Како старење утиче на способност обнављања хомеостазе?

Хомеостаза је процес кроз који организам регулише своје унутрашње окружење, одржавајући критичне параметре у прихватљивим границама. Старење утиче на способност одржавања и обнављања хомеостазе јер неки од механизама које организам користи више нису толико ефикасни као у младом телу.

У многим случајевима немогућност обнављања хомеостазе може утицати на активности тела и може резултирати смањеним могућностима и болестима. Типични параметри за које хомеостазу треба одржавати или обнављати и на које утиче старење укључују следеће:

• Телесна температура
• Ниво глукозе
• Биланс воде у крви

Механизми којима се ови параметри држе у пожељном опсегу укључују деловање хормони, активности ћелија и деловање организма. Ако хомеостатска регулација није могућа и вредности ових параметара остану изван потребних граница, може доћи до смрти организма.

Када је параметар превисок или пренизак, хормони покрећу ћелијске реакције које вредност враћају на нормалан ниво. На пример, превисока температура покреће противмере на кожи,

Како системи почињу да делују, телесна температура има тенденцију да поново опада. Хомеостаза је обновљена.

Старење може утицати на хомеостатски одговор. Жлезда која лучи хормон можда више неће моћи да произведе толико хормона као раније. Чак и ако се хормон излучује у довољним количинама, циљне ћелије можда више неће бити толико осетљиве на хормон.

Они могу реаговати мање, а хомеостатски одговор може бити спорији и слабији. Тело није у стању да обнови хомеостазу тако брзо као када је организам био млађи.

Ако један или неколико важних хомеостатских параметара дуго остану превисоки или прениски, постоји ризик од оштећења ћелија и организма. Ако телесна температура остане преврућа, организам може претрпети дехидратацију и оштећење мождане функције нервне ћелије престаните да правилно радите.

Ако је температура прениска, телесне функције се искључују и ако се било који део тела замрзне, кристали леда оштећују ћелијске мембране и ткива.

Нивои многих супстанци су кључни за активности ћелија. Ако глукоза или водостаји су превисоке или прениске, ћелије не могу нормално да функционишу. Глукоза је важан нутријент без којег ћелије не могу да синтетишу протеине који су им потребни. Сталан ниво воде потребан је за функционисање ћелија и дифузију хемијских сигнала.

Хомеостаза држи ове вредности близу својих циљева. Ако дуго остану превисоке или прениске, организам трпи штету.

Хомеостаза је скуп механизама које тело користи како би одржало оперативне променљиве близу жељених сет бодова. Старење је процес који чини механизме хомеостазе мање ефикасним. Алати који се користе за хомеостазу остају исти током живота организма, али са старењем може бити мање алата и алати не раде добро као раније.

У хомеостази, ћелије производе хемијске сигнале који циљају друге ћелије и мењају њихово понашање. То се дешава на три начина:

• Циљане ћелије могу узети директне и индивидуална акција као што је метаболизација више глукозе.
• Ћелије могу учествовати у координирана реакција у коме брже куца орган као што је срце.
• Ћелије могу изазвати осећај који ствара организам предузме акцију, као што је пијење воде као одговор на осећај жеђи.

Старење омета ове поступке. Многе ћелије у старућем организму изгубиле су неке од способности да врше своје функције на врхунцу ефикасности мутације у њиховој ДНК, уопштено оштећења или хабање. Ћелије могу имати мање ресурса као резултат губитка ефикасности и можда неће моћи да сигнализирају или примају сигнале као и раније.

Чак и када сигнализација добро функционише и када се примају јаки сигнали, ћелије су мање способне да предузимају радње попут убрзавања рада срца или нагона организма да тражи воду. Иако старење није исто за све организме или за све људе, старење се генерално може смањити укупна функционалност, не само у обнављању хомеостазе.

Хомеостатски механизам који одржава температуру организама у границама има четири гране. Његова централна командна јединица је хипоталамус жлезда. Шаље хемијске сигнале нервним ћелијама, ћелијама коже, циркулаторном систему и респираторном систему.

За превисоке температуре, четири гране раде на следећи начин:

• Сигнали из хипоталамуса чине организам осећам се вруће. У случају људи, они уклањају одећу или проналазе хладније место. Ова акција је добровољна; остале три гране су нехотичне и одвијају се аутоматски.
• Хипоталамус шаље сигнале ћелијама коже. Рецептори на површини знојна жлезда ћелије се везују за хемијске сигнале и покрећу активност унутар знојних ћелија што на крају доводи до ћелија да луче зној.
• Хемијски сигнали се шаљу ћелијама које контролишу циркулаторни систем и на капиларе у близини коже. Контролне ћелије су стимулисане да шаљу сигнал који убрзава откуцаје срца. Ћелије у зидовима капилара се шире и капиларе се шире, доводећи врућу крв на кожу организма.
• Слични сигнали се шаљу на респираторни систем контролне ћелије. Ове ћелије реагују на слање сигнала да би убрзале дисање. Ова реакција је посебно важна за животиње које користе дахтање као средство за хлађење.

За прехладне температуре слични сигнали имају супротне ефекте, као што је на пример, натерање организма да тражи топли простор или скупљање капилара у близини коже. У сваком случају многи системи морају да координирано комуницирају како би обновили температуру хомеостазе.

Стареће ћелије не извршавају функције ћелија тако ефикасно као млађе ћелије. У случају температурне хомеостазе, температуре у старијим организмима могу остати превисоке или прениске дуже него код младих организама. То може довести до даљег оштећења ћелија или даље неефикасности у производњи хормона и других хемикалија.

Хомеостаза лоше температуре због старења може бити последица недостатка производња хормона код хипоталамуса. Хормони су протеини које производе рибозоми везани за ендоплазматски ретикулум (ЕР) ћелија.

ЕР обрађује, складишти и извози хормоне у посебне везикуле путем Голџијев апарат. Мехурићи се стапају са спољним ћелијским мембранама и остављају свој садржај изван ћелије као хормони који се луче из ендокриног система. Ови различити кораци су мање ефикасни у остарелим ћелијама што доводи до мање излучивања хормона.

На другом крају сигналног ланца, хормонски рецептори на спољној мембрани ћелија може бити мање, а неке могу бити оштећене. Хормони тада производе мање ефекта него код млађих ћелија. Мање ћелија мења своје понашање, а оне које реагују на хормоне могу само мало да промене своје понашање. Као резултат свих ових утицаја, старење може смањити ефикасност температурне хомеостазе.

Ћелије непрестано троше глукозу и кисеоник да би произвеле енергију за функције ћелија. Глукоза се дистрибуира у сваку ћелију у телу кроз циркулаторни систем и њен ниво у крви мора бити константан. Оба ниска нивоа глукозе или хипогликемија и висок ниво или хипергликемија може довести до смрти.

Ниво глукозе у крви контролише панкреаса преко хормона инсулина. У хомеостази глукозе, ћелије у панкреасу излучују инсулин и дистрибуирају се кроз крвне судове. Када је глукоза превисока, повећава се и ниво инсулина у крви, а инсулин покреће рецепторе инсулина на спољној страни ћелија.

Окидач ослобађа хемикалије унутар ћелије које повећавају метаболизам и троше глукозу. Ниво глукозе у крви се враћа наниже.

Ако је ниво глукозе пренизак, организам осећа глад. Организам једе, а храна се пробавља и разграђује на компоненте укључујући глукозу у дигестивном тракту. Глукоза се апсорбује крвни судови око дигестивног тракта и ниво глукозе у крви се обнавља.

На хомеостазу глукозе утичу исти фактори старења као и температура. Ћелије у панкреасу производе мање инсулина и ћелијски рецептори не раде добро. Али постоје додатни начини на које старење може утицати на ниво глукозе у крви. Ризик од високог нивоа глукозе који изазива дијабетес повећава се код старијих људи.

Постоје две врсте дијабетеса.

Тип И је узрокован недостатком инсулина, било услед уништавања ћелија панкреаса које производе инсулин, или ћелија које производе мање инсулина.

Тип ИИ дијабетес је узрокован десензибилизацијом рецептора на циљним ћелијама због континуиране изложености високом нивоу инсулина. Овај ефекат је често последица гојазности или дуготрајне конзумације хране са високим нивоом лако сварљиве глукозе. Сви ови фактори су тежи и чешћи у старости.

Одржавање праве количине воде у крви је важан за хемијске реакције ћелија. Ако крв садржи превише воде, вода ће ући у ћелије и разблажити ћелијске растворе. Ако има премало воде, ћелије губе воду и то утиче на хемијску дифузију.

Хомеостазу воде у крви контролише хипоталамус преко два канала на следећи начин:

• Ако у крви има превише воде, хипоталамус шаље хипофизи сигнал да лучи антагонист антидиуретски хормон под називом АДХ. АДХ циља ћелије у бубрезима које пропуштају више воде у урин.
• Ако у крви има премало воде, хипоталамус ствара осећај жеђ у организму. Организам пије воду која се кроз пробавни систем апсорбује у крв.

Старење не утиче на контролни пут у коме низак ниво воде доводи до жеђи, али старење бубрега губе масу и више не реагују на сигнале као млађи органи. Као резултат, ћелије могу да дозволе пролазак воде у урин чак и када хипоталамус није дао одговарајући сигнал или се вода може задржати чак и када је ниво воде у крви превисок.

Све у свему, хомеостаза воде у крви више није тако прецизна као код млађих организама.

Старење генерално утиче на одржавање и обнављање хомеостазе негативно. Учинак старења ћелија често се погоршава и оне су мање осетљиве на ћелијску сигнализацију. Чак и када ћелије извршавају своје функције, остарели организам је често мање способан да предузме потребне радње.

Међутим, стварни ефекти старења за појединачне случајеве могу се веома разликовати. Старење може имати ове негативне ефекте, али не показују све старење ћелија и старење организама исто погоршање функционалности.