Fizioloģiskā homeostāze: iekšējais līdzsvars

Katra regulācija sastāv no vienām un tām pašām sastāvdaļām neatkarīgi no tā, vai runa ir par temperatūru vai par kalciju. Iepazīstot šīs daļas, kļūst saprotams, kāpēc viena un tā paša rādītāja novirzei var būt pilnīgi atšķirīgi cēloņi.

Tieši tāpēc ārsts, redzot izmainītu analīzes rezultātu, nekad nejautā tikai par pašu rādītāju, bet arī par to hormonu vai signālu, kas to regulē. Zems kalcijs ar augstu parathormonu un zems kalcijs ar zemu parathormonu ir divas pilnīgi dažādas situācijas.

1. Sensors uztver rādītāja pašreizējo vērtību
2. Signāls tiek nodots vadības centram, visbiežāk hipotalāmā vai dziedzerī
3. Centrs salīdzina saņemto vērtību ar iestatīto līmeni
4. Ja ir novirze, centrs raida signālu izpildītājam
5. Izpildītājs, muskulis vai dziedzeris, maina savu darbību
6. Rādītājs atgriežas tuvāk iestatītajam līmenim, un signāls vājinās

Negatīvā atgriezeniskā saite nozīmē, ka atbilde vērsta pret novirzi: ja glikoze ceļas, izdalās insulīns, kas to pazemina. Šāda uzbūve ir pašstabilizējoša, un tieši tā ir gandrīz visās ķermeņa sistēmās.

Pozitīvā atgriezeniskā saite pastiprina sākotnējo novirzi. Tā ir daudz retāka un vienmēr ierobežota laikā, jo citādi tā izietu no kontroles. Dzemdībās galviņas spiediens uz dzemdes kaklu izraisa oksitocīna izdalīšanos, kas pastiprina kontrakcijas, kas savukārt palielina spiedienu, un cikls pārtrūkst tikai tad, kad bērns ir piedzimis. Līdzīgi darbojas asins recēšanas kaskāde un nervu šūnas darbības potenciāla sākums.

Ir arī trešais veids, ko sauc par paredzošo regulāciju. Organisms sāk gatavoties izmaiņai, pirms tā ir notikusi: ēdiena smarža jau izraisa siekalu un kuņģa sulas izdalīšanos, un pirms slodzes sākuma paātrinās pulss. Tā ir lētāka stratēģija nekā labot jau notikušu novirzi.

• Negatīvā saite: temperatūras, glikozes, asinsspiediena, osmolalitātes regulācija
• Pozitīvā saite: dzemdību kontrakcijas, asins recēšana, darbības potenciāls
• Paredzošā regulācija: siekalošanās pirms ēšanas, pulsa kāpums pirms starta
• Diennakts ritms: iestatītā līmeņa plānota maiņa dienas laikā
• Pielāgošanās: iestatītā līmeņa pārbīde ilgstošās slodzēs

Katram regulētajam lielumam ir savs sensors un savs izpildītājs, un ļoti atšķiras arī reakcijas ātrums. Nervu sistēma reaģē sekundēs, hormoni minūtēs un stundās, bet nieres un gēnu ekspresijas izmaiņas dienās.

Šis ātrumu dalījums izskaidro, kāpēc dažas novirzes ķermenis nolīdzina nemanāmi, bet citas rada simptomus jau tad, kad regulācija vēl strādā.

Drudzis bieži tiek uztverts kā kļūme temperatūras regulācijā. Patiesībā tas ir pretējais: regulācija darbojas pilnībā, tikai vadības centrs ir apzināti pacēlis iestatīto līmeni augstāk.

Tieši tāpēc drudža sākumā cilvēkam ir auksti un viņš dreb, kaut arī temperatūra jau ceļas. Ķermenis uzskata pašreizējo temperatūru par pārāk zemu un dara visu, lai to paceltu: sašaurina ādas asinsvadus, izraisa drebuļus un liek meklēt segu.

Karstuma dūriens ir pilnīgi cita situācija un tieši tur homeostāze ir sabrukusi. Iestatītais līmenis nav mainīts, bet ķermenis vairs nespēj atdot siltumu. Ādas asinsvadi ir jau maksimāli paplašināti, sviedri ir izsīkuši vai gaisa mitrums neļauj tiem iztvaikot. Tas ir neatliekams stāvoklis, kam raksturīgs apjukums, ļoti augsta temperatūra un sausa, karsta āda, un šādā gadījumā jāzvana neatliekamajai palīdzībai.

Jaundzimušajam homeostāze ir vārīgāka nekā pieaugušajam. Ķermeņa virsma attiecībā pret masu ir liela, zemādas taukaudu slānis plāns, un drebuļu mehānisms vēl nedarbojas, tāpēc siltumu ražo īpaši brūnie taukaudi. Tieši tāpēc mazu bērnu tik viegli atdzesēt un pārkarsēt.

Pieaugušam cilvēkam katrai sistēmai ir ievērojama rezerve. Nieres, aknas, plaušas un sirds spēj strādāt daudz intensīvāk, nekā to prasa miera stāvoklis, un tieši šī rezerve nodrošina, ka slodzes laikā iekšējā vide nemainās.

Novecojot rezerve pakāpeniski samazinās. Miera stāvoklī rādītāji joprojām var būt normāli, bet spēja tikt galā ar papildu slodzi mazinās. Tieši tāpēc gados vecākam cilvēkam parasta infekcija vai neliela operācija var izraisīt tādu stāvokļa pasliktināšanos, kādu jaunāks cilvēks nemaz nepamanītu. Šo rezerves sarukumu literatūrā apzīmē ar terminu homeostenoze.

Homeostāzes traucējumi nepieder vienai specialitātei, jo katra sistēma ir sava ārsta pārziņā. Tomēr domāšanas veids ir kopīgs: vispirms jānoskaidro, kura lokas daļa ir bojāta.

Tipiski piemēri ir cukura diabēts, kur vai nu trūkst insulīna, vai audi uz to nereaģē; nieru virsvirsmas mazspēja, kur izpildītājs neražo kortizolu; antidiurētiskā hormona pārprodukcija, kur ūdens tiek aizturēts pārmērīgi; vairogdziedzera slimības, kur nobīdīts viss vielmaiņas iestatījums; un šoks, kur sabrūk asinsrites regulācija.

Pie ārsta jādodas, ja parādās ilgstošas slāpes ar biežu urinēšanu, neizskaidrojams svara zudums, atkārtota ģībšana, apjukums, straujš pietūkums vai ilgstošs nogurums bez redzama iemesla. Steidzami jāmeklē palīdzība, ja cilvēks kļūst miegains un dezorientēts, jo daudzu homeostāzes traucējumu pirmā redzamā pazīme ir tieši apziņas izmaiņa.

• Cukura diabēts: glikozes regulācijas traucējums
• Nātrija un ūdens līdzsvara traucējumi: pārmērīga vai nepietiekama ūdens aizture
• Vairogdziedzera slimības: vielmaiņas iestatījuma nobīde
• Virsnieru mazspēja: izpildītāja nespēja ražot kortizolu
• Šoks un sepse: asinsrites un audu skābekļa apgādes sabrukums

Visbiežāk to dara ar asins un urīna analīzēm, taču nozīme ir ne tikai pašam rādītājam, bet arī tam, cik stabils tas ir laikā un cik lielu piepūli prasa tā uzturēšana.

Mūsdienās arvien vairāk izmanto nepārtrauktus mērījumus, jo tie parāda svārstības, ko atsevišķa analīze nekad neparādītu.

1. Pamatanalīzes: elektrolīti, glikoze, nieru un aknu rādītāji
2. Skābju un bāzu līdzsvara novērtēšana ar asins gāzu analīzi
3. Hormonu un to regulējošo hormonu noteikšana pārī, nevis atsevišķi
4. Slodzes testi, kas pārbauda rezervi, nevis miera stāvokli
5. Nepārtraukta glikozes vai asinsspiediena uzraudzība diennakts garumā
6. Stāvokļa maiņas testi, piemēram, slīpā galda tests ģībšanas gadījumā

Pirmā sajaukšana ir ar līdzsvaru ķīmijas nozīmē. Ķīmiskais līdzsvars ir stāvoklis bez enerģijas patēriņa, bet homeostāze prasa pastāvīgu enerģijas ieguldījumu. Dzīvs organisms nekad nav līdzsvarā ar apkārtējo vidi, un šis līdzsvars tiek sasniegts tikai pēc nāves.

Otrā sajaukšana ir ar sadzīves jēdzieniem par atskābināšanu un organisma attīrīšanu. Asins skābums tiek regulēts ārkārtīgi precīzi ar plaušām un nierēm, un uzturs to nemaina. Uztura ietekme uz urīna skābumu ir reāla, bet tās ir tieši regulācijas sekas, nevis asins sastāva maiņa.

Trešā sajaukšana skar normas robežas. Tās ir iegūtas, izmērot lielu veselu cilvēku grupu, un aptver lielāko daļu šīs grupas. Tas nozīmē, ka atsevišķam cilvēkam viņa personīgais normālais līmenis var atrasties vienā vai otrā šīs robežas malā, un rezultāts tuvu robežai nav automātiski slimība.

Normāls rādītājs ne vienmēr nozīmē, ka viss ir kārtībā. Organisms bieži uztur normālu vērtību par ļoti augstu cenu. Cilvēkam ar insulīna rezistenci glikoze gadiem var palikt normas robežās, bet tikai tāpēc, ka aizkuņģa dziedzeris ražo daudz vairāk insulīna nekā parasti. Diagnoze parādās tikai tad, kad dziedzeris vairs netiek galā.

Tāpat kalcija līmenis asinīs var būt nevainojams, kamēr parathormons ir izteikti paaugstināts un kalcijs tiek ņemts no kauliem. Tieši tāpēc mūsdienu diagnostikā regulējamo lielumu gandrīz vienmēr nosaka kopā ar to regulējošo hormonu.

No tā izriet svarīgs praktisks secinājums: jautājums nav tikai par to, vai rādītājs ir normas robežās, bet arī par to, cik daudz organismam ir jāpiepūlas, lai tas tur paliktu. Šī doma ir pamatā daudzu slimību agrīnai atklāšanai.