Kuidas mõjutab vananemine homöostaasi taastamise võimet?

Homöostaas on protsess, mille kaudu organism reguleerib oma sisekeskkonda, hoides kriitilisi parameetreid vastuvõetavates piirides. Vananemine mõjutab homöostaasi säilitamise ja taastamise võimet, kuna mõned organismi kasutatavad mehhanismid ei ole enam nii tõhusad kui noores kehas.

Paljudel juhtudel võib võimetus homöostaasi taastada mõjutada keha tegevust ning selle tulemuseks võivad olla võimete ja haiguste vähenemine. Tüüpilised parameetrid, mille puhul homöostaas tuleb säilitada või taastada ja mida vananemine mõjutab, on järgmised:

• Kehatemperatuur
• Glükoositasemed
• Vere veetasakaal

Nende parameetrite soovitavas vahemikus hoidmise mehhanismid hõlmavad hormoonid, rakkude tegevus ja organismi tegevus. Kui homöostaatiline reguleerimine pole võimalik ja nende parameetrite väärtused jäävad nõutavatest piiridest kaugemale, võib see põhjustada organismi surma.

Kui parameeter on liiga kõrge või liiga madal, käivitavad hormoonid rakureaktsioonid, mis toovad väärtuse tagasi normaalsele tasemele. Näiteks käivitab liiga kõrge temperatuur nahas vastumeetmeid,

Kui süsteemid hakkavad toimima, kipub kehatemperatuur uuesti langema. Homöostaas on taastatud.

Vananemine võib mõjutada homöostaatiline reaktsioon. Hormooni sekreteeriv nääre ei pruugi enam nii palju hormooni toota kui varem. Isegi kui hormooni eritatakse piisavas koguses, ei pruugi märklaudrakud olla hormooni suhtes enam nii tundlikud.

Nad võivad reageerida vähem ning homöostaatiline reaktsioon võib olla aeglasem ja nõrgem. Keha ei suuda homöostaasi taastada nii kiiresti kui organism oli noorem.

Kui üks või mitu olulist homöostaatilist parameetrit jäävad kauaks liiga kõrgeks või liiga madalaks, on oht rakke ja organismi kahjustada. Kui kehatemperatuur jääb liiga kuumaks, võib organism dehüdratsiooni ja ajufunktsiooni kahjustuse all kannatada närvirakud lõpetage korralik töö.

Kui temperatuur on liiga madal, lülituvad keha funktsioonid välja ja mõni kehaosa külmub, kahjustavad jääkristallid rakumembraanid ja kude.

Paljude ainete sisaldus on rakutegevuse võti. Kui glükoos või veetasemed on liiga kõrged või liiga madalad, ei saa rakud normaalselt töötada. Glükoos on oluline toitaine, ilma milleta rakud ei suuda vajalikke valke sünteesida. Rakkude funktsioneerimiseks ja signaali keemiliseks levimiseks on vaja püsivat veetaset.

Homöostaas hoiab need väärtused oma eesmärkide lähedal. Kui need jäävad kauaks liiga kõrgeks või madalaks, kannatab organism kahjustusi.

Homöostaas on mehhanismide kogum, mida keha kasutab oma töömuutujate soovitud lähedal hoidmiseks seatud punktid. Vananemine on protsess, mis muudab homöostaasi mehhanismid vähem efektiivseks. Homöostaasiks kasutatavad vahendid jäävad organismi elu jooksul samaks, kuid vananedes võib tööriistu olla vähem ja tööriistad ei tööta nii hästi kui varem.

Homöostaasis tekitavad rakud keemilisi signaale, mis on suunatud teistele rakkudele ja muudavad nende käitumist. See juhtub kolmel viisil:

• Sihitud rakud võivad võtta otsese ja individuaalne tegevus näiteks suurema glükoosi metaboliseerimine.
• Rakud võivad osaleda a koordineeritud reaktsioon milles selline elund nagu süda lööb kiiremini.
• Rakud võivad põhjustada tunnet, mis tekitab organism tegutsema, näiteks janutundele vastuseks vee joomine.

Vananemine takistab neid tegevusi. Paljud vananeva organismi rakud on tänu sellele kaotanud osa võimest täita oma funktsioone maksimaalse efektiivsusega mutatsioonid nende DNA-s üldistatud kahju või kulumine. Rakkudel võib efektiivsuse vähenemise tõttu olla vähem ressursse ja nad ei pruugi olla võimelised signaale edastama ega signaale vastu võtma nii hästi kui varem.

Isegi kui signaalimine töötab hästi ja tugevad signaalid võetakse vastu, ei suuda rakud vähem tegevusi teha, näiteks panna südame kiiremini põksuma või lasta organismil vett otsida. Kuigi vananemine ei ole kõigi organismide ega kõigi inimeste jaoks ühesugune, võib vananemine üldiselt vähendada üldine funktsionaalsus, mitte ainult homöostaasi taastamisel.

Organoside temperatuuri piirides hoidval homöostaatilisel mehhanismil on neli haru. Selle keskne juhtimisüksus on hüpotalamus nääre. See saadab keemilisi signaale närvirakkudele, naharakkudele, vereringesüsteemile ja hingamissüsteemile.

Liiga kõrge temperatuuri korral töötavad neli haru järgmiselt:

• Hüpotalamuse signaalid muudavad organismi tunne end kuumana. Inimeste puhul eemaldavad nad riided või leiavad jahedama koha. See tegevus on vabatahtlik; ülejäänud kolm haru on tahtmatud, toimuvad automaatselt.
• Hüpotalamus saadab naharakkudele signaale. Retseptorid pinnal higinääre rakud seonduvad keemiliste signaalidega ja käivitavad higirakkudes aktiivsuse, mis viib rakud lõpuks higi eritama.
• Keemilised signaalid saadetakse rakke, mis kontrollivad vereringe ja naha lähedal olevatesse kapillaaridesse. Kontrollrakke stimuleeritakse edastama signaali, mis kiirendab südamelööke. Kapillaaride seintes olevad rakud paisuvad ja kapillaarid laienevad, tuues organismi nahale kuuma verd.
• Sarnased signaalid saadetakse ka hingamissüsteem kontrollrakud. Need rakud reageerivad hingamise kiirendamiseks signaalide saatmisele. See reaktsioon on eriti oluline loomade jaoks, kes kasutavad hingamist jahutamise vahendina.

Liiga külma temperatuuri korral on sarnastel signaalidel vastupidine mõju, näiteks pannakse organism otsima sooja ruumi või kahandatakse naha lähedal olevaid kapillaare. Mõlemal juhul peavad temperatuuri homöostaasi taastamiseks paljud süsteemid kooskõlastatult suhtlema.

Vananevad rakud ei täida rakufunktsioone nii tõhusalt kui nooremad rakud. Temperatuuriga homöostaasi korral võivad vananevate organismide temperatuurid püsida liiga kõrged või liiga madalad kauem kui noorte organismide puhul. See võib põhjustada täiendavaid rakukahjustusi või täiendavat ebaefektiivsust hormoonide ja muude kemikaalide tootmisel.

Vananemisest tingitud halva temperatuuriga homöostaas võib olla tingitud selle puudumisest hormoonide tootmine hüpotalamuse juures. Hormoonid on valgud, mis on toodetud ribosoomide külge endoplasmaatiline retikulum (ER) rakkudest.

ER töötleb, salvestab ja ekspordib hormoone spetsiaalsetes vesiikulites Golgi aparaat. Vesiikulid sulanduvad rakuväliste membraanidega ja jätavad nende sisu rakust väljapoole endokriinsed sekreteeritud hormoonid. Need erinevad etapid on vananenud rakkudes vähem efektiivsed, mis põhjustab vähem hormooni sekretsiooni.

Signalisatsiooniahela teises otsas hormooniretseptorid rakkude välismembraanil võib olla vähem ja mõned võivad olla kahjustatud. Hormoonid toovad siis vähem efekti kui nooremates rakkudes. Vähem rakke muudab oma käitumist ja hormoonidele reageerivad võivad oma käitumist muuta vaid veidi. Kõigi nende mõjude tagajärjel võib vananemine vähendada homöostaasi temperatuuri.

Rakud tarbivad raku funktsioonide energia saamiseks pidevalt glükoosi ja hapnikku. Glükoos jaotub vereringesüsteemi kaudu organismi igasse rakku ja selle taset veres tuleb hoida konstantsena. Mõlemad madalad glükoositasemed või hüpoglükeemia ja kõrgel tasemel või hüperglükeemia võib põhjustada surma.

Veres glükoosisisaldust kontrollib kõhunääre hormooni insuliini kaudu. Glükoosi homöostaasis eritavad kõhunäärme rakud insuliini ja jaotuvad veresoonte kaudu. Kui glükoos on liiga kõrge, suureneb ka insuliini tase veres ja insuliini retseptorid rakkude välisküljel.

Käivitamine vabastab raku sees kemikaalid, mis suurendavad ainevahetust ja tarbivad glükoosi. Veres glükoositase langeb tagasi.

Kui glükoositase on liiga madal, kogeb organism näljatunnet. Organism sööb, toit seeditakse ja jaotatakse seedetraktis komponentideks, sealhulgas glükoosiks. Glükoos imendub veresooned seedetrakti ümbruses ja veres glükoositase taastub.

Glükoosi homöostaasi mõjutavad samad vananemistegurid kui temperatuuri puhul. Pankrease rakud toodavad vähem insuliini ja rakuretseptorid ei tööta samuti. Kuid on ka täiendavaid viise, kuidas vananemine võib mõjutada vere glükoosisisaldust. Kõrge glükoositaseme tekitamise oht diabeet suureneb eakatel inimestel.

Diabeeti on kahte tüüpi.

I tüüp põhjustab insuliini puudus kas pankrease insuliini tootvate rakkude või vähem insuliini tootvate rakkude hävimise tõttu.

II tüüp diabeet on põhjustatud sihtrakkude retseptorite desensibiliseerimisest pideva kõrge insuliinitaseme tõttu. See mõju on sageli tingitud ülekaalulisusest või kõrge seeditava glükoosisisaldusega toidu pikaajalisest tarbimisest. Kõik need tegurid on tõsisemad ja sagedamini vanemas eas.

Õige summa säilitamine vett veres on rakkude keemiliste reaktsioonide jaoks oluline. Kui veri sisaldab liiga palju vett, satub vesi rakkudesse ja lahjendab rakulahuseid. Kui vett on liiga vähe, kaotavad rakud vett ja see mõjutab keemilist difusiooni.

Vere vee homöostaasi kontrollib hüpotalamus kahe kanali kaudu järgmiselt:

• Kui veres on liiga palju vett, saadab hüpotalamus hüpofüüsi signaali vere eraldamiseks antidiureetiline hormoon nimega ADH. ADH on suunatud neerude rakkudele, mis lasevad uriini rohkem vett.
• Kui veres on liiga vähe vett, tekitab hüpotalamus tunde janu organismis. Organism joob vett, mis imendub seedesüsteemi kaudu verre.

Vananemine ei mõjuta kontrollrada, kus madal veetase viib janu, kuid vananevad neerud kaotavad massi ega reageeri signaalidele enam nii nagu nooremad elundid. Selle tulemusel võivad rakud lasta vett uriini pääseda ka siis, kui hüpotalamus pole vastavat signaali andnud, või vett võib jääda ka siis, kui vere veetase on liiga kõrge.

Üldiselt pole vere vee homöostaas enam nii täpne kui noorematel organismidel.

Üldiselt mõjutab vananemine homöostaasi säilimist ja taastamist negatiivselt. Vananevate rakkude jõudlus halveneb sageli ja nad on rakusignaalide suhtes vähem tundlikud. Isegi kui rakud täidavad oma ülesandeid, on vananenud organism sageli vähem võimeline vajalikke toiminguid tegema.

Vananemise tegelik mõju võib üksikjuhtudel siiski väga erinev olla. Vananemisel võivad olla sellised negatiivsed mõjud, kuid mitte kõigi vananevate rakkude ja vananevate organismide funktsionaalsuse halvenemine pole sama.