Definice homeostázy

Jedním z charakteristických znaků teplokrevných živočichů, jako je člověk, je schopnost udržovat teplotu tělesného jádra, která se liší od teploty prostředí. Průměrná teplota lidského těla je 37 °C (98,6 °F) a tělo vynakládá přiměřené množství energie, aby zajistilo, že tato teplota zůstane relativně stálá; nazýváme ji nastavený bod tělesné teploty. V celém těle se nacházejí různé body nastavení pro různé systémy. Například bod nastavení pro glukózu (krevní cukr) je 85 mg/dl a bod nastavení pro sodík je 142 mmol/l. Tělo využívá celou řadu orgánů a orgánových systémů, aby pomohlo zajistit, že určité veličiny zůstanou co nejblíže své nastavené hodnotě nebo alespoň v normálním rozmezí. Například bez pomoci oblečení má lidské tělo pozoruhodnou schopnost udržovat proměnnou tělesnou teplotu v rozmezí 98°F až 100°F, i když je umístěno v podmínkách prostředí, které se pohybují v rozmezí 68°F až 130°F. Jak si tělo udržuje teplo při teplotě 68°F a chlad při teplotě 130°F?“

Aby si tělo udrželo teplo, může zvýšit metabolismus, může odklonit průtok krve od povrchu nebo může způsobit chvění svalů. Všechny tyto mechanismy vytvářejí teplo. Samozřejmě můžeme také použít své vyšší kognitivní schopnosti a obléknout se. Aby tělo zůstalo chladné, uvolňuje na povrchu kůže kapičky vody, které tvoří pot a které působí na odvádění tepla při odpařování vody. Možná nejzajímavější je, že pocení, třes a odklonění krevního oběhu probíhají automaticky, jinými slovy, vědomě je neovládáme, prostě se jakoby dějí. Tuto automatickou vlastnost lidského těla regulovat proměnné pozoroval a definoval Claude Bernard v roce 1854. V roce 1926 pak Walter Cannon tento proces pojmenoval homeostáza. Homeostáza, stejně jako mnoho jiných vědeckých slov, je řeckého původu: homeo znamená „podobný nebo stejný“ a stasis znamená „stojící nebo zůstávající stejný“. Homeostáza je tedy podle definice schopnost organismu udržovat relativně stabilní vnitřní podmínky (vnitřní prostředí), přestože se vnější svět (vnější prostředí) mění. Vnitřní prostředí je definováno jako tekutina, která obklopuje buňky.

Jak bude vysvětleno, lidské tělo prochází množstvím velmi složitých interakcí, aby udrželo homeostázu tím, že zajišťuje fungování systémů, které udržují různé proměnné v jejich normálním rozmezí. Tyto interakce jsou nezbytné pro přežití organismu. Neschopnost udržet homeostázu může vést ke smrti nebo nemocem, jako jsou: cukrovka, dehydratace, hypertermie a dokonce i alergické reakce.

HOMEOSTATICKÉ KONTROLNÍ SYSTÉMY

Abychom vysvětlili, jak homeostáza funguje, zopakujme si změny, ke kterým dochází při udržování tělesné teploty. Jak tělo pozná, kdy se má třást nebo potit? Prvním krokem k rozpoznání změny teploty je schopnost detekovat změnu teploty. V těle je tato funkce přisuzována receptoru, což je typ senzoru, který monitoruje prostředí a zjišťuje změny proměnných. Když podmínky způsobí změnu proměnné, nazýváme je podněty. Jakmile receptor zjistí změnu, sdělí ji řídicímu centru. Řídicí centra jsou umístěna po celém těle, často v mozku, a jsou zodpovědná za určení nastavené hodnoty a vhodného postupu k nápravě odchylek od nastavené hodnoty. Řídicí centra diktují průběh akce prostřednictvím komunikace s efektory. Efektor poskytuje prostředky k nápravě odchylky. Pokud jde o regulaci teploty, řídicí centrum se nachází v hypotalamu, malé oblasti v mozku, a mezi efektory patří kosterní svalstvo (třes), potní žlázy (pocení) a cévy. Zajímavé je také to, že lidské tělo může měnit nastavený bod pro určitou veličinu. Tato změna je zpravidla dočasná a prospěšná. Například nastavený bod pro tělesnou teplotu se může změnit na vyšší hodnotu v reakci na infekce, tzv. horečku. Toto zvýšení teploty pomáhá imunitnímu systému při likvidaci patogenu.

Důležitou součástí homeostázy je komunikace. Komunikace v těle probíhá především prostřednictvím dvou systémů: nervového systému a endokrinního systému. Bez ohledu na použitý systém, pokud komunikace probíhá směrem od receptoru k řídicímu centru, označuje se jako aferentní dráha. Pokud informace proudí od řídicího centra k efektoru, označuje se jako eferentní dráha. Receptor, aferentní dráha, řídicí centrum, eferentní dráha a efektor tvoří dohromady homeostatický řídicí systém. V podstatě všechny orgány a tkáně těla jsou součástí homeostatických řídicích systémů a plní funkce, které pomáhají udržovat vnitřní prostředí těla.

Obrázek upraven z veřejně dostupných obrázků mozku a kůže. Ostatní prvky vytvořil JS volnou rukou na BYU-I 2013.

1. Receptory v kůži a mozku mohou vnímat teplotu.

2. Informace o teplotě putuje aferentními neurony do řídicího centra. Řídicím centrem je v tomto příběhu hypotalamus (zelená tečka na obrázku mozku).

3. Hypotalamus vyhodnocuje, kde se teplota nachází ve vztahu k nastavenému bodu (98,6). Hypotalamus pak vyšle signál prostřednictvím eferentních neuronů do kůže a svalových tkání.

4. Kůže a svalové tkáně jsou efektory. Pokud řídicí centrum zjistí, že teplota těla je vyšší než nastavená hodnota, pak se cévy v kůži rozšíří, čímž se více krve přiblíží k povrchu těla. Potní žlázy v kůži produkují více vodnatého potu, který se vylučuje na povrch kůže a umožňuje uvolňování tepla při odpařování vody. Pokud řídicí centrum zjistí, že teplota těla je pod nastavenou hodnotou, cévy kůže se stáhnou, aby udržely teplou krev směrem k tělesnému jádru. Také potní žlázy přestanou produkovat pot. Dalším efektorem při chladu jsou svaly. Svaly se začnou třást, čímž v těle vzniká teplo.

**Na další nebo předchozí čtení v tomto modulu můžete přejít pomocí níže uvedených tlačítek**