Hvordan påvirker aldring evnen til å gjenopprette homeostase?

Homeostase er prosessen der en organisme regulerer sitt indre miljø, og holder kritiske parametere innenfor akseptable grenser. Aldring påvirker evnen til å opprettholde og gjenopprette homeostase fordi noen av mekanismene som brukes av organismen ikke lenger er like effektive som i en ung kropp.

I mange tilfeller kan manglende evne til å gjenopprette homeostase påvirke kroppens aktiviteter og føre til reduserte evner og sykdommer. Typiske parametere som homeostase må opprettholdes eller gjenopprettes for, og som påvirkes av aldring, inkluderer følgende:

• Kroppstemperatur
• Glukosenivåer
• Blod vannbalanse

Mekanismene som disse parametrene holdes innenfor et ønskelig område inkluderer virkningen av hormoner, aktivitetene til celler og handlingen fra organismen. Hvis homeostatisk regulering ikke er mulig og verdiene til disse parametrene holder seg utenfor de nødvendige grensene, kan organismen dø.

Når en parameter er for høy eller for lav, utløser hormoner cellereaksjoner som bringer verdien tilbake til sitt normale nivå. For eksempel utløser for høy temperatur mottiltak i huden,

Når systemene begynner å virke, har kroppstemperaturen en tendens til å gå ned igjen. Homeostase er gjenopprettet.

Aldring kan påvirke homeostatisk respons. Kjertelen som utskiller hormonet, kan ikke lenger produsere så mye hormon som før. Selv om hormonet utskilles i tilstrekkelige mengder, kan det hende at målcellene ikke lenger er like følsomme for hormonet.

De kan reagere mindre, og den homeostatiske responsen kan være tregere og svakere. Kroppen er ikke i stand til å gjenopprette homeostase så raskt som da organismen var yngre.

Hvis en eller flere av de viktige homeostatiske parametrene holder seg for høye eller for lave lenge, er det en risiko for skade på celler og organismen. Hvis kroppstemperaturen forblir for varm, kan organismen lide dehydrering og nedsatt hjernefunksjon som den nerveceller slutte å fungere ordentlig.

Hvis temperaturen er for lav, kroppsfunksjonene stenges, og hvis noen deler av kroppen fryser, skader iskrystallene cellemembraner og vev.

Nivåene av mange stoffer er en nøkkel til celleaktiviteter. Hvis glukose eller vannstand er for høye eller for lave, kan ikke celler fungere normalt. Glukose er et viktig næringsstoff uten hvilke celler ikke kan syntetisere proteinene de trenger. Et konstant vannstand er nødvendig for cellefunksjon og kjemisk signaldiffusjon.

Homeostase holder disse verdiene nær målene. Hvis de forblir for høye eller for lave lenge, lider organismen skade.

Homeostase er samlingen av mekanismer kroppen bruker for å holde driftsvariablene nær ønsket sette poeng. Aldring er en prosess som gjør mekanismene til homeostase mindre effektive. Verktøyene som brukes til homeostase forblir de samme i løpet av organismen, men med aldring kan det være færre verktøy, og verktøyene fungerer ikke like bra som før.

I homeostase produserer celler kjemiske signaler som er målrettet mot andre celler og endrer atferd. Dette skjer på tre måter:

• De målrettede cellene kan ta direkte og individuell handling slik som å metabolisere mer glukose.
• Cellene kan delta i en koordinert reaksjon der et organ som hjertet banker raskere.
• Cellene kan forårsake en følelse som gjør organisme ta affære, slik som drikkevann som svar på en følelse av tørst.

Aldring hindrer disse handlingene. Mange av cellene i en aldrende organisme har mistet noe av deres evne til å utføre sine funksjoner på topp effektivitet pga mutasjoner i deres DNA, generalisert skader eller slitasje. Cellene kan ha færre ressurser som et resultat av tapt effektivitet og kan ikke være i stand til å signalisere eller motta signaler så godt som før.

Selv når signalering fungerer bra og sterke signaler mottas, er celler mindre i stand til å iverksette tiltak som å få hjertet til å slå raskere eller få organismen til å se etter vann. Selv om aldring ikke er den samme for alle organismer eller mennesker, kan aldring generelt reduseres generell funksjonalitet, ikke bare for å gjenopprette homeostase.

Den homeostatiske mekanismen som holder temperaturen på organismer innenfor grenser har fire grener. Dens sentrale kommandoenhet er hypotalamus kjertel. Den sender ut kjemiske signaler til nerveceller, hudceller, sirkulasjonssystemet og luftveiene.

For for høye temperaturer fungerer de fire grenene som følger:

• Signalene fra hypothalamus gjør organismen føler deg varm. Når det gjelder mennesker, fjerner de klær eller finner et kjøligere sted. Denne handlingen er frivillig; de tre andre grenene er ufrivillige og foregår automatisk.
• Hypothalamus sender signaler til hudceller. Reseptorer på overflaten av svettekjertel celler binder seg med de kjemiske signalene og utløser aktivitet i svettecellene som til slutt fører til at cellene skiller ut svette.
• Kjemiske signaler sendes til cellene som styrer sirkulasjonssystemet og til kapillærene nær huden. Kontrollcellene stimuleres til å sende ut et signal som fremskynder hjerteslag. Celler i veggene i kapillærene utvides og kapillærene utvides og bringer varmt blod til organismen.
• Lignende signaler sendes til luftveiene kontrollceller. Disse cellene reagerer for å sende signaler for å øke hastigheten på pusten. Denne reaksjonen er spesielt viktig for dyr som bruker panting som et middel til å kjøle seg ned.

For temperaturer som er for kalde, har lignende signaler motsatte effekter som å få organismen til å se etter et varmt rom eller krympe kapillærene nær huden. I begge tilfeller må mange systemer samhandle på en koordinert måte for å gjenopprette temperaturhomeostase.

Aldringsceller utfører ikke cellefunksjoner like effektivt som yngre celler. Når det gjelder temperaturhomeostase, kan temperaturer i aldrende organismer holde seg for høye eller for lave lenger enn for unge organismer. Dette kan føre til ytterligere celleskader eller ytterligere ineffektivitet i produksjonen av hormoner og andre kjemikalier.

Dårlig temperatur homeostase på grunn av aldring kan skyldes mangel på hormonproduksjon ved hypothalamus. Hormoner er proteiner produsert av ribosomer festet til endoplasmatisk retikulum (ER) av celler.

ER behandler, lagrer og eksporterer hormonene i spesielle vesikler via Golgi-apparatet. Blærene smelter sammen med de ytre cellemembranene og etterlater innholdet utenfor cellen som hormonutskilt hormoner. Disse forskjellige trinnene er mindre effektive i alderen celler som fører til mindre hormonutskilt.

I den andre enden av signalkjeden, hormonreseptorer på cellens ytre membran kan være færre, og noen kan bli skadet. Hormonene gir da mindre effekt enn i yngre celler. Færre celler endrer atferd, og de som reagerer på hormonene kan endre deres oppførsel bare litt. Som et resultat av alle disse påvirkningene kan aldring redusere effektiviteten av temperaturhomeostase.

Celler forbruker stadig glukose og oksygen for å produsere energi til cellefunksjoner. Glukose distribueres til hver celle i kroppen gjennom sirkulasjonssystemet, og nivået i blodet må holdes konstant. Begge lave nivåer av glukose eller hypoglykemi og høye nivåer eller hyperglykemi kan føre til døden.

Nivået av glukose i blodet styres av bukspyttkjertel gjennom hormonet insulin. I glukosehomeostase utskilles insulin av celler i bukspyttkjertelen og distribueres gjennom blodkarene. Når glukose er for høyt, øker også insulinnivået i blodet, og insulinreseptorer på utsiden av cellene utløses av insulinet.

Utløseren frigjør kjemikalier i cellen som øker stoffskiftet og bruker glukose. Nivået av glukose i blodet går ned igjen.

Hvis glukosenivået er for lavt, opplever organismen en sultfølelse. Organismen spiser og maten fordøyes og brytes ned i komponenter inkludert glukose i fordøyelseskanalen. Glukosen absorberes av blodårer rundt fordøyelseskanalen og glukosenivået i blodet gjenopprettes.

Glukosehomeostase påvirkes av de samme aldringsfaktorene som for temperatur. Celler i bukspyttkjertelen produserer mindre insulin og cellereseptorene fungerer ikke like bra. Men det er flere måter aldring kan påvirke blodets glukosenivå. Risikoen for høye glukosenivåer forårsaker diabetes økninger hos eldre mennesker.

Det er to typer diabetes.

Type I er forårsaket av mangel på insulin, enten på grunn av ødeleggelse av de insulinproduserende cellene i bukspyttkjertelen eller cellene som produserer mindre insulin.

Type II diabetes er forårsaket av at reseptorene på målcellene blir desensibiliserte på grunn av kontinuerlig eksponering for høye nivåer av insulin. Denne effekten skyldes ofte fedme eller langtidsforbruk av mat med høye nivåer av lett fordøyelig glukose. Alle disse faktorene er mer alvorlige og vanligere i alderdommen.

Opprettholde riktig mengde vann i blodet er viktig for cellekjemiske reaksjoner. Hvis blod inneholder for mye vann, vil vann komme inn i cellene og fortynne celleløsninger. Hvis det er for lite vann, mister celler vann og kjemisk diffusjon påvirkes.

Blodvannshomeostase styres av hypotalamus via to kanaler som følger:

• Hvis det er for mye vann i blodet, sender hypothalamus et signal til hypofysen for å skille ut en antidiuretisk hormon kalt ADH. ADH retter seg mot celler i nyrene som slipper mer vann inn i urinen.
• Hvis det er for lite vann i blodet, skaper hypothalamus en følelse av tørst i organismen. Organismen drikker vann som absorberes gjennom fordøyelsessystemet i blodet.

Aldring påvirker ikke kontrollstien der et lavt vannstand fører til tørst, men aldrende nyrer mister masse og er ikke lenger like lydhøre overfor signaler som yngre organer. Som et resultat kan celler tillate vann å passere i urinen selv når hypothalamus ikke har gitt det tilsvarende signalet, eller vann kan beholdes selv når vannstanden i blodet er for høy.

Totalt sett er blodvannshomeostase ikke lenger like nøyaktig som i yngre organismer.

Generelt påvirker aldring vedlikehold og restaurering av homeostase negativt. Ytelsen til aldrende celler forverres ofte, og de er mindre følsomme for cellesignalering. Selv når cellene utfører sine funksjoner, er den eldre organismen ofte mindre i stand til å ta de nødvendige handlingene.

Imidlertid kan de faktiske effektene av aldring for enkeltsaker variere mye. Aldring kan ha disse negative effektene, men ikke alle aldrende celler og aldrende organismer har samme forverring i funksjonalitet.