Homéostasie, homéostasie (homéostasie ; grec homoios similaire, le même + état de stase, immobilité), - constance dynamique relative environnement interne(sang, lymphe, liquide tissulaire) et la stabilité des fonctions physiologiques de base (circulation sanguine, respiration, thermorégulation, métabolisme, etc.) du corps humain et animal. Les mécanismes de régulation qui maintiennent l'état physiologique ou les propriétés des cellules, des organes et des systèmes de l'organisme tout entier à un niveau optimal sont appelés homéostatiques.
Comme on le sait, cellule vivante représente un système mobile et autorégulé. Son organisation interne prise en charge processus actifs visant à limiter, prévenir ou éliminer les déplacements provoqués par diverses influences du milieu environnant et intérieur. La capacité de revenir à l'état d'origine après un écart par rapport à un certain niveau moyen provoqué par l'un ou l'autre facteur « perturbateur » est la propriété principale de la cellule. Un organisme multicellulaire est une organisation intégrale dont les éléments cellulaires sont spécialisés pour remplir diverses fonctions. L'interaction au sein du corps s'effectue par des mécanismes complexes de régulation, de coordination et de corrélation avec
participation de facteurs nerveux, humoraux, métaboliques et autres. De nombreux mécanismes individuels régulant les relations intra- et intercellulaires ont, dans certains cas, des effets mutuellement opposés (antagonistes) qui s’équilibrent. Cela conduit à l'établissement d'un fond physiologique mobile (équilibre physiologique) dans l'organisme et permet au système vivant de maintenir une relative constance dynamique, malgré les changements de l'environnement et les changements qui surviennent au cours de la vie de l'organisme.
Le terme « homéostasie » a été proposé en 1929 par le physiologiste W. Cannon, qui pensait que processus physiologiques, maintenant la stabilité du corps, sont si complexes et diversifiés qu'il est conseillé de les combiner sous Nom commun homéostasie. Cependant, en 1878, C. Bernard écrivait que tous les processus vitaux n'ont qu'un seul objectif : maintenir la constance des conditions de vie dans notre environnement interne. Des déclarations similaires se retrouvent dans les travaux de nombreux chercheurs du XIXe et de la première moitié du XXe siècle. (E. Pfluger, S. Richet, Frédéric (L.A. Fredericq), I.M. Sechenov, I.P. Pavlov, K.M. Bykov et autres). Les travaux de L.S. ont été d'une grande importance pour l'étude du problème de l'homéostasie. Stern (avec ses collègues), consacré au rôle des fonctions barrières qui régulent la composition et les propriétés du microenvironnement des organes et des tissus.
L'idée même d'homéostasie ne correspond pas au concept d'équilibre stable (non fluctuant) dans le corps - le principe d'équilibre ne s'applique pas à
complexe physiologique et biochimique
processus se produisant dans les systèmes vivants. Il est également incorrect d’opposer l’homéostasie aux fluctuations rythmiques de l’environnement interne. L'homéostasie au sens large couvre les questions de l'évolution cyclique et phasique des réactions, de la compensation, de la régulation et de l'autorégulation des fonctions physiologiques, de la dynamique de l'interdépendance des composants nerveux, humoraux et autres du processus de régulation. Les limites de l'homéostasie peuvent être rigides et flexibles, changeant en fonction de l'âge, du sexe, des conditions sociales, professionnelles et autres de chaque individu.
La constance de la composition du sang - la matrice fluide du corps, comme le dit W. Cannon - revêt une importance particulière pour la vie du corps. La stabilité de sa réaction active (pH), la pression osmotique, le rapport des électrolytes (sodium, calcium, chlore, magnésium, phosphore), la teneur en glucose, le nombre d'éléments formés, etc. sont bien connus. Par exemple, le pH sanguin ne dépasse généralement pas 7,35-7,47. Même des troubles graves du métabolisme acido-basique avec une pathologie d'accumulation d'acide dans le liquide tissulaire, par exemple dans l'acidose diabétique, ont très peu d'effet sur la réaction sanguine active. Bien que pression osmotique le sang et le liquide tissulaire subissent des fluctuations continues en raison de l'apport osmotique constant produits actifs métabolisme interstitiel, il reste à un certain niveau et n'évolue que dans certaines conditions pathologiques sévères.
Malgré le fait que le sang représente l'environnement interne général du corps, les cellules des organes et des tissus n'entrent pas directement en contact avec lui.
DANS Organismes multicellulaires chaque organe possède son propre environnement interne (microenvironnement), correspondant à ses caractéristiques structurelles et fonctionnelles, et l'état normal des organes dépend de composition chimique, propriétés physicochimiques, biologiques et autres de ce microenvironnement. Son homéostasie est déterminée état fonctionnel les barrières histohématiques et leur perméabilité dans les directions sang → liquide tissulaire, liquide tissulaire → sang.
La constance de l'environnement interne pour l'activité du système nerveux central revêt une importance particulière : même des modifications chimiques et physico-chimiques mineures qui se produisent dans le liquide céphalo-rachidien, les cellules gliales et les espaces péricellulaires peuvent provoquer une forte perturbation du flux. processus de la vie dans les neurones individuels ou dans leurs ensembles. Un système homéostatique complexe, comprenant divers mécanismes de régulation neurohumoraux, biochimiques, hémodynamiques et autres, est le système permettant de garantir des niveaux de pression artérielle optimaux. Dans ce cas, la limite supérieure du niveau de pression artérielle est déterminée par la fonctionnalité des barorécepteurs du système vasculaire du corps, et la limite inférieure est déterminée par les besoins en apport sanguin du corps.
Les mécanismes homéostatiques les plus avancés dans le corps des animaux supérieurs et des humains comprennent les processus de thermorégulation ;
Homéostasie dans sens classique ce mot concept physiologique, désignant la stabilité de la composition du milieu interne, la constance des composants de sa composition, ainsi que l'équilibre des fonctions biophysiologiques de tout organisme vivant.
La base d'une fonction biologique telle que l'homéostasie est la capacité des organismes vivants et systèmes biologiques résister aux changements environnementaux; Dans ce cas, les organismes utilisent des mécanismes de défense autonomes.
Ce terme a été utilisé pour la première fois par le physiologiste américain W. Cannon au début du XXe siècle.
N'importe lequel objet biologique a des paramètres universels d’homéostasie.
Homéostasie du système et du corps
La base scientifique d'un phénomène tel que l'homéostasie a été formée par le Français C. Bernard - il s'agissait d'une théorie sur la composition constante de l'environnement interne des organismes d'êtres vivants. Cette théorie scientifique a été formulée dans les années quatre-vingt du XVIIIe siècle et a été largement développée.
Ainsi, l'homéostasie est le résultat d'un mécanisme complexe d'interaction dans le domaine de la régulation et de la coordination, qui se produit à la fois dans le corps dans son ensemble et dans ses organes, cellules et même au niveau moléculaire.
Le concept d'homéostasie a reçu un élan développement supplémentaire grâce à l'utilisation de méthodes cybernétiques dans l'étude de systèmes biologiques complexes, tels que la biocénose ou la population).
Fonctions de l'homéostasie
L’étude d’objets dotés d’une fonction de rétroaction a permis aux scientifiques de mieux comprendre les nombreux mécanismes responsables de leur stabilité.
Même dans des conditions de changements graves, les mécanismes d'adaptation ne permettent pas aux propriétés chimiques et physiologiques du corps de changer de manière significative. Cela ne veut pas dire qu’ils restent absolument stables, mais des écarts sérieux ne se produisent généralement pas.
Mécanismes de l'homéostasie
Le mécanisme de l'homéostasie chez les organismes d'animaux supérieurs est le plus développé. Dans les organismes des oiseaux et des mammifères (y compris les humains), la fonction homéostasie permet de maintenir la stabilité du nombre d'ions hydrogène, régule la constance de la composition chimique du sang, maintient la pression dans le système circulatoire et température corporelleà peu près au même niveau.
L'homéostasie affecte les systèmes organiques et le corps dans son ensemble de plusieurs manières. Cela peut être influencé par les hormones, le système nerveux, les systèmes excréteurs ou neuro-humoraux du corps.
Homéostasie humaine
Par exemple, la stabilité de la pression dans les artères est maintenue par un mécanisme de régulation qui fonctionne à la manière de réactions en chaîne dans lesquelles entrent les organes sanguins.
Cela se produit parce que les récepteurs vasculaires détectent un changement de force de pression et transmettent un signal à ce sujet au cerveau humain, qui envoie des impulsions de réponse aux centres vasculaires. La conséquence en est une augmentation ou une diminution du tonus système circulatoire(cœur et vaisseaux sanguins).
De plus, les organes de régulation neurohumorale entrent en jeu. Suite à cette réaction, la pression revient à la normale.
Homéostasie des écosystèmes
Un exemple d'homéostasie dans flore peut servir à maintenir une humidité constante des feuilles en ouvrant et en fermant les stomates.
L'homéostasie est également caractéristique des communautés d'organismes vivants de tout degré de complexité ; par exemple, le fait qu’une composition relativement stable d’espèces et d’individus soit maintenue au sein d’une biocénose est une conséquence directe de l’action de l’homéostasie.
Homéostasie de la population
Ce type d'homéostasie, comme l'homéostasie de la population (son autre nom est génétique), joue le rôle de régulateur de l'intégrité et de la stabilité de la composition génotypique d'une population dans un environnement changeant.
Il agit en préservant l'hétérozygotie, ainsi qu'en contrôlant le rythme et la direction des changements mutationnels.
Ce type d'homéostasie donne à la population la possibilité de maintenir un niveau optimal composition génétique, ce qui permet à la communauté d’organismes vivants de maintenir une viabilité maximale.
Le rôle de l'homéostasie dans la société et l'écologie
La nécessité de gérer des systèmes complexes de nature sociale, économique et culturelle a conduit à l'expansion du terme homéostasie et à son application non seulement aux objets biologiques, mais aussi sociaux.
Un exemple du travail de l'homéostatique mécanismes sociaux La situation suivante peut être utile : s'il y a un manque de connaissances ou de compétences ou une déficience professionnelle dans une société, alors, à travers un mécanisme de rétroaction, ce fait force la communauté à se développer et à s'améliorer.
Et s'il y a un nombre excédentaire de professionnels qui ne sont pas réellement demandés par la société, des retours négatifs se produiront et il y aura moins de représentants de professions inutiles.
Récemment, le concept d'homéostasie a trouvé une large application en écologie, en raison de la nécessité d'étudier l'état des complexes. systèmes écologiques et la biosphère dans son ensemble.
En cybernétique, le terme homéostasie est utilisé pour désigner tout mécanisme ayant la capacité de s’autoréguler automatiquement.
Liens sur le thème de l'homéostasie
Homéostasie sur Wikipédia
Homéostasie - maintenir l'environnement interne du corps
Le monde qui nous entoure est en constante évolution. Les vents hivernaux nous obligent à enfiler des vêtements et des gants chauds, et le chauffage central nous encourage à les enlever.
Le soleil d’été réduit le besoin de retenir la chaleur, du moins jusqu’à ce qu’une climatisation efficace fasse le contraire. Et pourtant, quelle que soit la température ambiante, il est peu probable que la température corporelle individuelle des personnes en bonne santé que vous connaissez varie de plus d'un dixième de degré. Chez l'homme et les autres animaux à sang chaud, la température des régions internes du corps est maintenue à un niveau constant autour de 37 ° C, bien qu'elle puisse augmenter et diminuer quelque peu en raison du rythme quotidien.
Une régulation précise de la température corporelle et de la glycémie ne sont que deux exemples. fonctions essentielles sous le contrôle du système nerveux. La composition des fluides qui entourent toutes nos cellules est continuellement régulée, permettant une cohérence étonnante.
Maintenir un environnement interne constant du corps s'appelle homéostasie (homéo - identique, similaire ; stase - stabilité, équilibre). La principale responsabilité de la régulation homéostatique incombe aux parties autonomes (autonomes) et intestinales du système nerveux périphérique, ainsi qu'au système nerveux central, qui donne des ordres au corps par l'intermédiaire de l'hypophyse et d'autres organes endocriniens. Agissant ensemble, ces systèmes coordonnent les besoins du corps avec les conditions environnementales. (Si cette affirmation vous semble familière, rappelez-vous que nous avons utilisé exactement les mêmes mots pour décrire fonction principale cerveau.)
Le physiologiste français Claude Bernard, qui vécut au XIXe siècle et se consacra entièrement à l'étude des processus de digestion et de régulation du flux sanguin, considérait les fluides corporels comme un « milieu interne ». Différents organismes peuvent avoir des concentrations légèrement différentes de certains sels et des températures normales, mais au sein d'une espèce, l'environnement interne des individus répond aux normes caractéristiques de cette espèce. Seuls des écarts à court terme et peu importants par rapport à ces normes sont autorisés, sinon le corps ne peut pas rester en bonne santé et contribuer à la survie de l'espèce. Walter B. Cannon, le principal physiologiste américain du milieu du siècle, a élargi le concept d'environnement interne de Bernard.
Il croyait que l'indépendance de l'individu face aux changements continus des conditions extérieures était assurée par le travail. mécanismes homéostatiques, qui maintiennent la constance de l’environnement interne. La capacité d'un organisme à faire face aux exigences environnementales varie considérablement d'une espèce à l'autre. Une personne qui utilise, en plus des mécanismes internes de l'homéostasie, des complexes types de comportement , apparemment, a la plus grande indépendance par rapport à monde extérieur. Nous examinerons également de plus près les mécanismes de régulation qui maintiennent la constance de notre environnement interne.
Les astronautes enfilent des combinaisons spéciales (combinaisons spatiales) qui leur permettent de maintenir température normale corps, une tension suffisante en oxygène dans le sang et une pression artérielle. Des capteurs spéciaux intégrés à ces combinaisons enregistrent la concentration d'oxygène, la température corporelle et les indicateurs de fréquence cardiaque et transmettent ces données aux ordinateurs du vaisseau spatial, puis à ceux-ci, aux ordinateurs de contrôle au sol. Les ordinateurs du vaisseau spatial contrôlé peuvent faire face à presque toutes les situations prévisibles concernant les besoins du corps. Si un problème imprévu survient, des ordinateurs situés sur Terre sont connectés pour le résoudre et envoient de nouvelles commandes directement aux instruments de la combinaison spatiale.
Dans l'organisme, l'enregistrement des données sensorielles et le contrôle local sont effectués par le système nerveux autonome avec la participation du système endocrinien, qui assume la fonction de coordination globale.
Système nerveux autonome
Quelques principes généraux d'organisation des systèmes sensoriels et moteurs nous seront très utiles lors de l'étude des systèmes règlement intérieur. Tous trois départements le système nerveux autonome (autonomique) a " sensoriel" Et " moteur" Composants. Alors que les premiers enregistrent des indicateurs de l'environnement interne, les seconds renforcent ou inhibent l'activité des structures qui réalisent elles-mêmes le processus de régulation.
Les récepteurs intramusculaires, ainsi que les récepteurs situés dans les tendons et à d’autres endroits, répondent à la pression et à l’étirement. Ensemble, ils constituent un type particulier de système sensoriel interne qui nous aide à contrôler nos mouvements.
Les récepteurs impliqués dans l'homéostasie fonctionnent d'une manière différente : ils détectent les changements dans la chimie du sang ou les fluctuations de pression dans le système vasculaire et dans les organes internes creux tels que le tube digestif et la vessie. Ces systèmes sensoriels les systèmes qui collectent des informations sur l'environnement interne sont très similaires dans leur organisation aux systèmes qui perçoivent les signaux provenant de la surface du corps. Leurs neurones récepteurs forment le premier commutateurs synaptiquesà l’intérieur de la moelle épinière. Le long des voies motrices du système autonome, il y a commandes aux organismes régulant directement l'environnement interne neurones préganglionnaires autonomes
moelle épinière. Cette organisation rappelle un peu l’organisation du niveau spinal du système moteur.
Ce chapitre se concentrera principalement sur les composants moteurs du système autonome qui innervent les muscles du cœur, des vaisseaux sanguins et des intestins, les provoquant ainsi à se contracter ou à se détendre. Les mêmes fibres innervent les glandes, provoquant le processus de sécrétion.
Système nerveux autonome se compose de deux grands départements sympathique Et parasympathique. Les deux départements en ont unélément structurel , que nous n'avons jamais rencontré auparavant : les neurones qui contrôlent les muscles des organes internes et des glandes se trouvent à l'extérieur du système nerveux central, formant de petits amas de cellules encapsulés appelés ganglions . Ainsi, dans le mode végétatif système nerveux il existe un lien supplémentaire entre moelle épinière
et le corps de travail final (effecteur). Neurones autonomes de la moelle épinière combiner des informations sensorielles provenant d’organes internes et d’autres sources. Sur cette base, ils régulent ensuite l'activité neurones des ganglions autonomes . Les connexions entre les ganglions et la moelle épinière sont appelées fibres préganglionnaires . Un neurotransmetteur utilisé pour transmettre les impulsions de la moelle épinière aux neurones ganglionnaires des divisions sympathique et parasympathique est presque toujours acétylcholine, le même émetteur avec lequel les motoneurones de la moelle épinière contrôlent directement les muscles squelettiques. Comme dans les fibres innervant les muscles squelettiques, l’action de l’acétylcholine peut être renforcée en présence de nicotine et bloquée par le curare. Axones en marche des neurones des ganglions autonomes
, ou
fibres postganglionnaires
, puis dirigez-vous vers les organes cibles en y formant de nombreuses branches.
Les divisions sympathiques et parasympathiques du système nerveux autonome diffèrent les unes des autres
1) selon les niveaux de sortie des fibres préganglionnaires de la moelle épinière ;
2) selon la proximité des ganglions avec les organes cibles ;
3) par un neurotransmetteur, qui est utilisé par les neurones postganglionnaires pour réguler les fonctions de ces organes cibles. Nous allons maintenant considérer ces fonctionnalités.. Ses ganglions sont situés assez près de la moelle épinière et de très longues fibres postganglionnaires s'étendent jusqu'aux organes cibles (voir Fig. 63). Le principal transmetteur des nerfs sympathiques est norépinéphrine, une des catécholamines, qui sert également de médiateur dans le système nerveux central.
Riz. 63. Les divisions sympathiques et parasympathiques du système nerveux autonome, les organes qu'elles innervent et leurs effets sur chaque organe.
Pour comprendre quels organes le système nerveux sympathique affecte, il est plus simple d’imaginer ce qui arrive à un animal excité, prêt à réagir de combat ou de fuite.
Les pupilles se dilatent pour laisser entrer plus de lumière; La fréquence cardiaque augmente et chaque contraction devient plus puissante, ce qui entraîne une augmentation du flux sanguin global. Le sang circule de la peau et des organes internes vers les muscles et le cerveau. La motilité du système gastro-intestinal s'affaiblit, les processus de digestion ralentissent. Muscles situés le long voies respiratoires, menant aux poumons, se détendent, ce qui permet d'augmenter le rythme respiratoire et les échanges gazeux. Le foie et les cellules graisseuses libèrent plus de glucose et d’acides gras, des carburants à haute teneur énergétique, dans le sang, et le pancréas est chargé de produire moins d’insuline. Cela permet au cerveau de recevoir une plus grande part du glucose circulant dans le sang, car contrairement à d’autres organes, le cerveau n’a pas besoin d’insuline pour utiliser la glycémie. Le médiateur du système nerveux sympathique, qui réalise tous ces changements, est la noradrénaline.
Existe système supplémentaire, ce qui a un effet encore plus généralisé afin d'assurer plus précisément tous ces changements. Au sommet des bourgeons, ils reposent comme deux petits bonnets, glandes surrénales
. Dans leur partie interne - la moelle - se trouvent des cellules spéciales innervées par des fibres sympathiques préganglionnaires. Au cours du développement embryonnaire, ces cellules sont formées à partir des mêmes cellules de la crête neurale à partir desquelles sont formés les ganglions sympathiques. Ainsi, la moelle est une composante du système nerveux sympathique. Lorsqu'elles sont activées par les fibres préganglionnaires, les cellules médullaires libèrent leurs propres catécholamines (norépinéphrine et épinéphrine) directement dans le sang pour être acheminées vers les organes cibles (Fig. 64). Les médiateurs hormonaux circulants servent d'exemple de la manière dont la régulation est effectuée par les organes endocriniens (voir p. 89).
Système nerveux parasympathique fibres préganglionnaires Arrivent du tronc cérébral(« composant crânien ») et des segments inférieurs et sacrés de la moelle épinière(voir fig. 63 ci-dessus). Ils forment notamment un tronc nerveux très important appelé nerf vague , dont les nombreuses branches assurent toute l'innervation parasympathique du cœur, des poumons et du tractus intestinal. (Le nerf vague transmet également les informations sensorielles de ces organes au système nerveux central.) Préganglionnaire axones parasympathiques très longtemps, car ils ganglions, en règle générale, sont situés à proximité ou dans les tissus qu'ils innervent.
Un émetteur est utilisé aux extrémités des fibres du système parasympathique acétylcholine. La réponse des cellules cibles correspondantes à l'acétylcholine est insensible aux effets de la nicotine ou du curare. Au lieu de cela, les récepteurs de l'acétylcholine sont activés par la muscarine et bloqués par l'atropine.
La prédominance de l’activité parasympathique crée les conditions pour « repos et récupération» organisme. Dans sa manifestation extrême caractère général l'activation parasympathique ressemble à l'état de repos qui survient après un repas copieux. L'augmentation du flux sanguin vers le tube digestif accélère le mouvement des aliments dans les intestins et augmente la sécrétion d'enzymes digestives. La fréquence et la force des contractions cardiaques diminuent, les pupilles se rétrécissent, voies respiratoires diminue et la formation de mucus en eux augmente. La vessie se contracte. Pris ensemble, ces changements ramènent le corps à l’état paisible qui précédait la réponse de combat ou de fuite. (Tout cela est présenté sur la figure 63 ; voir également le chapitre 6.)
Caractéristiques comparatives des parties du système nerveux autonome
Le système sympathique, avec ses fibres postganglionnaires extrêmement longues, est très différent du système parasympathique, dans lequel au contraire les fibres préganglionnaires sont plus longues et les ganglions sont situés à proximité ou à l'intérieur des organes cibles. Beaucoup les organes internes, comme les poumons, le cœur, les glandes salivaires, la vessie, les gonades, reçoivent une innervation des deux parties du système autonome (ont, comme on dit, « double innervation"). D’autres tissus et organes, comme les artères musculaires, ne reçoivent qu’une innervation sympathique. En général, on peut dire que deux départements travaillent en alternance
: selon l'activité du corps et les commandes des centres végétatifs supérieurs, l'un ou l'autre d'entre eux domine. Les deux systèmes sont constamment dans un état d'activité variable.. Le fait que des organes cibles tels que le cœur ou l’iris puissent répondre aux impulsions des deux parties reflète simplement leurs rôles complémentaires. Par exemple, lorsque vous êtes très en colère, votre tension artérielle augmente, ce qui excite les récepteurs correspondants situés dans les artères carotides. Ces signaux sont reçus par le centre intégrateur du système cardiovasculaire, situé dans la partie inférieure du tronc cérébral et connu sous le nom de noyau du tractus solitaire.
L'excitation de ce centre active les fibres parasympathiques préganglionnaires du nerf vague, ce qui entraîne une diminution de la fréquence et de la force des contractions cardiaques. Dans le même temps, sous l'influence du même centre vasculaire coordinateur, l'activité sympathique est supprimée, neutralisant ainsi l'augmentation de la pression artérielle. Quelle est l'importance du fonctionnement de chaque département pour les réactions adaptatives ? Étonnamment, non seulement les animaux, mais aussi les humains peuvent tolérer l’arrêt presque complet du système nerveux sympathique
sans mauvaises conséquences visibles. Cet arrêt est recommandé pour certaines formes d’hypertension persistante. Et ici Pas si simple de se passer du système nerveux parasympathique . Les personnes ayant subi une telle opération et se retrouvant hors des conditions de protection d'un hôpital ou d'un laboratoire s'adaptent très mal à l'environnement. Ils ne peuvent pas réguler la température corporelle lorsqu’ils sont exposés à la chaleur ou au froid ;
avec la perte de sang, leur régulation de la pression artérielle est perturbée, et avec tout intense
charge musculaire La fatigue se développe rapidement. - Système nerveux diffus de l'intestin Des recherches récentes ont révélé l'existence
Les ganglions de ce système innervent les parois intestinales. Les axones de ces cellules ganglionnaires provoquent des contractions musculaires circulaires et longitudinales qui poussent les aliments à travers le tractus gastro-intestinal, un processus appelé péristaltisme. Ainsi, ces ganglions déterminent les caractéristiques des mouvements péristaltiques locaux. Lorsque la masse alimentaire se trouve à l’intérieur de l’intestin, elle étire légèrement ses parois, ce qui provoque un rétrécissement de la zone située légèrement plus haut le long de l’intestin et un relâchement de la zone située juste en dessous. En conséquence, la masse alimentaire est poussée plus loin.
Cependant, sous l'influence des nerfs parasympathiques ou sympathiques, l'activité des ganglions intestinaux peut changer. L'activation du système parasympathique augmente le péristaltisme et le système sympathique l'affaiblit.
L'acétylcholine sert de médiateur qui stimule les muscles lisses de l'intestin. Cependant, les signaux inhibiteurs conduisant à la relaxation semblent être transmis par diverses substances, dont seules quelques-unes ont été étudiées. Parmi les neurotransmetteurs intestinaux, il y en a au moins trois qui agissent également dans le système nerveux central : la somatostatine (voir ci-dessous), les endorphines et la substance P (voir chapitre 6).
Régulation centrale des fonctions du système nerveux autonome Le système nerveux central exerce beaucoup moins de contrôle sur le système autonome que sur les systèmes sensoriels ou moteurs squelettiques. Zones du cerveau les plus associées à fonctions végétatives , - Ce hypothalamus Et tronc cérébral
, en particulier la partie située directement au-dessus de la moelle épinière - la moelle allongée. C’est de ces zones que proviennent les principales voies d’accès aux neurones autonomes préganglionnaires sympathiques et parasympathiques au niveau de la colonne vertébrale. Hypothalamus. L'hypothalamus est l'une des zones du cerveau structure générale
et dont l'organisation est plus ou moins similaire chez les représentants des différentes classes de vertébrés. , - Ce En général, il est généralement admis que vasopressine, qui augmente la tension artérielle dans les cas d'urgence en cas de perte de liquide ou de sang ; elle réduit également l'excrétion d'eau dans les urines (c'est pourquoi la vasopressine est aussi appelée hormone antidiurétique) ; 2) ocytocine, stimulant les contractions utérines au stade final du travail.
Riz. 65. Hypothalamus et glande pituitaire. Les principales zones fonctionnelles de l'hypothalamus sont représentées schématiquement.
Bien qu'il existe plusieurs noyaux clairement délimités parmi les amas de neurones hypothalamiques, la majeure partie de l'hypothalamus est un ensemble de zones aux limites floues (Fig. 65). Cependant, dans trois zones, on trouve des noyaux assez prononcés. Nous allons maintenant considérer les fonctions de ces structures.
1. Zone périventriculaire directement adjacent au troisième ventricule cérébral, qui passe par le centre de l'hypothalamus. Les cellules tapissant le ventricule transmettent des informations aux neurones de la zone périventriculaire sur des informations importantes. paramètres internes cela peut nécessiter une régulation - par exemple, la température, la concentration en sel, les niveaux d'hormones sécrétées par la glande thyroïde, les glandes surrénales ou les gonades conformément aux instructions de l'hypophyse.
2. Zone médiale contient la plupart des voies par lesquelles l'hypothalamus effectue contrôle endocrinien par l'hypophyse. Très grossièrement, on peut dire que les cellules de la zone périventriculaire contrôlent l'exécution effective des commandes données à l'hypophyse par les cellules de la zone médiale.
3. Par cellules de la zone latérale l'hypothalamus est contrôlé par des niveaux supérieurs du cortex grand cerveau et du système limbique. Il reçoit également des informations sensorielles des centres de la moelle oblongue, qui coordonnent l'activité respiratoire et cardiovasculaire. La zone latérale est l'endroit où les centres cérébraux supérieurs peuvent ajuster les réactions de l'hypothalamus aux changements de l’environnement interne. Dans le cortex, par exemple, il y a comparaison d'informations provenant de deux sources - environnement interne et externe. Si, par exemple, le cortex juge que le moment et les circonstances ne sont pas adaptés pour manger, le rapport sensoriel d'hypoglycémie et d'estomac vide sera mis de côté jusqu'à un moment plus favorable. Le système limbique est moins susceptible d’ignorer l’hypothalamus. Ce système peut plutôt ajouter des connotations émotionnelles et motivationnelles à l’interprétation de signaux sensoriels externes ou comparer la représentation de l’environnement basée sur ces signaux avec des situations similaires survenues dans le passé.
Avec les composants corticaux et limbiques, l'hypothalamus effectue également de nombreuses actions d'intégration de routine, et sur des périodes de temps beaucoup plus longues que lors de l'exécution de fonctions de régulation à court terme. L’hypothalamus « sait » à l’avance quels seront les besoins du corps au cours du rythme de vie quotidien normal. Par exemple, cela fait entrer le système endocrinien dans pleine préparationà l'action dès notre réveil. Il surveille également l’activité hormonale des ovaires tout au long du cycle menstruel ; prend des mesures pour préparer l'utérus à l'arrivée d'un ovule fécondé. Chez les oiseaux migrateurs et les mammifères hibernants, l'hypothalamus, grâce à sa capacité à déterminer la longueur, Heures de jour coordonne les fonctions vitales de l’organisme durant des cycles de plusieurs mois. (À propos de ces aspects de la régulation centralisée fonctions internes sera discuté dans les chapitres 5 et 6.)
Moelle(thalamus et hypothalamus)
L'hypothalamus représente moins de 5 % de la masse cérébrale totale. Cependant, dans ce petite quantité les tissus contiennent des centres qui soutiennent toutes les fonctions du corps, à l'exception des mouvements respiratoires spontanés, de la régulation de la pression artérielle et de la fréquence cardiaque. Ces dernières fonctions dépendent de la moelle allongée (voir Fig. 66). En cas de traumatisme crânien, ce qu'on appelle la « mort cérébrale » se produit lorsque tous les signes d'activité électrique du cortex disparaissent et que le contrôle de l'hypothalamus et du bulbe rachidien est perdu, bien qu'avec l'aide de la respiration artificielle, il soit encore possible de maintenir une saturation suffisante. du sang circulant avec l'oxygène.
continuation
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Environnement interne du corps- un ensemble de fluides corporels situés à l'intérieur, en règle générale, dans certains réservoirs et conditions naturelles et jamais en contact avec l'extérieur environnement. Le terme a été proposé par le physiologiste français Claude Bernard.
Les cellules ne peuvent fonctionner que dans un environnement liquide. Le sang, les fluides tissulaires et la lymphe forment l’environnement interne du corps. La base de l'environnement interne du corps est le sang, qui fournit de l'oxygène aux cellules, nutriments et les produits métaboliques sont éliminés. Cependant, le sang n’entre pas en contact direct avec les cellules du corps. Dans les tissus, une partie du plasma sanguin quitte les capillaires sanguins et se transforme en liquide tissulaire. L'excès de liquide tissulaire est absorbé par les capillaires lymphatiques et retourne dans le sang sous forme de lymphe via les vaisseaux lymphatiques. Ainsi, le sang, les fluides tissulaires et la lymphe circulent directement dans l’organisme, assurant l’échange de substances entre les cellules de l’organisme et l’environnement. Des scientifiques de nombreux pays du monde ont tenté de découvrir la nature des mécanismes qui maintiennent la constance de l'environnement interne des humains et des animaux supérieurs.
L'ensemble des facteurs et mécanismes qui assurent cette constance est appelé homéostasie. Homéostasie– la capacité des systèmes biologiques à résister aux changements et à maintenir la constance dynamique de la composition et des propriétés de l'organisme.
L'homéostasie est la constance relativement dynamique de l'environnement interne de l'organisme, assurant la stabilité de ses fonctions physiologiques de base.
Claude Bernard (1878) – formulation du concept d'homéostasie.
Walter Cannon a inventé le terme homéostasie, son hypothèse - les parties individuelles du corps sont stables, puisque l’environnement interne qui les entoure est stable.
Organisme vivant– un système ouvert d’autorégulation qui se développe en étroite interaction avec l’environnement. Les changements dans l'environnement affectent directement ou indirectement les composants, provoquant des changements correspondants dans ceux-ci.
Grâce aux mécanismes d'autorégulation, ces changements se produisent dans la plage de réaction normale et n'entraînent pas de perturbations graves des fonctions physiologiques.
La violation des mécanismes de régulation conduit à la rupture possibilités de compensation l'organisme, réduisant sa résistance aux conditions environnementales en constante évolution, aux perturbations de l'homéostasie et au développement de pathologies.
Les mécanismes d'homéostasie devraient viser à maintenir le niveau d'un état d'équilibre, à coordonner les processus pour éliminer ou limiter l'influence des facteurs nocifs, à une interaction optimale entre le corps et l'environnement dans des conditions d'existence modifiées.
Composantes de l'homéostasie :
Composants qui répondent aux besoins cellulaires : protéines graisses glucides; substances inorganiques; eau, oxygène, sécrétion interne.
Composants affectant l'activité cellulaire : pression osmotique, température, concentration en ions hydrogène.
Types d'homéostasie :
Homéostasie génétique . Le génotype du zygote, lorsqu'il interagit avec des facteurs environnementaux, détermine l'ensemble du complexe de variabilité de l'organisme, sa capacité d'adaptation, c'est-à-dire l'homéostasie. Le corps réagit spécifiquement aux changements des conditions environnementales, dans les limites d'une norme de réaction déterminée héréditairement. La constance de l'homéostasie génétique est maintenue sur la base synthèses matricielles, et la stabilité du matériel génétique est assurée par un certain nombre de mécanismes (voir mutagenèse).
Homéostasie structurelle. Maintenir la constance de la composition et l'intégrité de l'organisation morphologique des cellules et des tissus. La multifonctionnalité des cellules augmente la compacité et la fiabilité de l'ensemble du système, augmentant ainsi ses capacités potentielles. La formation des fonctions cellulaires se fait par régénération.
Régénération:
1. Cellulaire (division directe et indirecte)
2. Intracellulaire (moléculaire, intraorganoïde, organoïde)
Homéostasie physico-chimique.
Homéostasie gazeuse : la concentration d'oxygène et de dioxyde de carbone dans l'organisme est assurée par le système respiratoire externe. Facteurs régulant la respiration externe : volume infime de respiration de l'air alvéolaire, en fonction de l'activité du centre respiratoire ; teneur en gaz dans le sang et les capillaires pulmonaires ; diffusion des gaz à travers la membrane des cellules sanguines, flux sanguin pulmonaire uniforme et ventilation adéquate.
Équilibre acido-basique de l'organisme : pH sanguin = 7,32-7,45, le rapport entre les ions hydrogène et hydroxyle dépend de la teneur en acides, qui agissent comme donneurs de protons, et en bases amphotères, qui sont des accepteurs. Sa régulation est assurée par des systèmes tampons, des protéines tissulaires et la substance collagène du tissu conjonctif, capable d'adsorber les acides.
Propriétés osmotiques du sang : la pression osmotique du sang dépend de la concentration de la solution et de la température, mais ne dépend pas de la nature du soluté et du solvant. La constance des propriétés osmotiques du sang est assurée par l'équilibre hydrique. Bilan hydrique Le corps est soutenu par des mécanismes d’approvisionnement en eau et en sels. Redistribution de l'eau et des sels entre les cellules et organites intracellulaires, libération d'eau et de sels dans l'environnement. La base de l'intégration de toute l'homéostasie physico-chimique est la régulation neuroendocrinienne.
Homéostasie physiologique.
Homéostasie thermique : maintien du contenu thermique. Une condition importante bilan thermique sert au mouvement de l'environnement lavant le corps et ses parties, dans lequel se produit l'échange thermique; la régulation de l'isolation thermique est assurée par le flux de sang chaud des zones profondes du corps vers sa surface;
Système d'hémostase : activation du système de coagulation sanguine, niveau de cellules sanguines requis, restauration des propriétés de la paroi vasculaire.
Homéostasie biochimique : maintenir le niveau des processus métaboliques, notamment l'anabolisme et le catabolisme, l'équilibre des processus de synthèse et de désintégration s'effectue en modifiant l'activité des enzymes, la vitesse des réactions enzymatiques, en induisant la biosynthèse des protéines et des enzymes et en régulant le taux de dégradation des substances biologiquement actives.
Homéostasie immunologique.
Le système immunitaire protège l’organisme contre les substances exogènes, les agents infectieux porteurs d’informations génétiquement étrangères, ainsi que contre les cellules pathologiquement altérées. Reconnaissance – destruction – élimination. Autorités centrales système immunitaire - moelle osseuse et thymus. Organes périphériques – rate et tissu lymphoïde. La moelle osseuse produit un stimulateur des producteurs d'anticorps, qui active le système des lymphocytes B, qui assurent la composante humorale de l'immunité, et le thymus produit de la thymosine, qui active la production de lymphocytes T. Le maintien de l'homéostasie immunologique doit être assuré par la concentration requise de lymphocytes T et B.
Homéostasie endocrinienne : synthèse et sécrétion d'hormones, transport des hormones, métabolisme spécifique des hormones en périphérie et leur excrétion, interaction des hormones avec les cellules cibles, régulation et autorégulation des fonctions glandulaires sécrétion interne.
Toute l'homéostasie dans son ensemble constitue homéostasie biologique , l'ensemble du système diverses fonctions et indicateurs qui assurent la préservation et le maintien du fonctionnement normal de l'organisme dans des conditions environnementales changeantes.
Régulation homéostasie biologique:
Locale: réalisé à travers le positif et le négatif retour, lorsqu'un changement d'un indicateur entraîne un changement d'un autre, se caractérise par l'autonomie, cette propriété est inhérente à toute composante d'un système vivant ;
Régulation humorale , est associé à l'entrée dans l'environnement interne du corps de facteurs humoraux - médiateurs, hormones, substances biologiquement actives, etc. Le système humoral réagit lentement aux influences extérieures, car n'a aucun lien avec l'environnement, mais donne un effet plus stable et plus durable, fourni par les glandes endocrines. Basé régulation humorale des réactions adaptatives se développent aux changements de l'environnement interne du corps.
Régulation nerveuse : le principal coordinateur de tous les processus biologiques, ce qui est dû à des facteurs structurels et caractéristiques fonctionnelles système nerveux : présence dans tous les organes et tissus, contact direct avec le milieu extérieur via des récepteurs, forte excitabilité, labilité et ciblage précis influx nerveux et une vitesse élevée de transfert d'informations. La régulation des réactions adaptatives repose sur des processus réflexes. La régulation nerveuse assure des changements dans l'activité fonctionnelle des organes ou des fonctions en réponse à influence externe et l'adaptation du corps à l'environnement extérieur.
Niveaux de régulation neuroendocrinienne :
1. Membrane cellulaire
2. Glandes endocrines
3. Glande pituitaire
4. Hypothalamus
Inclusion différents niveaux la régulation neurohumorale est déterminée par l'intensité de l'influence du facteur, le degré d'écart des paramètres physiologiques et la labilité des systèmes adaptatifs.
Question 54.
Le corps des animaux supérieurs a développé des adaptations qui contrecarrent de nombreuses influences de l'environnement extérieur, fournissant ainsi des conditions relativement constantes pour l'existence des cellules. Ceci est de la plus haute importance pour le fonctionnement de tout l’organisme. Nous illustrons cela avec des exemples. Les cellules du corps des animaux à sang chaud, c'est-à-dire les animaux ayant une température corporelle constante, ne fonctionnent normalement que dans des limites de température étroites (chez l'homme, entre 36 et 38°). Un changement de température au-delà de ces limites entraîne une perturbation de l'activité cellulaire. Dans le même temps, le corps des animaux à sang chaud peut normalement exister avec des fluctuations de température ambiante beaucoup plus importantes. Par exemple, un ours polaire peut vivre à des températures de -70° et +20-30°. Cela est dû au fait que dans tout l'organisme, son échange thermique avec l'environnement est régulé, c'est-à-dire la génération de chaleur (intensité, procédés chimiques, se produisant avec le dégagement de chaleur) et le transfert de chaleur. Ainsi, à basse température ambiante, la génération de chaleur augmente et le transfert de chaleur diminue. Ainsi, lorsque la température extérieure fluctue (dans certaines limites), la température corporelle reste constante.
Les fonctions des cellules du corps ne sont normales que lorsque la pression osmotique est relativement constante, en raison de la teneur constante en électrolytes et en eau dans les cellules. Les modifications de la pression osmotique - sa diminution ou son augmentation - entraînent de fortes perturbations dans les fonctions et la structure des cellules. L’organisme dans son ensemble peut exister pendant un certain temps même avec un apport excessif et une privation d’eau, ainsi qu’avec de grandes ou petites quantités de sels dans les aliments. Ceci s'explique par la présence dans le corps de dispositifs qui aident à maintenir
constance de la quantité d'eau et d'électrolytes dans le corps. En cas de consommation excessive d'eau, des quantités importantes de celle-ci sont rapidement excrétées de l'organisme par les organes excréteurs (reins, glandes sudoripares, peau), et en cas de manque d'eau, elle est retenue dans l'organisme. Également les organes excréteurs régulent la teneur en électrolytes de l'organisme : ils éliminent rapidement les quantités excédentaires ou les retiennent dans les fluides corporels lorsque l'apport en sel est insuffisant.
La concentration des électrolytes individuels dans le sang et les liquides tissulaires, d'une part, et dans le protoplasme des cellules, d'autre part, est différente. Le sang et les fluides tissulaires contiennent plus d’ions sodium et le protoplasme des cellules contient plus d’ions potassium. La différence entre les concentrations d'ions à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule est obtenue grâce à un mécanisme spécial qui retient les ions potassium à l'intérieur de la cellule et empêche les ions sodium de s'accumuler dans la cellule. Ce mécanisme, dont la nature n'est pas encore claire, est appelé pompe sodium-potassium et est associé au processus métabolique de la cellule.
Les cellules du corps sont très sensibles aux changements de concentration des ions hydrogène. Une modification de la concentration de ces ions dans un sens ou dans l'autre perturbe fortement l'activité vitale des cellules. L'environnement interne du corps est caractérisé par une concentration constante d'ions hydrogène, en fonction de la présence de systèmes dits tampons dans le sang et le liquide tissulaire (p. 48) et de l'activité des organes excréteurs. Lorsque la teneur en acides ou alcalis dans le sang augmente, ils sont rapidement éliminés de l'organisme et maintiennent ainsi la constance de la concentration en ions hydrogène dans l'environnement interne.
Les cellules, en particulier les cellules nerveuses, sont très sensibles aux changements du taux de sucre dans le sang, qui constitue un nutriment important. C'est pourquoi grande importance car le processus vital a un niveau de sucre dans le sang constant. Ceci est obtenu grâce au fait que lorsque le taux de sucre dans le sang augmente dans le foie et les muscles, le polysaccharide déposé dans les cellules, le glycogène, en est synthétisé, et lorsque le taux de sucre dans le sang diminue, le glycogène est décomposé dans le foie et les muscles. et le sucre du raisin est libéré dans le sang.
Constance de la composition chimique et proprietes physiques et chimiques l'environnement interne est caractéristique importante organismes d'animaux supérieurs. Pour désigner cette constance, W. Cannon a proposé un terme devenu très répandu : l'homéostasie. L'expression de l'homéostasie est la présence d'un certain nombre de constantes biologiques, c'est-à-dire des indicateurs quantitatifs stables qui caractérisent l'état normal de l'organisme. Ces indicateurs constants sont : la température corporelle, la pression osmotique du sang et des liquides tissulaires, la teneur en ions sodium, potassium, calcium, chlore et phosphore, ainsi que les protéines et le sucre, la concentration en ions hydrogène et un certain nombre d'autres.
Constatant la constance de la composition, des propriétés physico-chimiques et biologiques du milieu interne, il convient de souligner qu'elle n'est pas absolue, mais relative et dynamique. Cette constance est obtenue grâce au travail continu d'un certain nombre d'organes et de tissus, à la suite duquel les changements dans la composition et les propriétés physico-chimiques de l'environnement interne se produisent sous l'influence de changements dans l'environnement externe et en tant que Les résultats de l'activité vitale du corps sont nivelés.
Rôle différents organes et leurs systèmes de maintien de l'homéostasie sont différents. Ainsi, le système digestif veille à ce que les nutriments pénètrent dans la circulation sanguine sous une forme sous laquelle ils peuvent être utilisés par les cellules du corps. Le système circulatoire assure un mouvement et un transport continus du sang diverses substances dans le corps, grâce à quoi les nutriments, l'oxygène et divers composés chimiques formés dans le corps lui-même sont fournis aux cellules, et les produits de dégradation, y compris le dioxyde de carbone, libérés par les cellules, sont transférés aux organes qui les éliminent du corps. Les organes respiratoires assurent l'apport d'oxygène au sang et l'élimination du dioxyde de carbone du corps. Le foie et un certain nombre d'autres organes effectuent un nombre important de transformations chimiques - la synthèse et la dégradation de nombreux composés chimiques importants dans la vie des cellules. Les organes excréteurs - reins, poumons, glandes sudoripares, peau - éliminent les déchets du corps matière organique et maintenir une teneur constante en eau et en électrolytes dans le sang, et donc dans le liquide tissulaire et dans les cellules du corps.
Dans le maintien de l'homéostasie rôle vital appartient au système nerveux. Réactif à divers changements environnement externe ou interne, il régule l'activité des organes et des systèmes de manière à prévenir et à niveler les changements et les perturbations qui se produisent ou pourraient survenir dans le corps.
Grâce au développement de dispositifs assurant la relative constance de l'environnement interne du corps, ses cellules sont moins sensibles aux influences changeantes de l'environnement externe. D'après Cl. Bernard, « la constance du milieu intérieur est une condition d’une vie libre et indépendante ».
L'homéostasie a certaines limites. Lorsqu'un organisme reste, surtout pendant une longue période, dans des conditions très différentes de celles auxquelles il est adapté, l'homéostasie est perturbée et des changements incompatibles avec celles-ci peuvent survenir. vie normale. Ainsi, avec un changement significatif de la température externe dans le sens d'une augmentation ou d'une diminution, la température corporelle peut augmenter ou diminuer et une surchauffe ou un refroidissement du corps peut survenir, entraînant la mort. De même, avec une restriction significative de l'apport d'eau et de sels dans l'organisme ou une privation totale de ces substances, la relative constance de la composition et des propriétés physico-chimiques de l'environnement interne est perturbée après un certain temps et la vie s'arrête.
Un niveau élevé d'homéostasie ne se produit qu'à certains stades de l'espèce et développement individuel. Les animaux inférieurs n'ont pas d'adaptations suffisamment développées pour atténuer ou éliminer les effets des changements dans l'environnement externe. Par exemple, la constance relative de la température corporelle (homéothermie) n'est maintenue que chez les animaux à sang chaud. Chez les animaux dits à sang froid, la température corporelle est proche de la température du milieu extérieur et est variable (poïkilothermie). Un animal nouveau-né n'a pas la même constance de température corporelle, de composition et de propriétés de l'environnement interne qu'un organisme adulte.
Même de légères perturbations de l'homéostasie conduisent à une pathologie, et donc à la détermination d'indicateurs physiologiques relativement constants, tels que la température corporelle, la pression artérielle le sang, la composition, les propriétés physicochimiques et biologiques du sang, etc., revêtent une grande importance diagnostique.
