דוגמאות לביטוי הומיאוסטזיס תקין ולהפרתו

הגדרה: הומיאוסטזיס הוא שמירה על יציבות הסביבה הפנימית בטווחים מסויימים, למרות שינויים המתרחשים בסביבה החיצונית או בגוף עצמו.

שלושה גורמים פועלים במשותף במצב זה:

• קולטנים: תאים הקולטים גירוי, שינוי מסויים בתנאי הסביבה.
• מעבדים: תאי המוח הם המעבדים את המידע המגיע אליהם. מרכז הבקרה מעבד מידע ממקורות שונים ומחליט על תגובה מתאימה. המוח שולח פקודה למבצעים.
• מבצעים: שרירים או בלוטות המוצאים לפועל את פקודות המוח.

מנגנוני משוב הם אלו האחראיים על  שמירת התנאים הפיזיקליים והכימיים בגוף בתחום הרצוי.

משוב שלילי: מנגנון הפועל כאשר יש שינוי בסביבה הפנימית וגורם לתגובה המחזירה את התנאים לקדמותם. תוצאות התהליך מעכבות את התקדמותו.  משוב שלילי הוא המנגנון העיקרי הומר על הומיאוסטזיס.

משוב חיובי: מנגנון הגורם לרצף של  אירועים המגבירים את הסטייה מהתנאים המקוריים. לאחר זמן מה נכנס לפעולה גורם אחר, המבטל את ההגברה והתנאים חוזרים לקדמותם. משוב חיובי פועל למשל בזמן הלידה. העובר מפעיל לחץ על דופן הרחם ¬ הלחץ מעורר ייצור והפרשה של הורמון אוקסיטוצין ¬ ההורמון מעורר התכווצויות של דופן הרחם ¬ הלחץ גובר וכך זה ממשיך עד ליציאת התינוק.

תגובה לגבהים (עליה במספר תאי הדם האדומים)

ככל שעולים בגובה הלחץ החלקי של החמצן יורד.  ירידה זו פוגעת באספקת החמצן התקינה לתאים. בריאות של תושבי קבע בהרים הגבוהים מתפתחים במשך החיים נאדיות וכלי דם רבים יותר מאשר תושבים במקומות נמוכים. גם שריר הלב שלהם גדול יותר ומסוגל לדחוף יותר דם בכל פעימה.

אצל אנשים הגרים במקומות נמוכים ועולים להרים הגבוהים מתרחש תהליך איקלום, המאפשר להם להתקיים בתנאי הסביבה החדשים. כאשר אדם מרגיל את גופו לשהיה בגבהים במשך מספר ימים, תפוקת הלב עולה וכן עולה קצב הנשימה ועומקה.  הירידה בכמות החמצן גורמת בתוך מספר ימים לכליה להפריש כמות גדולה יותר של אריתרופואטין. הורמון זה גורם לתאי מח העצם לייצר יותר תאי דם אדומים. הגידול במספר תאי הדם האדומים מגביר את כושר הובלת החמצן. כאשר רמת החמצן עולה חזרה, הכליות מאטות את קצב ייצור האריתרופואטין.

העלייה במספר תאי הדם האדומים גורמת לדם להיות סמיך יותר ולכן הלב עובד קשה יותר על מנת להזרים אותו.

וויסות החום בגוף

קראו סיכום מורחב אודות ויסות חום בגוף.

אצל אדם בריא הטמפ' הפנימית בגוף נשארת קבועה למרות שינויים בטמפ' הסביבה החיצונית. יש חשיבות רבה לשמירה על טמפ' גוף קבועה כיוון שטמפ' גבוהה מידי או נמוכה מידי פוגעת בתפקוד התקין של אנזימים בגוף ומסכנת חיים.

הפעילות המטבולית בגוף יוצרת חום. אם החום היה מצטבר בגוף הטמפ' הייתה עולה כל הזמן. הגוף מעבד חום לסביבה. טמפ' הגוף נשארת קבועה כאשר יש איזון בין קצב איבוד החום לבין קצב קליטת חום מבחוץ וקצב ייצור החום המטבולי.

מרכז בקרת הטמפ' נמצא במוח, בהיפותלמוס. למרכז זה מגיע מידע מתרמורצפטורים (חיישנים החשים בשינוי טמפ') הנמצאים בעור ובפנים הגוף.  ומפעיל מנגנוני משוב שלילי עד להחזרת הטמפ' למצב תקין.

תגובה על ירידה בטמפ' הגוף

טמפ' סביבה נמוכה

¯

דם קר מגיע להיפותלמוס

¯ המפעיל את ה…

מע' הורמונלית                                 מערכת העצבים

¯                                                   ¯

הגברת קצב המטבוליזם                       1. כיווץ כלי דם היקפיים
והאטה בזרימת הדם ההיקפית
2. סימור שערות

3. רעד שרירים בלתי רצוני

• כיווץ כלי הדם הפריפריים והאטה בזרימת הדם ההיקפית מקטין את איבוד החום דרך העור.
• סימור שיער יוצר שכבת אוויר קלועה סמוך לעור וכך מופחת איבוד החום. התכרבלות מקטינה את שטח הגוף החשוף לאוויר ומפחיתה את איבוד החום.
• רעידות מתרחשות בעקבות קור מתמשך. הרעידות גורמות לייצור חום רב יותר אך גם דורשות השקעת אנרגיה ולכן אינן יעילות לאורך זמן. השרירים המתכווצים את שריר השלד והחום בורח מהר דרך העור.
• הגברת קצב המטבוליזם יוצר חום רב יותר.

תגובה על עליה בטמפ' הגוף

טמפ' סביבה גבוהה או פעילות גופנית מואצת

¯

דם חם מגיע להיפותלמוס

¯ המפעיל את ה…

מע' הורמונלית                                 מערכת העצבים

¯                                                   ¯

האטת קצב המטבוליזם                       1. הרחבת כלי דם היקפיים
והגברה בזרימת הדם ההיקפית
2. הפרשה מוגברת של זיעה

מכת חום: מצב בו אין לגוף אפשרות לקרר את עצמו, במצב זה כמות החום הנקלטת ומיוצרת בגוף גדולה מכמות החום הנפלטת.  מצב מאד מסוכן ויש לדאוג להורדת טמפ' הגוף, יכול לגרום למוות.

הומיאוסטזיס שמירה על מאזן מים תקין

על מנת לקיים פעילות תקינה בתאים יש צורך לשמור על כמות תקינה של מים בגוף ובתאים.

למים תפקיד חשוב בכל התהליכים הכימיים המתרחשים בגוף וכן בוויסות הטמפ' של הגוף ע"י ההזעה.

הגוף קולט מים דרך שתייה ומזון  וכן מים מטבוליים, ומאבד מים בשתן, הזעה, נשימה וצואה.

הפרשת השתן הוא המנגנון העיקרי המווסת את כמות המים בגוף. בשתן מפריש הגוף עודפי מים.

אדם בריא מפריש כ- 1.5 ליטר שתן ביום. אם האדם שותה כמויות נוזלים גדולות ¬ כמות השתן תגדל.

אם האדם שותה מעט מאד נוזלים ¬ כמות השתן תקטן, כיוון שהגוף חוסך במים.

הכליה קובעת במדויק את כמויות המים המופרשות בשתן.

תאי האבובית מצויידים בקולטנים להורמונים ADH .

ADH הוא הורמון "מעכב השתנה" וגורם להגדלת חדירות דפנות האבובית למים, הספיגה החוזרת של מים לדם גדלה והשתן נעשה מרוכז יותר. כאשר נפח הנוזל החוץ-תאי יורד ההיפותלמוס מעודד הפרשה של ADH .

כאשר יש בגוף עודף מים, הפרשת ה- ADH פוחתת והשתן נעשה מהול יותר.

כאשר יש בגוף מחזור במים מופיעים סימני התייבשות: צמא, דופק מהיר וחלש, חיוורון…
מרכז הצמא נמצא סמוך לתאים המפרישים ADH . כאשר ריכוז המים בגוף יורד, מרכז הצמא מקבל מידע מחיישנים המצויים בגוף ומגביר את תחושת הצמא.

הזעה: מנגנון ההזעה לא נועד לשמירה על ריכוז מים תקין בגוף. ההזעה זהו מנגנון לוויסות טמפ' הגוף. כמות המים המופרשת בזיעה אינה נקבעת עפ"י כמות המים בגוף אלא עפ"י הטמפ' של הגוף.

כאשר יש עלייה בטמפ' תהיה הפרשת זיעה מוגברת, גם אם יש מחסור במים בגוף.

איזון רמת הסוכר בדם

רמת הגלוקוז בדם אצל אדם בריא היא קבועה. כאשר ריכוז הגלוקוז בדם יורד או עולה מהרמה התקינה מופעל מנגנון משוב שלילי הפועל להחזיר את ריכוז הגלוקוז למצב תקין.

האינסולין והגלוקגון המיוצרים בלבלב הם ההורמונים הפעילים במנגנון וויסות רמת הסוכר בדם.

לאחר ארוחה ¬ עלייה ברמת הגלוקוז בדם ¬ גירוי תאי הלבלב להפריש אינסולין ¬ מעלה את חדירות תאי כבד, שומן ושריר לגלוקוז ¬ רמת הגלוקוז בדם יורדת לרמה תקינה ¬ הפסקת הפרשת אינסולין.

• תאי המטרה של האינסולין אוגרים את הגלוקז כגליקוגן

מאמץ גופני או צום ¬ רמת גלוקוז בדם יורדת ¬ גירוי להפרשת גלוקגון ¬ תאי המטרה מתחילים לפרק גליקוגן לגלוקוז ¬ עלייה ברמת הגלוקוז בדם לרמה תקינה ¬ הפסקת הפרשת גלוקגון

• תאי המטרה של הגלוקגון הם תאי הכבד והשריר.

סכרת: מחלה בה יש פגיעה ביכולת הגוף לווסת את רמת הגלוקוז בדם.

סכרת מסוג 1: סכרת הנובעת מפגם בייצור האינסולין. סכרת מסוג זה היא מחלה אוטואימונית הנובעת מפגיעה של מערכת חיסון בתאי הלבלב.
הצטברות עודפי גלוקוז בדם ¬ גלוקוז בשתן ¬ יציאה של כמות מים גדולה בשתן ¬ תחושת צמא.

הטיפול בסכרת מסוג זה הוא זריקות אינסולין.

סכרת מסוג 2: כמות האינסולין המיוצרת תקינה אך תאי המטרה אינם מגיבים לאינסולין, בגלל מיעוט קולטנים או בגלל שהקולטנים אינם תקינים. טיפול: בעיקר תזונה נכונה.

מחלה זיהומית כהפרה של הומיאוסטזיס

עליית חום הגוף היא חלק מתגובה דלקתית על פלישת גורמי מחלה לגוף או על נזקים לרקמות. במקרה של מחלה, ההיפותלמוס מכוון את "התרמוסטט" הקובע את טמפ' הגוף לרמה גבוהה יותר. בעקבות זאת מופעלים מנגנונים המגבירים את ייצור החום המטבולי ומפחיתים את איבוד החום וכתוצאה יש עלייה בחום הגוף. כאשר האדם מבירא ההיפותלמוס מכוון את "התרמוסטט" לטמפ' הרגילה.

אקמול ותרופות דומות משפיעות זמנית על ההיפותלמוס ומורידות את הטמפ' עליה מכוון התרמוסטט.

הקשר בין קצב הלב לפעילות גופנית

פעילות גופנית ממושכת וסדירה מחזקת את הלב. המתעמל מרגיל את ליבו בהדרגה לפעום בעוצמה ובמהירות בעת המאמץ הגופני. ההתכווצויות התכופות והחזקות בעת האימון מגבירות את קצב חילוף החומרים בתאי שריר הלב וכתוצאה מכך השריר גדל ונעשה חזק יותר. (לרקע ראו: ויסות קצב הלב).

נפח פעימה: כמות הדם היוצאת מהלב לגוף בכל פעימה.

תפוקת לב: כמות הדם היוצאת מהלב לגוף בדקה.

{תפוקת לב = נפח פעימה X מספר פעימות הלב בדקה}

על מנת לספק לגוף את כמות החמצן הדרושה, יש צורך בתפוקת לב מתאימה.

ניתן להגדיל את תפוקת הלב ע"י הגדלת מספר פעימות הלב בדקה או ע"י הגדלת נפח הפעימה.

בזמן מאמץ הלב מגביר את קצב פעילותו  ¬ תפוקת הלב גדלה ¬ תאי הגוף מקבלים מידי דקה יותר דם מחומצן. עם סיום הפעילות הגופנית קצב הלב חוזר לקדמותו ולתפוקה הרגילה שלו.

במצב מנוחה מספר פעימות הלב אצל ספורטאי נמוך בהשוואה למי שאינו ספורטאי. הדבר אפשרי כיוון ששריר הלב של הספורטאי גדול וחזק ובכל פעימה דוחף יותר דם לגוף =נפח פעימה גדול יותר. כלומר, הגוף של הספורטאי מקבל את כמות הדם הדרושה לו בפחות פעימות לב לדקה. לכן, ליבו של ספורטאי זוכה לנוח יותר במשך דקה מאשר מי שאינו ספורטאי.

תאי שריר הלב אינם ניזונים מהדם המצוי בלב אלא דרך מערכת עורקים הנקראים עורקים כליליים. העורק הכלילי הראשי מסתעף מאבי העורקים, קרוב מאד ליציאתו מחדר שמאל.  העורק הכלילי הראשי מסתעף לנימים רבים המזינים את תאי שריר הלב.

כאשר דם יוצא מאבי העורקים, המסתם פתוח וחוסם את המעבר לעורק הכלילי, זאת אומרת שהעורק הכלילי מקבל אספקת דם רק בזמן ההרפיה של הלב. כיוון שכך, כאשר הלב פועל בקצב מהיר מאד, יש פגיעה באספקת הדם הסירה ללב עצמו.

דבר נוסף הפוגע באספקת הדם ללב היא חסימה של העורקים הכליליים = טרשת עורקים.

חסימה זו נובעת מהצטברות של שומנים על דפנות העורקים, הסכנה בחסימה כזו היא שלא יגיע דם לאזור מסוים בלב ¬ אוטם בשריר הלב.

בדיקות דם ושתן  משמשות אמצעי לאבחון מצב ההומיאוסטזיס בגוף

בדיקת שתן

בעזרת בדיקת שתן ניתן לאבחן מספר דברים:

• זיהום בשלפוחית השתן: שתן של אדם בריא הוא סטרילי. אם יש בשתן תאי דם לבנים זו הוכחה לנוכחות גורם מזהם כמו חיידקים בשלפוחית.
• זיהום בכליות: חיידקים הפוגעים בכליות משבשים את פעולת הנפרונים. אצל אדם הסובל מזיהום בכליות מוצאים חלבונים בשתן ולפעמים דם תאי דם אדומים ולבנים.
• אבחון סכרת: אצל אדם בריא אין גלוקוז בשתן. נוכחות גלוקוז בשתן היא עדות למחלת סכרת.

בדיקת דם

אצל אדם בריא הרכב הדם נשמר קבוע בטווחים מסוימים.  כל הפרה בריכוזי החומרים השונים מפעילה מנגנוני משוב בגוף המביאים לתיקון החריגה.

כאשר אין לגוף אפשרות לתקן את החריגה ניתן יהיה להבחין בבדיקת דם שיש בעיה.

לדוגמא:

• עליה בריכוז הגלוקוז בדם יכולה לרמז על סכרת.
• ריכוזים גבוהים/נמוכים מידי של והורמונים.
• ריכוז נמוך של המוגלובין ¬ אנמיה או בעייה ביצור תאי דם אדומים.
• עלייה במספר תאי הדם הלבנים ¬ מחלה כלשהי.

ראו גם: הומיאוסטזיס באקולוגיה

חזרה אל העמוד הראשי: סיכומים לבגרות בביולוגיה \ ביולוגיה של גוף האדם