Homeostaza to proces fizjologicznej stabilności żywego organizmu, a allostaza charakteryzuje mechanizmy gwarantujące tę równowagę
Zdjęcie: Robina Weermeijer w Unsplash
Termin „homeostaza” jest używany do wskazania właściwości organizmu do zachowania równowagi, niezależnie od zmian zachodzących w środowisku zewnętrznym. Ukute przez lekarza i fizjologa Waltera Cannona, słowo to wywodzi się od greckich radykałów homeo (to samo) i stasis (pozostać) i zostało zainspirowane ideą stałego środowiska wewnętrznego zaproponowaną przez Claude'a Bernarda. Koncepcja „allostazy” została wymyślona przez Petera Sterlinga i Josepha Eyera i charakteryzuje mechanizmy i narzędzia gwarantujące ustanowienie i utrzymanie homeostazy.
Homeostazę zapewniają określone procesy fizjologiczne, które w organizmach zachodzą w sposób skoordynowany. Mechanizmy kontrolujące temperaturę ciała, pH, objętość płynów ustrojowych, ciśnienie krwi, tętno i stężenie pierwiastków we krwi to główne narzędzia allostatyczne służące do kontrolowania równowagi fizjologicznej. Generalnie mechanizmy te działają poprzez negatywne sprzężenie zwrotne, które działa na rzecz redukcji określonego bodźca, zapewniając odpowiednią równowagę organizmu.
Kontrola temperatury jest przykładem negatywnego sprzężenia zwrotnego. Kiedy uprawiamy aktywność fizyczną, temperatura naszego ciała ma tendencję do wzrostu. Jednak ta zmiana jest wychwytywana przez układ nerwowy, który wyzwala wydzielanie potu odpowiedzialnego za schładzanie naszego ciała, gdy paruje.
Reakcja na stres: homeostaza i allostaza
W obliczu codziennych sytuacji żywa istota może przejawiać kilka zachowań, które różnią się w zależności od czynników genetycznych, wcześniejszych doświadczeń, zdolności reakcji fizycznych i fizjologicznych. W ten sposób powstaje duża liczba współzależności w poszukiwaniu najbardziej odpowiedniej odpowiedzi na tę konkretną sytuację, która złamała homeostazę. Odpowiedzi mogą być fizjologiczne, wywołane przez układ nerwowy lub behawioralne, związane ze zdrowiem.
Każdy gatunek rozwija własne mechanizmy adaptacyjne, ale każda istota może mieć różne wyrażenia w ramach tego samego gatunku. W obliczu bodźca wzorzec zachowania danego gatunku może być taki sam (np. Ucieczka przed drapieżnikiem), aktywowany przez te same systemy fizjologiczne (np. Wydzielanie adrenaliny), ale zawsze towarzyszyć mu mogą własne cechy osobnika.
Pod wpływem chronicznego stresu wywołanego obecnością drapieżników ptaki drapieżne rozwinęły zestaw adaptacyjnych reakcji fizjologicznych, aby uniknąć ich pożarcia. Wzrost tempa metabolizmu i alokacja zasobów na wsparcie funkcji ratunkowych to przykłady narzędzi allostatycznych przyjętych przez te ptaki.
Inne ptaki nie wykazują tego typu zachowań przed drapieżnikami, ponieważ opracowały inne narzędzia obronne, aby sobie z nimi poradzić. Dlatego organizmy, stosownie do swoich różnic i wcześniejszych doświadczeń, inaczej radzą sobie z bodźcami zdolnymi do zakłócenia homeostazy.
W przeszłości termin homeostaza był używany do określenia „stabilności systemu fizjologicznego, który utrzymuje życie”. Proces ten pozostaje sztywny i mieści się w niewielkim zakresie. Ich przekroczenie powoduje zachwianie równowagi, prowadzące do nieporozumień z życiem. Pojęcie allostazy, wymyślone przez Petera Sterlinga i Josepha Eyera, można zdefiniować jako „organiczne dostosowanie do przewidywalnych i nieprzewidywalnych wydarzeń”.
Fizjologiczna reakcja zawsze występuje w odpowiedzi na bodziec powodujący załamanie homeostazy. Zatem działanie na jednostkę, czy to o podłożu psychologicznym, czy fizycznym, będzie skutkować odchyleniem od homeostazy i wynikającą z tego reakcją allostatyczną w celu odzyskania równowagi.
Stres jest przykładem powszechnego bodźca w codziennym życiu ludzi i odpowiada rzeczywistemu lub wyimaginowanemu zdarzeniu, które zagraża homeostazie, wymagając allostatycznej odpowiedzi organizmu. Z punktu widzenia epidemiologii społecznej czynniki stresu wywodzą się z procesów społecznych, takich jak edukacja, warunki środowiskowe, warunki pracy, płace, wsparcie i dostęp do zdrowia. Czynniki te generują konsekwencje lub łączą się z innymi już włączonymi do codziennego życia jednostki.
Obciążenie allostatyczne
Ilość energii metabolicznej potrzebnej dla danego mechanizmu fizjologicznego do utrzymania homeostazy nazywana jest ładunkiem allostatycznym. Dekompensacja homeostazy z powodu przeciążenia allostatycznego jakiegoś narzędzia obronnego organizmu może spowodować szereg szkód zdrowotnych. Innymi słowy, gdy organizm zużywa więcej energii niż powinien, aby odwrócić bodziec, który zaburzył jego równowagę, następuje przeciążenie allostatyczne, co zwiększa ryzyko choroby.
Oczekiwania odpowiedzi na bodziec mogą być pozytywne, negatywne lub neutralne. Kiedy reakcje są pozytywne i kończą cykl agresji, powracając do homeostazy, zdrowie jednostki nie jest zagrożone. Wręcz przeciwnie, gdy obciążenie allostatyczne utrzymuje się przez długi czas lub nie dochodzi do reakcji adaptacyjnej, która zakończyłaby cykl agresji, mamy do czynienia z przeciążeniem allostatycznym i wynikającym z tego uszczerbkiem na zdrowiu.
Uszkodzenie to może objawiać się na kilka sposobów, na tle utraty tkanki (zwyrodnienia), nadwrażliwości, przeciążenia funkcjonalnego (nadciśnienie) czy zaburzeń psychicznych (lęk, depresja). Codzienne stresy mogą być związane z wystąpieniem lub nasileniem objawów spowodowanych takimi uszkodzeniami.
Znaczenie homeostazy i allostazy
Utrzymanie równowagi w środowisku wewnętrznym jest niezbędne do prawidłowego funkcjonowania systemów, z których składa się organizm każdej żywej istoty. Na przykład enzymy to substancje, które działają jak biologiczne katalizatory, przyspieszając szybkość różnych reakcji. Aby pełnić swoją funkcję, potrzebują odpowiedniego środowiska o normalnej temperaturze i pH. Dlatego zrównoważone ciało to zdrowe ciało.
