Kako starenje utječe na sposobnost obnavljanja homeostaze?

Homeostaza je postupak kojim organizam regulira svoje unutarnje okruženje, održavajući kritične parametre u prihvatljivim granicama. Starenje utječe na sposobnost održavanja i obnavljanja homeostaze jer neki od mehanizama koje organizam koristi više nisu toliko učinkoviti kao u mladom tijelu.

U mnogim slučajevima nemogućnost obnove homeostaze može utjecati na tjelesne aktivnosti i može rezultirati smanjenim sposobnostima i bolestima. Tipični parametri za koje homeostazu treba održavati ili obnavljati i na koje utječe starenje uključuju sljedeće:

• Tjelesna temperatura
• Razina glukoze
• Bilans vode u krvi

Mehanizmi kojima se ti parametri drže unutar poželjnog raspona uključuju djelovanje hormoni, aktivnosti stanica i djelovanje organizma. Ako homeostatska regulacija nije moguća i vrijednosti tih parametara ostanu izvan potrebnih granica, može doći do smrti organizma.

Kada je parametar previsok ili prenizak, hormoni pokreću stanične reakcije koje vrijednost vraćaju na normalnu razinu. Na primjer, previsoka temperatura u koži pokreće mjere protiv,

Kako sustavi prolaze u akciju, tjelesna temperatura opet pada. Obnavlja se homeostaza.

Starenje može utjecati na homeostatski odgovor. Žlijezda koja luči hormon možda više neće moći proizvesti toliko hormona kao prije. Čak i ako se hormon izlučuje u dovoljnim količinama, ciljne stanice možda više neće biti tako osjetljive na hormon.

Oni mogu reagirati manje, a homeostatski odgovor može biti sporiji i slabiji. Tijelo nije u stanju obnoviti homeostazu tako brzo kao kad je organizam bio mlađi.

Ako jedan ili nekoliko važnih homeostatskih parametara dugo ostanu previsoki ili preniski, postoji rizik od oštećenja stanica i organizma. Ako tjelesna temperatura ostane prevruća, organizam može trpjeti dehidraciju i oštećenje funkcije mozga nervne ćelije prestanite pravilno raditi.

Ako je temperatura preniska, tjelesne funkcije se isključuju i ako se bilo koji dio tijela smrzne, kristali leda oštećuju stanične membrane i tkiva.

Razina mnogih tvari ključna je za stanične aktivnosti. Ako glukoza ili vodostaji su previsoke ili preniske, stanice ne mogu normalno funkcionirati. Glukoza je važan nutrijent bez kojeg stanice ne mogu sintetizirati proteine ​​koji su im potrebni. Stalan nivo vode potreban je za rad stanica i difuziju kemijskih signala.

Homeostaza drži ove vrijednosti blizu svojih ciljeva. Ako dugo ostaju previsoke ili preniske, organizam trpi štetu.

Homeostaza je skup mehanizama koje tijelo koristi kako bi održalo operativne varijable blizu željenih postavljene točke. Starenje je proces koji čini mehanizme homeostaze manje učinkovitima. Alati koji se koriste za homeostazu ostaju isti tijekom života organizma, ali starenjem može biti manje alata i alati ne rade dobro kao prije.

U homeostazi stanice proizvode kemijske signale koji ciljaju druge stanice i mijenjaju njihovo ponašanje. To se događa na tri načina:

• Ciljane stanice mogu uzeti izravan i individualno djelovanje kao što je metabolizacija više glukoze.
• Stanice mogu sudjelovati u koordinirana reakcija u kojem brže kuca organ kao što je srce.
• Stanice mogu izazvati osjećaj koji stvara organizam poduzeti akciju, kao što je pijenje vode kao odgovor na osjećaj žeđi.

Starenje ometa ove postupke. Mnoge stanice u starućem organizmu izgubile su neke od sposobnosti da izvršavaju svoje funkcije s najvećom učinkovitošću zbog mutacije u njihovoj DNA, generalizirani šteta ili habanje. Stanice mogu imati manje resursa kao rezultat izgubljene učinkovitosti i možda neće moći signalizirati ili primati signale kao prije.

Čak i kad signalizacija dobro funkcionira i kad se primaju jaki signali, stanice su manje sposobne za poduzimanje radnji poput ubrzavanja rada srca ili tjeranja organizma da traži vodu. Iako starenje nije isto za sve organizme ili za sve ljude, starenje se općenito može smanjiti cjelokupna funkcionalnost, ne samo u obnavljanju homeostaze.

Homeostatski mehanizam koji održava temperaturu organizama u granicama ima četiri grane. Njegova je središnja zapovjedna jedinica hipotalamus žlijezda. Šalje kemijske signale na živčane stanice, stanice kože, krvožilni sustav i dišni sustav.

Za previsoke temperature, četiri grane rade kako slijedi:

• Signali iz hipotalamusa čine organizam osjećati vruće. U slučaju ljudi, oni uklanjaju odjeću ili pronalaze hladnije mjesto. Ova je akcija dobrovoljna; ostale tri grane su nehotične, odvijaju se automatski.
• Hipotalamus šalje signale stanicama kože. Receptori na površini znojna žlijezda stanice se vežu s kemijskim signalima i pokreću aktivnost unutar znojnih stanica što na kraju dovodi do stanica da luče znoj.
• Kemijski signali šalju se stanicama koje kontroliraju Krvožilni sustav i na kapilare u blizini kože. Kontrolne stanice stimulirane su da odašilju signal koji ubrzava otkucaje srca. Stanice u stijenkama kapilara šire se i kapilare se šire, dovodeći vruću krv na kožu organizma.
• Slični signali šalju se na dišni sustav kontrolne stanice. Te stanice reagiraju na slanje signala za ubrzavanje disanja. Ova je reakcija posebno važna za životinje koje dahtanje koriste kao sredstvo za hlađenje.

Za prehladne temperature slični signali imaju suprotne učinke kao što je tjeranje organizma da traži topli prostor ili skupljanje kapilara u blizini kože. U svakom slučaju mnogi sustavi moraju koordinirano komunicirati kako bi obnovili temperaturnu homeostazu.

Stanice ne izvršavaju funkcije stanica jednako učinkovito kao mlađe stanice. U slučaju temperaturne homeostaze, temperature u ostarjelim organizmima mogu ostati previsoke ili preniske dulje nego kod mladih organizama. To može dovesti do daljnjeg oštećenja stanica ili daljnje neučinkovitosti u proizvodnji hormona i drugih kemikalija.

Loša temperatura homeostaze zbog starenja može biti posljedica nedostatka proizvodnja hormona kod hipotalamusa. Hormoni su proteini koje proizvode ribosomi spojeni na endoplazmatski retikulum (ER) stanica.

ER obrađuje, pohranjuje i izvozi hormone u posebne vezikule putem Golgijev aparat. Mjehurići se stapaju s vanjskim staničnim membranama i svoj sadržaj ostavljaju izvan stanice kao hormoni koji se izlučuju iz endokrinog sustava. Ti su različiti koraci manje učinkoviti u starijim stanicama što dovodi do manje izlučivanja hormona.

Na drugom kraju signalnog lanca, hormonski receptori na vanjskoj membrani stanica može biti manje, a neke mogu biti oštećene. Hormoni tada proizvode manje učinka nego u mlađim stanicama. Manje stanica mijenja svoje ponašanje, a one koje reagiraju na hormone mogu samo malo promijeniti svoje ponašanje. Kao rezultat svih ovih utjecaja, starenje može smanjiti učinkovitost temperaturne homeostaze.

Stanice neprestano troše glukozu i kisik kako bi proizvele energiju za funkcije stanica. Glukoza se distribuira u svaku stanicu u tijelu kroz krvožilni sustav, a njezinu razinu u krvi treba održavati konstantnom. Obje niske razine glukoze ili hipoglikemija i visoke razine ili hiperglikemija može dovesti do smrti.

Razinu glukoze u krvi kontrolira gušterača kroz hormon inzulin. U homeostazi glukoze, stanice u gušterači izlučuju inzulin i distribuiraju se krvnim žilama. Kada je glukoza previsoka, povećava se i razina inzulina u krvi, a inzulin pokreće receptore inzulina na vanjskoj strani stanica.

Okidač oslobađa kemikalije unutar stanice koje povećavaju metabolizam i troše glukozu. Razina glukoze u krvi se vraća prema dolje.

Ako je razina glukoze preniska, organizam osjeća osjećaj gladi. Organizam jede, a hrana se probavlja i razgrađuje na komponente uključujući glukozu u probavnom traktu. Glukoza se apsorbira krvne žile oko probavnog trakta i razina glukoze u krvi se obnavlja.

Na homeostazu glukoze utječu isti faktori starenja kao i temperatura. Stanice gušterače proizvode manje inzulina, a stanični receptori ne rade dobro. Ali postoje dodatni načini na koje starenje može utjecati na razinu glukoze u krvi. Rizik od visoke razine glukoze koja uzrokuje dijabetes povećava se kod starijih ljudi.

Postoje dvije vrste dijabetesa.

Tip I uzrokovan je nedostatkom inzulina, bilo uslijed uništavanja stanica gušterače koje proizvode inzulin ili stanica koje proizvode manje inzulina.

Tip II dijabetes uzrokuju desenzibilizacija receptora na ciljnim stanicama zbog kontinuirane izloženosti visokoj razini inzulina. Ovaj je učinak često posljedica pretilosti ili dugotrajne konzumacije hrane s visokom razinom lako probavljive glukoze. Svi su ti čimbenici teži i češći u starijoj dobi.

Održavanje prave količine voda u krvi je važan za kemijske reakcije stanica. Ako krv sadrži previše vode, voda će ući u stanice i razrijediti stanične otopine. Ako ima premalo vode, stanice gube vodu i utječe na kemijsku difuziju.

Homeostazu vode u krvi kontrolira hipotalamus putem dva kanala, kako slijedi:

• Ako ima previše vode u krvi, hipotalamus šalje hipofizi signal da luči antidiuretski hormon pod nazivom ADH. ADH cilja stanice u bubrezima koje propuštaju više vode u mokraću.
• Ako u krvi ima premalo vode, hipotalamus stvara osjećaj žeđ u organizmu. Organizam pije vodu koja se probavnim sustavom apsorbira u krv.

Starenje ne utječe na kontrolni put u kojem nizak nivo vode dovodi do žeđi, ali starenje bubrega gube masu i više ne reagiraju na signale kao mlađi organi. Kao rezultat toga, stanice mogu dopustiti prolaz vode u urin čak i kada hipotalamus nije dao odgovarajući signal ili se voda može zadržati čak i kada je razina vode u krvi previsoka.

Sve u svemu, homeostaza vode u krvi više nije točna kao u mlađih organizama.

Općenito, starenje utječe na održavanje i obnavljanje homeostaze negativno. Učinak starenja stanica često se pogoršava i one su manje osjetljive na staničnu signalizaciju. Čak i kada stanice izvršavaju svoje funkcije, ostarjeli organizam često je manje sposoban poduzeti potrebne radnje.

Međutim, stvarni učinci starenja za pojedine slučajeve mogu se uvelike razlikovati. Starenje može imati ove negativne učinke, ali ne pokazuju sve pogoršanje funkcionalnosti sve stanice i ostarjeli organizmi.