντιδράσουν λιγότερο και η ομοιοστατική απόκριση μπορεί να είναι πιο αργή και ασθενέστερη. Το σώμα δεν είναι σε θέση να αποκαταστήσει την ομοιόσταση τόσο γρήγορα όσο ο οργανισμός ήταν νεότερος.

Εάν μία ή περισσότερες από τις σημαντικές ομοιοστατικές παραμέτρους παραμείνουν πολύ υψηλές ή πολύ χαμηλές για μεγάλο χρονικό διάστημα, υπάρχει κίνδυνος βλάβης στα κύτταρα και στον οργανισμό. Εάν η θερμοκρασία του σώματος παραμείνει πολύ ζεστή, ο οργανισμός μπορεί να υποστεί αφυδάτωση και βλάβη της λειτουργίας του εγκεφάλου ως νευρικά κύτταρα σταματήστε να λειτουργεί σωστά.

Εάν η θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλή, οι σωματικές λειτουργίες κλείνουν και εάν κάποιο μέρος του σώματος παγώσει, οι κρύσταλλοι πάγου καταστρέφουν κυτταρικές μεμβράνες και ιστός.

Τα επίπεδα πολλών ουσιών είναι το κλειδί για τις κυτταρικές δραστηριότητες. Αν γλυκόζη ή επίπεδα νερού είναι πολύ υψηλά ή πολύ χαμηλά, τα κελιά δεν μπορούν να λειτουργήσουν κανονικά. Η γλυκόζη είναι ένα σημαντικό θρεπτικό συστατικό χωρίς το οποίο τα κύτταρα δεν μπορούν να συνθέσουν τις πρωτεΐνες που χρειάζονται. Απαιτείται σταθερή στάθμη νερού για τη λειτουργία των κυττάρων και τη διάχυση του χημικού σήματος.

Η ομοιόσταση διατηρεί αυτές τις τιμές κοντά στους στόχους τους. Εάν παραμείνουν πολύ ψηλά ή πολύ χαμηλά για μεγάλο χρονικό διάστημα, ο οργανισμός πάσχει από βλάβη.

Η ομοιόσταση είναι η συλλογή μηχανισμών που χρησιμοποιεί το σώμα για να διατηρήσει τις μεταβλητές λειτουργίας του κοντά στο επιθυμητό καθορισμένα σημεία. Η γήρανση είναι μια διαδικασία που καθιστά τους μηχανισμούς της ομοιόστασης λιγότερο αποτελεσματικούς. Τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται για την ομοιόσταση παραμένουν τα ίδια κατά τη διάρκεια ζωής του οργανισμού, αλλά με τη γήρανση, μπορεί να υπάρχουν λιγότερα εργαλεία και τα εργαλεία δεν λειτουργούν όπως πριν.

Στην ομοιόσταση, τα κύτταρα παράγουν χημικά σήματα που στοχεύουν άλλα κύτταρα και αλλάζουν τη συμπεριφορά τους. Αυτό συμβαίνει με τρεις τρόπους:

• Τα στοχευόμενα κελιά μπορεί να είναι άμεσα και ατομική δράση όπως ο μεταβολισμός περισσότερης γλυκόζης.
• Τα κελιά μπορούν να συμμετέχουν σε ένα συντονισμένη αντίδραση στο οποίο ένα όργανο όπως η καρδιά χτυπά γρηγορότερα.
• Τα κύτταρα μπορεί να προκαλέσουν μια αίσθηση που κάνει το ο οργανισμός αναλαμβάνει δράση, όπως πόσιμο νερό ως απόκριση σε αίσθημα δίψας.

Η γήρανση εμποδίζει αυτές τις ενέργειες. Πολλά από τα κύτταρα σε έναν γηράσκοντα οργανισμό έχουν χάσει μέρος της ικανότητάς τους να εκτελούν τις λειτουργίες τους σε μέγιστη απόδοση λόγω μεταλλάξεις στο DNA τους, γενικευμένο βλάβη ή φθορά. Τα κελιά μπορεί να έχουν λιγότερους πόρους ως αποτέλεσμα της χαμένης αποτελεσματικότητας και μπορεί να μην είναι σε θέση να σηματοδοτούν ή να λαμβάνουν σήματα όπως και πριν.

Ακόμα και όταν η σηματοδότηση λειτουργεί καλά και λαμβάνονται ισχυρά σήματα, τα κύτταρα είναι λιγότερο ικανά να κάνουν ενέργειες όπως η καρδιακή παλμό πιο γρήγορα ή ο οργανισμός να αναζητά νερό. Ενώ η γήρανση δεν είναι η ίδια για όλους τους οργανισμούς ή όλους τους ανθρώπους, η γήρανση γενικά μπορεί να μειωθεί συνολική λειτουργικότητα, όχι μόνο στην αποκατάσταση της ομοιόστασης.

Ο ομοιοστατικός μηχανισμός που διατηρεί τη θερμοκρασία των οργανισμών εντός ορίων έχει τέσσερις κλάδους. Η κεντρική μονάδα εντολών είναι το υποθάλαμος αδένας. Στέλνει χημικά σήματα σε νευρικά κύτταρα, κύτταρα του δέρματος, στο κυκλοφορικό σύστημα και στο αναπνευστικό σύστημα.

Για θερμοκρασίες που είναι πολύ υψηλές, οι τέσσερις κλάδοι λειτουργούν ως εξής:

• Τα σήματα από τον υποθάλαμο κάνουν τον οργανισμό νιώθω ζεστό. Στην περίπτωση των ανθρώπων, αφαιρούν ρούχα ή βρίσκουν πιο δροσερό σημείο. Αυτή η δράση είναι εθελοντική. τα άλλα τρία υποκαταστήματα είναι ακούσια, πραγματοποιούνται αυτόματα.
• Ο υποθάλαμος στέλνει σήματα στα κύτταρα του δέρματος. Δέκτες στην επιφάνεια του ιδρωτοποιός αδένας Τα κύτταρα δεσμεύονται με τα χημικά σήματα και ενεργοποιούν τη δραστηριότητα μέσα στα κύτταρα ιδρώτα που τελικά οδηγεί τα κύτταρα να εκκρίνουν τον ιδρώτα.
• Τα χημικά σήματα αποστέλλονται στα κύτταρα που ελέγχουν το κυκλοφορικό σύστημα και στα τριχοειδή κοντά στο δέρμα. Τα κύτταρα ελέγχου διεγείρονται για να στείλουν ένα σήμα που επιταχύνει τον παλμό της καρδιάς. Τα κύτταρα στα τοιχώματα των τριχοειδών επεκτείνονται και τα τριχοειδή διαστέλλονται, φέρνοντας ζεστό αίμα στο δέρμα του οργανισμού.
• Παρόμοια σήματα αποστέλλονται στο αναπνευστικό σύστημα κύτταρα ελέγχου. Αυτά τα κύτταρα αντιδρούν για να στείλουν σήματα για να επιταχύνουν την αναπνοή. Αυτή η αντίδραση είναι ιδιαίτερα σημαντική για ζώα που χρησιμοποιούν λαχάνιασμα ως μέσο ψύξης.

Για θερμοκρασίες που είναι πολύ κρύες, παρόμοια σήματα έχουν αντίθετα αποτελέσματα, όπως ο οργανισμός να αναζητά ένα ζεστό χώρο ή η συρρίκνωση των τριχοειδών αγγείων κοντά στο δέρμα. Σε κάθε περίπτωση πολλά συστήματα πρέπει να αλληλεπιδρούν με συντονισμένο τρόπο για την αποκατάσταση της ομοιόστασης θερμοκρασίας.

Η γήρανση των κυττάρων δεν εκτελεί λειτουργίες κυττάρων τόσο αποτελεσματικά όσο τα νεότερα κύτταρα. Στην περίπτωση της ομοιόστασης θερμοκρασίας, οι θερμοκρασίες στους οργανισμούς γήρανσης μπορεί να παραμείνουν πολύ υψηλές ή πολύ χαμηλότερες από ό, τι για τους νεαρούς οργανισμούς. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε περαιτέρω βλάβη των κυττάρων ή περαιτέρω αναποτελεσματικότητα στην παραγωγή ορμονών και άλλων χημικών.

Κακή θερμοκρασία ομοιόσταση λόγω γήρανσης μπορεί να οφείλεται σε έλλειψη παραγωγή ορμονών στον υποθάλαμο. Οι ορμόνες είναι πρωτεΐνες που παράγονται από ριβοσώματα προσκολλημένα στο ενδοπλασματικό πρόγραμμα (ER) κυττάρων.

Το ER επεξεργάζεται, αποθηκεύει και εξάγει τις ορμόνες σε ειδικά κυστίδια μέσω του Συσκευές Golgi. Τα κυστίδια συντήκονται με τις εξωτερικές κυτταρικές μεμβράνες και αφήνουν το περιεχόμενό τους έξω από το κύτταρο ως ορμόνες που εκκρίνονται ενδοκρινικά. Αυτά τα διαφορετικά βήματα είναι λιγότερο αποτελεσματικά σε ηλικιωμένα κύτταρα που οδηγούν σε λιγότερη έκκριση ορμονών.

Στο άλλο άκρο της αλυσίδας σηματοδότησης, υποδοχείς ορμονών στην εξωτερική μεμβράνη των κυττάρων μπορεί να είναι λιγότερες και μερικές μπορεί να υποστούν βλάβη. Οι ορμόνες στη συνέχεια παράγουν λιγότερο αποτέλεσμα από ό, τι στα νεότερα κύτταρα. Λιγότερα κύτταρα αλλάζουν τη συμπεριφορά τους και εκείνα που αντιδρούν στις ορμόνες μπορεί να αλλάξουν τη συμπεριφορά τους μόνο ελαφρά. Ως αποτέλεσμα όλων αυτών των επιδράσεων, η γήρανση μπορεί να μειώσει την αποτελεσματικότητα της ομοιόστασης της θερμοκρασίας.

Τα κύτταρα καταναλώνουν συνεχώς γλυκόζη και οξυγόνο για να παράγουν ενέργεια για τις λειτουργίες των κυττάρων. Η γλυκόζη διανέμεται σε κάθε κύτταρο του σώματος μέσω του κυκλοφορικού συστήματος και το επίπεδο στο αίμα πρέπει να διατηρείται σταθερό. Και τα δύο χαμηλά επίπεδα γλυκόζης ή υπογλυκαιμία και υψηλά επίπεδα ή υπεργλυκαιμία μπορεί να οδηγήσει σε θάνατο.

Το επίπεδο γλυκόζης στο αίμα ελέγχεται από το παγκρέας μέσω της ορμόνης ινσουλίνης. Στην ομοιόσταση της γλυκόζης, η ινσουλίνη εκκρίνεται από κύτταρα στο πάγκρεας και κατανέμεται μέσω των αιμοφόρων αγγείων. Όταν η γλυκόζη είναι πολύ υψηλή, τα επίπεδα ινσουλίνης στο αίμα αυξάνονται επίσης και οι υποδοχείς ινσουλίνης στο εξωτερικό των κυττάρων ενεργοποιούνται από την ινσουλίνη.

Η σκανδάλη απελευθερώνει χημικές ουσίες μέσα στο κύτταρο που αυξάνουν το μεταβολισμό και καταναλώνουν γλυκόζη. Το επίπεδο γλυκόζης στο αίμα μειώνεται ξανά.

Εάν το επίπεδο γλυκόζης είναι πολύ χαμηλό, ο οργανισμός βιώνει ένα αίσθημα πείνας. Ο οργανισμός τρώει και η τροφή χωνεύεται και διασπάται σε συστατικά συμπεριλαμβανομένης της γλυκόζης στο πεπτικό σύστημα. Η γλυκόζη απορροφάται από αιμοφόρα αγγεία γύρω από το πεπτικό σύστημα και το επίπεδο γλυκόζης στο αίμα αποκαθίσταται.

Η ομοιόσταση της γλυκόζης επηρεάζεται από τους ίδιους παράγοντες γήρανσης με τη θερμοκρασία. Τα κύτταρα στο πάγκρεας παράγουν λιγότερη ινσουλίνη και οι υποδοχείς κυττάρων δεν λειτουργούν επίσης. Υπάρχουν όμως και άλλοι τρόποι με τους οποίους η γήρανση μπορεί να επηρεάσει τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα. Ο κίνδυνος υψηλών επιπέδων γλυκόζης προκαλεί Διαβήτης αυξάνεται στα ηλικιωμένα άτομα.

Υπάρχουν δύο τύποι διαβήτη.

Τύπος Ι προκαλείται από έλλειψη ινσουλίνης, είτε λόγω της καταστροφής των κυττάρων που παράγουν ινσουλίνη του παγκρέατος ή των κυττάρων που παράγουν λιγότερη ινσουλίνη.

Τύπος II Ο διαβήτης προκαλείται από την ευαισθητοποίηση των υποδοχέων στα κύτταρα στόχους λόγω της συνεχούς έκθεσης σε υψηλά επίπεδα ινσουλίνης. Αυτό το φαινόμενο οφείλεται συχνά στην παχυσαρκία ή στη μακροχρόνια κατανάλωση τροφίμων με υψηλά επίπεδα γλυκόζης που χωνεύεται εύκολα. Όλοι αυτοί οι παράγοντες είναι πιο σοβαροί και συχνότεροι στα γηρατειά.

Διατήρηση του σωστού ποσού νερό στο αίμα είναι σημαντικό για τις κυτταρικές χημικές αντιδράσεις. Εάν το αίμα περιέχει πολύ νερό, το νερό θα εισέλθει στα κύτταρα και θα αραιώσει τα κυτταρικά διαλύματα. Εάν υπάρχει πολύ λίγο νερό, τα κύτταρα χάνουν νερό και επηρεάζεται η χημική διάχυση.

Η ομοιόσταση του νερού αίματος ελέγχεται από το υποθάλαμος μέσω δύο καναλιών ως εξής:

• Εάν υπάρχει πολύ νερό στο αίμα, ο υποθάλαμος στέλνει ένα σήμα στην υπόφυση για να εκκρίνει αντιδιουρητική ορμόνη ονομάζεται ADH. Η ADH στοχεύει κύτταρα στα νεφρά που επιτρέπουν περισσότερο νερό στα ούρα.
• Εάν υπάρχει πολύ λίγο νερό στο αίμα, ο υποθάλαμος δημιουργεί μια αίσθηση δίψα στον οργανισμό. Ο οργανισμός πίνει νερό, το οποίο απορροφάται μέσω του πεπτικού συστήματος στο αίμα.

Η γήρανση δεν επηρεάζει τη διαδρομή ελέγχου στην οποία μια χαμηλή στάθμη νερού οδηγεί σε δίψα, αλλά γήρανση των νεφρών χάνουν τη μάζα και δεν ανταποκρίνονται πλέον στα σήματα όπως τα νεότερα όργανα. Ως αποτέλεσμα, τα κύτταρα μπορεί να επιτρέψουν στο νερό να περάσει στα ούρα ακόμη και όταν ο υποθάλαμος δεν έχει δώσει το αντίστοιχο σήμα ή το νερό μπορεί να διατηρηθεί ακόμη και όταν η στάθμη του νερού στο αίμα είναι πολύ υψηλή.

Συνολικά, η ομοιόσταση του νερού στο αίμα δεν είναι πλέον τόσο ακριβής όσο στους νεότερους οργανισμούς.

Γενικά, η γήρανση επηρεάζει τη διατήρηση και αποκατάσταση της ομοιόστασης αρνητικά. Η απόδοση των γηράσκων κυττάρων συχνά επιδεινώνεται και είναι λιγότερο ευαίσθητα στην κυτταρική σηματοδότηση. Ακόμα και όταν τα κύτταρα εκτελούν τις λειτουργίες τους, ο ηλικιωμένος οργανισμός είναι συχνά λιγότερο ικανός να κάνει τις απαιτούμενες ενέργειες.

Ωστόσο, οι πραγματικές επιπτώσεις της γήρανσης σε μεμονωμένες περιπτώσεις μπορεί να ποικίλλουν πολύ. Η γήρανση μπορεί να έχει αυτές τις αρνητικές επιπτώσεις, αλλά δεν παρουσιάζουν όλα τα γηράσκοντα κύτταρα και οι γηράσκοντες οργανισμοί την ίδια επιδείνωση της λειτουργικότητας.