omeostasi è il processo attraverso il quale un organismo regola il proprio ambiente interno, mantenendo i parametri critici entro limiti accettabili. L'invecchiamento influisce sulla capacità di mantenere e ripristinare l'omeostasi perché alcuni dei meccanismi utilizzati dall'organismo non sono più efficaci come in un corpo giovane.
In molti casi l'incapacità di ripristinare l'omeostasi può influenzare le attività del corpo e può portare a capacità ridotte e malattie. I parametri tipici per i quali l'omeostasi deve essere mantenuta o ripristinata e che sono influenzati dall'invecchiamento sono i seguenti:
- Temperatura corporea
- Livelli di glucosio
- Bilancio idrico sanguigno
I meccanismi con cui questi parametri sono mantenuti entro un intervallo desiderabile includono l'azione di ormoni, le attività delle cellule e l'azione da parte dell'organismo. Se la regolazione omeostatica non è possibile ei valori di questi parametri rimangono al di fuori dei limiti richiesti, può verificarsi la morte dell'organismo.
L'invecchiamento influisce sulla risposta del corpo alla regolazione omeostatica
Quando un parametro è troppo alto o troppo basso, gli ormoni innescano reazioni cellulari che riportano il valore al suo livello normale. Ad esempio, una temperatura troppo alta innesca contromisure nella pelle, sistemi circolatorio e respiratorio. Il ipotalamo ghiandola invia ormoni a questi sistemi, segnalando loro di raffreddare il corpo.
Quando i sistemi entrano in azione, la temperatura corporea tende a scendere di nuovo. L'omeostasi è ripristinata.
L'invecchiamento può influenzare il risposta omeostatica. La ghiandola che secerne l'ormone potrebbe non essere più in grado di produrre tanto ormone quanto prima. Anche se l'ormone viene secreto in quantità sufficienti, le cellule bersaglio potrebbero non essere più così sensibili all'ormone.
Possono reagire meno e la risposta omeostatica può essere più lenta e più debole. Il corpo non è in grado di ripristinare l'omeostasi così rapidamente come quando l'organismo era più giovane.
Gli esempi di squilibrio omeostatico dimostrano i rischi di una regolamentazione insufficiente
Se uno o più parametri omeostatici importanti rimangono troppo alti o troppo bassi a lungo, c'è il rischio di danni alle cellule e all'organismo. Se la temperatura corporea rimane troppo calda, l'organismo può soffrire di disidratazione e compromissione delle funzioni cerebrali poiché il cellule nervose smettere di funzionare correttamente.
Se la temperatura è troppo bassa, le funzioni corporee si spengono e se una qualsiasi parte del corpo si congela, i cristalli di ghiaccio si danneggiano membrane cellulari e tessuto.
I livelli di molte sostanze sono una chiave per le attività cellulari. Se glucosio o livelli dell'acqua sono troppo alti o troppo bassi, le cellule non possono funzionare normalmente. Il glucosio è un nutriente importante senza il quale le cellule non possono sintetizzare le proteine di cui hanno bisogno. È necessario un livello d'acqua costante per la funzione cellulare e la diffusione del segnale chimico.
L'omeostasi mantiene questi valori vicini ai loro obiettivi. Se rimangono troppo alti o troppo bassi a lungo, l'organismo subisce danni.
L'omeostasi e l'invecchiamento agiscono in direzioni opposte
L'omeostasi è l'insieme dei meccanismi che il corpo utilizza per mantenere le sue variabili operative vicine a quelle desiderate set point. L'invecchiamento è un processo che rende meno efficaci i meccanismi dell'omeostasi. Gli strumenti utilizzati per l'omeostasi rimangono gli stessi per tutta la vita dell'organismo, ma con l'invecchiamento potrebbero esserci meno strumenti e gli strumenti non funzionano come prima.
Nell'omeostasi, le cellule producono segnali chimici che prendono di mira altre cellule e ne modificano il comportamento. Ciò avviene in tre modi:
- Le cellule mirate possono prendere direttamente e azione individuale come metabolizzare più glucosio.
- Le cellule possono partecipare a a reazione coordinata in cui un organo come il cuore batte più velocemente.
- Le cellule possono causare una sensazione che rende il l'organismo agisce, come bere acqua in risposta a una sensazione di sete.
L'invecchiamento ostacola queste azioni. Molte delle cellule in un organismo che invecchia hanno perso parte della loro capacità di svolgere le loro funzioni al massimo dell'efficienza a causa di mutazioni nel loro DNA, generalizzato danno o usura. Le cellule potrebbero avere meno risorse a causa della perdita di efficienza e potrebbero non essere in grado di segnalare o ricevere segnali come prima.
Anche quando la segnalazione funziona bene e vengono ricevuti segnali forti, le cellule sono meno in grado di compiere azioni come far battere il cuore più velocemente o far cercare l'acqua all'organismo. Sebbene l'invecchiamento non sia lo stesso per tutti gli organismi o per tutti gli esseri umani, l'invecchiamento in generale può ridursi funzionalità generale, non solo nel ripristinare l'omeostasi.
L'omeostasi della temperatura dipende da molte funzioni cellulari
Il meccanismo omeostatico che mantiene la temperatura degli organismi entro limiti ha quattro rami. La sua unità di comando centrale è il ipotalamo ghiandola. Invia segnali chimici alle cellule nervose, alle cellule della pelle, al sistema circolatorio e al sistema respiratorio.
Per temperature troppo elevate i quattro rami funzionano come segue:
- I segnali dall'ipotalamo fanno l'organismo sentire caldo. Nel caso degli umani, si tolgono i vestiti o trovano un posto più fresco. Questa azione è volontaria; gli altri tre rami sono involontari, avvengono automaticamente.
- L'ipotalamo invia segnali alle cellule della pelle. Recettori sulla superficie di ghiandole sudoripare le cellule si legano ai segnali chimici e attivano l'attività all'interno delle cellule del sudore che alla fine porta le cellule a secernere sudore.
- I segnali chimici vengono inviati alle cellule che controllano la sistema circolatorio e ai capillari vicino alla pelle. Le cellule di controllo sono stimolate a inviare un segnale che accelera il battito del cuore. Le cellule delle pareti dei capillari si espandono ei capillari si dilatano, portando sangue caldo alla pelle dell'organismo.
- Segnali simili vengono inviati al sistema respiratorio cellule di controllo. Queste cellule reagiscono per inviare segnali per accelerare la respirazione. Questa reazione è particolarmente importante per gli animali che usano l'ansimare come mezzo per rinfrescarsi.
Per temperature troppo fredde, segnali simili hanno effetti opposti come far cercare all'organismo uno spazio caldo o restringere i capillari vicino alla pelle. In ogni caso molti sistemi devono interagire in modo coordinato per ripristinare l'omeostasi della temperatura.
L'invecchiamento può ridurre la capacità di omeostasi della temperatura
Le cellule che invecchiano non svolgono le funzioni cellulari con la stessa efficienza delle cellule più giovani. Nel caso dell'omeostasi della temperatura, le temperature negli organismi che invecchiano possono rimanere troppo alte o troppo basse più a lungo rispetto agli organismi giovani. Ciò può portare a ulteriori danni cellulari o ulteriori inefficienze nella produzione di ormoni e altre sostanze chimiche.
La scarsa omeostasi della temperatura dovuta all'invecchiamento può essere dovuta a una mancanza di produzione di ormoni all'ipotalamo. Gli ormoni sono proteine prodotte dai ribosomi attaccati al reticolo endoplasmatico (RE) di cellule.
Il pronto soccorso processa, immagazzina ed esporta gli ormoni in speciali vescicole attraverso il Apparato del Golgi. Le vescicole si fondono con le membrane cellulari esterne e lasciano il loro contenuto all'esterno della cellula come ormoni secreti dal sistema endocrino. Questi diversi passaggi sono meno efficienti nelle cellule invecchiate e portano a una minore secrezione di ormoni.
All'altra estremità della catena di segnalazione, recettori ormonali sulla membrana esterna delle cellule possono essere meno numerosi e alcuni possono essere danneggiati. Gli ormoni producono quindi un effetto minore rispetto alle cellule più giovani. Meno cellule cambiano il loro comportamento e quelle che reagiscono agli ormoni possono cambiare il loro comportamento solo leggermente. Come risultato di tutte queste influenze, l'invecchiamento può ridurre l'efficacia dell'omeostasi della temperatura.
L'omeostasi del glucosio è fondamentale per le funzioni cellulari
Le cellule consumano costantemente glucosio e ossigeno per produrre energia per le funzioni cellulari. Il glucosio viene distribuito a ogni cellula del corpo attraverso il sistema circolatorio e il suo livello nel sangue deve essere mantenuto costante. Entrambi bassi livelli di glucosio o ipoglicemia e alti livelli o iperglicemia può portare alla morte.
Il livello di glucosio nel sangue è controllato dal pancreas attraverso l'ormone insulina. Nell'omeostasi del glucosio, l'insulina viene secreta dalle cellule del pancreas e distribuita attraverso i vasi sanguigni. Quando il glucosio è troppo alto, aumentano anche i livelli di insulina nel sangue e i recettori dell'insulina all'esterno delle cellule vengono attivati dall'insulina.
L'innesco rilascia sostanze chimiche all'interno della cellula che aumentano il metabolismo e consumano il glucosio. Il livello di glucosio nel sangue si abbassa.
Se il livello di glucosio è troppo basso, l'organismo avverte una sensazione di fame. L'organismo mangia e il cibo viene digerito e scomposto in componenti compreso il glucosio nel tratto digestivo. Il glucosio viene assorbito da vasi sanguigni intorno al tubo digerente e il livello di glucosio nel sangue viene ripristinato.
Quando l'omeostasi del glucosio viene ridotta dall'invecchiamento, può verificarsi il diabete
L'omeostasi del glucosio è influenzata dagli stessi fattori di invecchiamento della temperatura. Le cellule del pancreas producono meno insulina e i recettori cellulari non funzionano altrettanto bene. Ma ci sono altri modi in cui l'invecchiamento può influenzare i livelli di glucosio nel sangue. Il rischio che alti livelli di glucosio causino diabete aumenta nelle persone anziane.
Ci sono due tipi di diabete.
Tipo I è causato da una mancanza di insulina, dovuta alla distruzione delle cellule del pancreas che producono insulina o delle cellule che producono meno insulina.
Tipo II il diabete è causato dalla desensibilizzazione dei recettori sulle cellule bersaglio a causa della continua esposizione ad alti livelli di insulina. Questo effetto è spesso dovuto all'obesità o al consumo a lungo termine di alimenti con alti livelli di glucosio facilmente digeribile. Tutti questi fattori sono più gravi e più comuni nella vecchiaia.
L'invecchiamento può influenzare l'equilibrio idrico del sangue
Mantenere la giusta quantità di acqua nel sangue è importante per le reazioni chimiche cellulari. Se il sangue contiene troppa acqua, l'acqua entrerà nelle cellule e diluirà le soluzioni cellulari. Se c'è poca acqua, le cellule perdono acqua e la diffusione chimica ne risente.
L'omeostasi dell'acqua nel sangue è controllata dal ipotalamo tramite due canali come segue:
- Se c'è troppa acqua nel sangue, l'ipotalamo invia un segnale alla ghiandola pituitaria per secernere un ormone antidiuretico chiamato ADH. L'ADH prende di mira le cellule dei reni che consentono più acqua nelle urine.
- Se c'è poca acqua nel sangue, l'ipotalamo crea una sensazione di sensation sete nell'organismo. L'organismo beve acqua, che viene assorbita attraverso l'apparato digerente nel sangue.
L'invecchiamento non influisce sul percorso di controllo in cui un basso livello dell'acqua porta alla sete, ma reni che invecchiano perdono massa e non rispondono più ai segnali come gli organi più giovani. Di conseguenza, le cellule possono consentire all'acqua di passare nelle urine anche quando l'ipotalamo non ha dato il segnale corrispondente o l'acqua può essere trattenuta anche quando il livello dell'acqua nel sangue è troppo alto.
Nel complesso, l'omeostasi dell'acqua nel sangue non è più accurata come negli organismi più giovani.
In generale, l'invecchiamento influisce sul mantenimento e sul ripristino dell'omeostasi negativamente. Le prestazioni delle cellule che invecchiano spesso si deteriorano e sono meno sensibili alla segnalazione cellulare. Anche quando le cellule svolgono le loro funzioni, l'organismo invecchiato è spesso meno in grado di compiere le azioni necessarie.
Tuttavia, gli effetti effettivi dell'invecchiamento nei singoli casi possono variare notevolmente. L'invecchiamento può avere questi effetti negativi, ma non tutte le cellule e gli organismi che invecchiano mostrano lo stesso deterioramento della funzionalità.