Гомеостаз это процесс, посредством которого организм регулирует свою внутреннюю среду, поддерживая критические параметры в допустимых пределах. Старение влияет на способность поддерживать и восстанавливать гомеостаз, потому что некоторые механизмы, используемые организмом, уже не так эффективны, как в молодом организме.
Во многих случаях неспособность восстановить гомеостаз может повлиять на деятельность организма и привести к снижению его возможностей и заболеванию. Типичные параметры, для которых необходимо поддерживать или восстанавливать гомеостаз и на которые влияет старение, включают следующее:
- Температура тела
- Уровень глюкозы
- Баланс воды в крови
Механизмы, с помощью которых эти параметры поддерживаются в желаемом диапазоне, включают действие гормоны, деятельность клеток и действие со стороны организма. Если гомеостатическая регуляция невозможна и значения этих параметров выходят за требуемые пределы, это может привести к гибели организма.
Старение влияет на реакцию организма на гомеостатическую регуляцию
Когда параметр слишком высокий или слишком низкий, гормоны запускают клеточные реакции, которые возвращают значение к нормальному уровню. Например, слишком высокая температура вызывает контрмеры на коже, системы кровообращения и дыхания. В гипоталамус железа посылает в эти системы гормоны, сигнализируя им о необходимости охлаждения тела.
Когда системы начинают действовать, температура тела снова имеет тенденцию понижаться. Гомеостаз восстанавливается.
Старение может повлиять на гомеостатический ответ. Железа, секретирующая гормон, может больше не вырабатывать столько гормона, сколько раньше. Даже если гормон секретируется в достаточном количестве, клетки-мишени могут перестать быть такими чувствительными к гормону.
Они могут реагировать меньше, а гомеостатический ответ может быть медленнее и слабее. Организм не может восстанавливать гомеостаз так быстро, как когда он был моложе.
Примеры гомеостатического дисбаланса демонстрируют риски недостаточного регулирования
Если один или несколько важных гомеостатических параметров остаются слишком высокими или слишком низкими в течение длительного времени, существует риск повреждения клеток и организма. Если температура тела остается слишком высокой, организм может страдать от обезвоживания и нарушения функции мозга, так как нервные клетки перестать работать должным образом.
Если температура слишком низкая, функции организма отключаются, а если какая-либо часть тела замерзает, кристаллы льда повреждаются. клеточные мембраны и ткани.
Уровни многих веществ являются ключом к активности клеток. Если глюкоза или же уровни воды слишком высокие или слишком низкие, клетки не могут нормально функционировать. Глюкоза - важное питательное вещество, без которого клетки не могут синтезировать необходимые им белки. Постоянный уровень воды необходим для функционирования клеток и распространения химического сигнала.
Гомеостаз сохраняет эти значения близкими к целевым. Если они остаются слишком высокими или слишком низкими в течение длительного времени, организм получает ущерб.
Гомеостаз и старение действуют в противоположных направлениях
Гомеостаз - это совокупность механизмов, которые организм использует для поддержания рабочих параметров, близких к желаемым. уставки. Старение - это процесс, который снижает эффективность механизмов гомеостаза. Инструменты, используемые для гомеостаза, остаются неизменными на протяжении всей жизни организма, но со старением инструментов может стать меньше, и они не будут работать так хорошо, как раньше.
В гомеостазе клетки производят химические сигналы, которые нацелены на другие клетки и изменяют их поведение. Это происходит тремя способами:
- Клетки-мишени могут принимать прямые и индивидуальное действие например, метаболизация большего количества глюкозы.
- Клетки могут участвовать в скоординированная реакция в котором такой орган, как сердце, бьется быстрее.
- Клетки могут вызывать ощущение, которое заставляет организм принимает меры, например, пить воду в ответ на чувство жажды.
Этим действиям препятствует старение. Многие клетки стареющего организма утратили часть своей способности выполнять свои функции с максимальной эффективностью из-за мутации в их ДНК, обобщенные повреждать или же износ. Ячейки могут иметь меньше ресурсов в результате потери эффективности и могут быть не в состоянии передавать или принимать сигналы так же хорошо, как раньше.
Даже когда передача сигналов работает хорошо и принимаются сильные сигналы, клетки менее способны выполнять такие действия, как ускорение сердцебиения или поиск воды в организме. Хотя старение не одинаково для всех организмов или всех людей, старение в целом может уменьшить общая функциональность, а не только в восстановлении гомеостаза.
Температурный гомеостаз зависит от многих функций клеток
Гомеостатический механизм, удерживающий температуру организмов в определенных пределах, имеет четыре ветви. Его центральное командование - гипоталамус железа. Он посылает химические сигналы нервным клеткам, клеткам кожи, системе кровообращения и дыхательной системе.
Для слишком высоких температур четыре ветви работают следующим образом:
- Сигналы от гипоталамуса заставляют организм жарко. В случае с людьми они снимают одежду или находят более прохладное место. Это действие добровольное; остальные три ветви являются непроизвольными и происходят автоматически.
- Гипоталамус посылает сигналы клеткам кожи. Рецепторы на поверхности потовых желез клетки связываются с химическими сигналами и запускают активность внутри клеток пота, что в конечном итоге приводит к выделению пота клетками.
- Химические сигналы отправляются в клетки, контролирующие сердечно-сосудистая система и капиллярам около кожи. Контрольные клетки стимулируются посылать сигнал, ускоряющий сердцебиение. Клетки в стенках капилляров расширяются, и капилляры расширяются, принося горячую кровь к коже организма.
- Аналогичные сигналы отправляются в дыхательная система контрольные клетки. Эти клетки реагируют, посылая сигналы для ускорения дыхания. Эта реакция особенно важна для животных, которые используют одышку как средство охлаждения.
Для слишком низких температур аналогичные сигналы имеют противоположные эффекты, например, заставляют организм искать теплое пространство или сужать капилляры около кожи. В каждом случае многие системы должны скоординированно взаимодействовать для восстановления температурного гомеостаза.
Старение может снизить способность к температурному гомеостазу
Старые клетки не выполняют клеточные функции так же эффективно, как более молодые. В случае температурного гомеостаза температура у стареющих организмов может оставаться слишком высокой или слишком низкой дольше, чем у молодых организмов. Это может привести к дальнейшему повреждению клеток или дальнейшей неэффективности производства гормонов и других химикатов.
Плохой температурный гомеостаз из-за старения может быть следствием отсутствия производство гормонов в гипоталамусе. Гормоны - это белки, вырабатываемые рибосомами, прикрепленными к эндоплазматический ретикулум (ЭР) ячеек.
ER обрабатывает, хранит и экспортирует гормоны в специальных пузырьках через аппарат Гольджи. Везикулы сливаются с внешними клеточными мембранами и оставляют свое содержимое вне клетки в виде гормонов, секретируемых эндокринной системой. Эти различные этапы менее эффективны в старых клетках, что приводит к меньшему выделению гормонов.
На другом конце сигнальной цепи рецепторы гормонов на внешней мембране клеток может быть меньше и некоторые могут быть повреждены. В этом случае гормоны производят меньший эффект, чем более молодые клетки. Меньшее количество клеток меняют свое поведение, а те, которые реагируют на гормоны, могут изменить свое поведение лишь незначительно. В результате всех этих воздействий старение может снизить эффективность температурного гомеостаза.
Гомеостаз глюкозы имеет решающее значение для функций клеток
Клетки постоянно потребляют глюкозу и кислород для выработки энергии для функционирования клеток. Глюкоза распределяется по каждой клетке тела через систему кровообращения, и ее уровень в крови должен поддерживаться постоянным. Как низкий уровень глюкозы, так и гипогликемия и высокие уровни или гипергликемия может привести к смерти.
Уровень глюкозы в крови контролируется поджелудочная железа через гормон инсулин. При гомеостазе глюкозы инсулин секретируется клетками поджелудочной железы и распределяется по кровеносным сосудам. Когда уровень глюкозы слишком высок, уровень инсулина в крови также увеличивается, и инсулин запускает рецепторы инсулина за пределами клеток.
Запуск высвобождает химические вещества внутри клетки, которые увеличивают метаболизм и потребляют глюкозу. Уровень глюкозы в крови снова снижается.
Если уровень глюкозы слишком низкий, организм испытывает чувство голода. Организм ест, а пища переваривается и расщепляется на компоненты, включая глюкозу, в пищеварительном тракте. Глюкоза усваивается кровеносный сосуд вокруг пищеварительного тракта и уровень глюкозы в крови восстанавливается.
Когда в результате старения снижается гомеостаз глюкозы, может возникнуть диабет.
На гомеостаз глюкозы влияют те же факторы старения, что и на температуру. Клетки поджелудочной железы производят меньше инсулина, и рецепторы клеток не работают. Но есть и другие способы, которыми старение может влиять на уровень глюкозы в крови. Риск высокого уровня глюкозы, вызывающего сахарный диабет увеличивается у пожилых людей.
Есть два типа диабета.
Тип I вызвано нехваткой инсулина либо из-за разрушения инсулин-продуцирующих клеток поджелудочной железы, либо клеток, производящих меньше инсулина.
Тип II диабет вызван тем, что рецепторы на клетках-мишенях становятся десенсибилизированными из-за постоянного воздействия высоких уровней инсулина. Этот эффект часто возникает из-за ожирения или длительного употребления пищи с высоким уровнем легкоусвояемой глюкозы. Все эти факторы более серьезны и чаще встречаются в пожилом возрасте.
Старение может повлиять на водный баланс крови
Поддержание нужного количества вода в крови важен для химических реакций клетки. Если в крови содержится слишком много воды, вода попадет в клетки и разбавит клеточные растворы. Если воды слишком мало, клетки теряют воду и нарушается химическая диффузия.
Гомеостаз воды в крови контролируется гипоталамус по двум каналам следующим образом:
- Если в крови слишком много воды, гипоталамус посылает сигнал гипофизу секретировать антидиуретический гормон называется ADH. АДГ нацелен на клетки почек, которые пропускают больше воды с мочой.
- Если в крови слишком мало воды, гипоталамус создает ощущение жажда в организме. Организм пьет воду, которая через пищеварительную систему попадает в кровь.
Старение не влияет на путь контроля, при котором низкий уровень воды приводит к жажде, но старение почек теряют массу и перестают так реагировать на сигналы, как более молодые органы. В результате клетки могут пропускать воду в мочу, даже если гипоталамус не подает соответствующий сигнал, или вода может удерживаться даже при слишком высоком уровне воды в крови.
В целом гомеостаз крови и воды уже не так точен, как у более молодых организмов.
В целом старение влияет на поддержание и восстановление гомеостаза. отрицательно. Функционирование стареющих клеток часто ухудшается, и они менее чувствительны к передаче сигналов клетками. Даже когда клетки выполняют свои функции, пожилой организм часто менее способен выполнять требуемые действия.
Однако фактические эффекты старения в отдельных случаях могут сильно различаться. Старение может иметь эти негативные эффекты, но не все стареющие клетки и стареющие организмы демонстрируют одинаковое ухудшение функциональности.
