Homeostāze un slimība: kāda ir saistība?

Katrai homeostāzes sistēmai ir vienāda pamatuzbūve. Uztvērējs nolasa rādītāja vērtību, vadības centrs to salīdzina ar uzstādīto vērtību un aprēķina atšķirību, bet izpildorgāns veic darbību, kas šo atšķirību samazina. Rezultāts atkal nonāk pie uztvērēja, un loks noslēdzas.

Piemēram, asinsspiediena regulācijā uztvērēji ir miega artērijas un aortas sieniņas spiediena receptori, vadības centrs atrodas iegarenajās smadzenēs, bet izpildorgāni ir sirds un asinsvadu gludā muskulatūra. Glikozes regulācijā uztvērējs un izpildītājs ir viena un tā pati struktūra, proti, aizkuņģa dziedzera saliņu šūnas.

Loka uzbūves izpratne uzreiz norāda, kur meklēt slimības cēloni. Ja rādītājs ir novirzīts, jājautā, vai bojāts ir uztvērējs, vadības centrs, izpildorgāns vai saikne starp tiem.

1. Rādītājs novirzās no pieļaujamā koridora, piemēram, aug asins glikozes līmenis.
2. Uztvērējs šo novirzi nolasa.
3. Vadības centrs salīdzina vērtību ar uzstādīto un izlemj par atbildi.
4. Izpildorgāns rīkojas, piemēram, aizkuņģa dziedzeris izdala insulīnu.
5. Rādītājs atgriežas koridorā, uztvērēja signāls mainās un atbilde tiek samazināta.

Vairums regulācijas loku darbojas pēc negatīvās atgriezeniskās saites principa: atbilde vērsta pretēji novirzei un to dzēš. Tieši šī shēma nodrošina stabilitāti un ir sastopama gandrīz visās organisma sistēmās.

Pozitīvā atgriezeniskā saite atbildi pastiprina, un normā to izmanto tad, kad kāds process jāpabeidz ātri un pilnībā. Tipiski piemēri ir asins recēšana, dzemdību darbība un nervu impulsa rašanās. Šādas cilpas vienmēr ir īslaicīgas un tām ir skaidrs apstāšanās signāls.

Slimībā pozitīvā atgriezeniskā saite kļūst bīstama, jo pārvēršas par noslēgtu apburto loku. Sirds mazspējā vājāka sirds izraisa nieru atbildi, kas aiztur ūdeni un sāli, palielina sirds slodzi un sirdi vājina vēl vairāk. Sepsē asinsvadu paplašināšanās pazemina spiedienu, pasliktina audu apgādi un pastiprina iekaisuma signālu izdalīšanos.

Tabula parāda dažus svarīgākos regulētos rādītājus un to, kā izpaužas novirze abos virzienos. Tā palīdz saprast, ka gandrīz katrai regulācijas sistēmai ir divas klīniskas sejas.

Pirmais veids ir izpildorgāna atteice. Pirmā tipa cukura diabētā tiek zaudētas insulīnu ražojošās šūnas, tāpēc komanda pazemināt glikozes līmeni vairs nevar tikt izpildīta. Nieru mazspējā izpildorgāns, kas regulē ūdeni, sāļus un skābumu, zaudē jaudu pakāpeniski.

Otrais veids ir signāla nespēja sasniegt mērķi. Otrā tipa cukura diabētā insulīna ir pietiekami, bet audi uz to reaģē vāji. Līdzīgi hormonu rezistences mehānismi darbojas arī citās sistēmās.

Trešais veids ir uzstādītās vērtības nobīde. Drudzis ir tieši šāds gadījums: iekaisuma signālvielas hipotalāmā paceļ mērķa temperatūru, un organisms mērķtiecīgi sasilda sevi, trīcot un sašaurinot ādas asinsvadus. Cilvēkam šajā brīdī ir auksti, lai gan temperatūra aug. Tas nav homeostāzes sabrukums, bet gan homeostāze ar citu mērķi.

Ceturtais veids ir ilgstoša slodze uz regulācijas sistēmām, ko apzīmē ar terminu alostatiskā slodze. Hronisks stress, miega trūkums un pastāvīgs iekaisums liek sistēmām pastāvīgi strādāt augstākā režīmā, un ar laiku tas rada bojājumu asinsvados, vielmaiņā un imūnsistēmā.

• Izpildorgāna zudums: pirmā tipa cukura diabēts, virsnieru mazspēja.
• Signāla nesadzirdēšana: insulīna rezistence, hormonu rezistences sindromi.
• Uzstādītās vērtības nobīde: drudzis, daļa hipertensijas mehānismu.
• Pārmērīga vai pārāk ilga atbilde: sepse, autoimūnas slimības, hroniskas sāpes.
• Apburtais loks: sirds mazspēja, nieru un sirds savstarpējā pasliktināšanās.

Katrai sistēmai ir rezerve, proti, spēja noturēt rādītāju normā arī tad, kad daļa funkcijas jau ir zaudēta. Tieši tāpēc nieru darbība var būt būtiski samazināta, pirms parādās pirmās sūdzības, un tieši tāpēc aizkuņģa dziedzera šūnu zudums ilgi paliek nepamanīts.

Rezerve izskaidro divas klīniski svarīgas parādības. Pirmā ir tā, ka agrīnā slimības stadijā pacients jūtas labi, un slimību atklāj tikai profilaktiskā izmeklēšanā. Otrā ir tā, ka pasliktināšanās notiek strauji: kad rezerve ir izsmelta, neliela papildu slodze, piemēram, infekcija vai dehidratācija, izraisa krasu stāvokļa maiņu.

Vecums rezervi samazina visās sistēmās vienlaikus. Tāpēc gados vecākam cilvēkam viegla saslimšana var izpausties ar apjukumu, kritieniem vai vispārēju vājumu, nevis ar raksturīgajiem simptomiem, un tāpēc karstuma periodi, šķidruma trūkums un jaunas zāles vecumā ir daudz nopietnāks apdraudējums.

Lielākā daļa ikdienas analīžu būtībā ir homeostāzes mērījumi. Asins gāzu un elektrolītu analīze rāda skābju un sārmu līdzsvaru un ūdens apmaiņu, kreatinīns atspoguļo nieru izvades spēju, glikozes un glikētā hemoglobīna rādītāji parāda ogļhidrātu regulāciju, bet vairogdziedzeri stimulējošais hormons ir klasisks negatīvās atgriezeniskās saites mērījums.

Atsauces vērtības ir iegūtas no veselu cilvēku grupām, tāpēc daļai veselu cilvēku rezultāti dabiski iznāk nedaudz ārpus robežām. Tieši tāpēc atsevišķu rādītāju nekad nevērtē atrauti no simptomiem, vecuma, zāļu lietošanas un iepriekšējo analīžu dinamikas.

Bieži informatīvāka par vienu mērījumu ir slodzes pārbaude, jo tā atklāj slēpto rezervi. Glikozes tolerances tests, slodzes elektrokardiogramma un plaušu funkcijas testi ar slodzi visi darbojas pēc viena principa: sistēmai tiek uzdots vairāk darba, nekā tā veic miera stāvoklī, un tiek novērots, vai tā tiek galā.

• Asins gāzu analīze: skābju un sārmu līdzsvars un elpošanas kompensācija.
• Elektrolīti un kreatinīns: ūdens, sāļu un nieru funkcijas stāvoklis.
• Glikoze un glikētais hemoglobīns: ogļhidrātu regulācija ilgākā laikā.
• Vairogdziedzeri stimulējošais hormons: hipofīzes atgriezeniskā saite.
• Slodzes testi: sistēmas rezerves pārbaude.

Pirmais pārpratums ir uzskatīt homeostāzi par nemainīgumu. Patiesībā runa ir par regulētu svārstību koridoru, un tieši svārstību spēja liecina par veselību. Piemēram, sirds ritma dabiskās mainības samazināšanās tiek uzskatīta par regulācijas pasliktināšanās pazīmi, nevis par stabilitāti.

Otrais pārpratums ir jaukt homeostāzi ar alostāzi. Homeostāze notur rādītāju ap nemainīgu mērķi, bet alostāze nozīmē mērķa pielāgošanu paredzamai slodzei, piemēram, asinsspiediena un kortizola paaugstināšanos pirms pamošanās. Alostāze ir lietderīga īslaicīgi, bet ilgstoša tās slodze bojā audus.

Trešais pārpratums ir domāt, ka jebkurš simptoms ir homeostāzes sabrukums. Drudzis, klepus, vemšana, sāpes un paātrināta sirdsdarbība lielākoties ir aizsargreakcijas. Ārstēšanas lēmums balstās uz to, vai konkrētajā situācijā reakcija vairāk palīdz vai kaitē, nevis uz reakcijas esamību pašu par sevi.

Ja slimība ir regulācijas kļūme, tad ārstēšana bieži nozīmē nevis skaitļa izlabošanu, bet loka atjaunošanu. Tas skaidro, kāpēc dažas pieejas, kas šķiet loģiskas, praksē nedarbojas. Strauja rādītāja piespiedu normalizēšana var būt bīstamāka par pašu novirzi, jo audi jau ir pielāgojušies jaunajam stāvoklim: tā ir iemesls, kāpēc ilgstoši zemu nātrija līmeni koriģē lēni un kāpēc ļoti agresīva glikozes pazemināšana atsevišķām pacientu grupām nedod ieguvumu.

Otra praktiskā sekas attiecas uz vairāku slimību kopumu. Katra atsevišķi var būt kompensēta, bet tās izmanto pārklājošas regulācijas sistēmas, tāpēc vienas dekompensācija ievelk pārējās. Tieši tāpēc plaušu infekcija cilvēkam ar sirds mazspēju un nieru slimību var izvērsties daudz smagāk nekā katra problēma atsevišķi.

Trešā doma ir vienkārša, bet bieži aizmirsta: homeostāzes uzturēšana patērē enerģiju. Karstumā, aukstumā, drudzī, pēc operācijas un smagas slimības laikā ķermenis šo darbu veic pastiprināti, un tāpēc miers, pietiekams šķidruma un uztura daudzums un miegs nav papildinājums ārstēšanai, bet gan tās sastāvdaļa.