Homeostase é o processo pelo qual um organismo regula seu ambiente interno, mantendo os parâmetros críticos dentro de limites aceitáveis. O envelhecimento afeta a capacidade de manter e restaurar a homeostase porque alguns dos mecanismos usados pelo organismo não são mais tão eficazes quanto em um corpo jovem.
Em muitos casos, a incapacidade de restaurar a homeostase pode afetar as atividades do corpo e resultar em redução das capacidades e doenças. Os parâmetros típicos para os quais a homeostase deve ser mantida ou restaurada e que são afetados pelo envelhecimento incluem o seguinte:
- Temperatura corporal
- Níveis de glicose
- Balanço de água no sangue
Os mecanismos pelos quais esses parâmetros são mantidos dentro de uma faixa desejável incluem a ação de hormônios, as atividades das células e a ação do organismo. Se a regulação homeostática não for possível e os valores desses parâmetros ficarem fora dos limites exigidos, pode ocorrer a morte do organismo.
O envelhecimento afeta a resposta do corpo à regulação homeostática
Quando um parâmetro é muito alto ou muito baixo, os hormônios desencadeiam reações celulares que trazem o valor de volta ao seu nível normal. Por exemplo, uma temperatura muito alta dispara contra-medidas na pele, sistemas circulatório e respiratório. O hipotálamo glândula envia hormônios para esses sistemas, sinalizando-os para resfriar o corpo.
À medida que os sistemas entram em ação, a temperatura corporal tende a cair novamente. A homeostase é restaurada.
O envelhecimento pode afetar o resposta homeostática. A glândula que secreta o hormônio pode não ser mais capaz de produzir tanto hormônio quanto antes. Mesmo que o hormônio seja secretado em quantidades suficientes, as células-alvo podem não ser mais tão sensíveis ao hormônio.
Eles podem reagir menos e a resposta homeostática pode ser mais lenta e fraca. O corpo não consegue restaurar a homeostase tão rapidamente como quando o organismo era mais jovem.
Exemplos de desequilíbrio homeostático demonstram os riscos da regulação insuficiente
Se um ou vários dos parâmetros homeostáticos importantes permanecerem muito altos ou muito baixos por muito tempo, existe o risco de danos às células e ao organismo. Se a temperatura corporal permanecer muito alta, o organismo pode sofrer desidratação e comprometimento das funções cerebrais à medida que células nervosas pare de funcionar corretamente.
Se a temperatura estiver muito baixa, as funções corporais são interrompidas e, se qualquer parte do corpo congela, os cristais de gelo danificam membranas celulares e tecido.
Os níveis de muitas substâncias são a chave para as atividades celulares. Se glicose ou níveis de água estão muito altos ou muito baixos, as células não podem funcionar normalmente. A glicose é um nutriente importante sem o qual as células não conseguem sintetizar as proteínas de que precisam. Um nível de água constante é necessário para o funcionamento da célula e a difusão do sinal químico.
A homeostase mantém esses valores próximos de seus alvos. Se permanecerem muito altos ou muito baixos por muito tempo, o organismo sofre danos.
Homeostase e envelhecimento agem em direções opostas
A homeostase é o conjunto de mecanismos que o corpo usa para manter suas variáveis operacionais próximas ao desejado defina pontos. O envelhecimento é um processo que torna os mecanismos de homeostase menos eficazes. As ferramentas usadas para a homeostase permanecem as mesmas ao longo da vida do organismo, mas com o envelhecimento, pode haver menos ferramentas e as ferramentas não funcionam tão bem como antes.
Na homeostase, as células produzem sinais químicos que têm como alvo outras células e mudam seu comportamento. Isso acontece de três maneiras:
- As células-alvo podem levar direto e ação individual como metabolizar mais glicose.
- As células podem participar de um reação coordenada no qual um órgão como o coração bate mais rápido.
- As células podem causar uma sensação que torna o organismo agir, como beber água em resposta a uma sensação de sede.
O envelhecimento atrapalha essas ações. Muitas das células em um organismo em envelhecimento perderam parte de sua capacidade de realizar suas funções com eficiência máxima devido a mutações em seu DNA, generalizado dano ou desgasto. As células podem ter menos recursos como resultado da perda de eficiência e podem não ser capazes de sinalizar ou receber sinais tão bem quanto antes.
Mesmo quando a sinalização funciona bem e sinais fortes são recebidos, as células são menos capazes de realizar ações como fazer o coração bater mais rápido ou fazer o organismo procurar por água. Embora o envelhecimento não seja igual para todos os organismos ou humanos, o envelhecimento em geral pode reduzir funcionalidade geral, não apenas na restauração da homeostase.
A homeostase da temperatura depende de muitas funções celulares
O mecanismo homeostático que mantém a temperatura dos organismos dentro de limites tem quatro ramificações. Sua unidade de comando central é o hipotálamo glândula. Ele envia sinais químicos para as células nervosas, células da pele, o sistema circulatório e o sistema respiratório.
Para temperaturas muito altas, os quatro ramos funcionam da seguinte forma:
- Os sinais do hipotálamo fazem o organismo sinto quente. No caso dos humanos, eles tiram as roupas ou encontram um local mais fresco. Esta ação é voluntária; os outros três ramos são involuntários, ocorrendo automaticamente.
- O hipotálamo envia sinais às células da pele. Receptores na superfície de glândula sudorípara as células se ligam aos sinais químicos e desencadeiam a atividade dentro das células do suor que, eventualmente, leva as células a secretar o suor.
- Os sinais químicos são enviados para as células que controlam o sistema circulatório e para os capilares próximos à pele. As células de controle são estimuladas a enviar um sinal que acelera as batidas do coração. As células das paredes dos capilares se expandem e os capilares se dilatam, levando sangue quente à pele do organismo.
- Sinais semelhantes são enviados para o sistema respiratório células de controle. Essas células reagem para enviar sinais para acelerar a respiração. Essa reação é especialmente importante para animais que usam a respiração ofegante como meio de se acalmar.
Para temperaturas muito frias, sinais semelhantes têm efeitos opostos, como fazer o organismo procurar um espaço quente ou encolher os capilares perto da pele. Em cada caso, muitos sistemas precisam interagir de forma coordenada para restaurar a homeostase da temperatura.
O envelhecimento pode reduzir a capacidade de homeostase da temperatura
As células que envelhecem não realizam as funções celulares com a mesma eficiência que as células mais jovens. No caso da homeostase da temperatura, as temperaturas em organismos em envelhecimento podem permanecer muito altas ou muito baixas por mais tempo do que em organismos jovens. Isso pode levar a mais danos às células ou a ineficiências na produção de hormônios e outros produtos químicos.
A homeostase de baixa temperatura devido ao envelhecimento pode ser devido à falta de produção de hormônio no hipotálamo. Hormônios são proteínas produzidas por ribossomos ligados ao retículo endoplasmático (ER) de células.
O ER processa, armazena e exporta os hormônios em vesículas especiais através do Aparelho de Golgi. As vesículas se fundem com as membranas celulares externas e deixam seu conteúdo fora da célula como hormônios secretados endócrinos. Essas diferentes etapas são menos eficientes em células envelhecidas, levando a uma menor secreção de hormônio.
Na outra extremidade da cadeia de sinalização, receptores de hormônio na membrana externa das células pode haver menos e algumas podem estar danificadas. Os hormônios, então, produzem menos efeito do que nas células mais jovens. Poucas células mudam seu comportamento e aquelas que reagem aos hormônios podem mudar seu comportamento apenas ligeiramente. Como resultado de todas essas influências, o envelhecimento pode reduzir a eficácia da homeostase da temperatura.
A homeostase da glicose é crítica para as funções celulares
As células consomem constantemente glicose e oxigênio para produzir energia para as funções celulares. A glicose é distribuída a todas as células do corpo através do sistema circulatório e seu nível no sangue deve ser mantido constante. Ambos os níveis baixos de glicose ou hipoglicemia e altos níveis ou hiperglicemia pode levar à morte.
O nível de glicose no sangue é controlado pelo pâncreas através do hormônio insulina. Na homeostase da glicose, a insulina é secretada pelas células do pâncreas e distribuída pelos vasos sanguíneos. Quando a glicose está muito alta, os níveis de insulina no sangue também aumentam e os receptores de insulina na parte externa das células são ativados pela insulina.
O desencadeamento libera substâncias químicas dentro da célula que aumentam o metabolismo e consomem glicose. O nível de glicose no sangue volta a cair.
Se o nível de glicose estiver muito baixo, o organismo experimenta uma sensação de fome. O organismo se alimenta e o alimento é digerido e dividido em componentes, incluindo glicose, no trato digestivo. A glicose é absorvida por veias de sangue ao redor do trato digestivo e o nível de glicose no sangue é restaurado.
Quando a homeostase da glicose é reduzida com o envelhecimento, pode ocorrer diabetes
A homeostase da glicose é afetada pelos mesmos fatores do envelhecimento e da temperatura. As células do pâncreas produzem menos insulina e os receptores celulares não funcionam tão bem. Mas existem outras maneiras pelas quais o envelhecimento pode afetar os níveis de glicose no sangue. O risco de altos níveis de glicose causando diabetes aumenta nas pessoas mais velhas.
Existem dois tipos de diabetes.
Tipo I é causada pela falta de insulina, seja devido à destruição das células produtoras de insulina do pâncreas ou das células que produzem menos insulina.
Tipo II O diabetes é causado pela dessensibilização dos receptores nas células-alvo devido à exposição contínua a altos níveis de insulina. Este efeito é freqüentemente devido à obesidade ou ao consumo prolongado de alimentos com altos níveis de glicose de fácil digestão. Todos esses fatores são mais graves e mais comuns na velhice.
O envelhecimento pode afetar o equilíbrio da água no sangue
Manter a quantidade certa de agua no sangue é importante para as reações químicas das células. Se o sangue contiver muita água, a água entrará nas células e diluirá as soluções celulares. Se houver pouca água, as células perdem água e a difusão química é afetada.
A homeostase da água do sangue é controlada pelo hipotálamo através de dois canais da seguinte forma:
- Se houver muita água no sangue, o hipotálamo envia um sinal à glândula pituitária para secretar um hormônio antidiurético chamado ADH. O ADH tem como alvo as células renais que permitem que mais água entre na urina.
- Se houver pouca água no sangue, o hipotálamo cria uma sensação de sede no organismo. O organismo bebe água, que é absorvida pelo sistema digestivo para o sangue.
O envelhecimento não afeta o caminho de controle no qual um baixo nível de água leva à sede, mas rins envelhecidos perdem massa e não respondem mais aos sinais como os órgãos mais jovens. Como resultado, as células podem permitir que a água passe para a urina mesmo quando o hipotálamo não deu o sinal correspondente ou a água pode ser retida mesmo quando o nível de água no sangue está muito alto.
No geral, a homeostase da água no sangue não é mais tão precisa quanto em organismos mais jovens.
Em geral, o envelhecimento afeta a manutenção e restauração da homeostase negativamente. O desempenho das células em envelhecimento freqüentemente se deteriora e elas são menos sensíveis à sinalização celular. Mesmo quando as células desempenham suas funções, o organismo envelhecido costuma ser menos capaz de realizar as ações necessárias.
No entanto, os efeitos reais do envelhecimento em casos individuais podem variar amplamente. O envelhecimento pode ter esses efeitos negativos, mas nem todas as células e organismos envelhecidos exibem a mesma deterioração na funcionalidade.