Kuinka ikääntyminen vaikuttaa kykyyn palauttaa homeostaasi?

Homeostaasi on prosessi, jonka avulla organismi säätelee sisäistä ympäristöään pitämällä kriittiset parametrit hyväksyttävissä rajoissa. Ikääntyminen vaikuttaa kykyyn ylläpitää ja palauttaa homeostaasia, koska jotkut organismin käyttämistä mekanismeista eivät ole enää yhtä tehokkaita kuin nuoressa kehossa.

Monissa tapauksissa kyvyttömyys palauttaa homeostaasi voi vaikuttaa kehon toimintaan ja johtaa heikentyneisiin kykyihin ja sairauksiin. Tyypillisiä parametreja, joiden osalta homeostaasi on ylläpidettävä tai palautettava ja joihin ikääntyminen vaikuttaa, ovat seuraavat:

• Ruumiinlämpö
• Glukoositasot
• Veren vesitasapaino

Mekanismeja, joilla nämä parametrit pidetään toivotulla alueella, ovat mm hormonit, solujen aktiivisuus ja organismin toiminta. Jos homeostaattinen säätely ei ole mahdollista ja näiden parametrien arvot pysyvät vaadittujen rajojen ulkopuolella, organismin kuolema voi johtaa.

Kun parametri on liian korkea tai liian matala, hormonit laukaisevat solureaktiot, jotka palauttavat arvon normaalille tasolle. Esimerkiksi liian korkea lämpötila saa aikaan vastatoimenpiteet ihossa,

Kun järjestelmät alkavat toimia, kehon lämpötilalla on taipumus laskea taas. Homeostaasi on palautettu.

Ikääntyminen voi vaikuttaa homeostaattinen vaste. Hormonia erittävä rauhas ei ehkä enää pysty tuottamaan yhtä paljon hormonia kuin ennen. Vaikka hormonia erittyy riittävästi, kohdesolut eivät välttämättä ole enää yhtä herkkiä hormonille.

Ne voivat reagoida vähemmän ja homeostaattinen vaste voi olla hitaampi ja heikompi. Keho ei pysty palauttamaan homeostaasia niin nopeasti kuin organismin nuorempana.

Jos yksi tai useampi tärkeä homeostaattinen parametri pysyy liian korkealla tai liian matalalla pitkään, on olemassa vaara solujen ja organismin vaurioitumiselle. Jos kehon lämpötila pysyy liian kuumana, organismi voi kärsiä kuivumisesta ja aivotoiminnan heikkenemisestä hermosolut lakkaa toimimasta oikein.

Jos lämpötila on liian matala, fyysiset toiminnot sulkeutuvat ja jos jokin ruumiinosa jäätyy, jääkiteet vahingoittuvat solukalvot ja kudos.

Monien aineiden pitoisuudet ovat avain solutoimintaan. Jos glukoosi tai vedenkorkeudet ovat liian korkeita tai matalia, solut eivät voi toimia normaalisti. Glukoosi on tärkeä ravintoaine, jota ilman solut eivät voi syntetisoida tarvitsemiaan proteiineja. Tasainen vesitaso tarvitaan solujen toimintaan ja kemiallisen signaalin diffuusioon.

Homeostaasi pitää nämä arvot lähellä tavoitteitaan. Jos ne pysyvät liian korkeina tai liian matalina pitkään, organismi kärsii vaurioista.

Homeostaasi on kokoelma mekanismeja, joita keho käyttää pitääkseen toimintamuuttujansa lähellä haluttua aseta pisteet. Ikääntyminen on prosessi, joka tekee homeostaasin mekanismeista vähemmän tehokkaita. Homeostaasissa käytettävät työkalut pysyvät samoina organismin elinaikana, mutta ikääntyessä työkaluja voi olla vähemmän ja työkalut eivät toimi yhtä hyvin kuin ennen.

Homeostaasissa solut tuottavat kemiallisia signaaleja, jotka kohdistuvat muihin soluihin ja muuttavat niiden käyttäytymistä. Tämä tapahtuu kolmella tavalla:

• Kohdennetut solut voivat ottaa suoraan ja yksilöllinen toiminta kuten metabolisoida enemmän glukoosia.
• Solut voivat osallistua a koordinoitu reaktio jossa elin kuten sydän lyö nopeammin.
• Solut voivat aiheuttaa tunteen, joka saa aikaan organismi ryhtyy toimiin, kuten juominen vettä vastauksena jano.

Ikääntyminen estää näitä toimia. Monet ikääntyvän organismin soluista ovat menettäneet osan kyvystään suorittaa toimintojaan huipputehokkuuden takia mutaatiot DNA: ssa, yleistetty vahingoittaa tai kuluminen. Soluilla voi olla vähemmän resursseja menetetyn tehokkuuden seurauksena, eivätkä ne välttämättä pysty signaloimaan tai vastaanottamaan signaaleja yhtä hyvin kuin ennen.

Vaikka signalointi toimii hyvin ja voimakkaita signaaleja vastaanotetaan, solut eivät kykene vähemmän toimimaan, kuten saamaan sydämen lyömään nopeammin tai saamaan organismin etsimään vettä. Vaikka ikääntyminen ei ole sama kaikille organismeille tai kaikille ihmisille, ikääntyminen yleensä voi vähentää yleinen toiminnallisuus, ei vain homeostaasin palauttamisessa.

Homeostaattisella mekanismilla, joka pitää organismien lämpötilan rajoissa, on neljä haaraa. Sen keskeinen komentoyksikkö on hypotalamus rauhanen. Se lähettää kemiallisia signaaleja hermosoluille, ihosoluille, verenkiertoelimistölle ja hengityselimille.

Liian korkeissa lämpötiloissa neljä haaraa toimivat seuraavasti:

• Hypotalamuksen signaalit tekevät organismista tuntuu kuumalta. Ihmisten tapauksessa he poistavat vaatteet tai löytävät viileämmän paikan. Tämä toiminta on vapaaehtoista; kolme muuta haaraa ovat tahattomia ja tapahtuvat automaattisesti.
• Hypotalamus lähettää signaaleja ihosoluille. Reseptorit pinnalla hikirauhanen solut sitoutuvat kemiallisiin signaaleihin ja laukaisevat aktiivisuuden hikisoluissa, mikä lopulta johtaa solut erittämään hikeä.
• Kemialliset signaalit lähetetään soluja, jotka kontrolloivat verenkiertoelimistö ja ihon lähellä oleviin kapillaareihin. Kontrollisoluja stimuloidaan lähettämään signaali, joka nopeuttaa sydämen lyöntiä. Kapillaarien seinämissä olevat solut laajenevat ja kapillaarit laajenevat, mikä tuo kuumaa verta organismin ihoon.
• Samanlaisia ​​signaaleja lähetetään hengityselimet kontrollisolut. Nämä solut reagoivat lähettämään signaaleja hengityksen nopeuttamiseksi. Tämä reaktio on erityisen tärkeä eläimille, jotka käyttävät huohotusta jäähdytystapana.

Liian kylmissä lämpötiloissa vastaavilla signaaleilla on vastakkaiset vaikutukset, kuten saada organismi etsimään lämmintä tilaa tai kutistamaan kapillaareja lähellä ihoa. Kummassakin tapauksessa monien järjestelmien on oltava vuorovaikutuksessa koordinoidusti lämpötilan homeostaasin palauttamiseksi.

Ikääntyvät solut eivät suorita solutoimintoja yhtä tehokkaasti kuin nuoremmat solut. Lämpötilahomeostaasin tapauksessa vanhenevien organismien lämpötilat voivat pysyä liian korkeina tai liian matalina kauemmin kuin nuorilla organismeilla. Tämä voi johtaa solujen vaurioitumiseen tai tehottomuuteen hormonien ja muiden kemikaalien tuotannossa.

Ikääntymisestä johtuva huonolaatuinen homeostaasi voi johtua sen puutteesta hormonituotanto hypotalamuksessa. Hormonit ovat proteiineja, joita tuottavat ribosomit endoplasmaattinen verkkokalvo (ER) soluista.

ER prosessoi, varastoi ja vie hormonit erityisissä vesikkeleissä Golgin laite. Vesikkelit sulautuvat ulkopuolisten solukalvojen kanssa ja jättävät sisällönsä solun ulkopuolelle hormonaalisina hormonaaleina. Nämä eri vaiheet ovat vähemmän tehokkaita ikääntyneissä soluissa, mikä johtaa vähemmän erittyvään hormoniin.

Merkinantoketjun toisessa päässä hormonireseptorit solujen ulkokalvossa voi olla vähemmän ja jotkut voivat vaurioitua. Hormonit tuottavat sitten vähemmän vaikutusta kuin nuoremmissa soluissa. Vähemmän soluja muuttaa käyttäytymistään ja hormonit reagoivat voivat muuttaa käyttäytymistään vain vähän. Kaikkien näiden vaikutusten seurauksena ikääntyminen voi vähentää lämpötilan homeostaasin tehokkuutta.

Solut kuluttavat jatkuvasti glukoosia ja happea tuottamaan energiaa solujen toimintaan. Glukoosi jakautuu jokaiseen kehon soluun verenkiertoelimistön kautta ja sen taso veressä on pidettävä vakiona. Molemmat matalat glukoosipitoisuudet tai hypoglykemia ja korkeat tai hyperglykemia voi johtaa kuolemaan.

Veren glukoosipitoisuutta kontrolloi haima hormonin insuliinin kautta. Glukoosihomeostaasissa haiman solut erittävät insuliinia ja jakautuvat verisuonten kautta. Kun glukoosi on liian korkea, myös veren insuliinitasot nousevat ja insuliini laukaisee insuliinireseptorit solujen ulkopuolella.

Laukaisu vapauttaa solun sisällä kemikaaleja, jotka lisäävät aineenvaihduntaa ja kuluttavat glukoosia. Veren glukoosipitoisuus laskee takaisin.

Jos glukoosipitoisuus on liian alhainen, organismi kokee nälän. Organismi syö ja ruoka pilkotaan ja hajotetaan komponentteihin, mukaan lukien glukoosi ruoansulatuskanavassa. Glukoosi imeytyy verisuonet ruoansulatuskanavan ympärillä ja veren glukoositaso palautuu.

Glukoosihomeostaasiin vaikuttavat samat ikääntymistekijät kuin lämpötilaan. Haiman solut tuottavat vähemmän insuliinia ja solureseptorit eivät toimi yhtä hyvin. Mutta on olemassa muita tapoja, joilla ikääntyminen voi vaikuttaa veren glukoosipitoisuuksiin. Korkean glukoosipitoisuuden riski aiheuttaa diabetes lisääntyy iäkkäillä ihmisillä.

Diabetes on kahdenlaisia.

Tyyppi I johtuu insuliinin puutteesta joko johtuen haiman insuliinia tuottavien solujen tai vähemmän insuliinia tuottavien solujen tuhoutumisesta.

Tyyppi II diabetes johtuu kohdesolujen reseptorien herkistymisestä jatkuvan altistumisen vuoksi korkealle insuliinitasolle. Tämä vaikutus johtuu usein liikalihavuudesta tai sellaisten elintarvikkeiden pitkäaikaisesta kulutuksesta, joissa on runsaasti helposti sulavaa glukoosia. Kaikki nämä tekijät ovat vakavampia ja yleisempiä vanhuudessa.

Oikean määrän vettä veressä on tärkeää solujen kemiallisille reaktioille. Jos veri sisältää liikaa vettä, vesi pääsee soluihin ja laimentaa soluliuoksia. Jos vettä on liian vähän, solut menettävät vettä ja kemiallinen diffuusio vaikuttaa.

Veren veden homeostaasia kontrolloi hypotalamus kahden kanavan kautta seuraavasti:

• Jos veressä on liikaa vettä, hypotalamus lähettää signaalin aivolisäkkeeseen erittämään antidiureettinen hormoni nimeltään ADH. ADH kohdistaa munuaissolut, jotka päästävät enemmän vettä virtsaan.
• Jos veressä on liian vähän vettä, hypotalamus aiheuttaa sen jano organismissa. Organismi juo vettä, joka imeytyy ruoansulatuskanavan kautta vereen.

Ikääntyminen ei vaikuta kontrollireittiin, jossa matala vedenpinta johtaa janoihin, mutta ikääntyvät munuaiset menettävät massan eivätkä ole enää yhtä reagoivia signaaleihin kuin nuoremmat elimet. Tämän seurauksena solut voivat antaa veden kulkeutua virtsaan myös silloin, kun hypotalamus ei ole antanut vastaavaa signaalia, tai vettä voidaan pitää kiinni, vaikka veren vesitaso olisi liian korkea.

Veriveden homeostaasi ei ole enää yhtä tarkka kuin nuoremmissa organismeissa.

Yleensä ikääntyminen vaikuttaa homeostaasin ylläpitoon ja palauttamiseen negatiivisesti. Ikääntyvien solujen suorituskyky heikkenee usein ja ne ovat vähemmän herkkiä solujen signaloinnille. Silloinkin kun solut suorittavat tehtävänsä, ikääntynyt organismi ei useinkaan pysty toteuttamaan tarvittavia toimia.

Ikääntymisen todelliset vaikutukset voivat kuitenkin vaihdella suuresti. Ikääntymisellä voi olla näitä kielteisiä vaikutuksia, mutta kaikilla ikääntyvillä soluilla ja ikääntyvillä organismeilla ei ole samaa heikkenemistä toiminnallisuudessa.