כיצד הזדקנות משפיעה על היכולת להחזיר הומאוסטזיס?

הומאוסטזיס הוא התהליך שבאמצעותו אורגניזם מווסת את סביבתו הפנימית, תוך שמירה על פרמטרים קריטיים בגבולות מקובלים. ההזדקנות משפיעה על היכולת לשמור ולהחזיר את ההומאוסטזיס מכיוון שחלק מהמנגנונים המשמשים את האורגניזם כבר אינם יעילים כמו בגוף צעיר.

במקרים רבים חוסר היכולת להחזיר הומאוסטזיס יכול להשפיע על פעילות הגוף ועלול לגרום להפחתת יכולות ומחלות. הפרמטרים האופייניים שעבורם יש לשמור או לשחזר הומאוסטזיס ואשר מושפעים מההזדקנות כוללים את הדברים הבאים:

• טמפרטורת הגוף
• רמות גלוקוז
• מאזן מים בדם

המנגנונים שבאמצעותם נשמרים פרמטרים אלה בטווח רצוי כוללים את הפעולה של הורמונים, פעילויות של תאים ופעולה מצד האורגניזם. אם ויסות הומאוסטטי אינו אפשרי וערכי הפרמטרים הללו נותרים מחוץ לגבולות הנדרשים, עלול לגרום למוות של האורגניזם.

כאשר פרמטר גבוה מדי או נמוך מדי, הורמונים מפעילים תגובות תאים המחזירות את הערך לרמתו הרגילה. לדוגמא, טמפרטורה גבוהה מדי מפעילה אמצעי נגד בעור, מערכות הדם והנשימה. ה היפותלמוס בלוטה שולחת הורמונים למערכות אלה, ומסמנת להם להתקרר בגוף.

כאשר המערכות נובעות לפעולה, טמפרטורת הגוף נוטה לרדת שוב. ההומאוסטזיס משוחזר.

הזדקנות יכולה להשפיע על תגובה הומאוסטטית. יתכן שהבלוטה המפרישה את ההורמון כבר לא תוכל לייצר הורמון כמו בעבר. גם אם ההורמון מופרש בכמויות מספיקות, ייתכן שתאי היעד כבר אינם רגישים כהורמון.

הם עשויים להגיב פחות והתגובה ההומאוסטטית עשויה להיות איטית וחלשה יותר. הגוף אינו מסוגל להחזיר את ההומאוסטזיס באותה מהירות כמו שהאורגניזם היה צעיר יותר.

אם אחד או כמה מהפרמטרים ההומאוסטטיים החשובים נשארים גבוהים מדי או נמוכים מדי לאורך זמן, קיים סיכון לפגיעה בתאים ובאורגניזם. אם טמפרטורת הגוף נותרה חמה מדי, האורגניזם עלול לסבול מהתייבשות ופגיעה בתפקוד המוח כמו תאי עצבים להפסיק לפעול כמו שצריך.

אם הטמפרטורה נמוכה מדי, התפקודים הגופניים מושבתים, ואם חלק בגוף קופא, גבישי הקרח פוגעים קרומי תאים ורקמות.

רמות החומרים הרבים הן מפתח לפעילות התאים. אם גלוקוז אוֹ מפלסי מים גבוהים מדי או נמוכים מדי, התאים אינם יכולים לתפקד כרגיל. גלוקוז הוא חומר מזין חשוב שבלעדיו תאים אינם יכולים לסנתז את החלבונים הנחוצים להם. יש צורך במפלס מים קבוע לצורך תפקוד התא ופיזור האות הכימי.

הומאוסטזיס שומר על ערכים אלה קרוב ליעדיהם. אם הם נשארים גבוהים מדי או נמוכים מדי לאורך זמן, האורגניזם סובל מנזק.

הומאוסטזיס הוא אוסף המנגנונים שהגוף משתמש בהם כדי לשמור על משתני התפעול שלו ליד הרצוי להם נקודות נקודה. הזדקנות היא תהליך שהופך את מנגנוני ההומאוסטזיס ליעילים פחות. הכלים המשמשים להומאוסטזיס נשארים זהים לאורך חיי האורגניזם, אך עם ההזדקנות יתכן שיש פחות כלים והכלים לא עובדים כמו פעם.

בהומאוסטזיס, תאים מייצרים אותות כימיים המכוונים לתאים אחרים ומשנים את התנהגותם. זה קורה בשלוש דרכים:

• התאים הממוקדים עשויים לקחת ישירות ו פעולה פרטנית כגון חילוף חומרים של יותר גלוקוז.
• התאים עשויים להשתתף ב- תגובה מתואמת בו איבר כמו הלב פועם מהר יותר.
• התאים עלולים לגרום לתחושה שעושה את אורגניזם לפעול, כמו שתיית מים בתגובה לתחושת צמא.

הזדקנות מעכבת פעולות אלה. רבים מהתאים באורגניזם מזדקן איבדו חלק מיכולתם לבצע את תפקידיהם ביעילות שיא עקב מוטציות ב- DNA שלהם, כללי נֵזֶק אוֹ בְּלַאי. לתאים יש פחות משאבים כתוצאה מיעילות אבודה וייתכן שלא יוכלו לאותת או לקבל אותות כמו בעבר.

גם כאשר האיתות עובד היטב ומתקבלים איתותים חזקים, תאים מסוגלים פחות לנקוט בפעולות כמו לגרום ללב לפעום מהר יותר או לגרום לאורגניזם לחפש מים. בעוד ההזדקנות אינה זהה לכל האורגניזמים או לכל בני האדם, ההזדקנות באופן כללי יכולה להפחית פונקציונליות כוללת, לא רק בשיקום ההומאוסטזיס.

המנגנון ההומיאוסטטי השומר על טמפרטורה של אורגניזמים בגבולות כולל ארבעה ענפים. יחידת הפיקוד המרכזית שלה היא היפותלמוס בלוטה. הוא שולח אותות כימיים לתאי עצב, לתאי עור, למערכת הדם ולמערכת הנשימה.

לטמפרטורות גבוהות מדי, ארבעת הסניפים פועלים באופן הבא:

• האותות מההיפותלמוס הופכים את האורגניזם מרגיש חם. במקרה של בני אדם, הם מסירים בגדים או מוצאים מקום קריר יותר. פעולה זו היא וולונטרית; שלושת הענפים האחרים אינם רצוניים, ומתרחשים אוטומטית.
• ההיפותלמוס שולח אותות לתאי העור. קולטנים על פני השטח של בלוטת זיעה תאים נקשרים עם האותות הכימיים ומפעילים פעילות בתוך תאי הזיעה שבסופו של דבר מובילים את התאים להפרשת זיעה.
• אותות כימיים נשלחים לתאים השולטים ב- מערכת דם ולנימים הסמוכים לעור. מגרים את תאי הבקרה להעביר אות המזרז את פעימות הלב. תאים בדפנות הנימים מתרחבים והנימים מתרחבים ומביאים דם חם לעור האורגניזם.
• אותות דומים נשלחים אל מערכת נשימה תאי בקרה. תאים אלה מגיבים לשליחת אותות להאצת הנשימה. תגובה זו חשובה במיוחד עבור בעלי חיים המשתמשים בהתנשפות כאמצעי להתקרר.

לטמפרטורות קרות מדי, לאותות דומים יש השפעות הפוכות כמו לגרום לאורגניזם לחפש חלל חם או לכווץ את הנימים ליד העור. בשני המקרים מערכות רבות צריכות לתקשר בצורה מתואמת בכדי להחזיר את הומאוסטזיס הטמפרטורה.

תאי הזדקנות אינם מבצעים פונקציות תאים באותה יעילות כמו תאים צעירים יותר. במקרה של הומאוסטזיס טמפרטורה, הטמפרטורות באורגניזמים מזדקנים עשויות להישאר גבוהות או נמוכות מדי זמן רב יותר מאשר עבור אורגניזמים צעירים. זה יכול להוביל לפגיעה נוספת בתאים או לחוסר יעילות נוספת בייצור הורמונים וכימיקלים אחרים.

הומאוסטזיס בטמפרטורה ירודה עקב הזדקנות עשוי לנבוע ממחסור ב ייצור הורמונים בהיפותלמוס. הורמונים הם חלבונים המיוצרים על ידי ריבוזומים המחוברים ל רשתית אנדופלזמית (ER) של תאים.

ה- ER מעבד, מאחסן ומייצא את ההורמונים בשלפוחיות מיוחדות דרך ה- מערכת גולג'י. השלפוחית ​​מתמזגת עם קרומי התא החיצוניים ומשאירה את תוכנם מחוץ לתא כהורמונים המופרשים אנדוקריניים. השלבים השונים הללו יעילים פחות בתאים בגילאים המובילים להפרשת הורמונים פחות.

בקצה השני של שרשרת האיתות, קולטני הורמונים על הממברנה החיצונית של התאים עשויה להיות פחותה וחלקם עלולים להיפגע. ההורמונים מייצרים אפקט פחות מאשר בתאים צעירים יותר. פחות תאים משנים את התנהגותם ואלה המגיבים להורמונים עשויים לשנות את התנהגותם רק במעט. כתוצאה מכל ההשפעות הללו, ההזדקנות יכולה להפחית את היעילות של הומאוסטזיס בטמפרטורה.

תאים צורכים כל הזמן גלוקוז וחמצן כדי לייצר אנרגיה לתפקודי תאים. גלוקוז מופץ לכל תא בגוף דרך מערכת הדם ויש לשמור על רמתו בדם קבועה. שתי רמות נמוכות של גלוקוז או היפוגליקמיה ורמות גבוהות או היפר גליקמיה יכול להוביל למוות.

רמת הגלוקוז בדם נשלטת על ידי לַבלָב דרך הורמון האינסולין. בהומאוסטזיס של גלוקוז, אינסולין מופרש על ידי תאים בלבלב ומופץ דרך כלי הדם. כאשר הגלוקוז גבוה מדי, רמות האינסולין בדם עולות גם כן וקולטני האינסולין בחלק החיצוני של התאים מופעלים על ידי האינסולין.

ההדק משחרר כימיקלים בתוך התא המגבירים את חילוף החומרים וצורכים גלוקוז. רמת הגלוקוז בדם יורדת בחזרה.

אם רמת הגלוקוז נמוכה מדי, האורגניזם חווה תחושת רעב. האורגניזם אוכל והמזון מתעכל ומתפרק לרכיבים כולל גלוקוז במערכת העיכול. הגלוקוז נספג על ידי כלי דם סביב מערכת העיכול ורמת הגלוקוז בדם מוחזרת.

הומאוסטזיס של גלוקוז מושפע מאותם גורמי הזדקנות כמו לטמפרטורה. תאים בלבלב מייצרים פחות אינסולין וקולטני התאים לא עובדים טוב. אך ישנן דרכים נוספות בהן ההזדקנות יכולה להשפיע על רמות הגלוקוז בדם. הסיכון ללקות ברמות גלוקוז גבוהות סוכרת עליות בקרב אנשים מבוגרים.

ישנם שני סוגים של סוכרת.

סוג I נגרמת על ידי מחסור באינסולין, בין אם בגלל הרס התאים המייצרים אינסולין בלבלב או התאים המייצרים פחות אינסולין.

סוג II סוכרת נגרמת כתוצאה מכך שהקולטנים בתאי המטרה הופכים ללא רגישים בגלל חשיפה מתמשכת לרמות גבוהות של אינסולין. השפעה זו נובעת לעיתים קרובות מהשמנת יתר או מצריכה ארוכת טווח של מזון עם רמות גבוהות של גלוקוז לעיכול בקלות. כל הגורמים הללו חמורים יותר ונפוצים יותר בגיל מבוגר.

שמירה על כמות נכונה של מים בדם חשוב לתגובות כימיות בתאים. אם הדם מכיל יותר מדי מים, מים יכנסו לתאים ויפרו תמיסות תאים. אם יש מעט מדי מים, התאים מאבדים מים ומופץ דיפוזיה כימית.

הומאוסטזיס של מים בדם נשלט על ידי היפותלמוס באמצעות שני ערוצים כדלקמן:

• אם יש יותר מדי מים בדם, ההיפותלמוס שולח אות לבלוטת יותרת המוח להפריש הורמון נוגד השתנה נקרא ADH. ADH מכוון לתאים בכליות שמאפשרים יותר מים לשתן.
• אם יש מעט מדי מים בדם, ההיפותלמוס יוצר תחושה של צָמָא באורגניזם. האורגניזם שותה מים, הנספגים דרך מערכת העיכול לדם.

ההזדקנות אינה משפיעה על נתיב הבקרה בו מפלס מים נמוך מוביל לצמא, אלא הזדקנות הכליות מאבדים מסה וכבר אינם מגיבים לאותות כמו איברים צעירים יותר. כתוצאה מכך, תאים עשויים לאפשר למים לעבור לשתן גם כאשר ההיפותלמוס לא נתן את האות המתאים, או שמירה על מים גם כאשר מפלס המים בדם גבוה מדי.

בסך הכל, הומאוסטזיס של מים בדם כבר אינו מדויק כמו באורגניזמים צעירים יותר.

באופן כללי, הזדקנות משפיעה על התחזוקה והשבת ההומאוסטזיס באופן שלילי. הביצועים של תאים מזדקנים לעיתים קרובות מתדרדרים והם פחות רגישים לאיתות תאים. גם כאשר התאים מבצעים את תפקידיהם, לעתים קרובות האורגניזם המיושן פחות מסוגל לבצע את הפעולות הנדרשות.

עם זאת, ההשפעות האמיתיות של ההזדקנות במקרים בודדים עשויות להשתנות במידה רבה. להזדקנות יכולות להיות השפעות שליליות אלו אך לא כל התאים המזדקנים ואורגניזמים המזדקנים מציגים את אותה הידרדרות בפונקציונליות.