Kā novecošana ietekmē spēju atjaunot homeostāzi?

Homeostāze ir process, kura laikā organisms regulē savu iekšējo vidi, kritiskos parametrus uzturot pieņemamās robežās. Novecošana ietekmē spēju uzturēt un atjaunot homeostāzi, jo daži organisma izmantotie mehānismi vairs nav tik efektīvi kā jaunā ķermenī.

Daudzos gadījumos nespēja atjaunot homeostāzi var ietekmēt ķermeņa aktivitātes, kā rezultātā var samazināties spējas un slimības. Tipiski parametri, kuriem homeostāze ir jāuztur vai jāatjauno un kurus ietekmē novecošana, ir šādi:

• Ķermeņa temperatūra
• Glikozes līmenis
• Asins ūdens bilance

Mehānismi, ar kuriem šie parametri tiek turēti vēlamajā diapazonā, ietver hormoni, šūnu aktivitātes un darbība no organisma puses. Ja homeostatiskā regulēšana nav iespējama un šo parametru vērtības pārsniedz vajadzīgās robežas, var izraisīt organisma nāvi.

Ja parametrs ir pārāk augsts vai pārāk zems, hormoni izraisa šūnu reakcijas, kas atgriež vērtību normālā līmenī. Piemēram, pārāk augsta temperatūra izraisa pretpasākumus ādā,

Sistēmām darbojoties, ķermeņa temperatūrai atkal ir tendence pazemināties. Homeostāze tiek atjaunota.

Novecošana var ietekmēt homeostatiskā reakcija. Dziedzeris, kas sekrē hormonu, iespējams, vairs nespēj ražot tik daudz hormonu kā iepriekš. Pat ja hormons tiek izdalīts pietiekamā daudzumā, mērķa šūnas, iespējams, vairs nav tik jutīgas pret hormonu.

Viņi var reaģēt mazāk, un homeostatiskā reakcija var būt lēnāka un vājāka. Ķermenis nespēj atjaunot homeostāzi tik ātri, kā tad, kad organisms bija jaunāks.

Ja viens vai vairāki svarīgi homeostatiskie parametri ilgstoši paliek pārāk augsti vai pārāk zemi, pastāv šūnu un organisma bojājumu risks. Ja ķermeņa temperatūra paliek pārāk karsta, organisms var izjust dehidratāciju un smadzeņu darbības traucējumus nervu šūnas pārtrauciet pareizu darbību.

Ja temperatūra ir pārāk zema, ķermeņa funkcijas tiek izslēgtas un ja kāda ķermeņa daļa sasalst, ledus kristāli sabojājas šūnu membrānas un audi.

Daudzu vielu līmenis ir šūnu darbības atslēga. Ja glikoze vai ūdens līmenis ir par augstu vai par zemu, šūnas nevar normāli darboties. Glikoze ir svarīga barības viela, bez kuras šūnas nevar sintezēt nepieciešamās olbaltumvielas. Šūnu darbībai un ķīmiskā signāla izkliedēšanai ir nepieciešams nemainīgs ūdens līmenis.

Homeostāze uztur šīs vērtības tuvu mērķiem. Ja tie ilgstoši paliek pārāk augsti vai pārāk zemi, organismam tiek nodarīts kaitējums.

Homeostāze ir mehānismu kolekcija, ko ķermenis izmanto, lai saglabātu savus darbības mainīgos tuvu vēlamajam noteiktos punktus. Novecošana ir process, kas padara homeostāzes mehānismus mazāk efektīvus. Instrumenti, ko izmanto homeostāzei, organisma dzīves laikā paliek nemainīgi, taču novecojot, rīku var būt mazāk, un instrumenti nedarbojas tik labi kā iepriekš.

Homeostāzē šūnas rada ķīmiskus signālus, kas vērsti uz citām šūnām un maina to uzvedību. Tas notiek trīs veidos:

• Mērķtiecīgās šūnas var aizņemt tieši un individuāla darbība piemēram, metabolizējot vairāk glikozes.
• Šūnas var piedalīties a koordinēta reakcija kurā tāds orgāns kā sirds sitas ātrāk.
• Šūnas var izraisīt sajūtu, kas rada organisms rīkojas, piemēram, dzerot ūdeni, reaģējot uz slāpes sajūtu.

Novecošanās kavē šīs darbības. Daudzas novecojošā organisma šūnas ir zaudējušas spēju veikt savas funkcijas maksimālās efektivitātes dēļ mutācijas viņu DNS, vispārināti kaitējumu vai nolietojums. Šūnām var būt mazāk resursu zaudētas efektivitātes dēļ, un tās var nespēt signēt vai saņemt signālus tikpat labi kā iepriekš.

Pat tad, ja signalizācija darbojas labi un tiek saņemti spēcīgi signāli, šūnas nespēj veikt tādas darbības kā likt sirdij pukstēt ātrāk vai likt organismam meklēt ūdeni. Kaut arī novecošana nav vienāda visiem organismiem vai visiem cilvēkiem, novecošana kopumā var mazināties vispārējā funkcionalitāte, ne tikai homeostāzes atjaunošanā.

Homeostatiskajam mehānismam, kas uztur organismu temperatūru robežās, ir četri atzari. Tās centrālā vadības vienība ir hipotalāms dziedzeris. Tas nosūta ķīmiskos signālus nervu šūnām, ādas šūnām, asinsrites sistēmai un elpošanas sistēmai.

Pārāk augstas temperatūras gadījumā četras filiāles darbojas šādi:

• Hipotalāma signāli padara organismu justies karsti. Cilvēka gadījumā viņi noņem apģērbu vai atrod vēsāku vietu. Šī darbība ir brīvprātīga; pārējās trīs filiāles ir piespiedu kārtā, notiek automātiski.
• Hipotalāms sūta signālus ādas šūnām. Receptori uz virsmas sviedru dziedzeris šūnas saistās ar ķīmiskajiem signāliem un izraisa sviedru šūnu darbību, kas galu galā liek šūnām izdalīt sviedrus.
• Ķīmiskie signāli tiek nosūtīti uz šūnām, kas kontrolē asinsrites sistēma un uz kapilāriem pie ādas. Kontroles šūnas tiek stimulētas raidīt signālu, kas paātrina sirdsdarbību. Šūnas kapilāru sienās izplešas un kapilāri paplašinās, ieviešot karstas asinis organisma ādā.
• Līdzīgi signāli tiek nosūtīti elpošanas sistēmas kontroles šūnas. Šīs šūnas reaģē uz signālu sūtīšanu, lai paātrinātu elpošanu. Šī reakcija ir īpaši svarīga dzīvniekiem, kuri elsošanu izmanto kā atdzišanas līdzekli.

Pārāk aukstai temperatūrai līdzīgiem signāliem ir pretējs efekts, piemēram, liek organismam meklēt siltu telpu vai samazinās kapilāri ādas tuvumā. Katrā gadījumā daudzām sistēmām ir jāsadarbojas koordinēti, lai atjaunotu temperatūras homeostāzi.

Novecojošās šūnas neveic šūnu funkcijas tik efektīvi kā jaunākas šūnas. Temperatūras homeostāzes gadījumā novecojošo organismu temperatūra var palikt pārāk augsta vai pārāk zema ilgāk nekā jauniem organismiem. Tas var izraisīt papildu šūnu bojājumus vai papildu neefektivitāti hormonu un citu ķīmisku vielu ražošanā.

Sliktas temperatūras homeostāze novecošanās dēļ var rasties hormonu ražošana pie hipotalāma. Hormoni ir olbaltumvielas, ko ražo ribosomas, kas piestiprinātas pie endoplazmatiskais tīklojums (ER) šūnu.

ER apstrādā, uzglabā un eksportē hormonus īpašos pūslīšos, izmantojot Golgi aparāts. Pūslīši saplūst ar ārējām šūnu membrānām un atstāj to saturu ārpus šūnas kā endokrīnās sistēmas izdalīti hormoni. Šīs dažādās darbības vecāka gadagājuma šūnās ir mazāk efektīvas, kā rezultātā mazāk izdalās hormoni.

Signalizācijas ķēdes otrajā galā hormonu receptori šūnu ārējā membrānā var būt mazāk, un daži var būt bojāti. Tad hormoni rada mazāku efektu nekā jaunākās šūnās. Mazāk šūnu maina savu uzvedību, un tie, kas reaģē uz hormoniem, var mainīt savu uzvedību tikai nedaudz. Visu šo ietekmju rezultātā novecošanās var samazināt temperatūras homeostāzes efektivitāti.

Šūnas pastāvīgi patērē glikozi un skābekli, lai ražotu enerģiju šūnu funkcijām. Glikoze caur asinsrites sistēmu tiek izplatīta visās ķermeņa šūnās, un tās līmenis asinīs ir jāsaglabā nemainīgs. Gan zems glikozes vai hipoglikēmija un augsts līmenis vai hiperglikēmija var izraisīt nāvi.

Glikozes līmeni asinīs kontrolē aizkuņģa dziedzeris caur hormona insulīnu. Glikozes homeostāzē insulīns tiek izdalīts aizkuņģa dziedzera šūnās un izplatās caur asinsvadiem. Ja glikoze ir pārāk augsta, palielinās arī insulīna līmenis asinīs, un insulīna iedarbina insulīna receptorus šūnu ārpusē.

Aktivizētājs šūnas iekšienē atbrīvo ķīmiskas vielas, kas palielina metabolismu un patērē glikozi. Glikozes līmenis asinīs atkal samazinās.

Ja glikozes līmenis ir pārāk zems, organisms izjūt bada sajūtu. Organisms ēd, un pārtika tiek sagremota un sadalīta sastāvdaļās, ieskaitot glikozi gremošanas traktā. Glikozi absorbē asinsvadi ap gremošanas traktu un tiek atjaunots glikozes līmenis asinīs.

Glikozes homeostāzi ietekmē tie paši novecošanās faktori kā temperatūrai. Aizkuņģa dziedzera šūnas ražo mazāk insulīna, un šūnu receptori nedarbojas tik labi. Bet ir arī citi veidi, kā novecošana var ietekmēt glikozes līmeni asinīs. Augsta glikozes līmeņa izraisīšanas risks diabēts palielinās gados vecākiem cilvēkiem.

Ir divu veidu diabēts.

I tips izraisa insulīna trūkums, vai nu aizkuņģa dziedzera insulīnu ražojošo šūnu iznīcināšanas dēļ, vai arī šūnas, kas ražo mazāk insulīna.

II tips diabētu izraisa mērķa šūnu receptoru desensibilizācija nepārtrauktas augsta insulīna līmeņa dēļ. Šo efektu bieži izraisa aptaukošanās vai ilgstoša pārtikas lietošana ar augstu viegli sagremojamas glikozes līmeni. Visi šie faktori ir smagāki un biežāk sastopami vecumdienās.

Pareizā daudzuma uzturēšana ūdens asinīs ir svarīga šūnu ķīmiskām reakcijām. Ja asinīs ir pārāk daudz ūdens, ūdens iekļūs šūnās un atšķaidīs šūnu šķīdumus. Ja ūdens ir par maz, šūnas zaudē ūdeni un tiek ietekmēta ķīmiskā difūzija.

Asins ūdens homeostāzi kontrolē hipotalāms pa diviem kanāliem šādi:

• Ja asinīs ir pārāk daudz ūdens, hipotalāms nosūta signālu hipofīzei, lai izdalītu antidiurētiskais hormons sauca ADH. ADH mērķis ir nieru šūnas, kas urīnā ieplūst vairāk ūdens.
• Ja asinīs ir pārāk maz ūdens, hipotalāms rada slāpes organismā. Organisms dzer ūdeni, kas caur gremošanas sistēmu tiek absorbēts asinīs.

Novecošana neietekmē kontroles ceļu, kurā zems ūdens līmenis noved pie slāpēm, bet novecojošas nieres zaudē masu un vairs nav tik reaģējoši uz signāliem kā jaunāki orgāni. Rezultātā šūnas var ļaut ūdenim nokļūt urīnā pat tad, ja hipotalāms nav devis atbilstošu signālu, vai arī ūdens var noturēties pat tad, ja asins līmenis asinīs ir pārāk augsts.

Kopumā asins ūdens homeostāze vairs nav tik precīza kā jaunākiem organismiem.

Parasti novecošana ietekmē homeostāzes uzturēšanu un atjaunošanu negatīvi. Novecojošo šūnu darbība bieži pasliktinās, un tās ir mazāk jutīgas pret šūnu signālu. Pat tad, kad šūnas veic savas funkcijas, novecojušais organisms bieži vien nespēj veikt nepieciešamās darbības.

Tomēr faktiskā novecošanas ietekme atsevišķos gadījumos var būt ļoti atšķirīga. Novecošanai var būt šīs negatīvās sekas, taču ne visām novecojošajām šūnām un novecojošajiem organismiem ir vienāda funkcionalitātes pasliktināšanās.