Homeostasis (bahasa Yunani: tetap sama) adalah sebuah ide dasar dalam pemahaman kita tentang cara kerja tubuh. The concept had its origin in the 1870s, when the French physiologist Claude Bernard showed that, although the concentration of sugar in the blood could be raised or lowered by a number of processes, the net effect of these processes was to keep the concentration of sugar within certain limits. Konsep itu berasal pada 1870-an, ketika ahli ilmu faal Perancis Claude Bernard menunjukkan bahwa, meskipun konsentrasi gula dalam darah bisa dinaikkan atau diturunkan oleh sejumlah proses, efek bersih dari proses ini adalah untuk menjaga konsentrasi gula dalam batas-batas tertentu. Bernard extended the idea to other constituents of blood — for which he had less evidence — and in a timeless phrase referred to the constancy of the internal environment ('le milieu intérieur'): 'La fixité du milieu intérieur est la condition de la vie libre, independante.' Bernard ide untuk memperluas konstituen darah lainnya - untuk yang memiliki kurang bukti - dan dalam frase abadi mengacu pada keteguhan dari lingkungan internal ( 'le lingkungan intérieur'): 'La fixité du lingkungan kondisi intérieur est la de la vie gratis, independante. "
Bernard contrasted this constancy with that of the changeable world that surrounded the animal ('le milieu extérieur'). Bernard kontras keteguhan ini dengan dunia yang berubah yang mengelilingi binatang ( 'le lingkungan extérieur'). He likened the protective function of the internal milieu to that of a greenhouse, though to us this may seem rather an odd analogy. Ia menyamakan fungsi perlindungan lingkungan internal ke sebuah rumah kaca, meskipun bagi kami ini mungkin agak analogi yang aneh. The constitution of the internal milieu (extracellular fluids, including blood and lymph) has been suggested to represent some primal sea in which vertebrates have evolved. Konstitusi dari lingkungan internal (ekstraselular cairan, termasuk darah dan getah bening) telah menyarankan untuk mewakili beberapa primal vertebrata laut yang telah berevolusi. It is a likeable hypothesis, but one which is rather difficult to test. Ini adalah hipotesis menyenangkan, tapi satu yang agak sulit untuk menguji.
Bernard's proposal attracted little contemporary attention, which was hardly surprising, for it was about 50 years ahead of its time. Proposal Bernard sedikit kontemporer menarik perhatian, yang tidak mengherankan, karena itu sekitar 50 tahun ke depan dari waktu. But during the period 1915-35 two American physiologists, WB Cannon (1871-1945) and LJ Henderson (1878-1942), revived it. Namun selama periode dua orang Amerika 1.915-35 fisiologi, WB Cannon (1871-1945) dan LJ Henderson (1878-1942), menghidupkan kembali itu. Cannon was particularly concerned with demonstrating the importance of the autonomic nervous system in maintaining the constancy of the milieu intérieur : he realized that the constancy of blood pressure was an essential part of the maintenance. Meriam ini sangat peduli dengan menunjukkan pentingnya sistem saraf otonom dalam mempertahankan keteguhan dari lingkungan intérieur: dia menyadari bahwa keajegan dari tekanan darah merupakan bagian penting dari perawatan. It was Cannon who actually coined the word 'homeostasis', and in his Wisdom of the body (1932) he described how several of the body's systems were involved in homeostatic mechanisms. Itu Cannon yang benar-benar menciptakan kata 'homeostasis', dan dalam tubuh Kebijaksanaan (1932) ia menggambarkan bagaimana beberapa sistem tubuh yang terlibat dalam mekanisme homeostatis.
Cannon's fellow professor at Harvard, LJ Henderson, analysed the way in which the body maintained the hydrogen ion concentration of body fluids (usually expressed as pH) within narrow limits. Cannon's sesama profesor di Harvard, LJ Henderson, menganalisis cara tubuh mempertahankan konsentrasi ion hidrogen cairan tubuh (biasanya dinyatakan sebagai pH) dalam batas-batas sempit. There is a short-term pH homeostasis which is a property of blood itself: a bicarbonate-buffering system. Ada jangka pendek pH homeostasis yang merupakan properti dari darah itu sendiri: sebuah sistem penyangga bikarbonat-. If this is not adequate, the kidneys cope with any larger deviation. Jika hal ini tidak mencukupi, ginjal mengatasi penyimpangan yang lebih besar. Henderson published his findings in a classic work, Blood: a study in general physiology (1928). Henderson menerbitkan temuan-temuan dalam sebuah karya klasik, Darah: studi pada umumnya fisiologi (1928). The kidneys are, incidentally, the homeostatic organs par excellence : every renal activity is involved in maintaining the internal milieu, whether it is the concentration of ions in blood, blood volume, blood pressure itself, or the excretion of alien substances. Ginjal, kebetulan, maka organ homeostatik par excellence: setiap aktivitas ginjal terlibat dalam menjaga lingkungan internal, apakah itu adalah konsentrasi ion dalam darah, volume darah, tekanan darah itu sendiri, atau ekskresi zat-zat asing.
How do the body's systems actually maintain the constancy? Bagaimana sebenarnya sistem tubuh mempertahankan kesetiaan? The most conspicuous mechanism is generally known as 'negative feedback', illustrated below. Mekanisme yang paling mencolok umumnya dikenal sebagai 'umpan balik negatif', ilustrasi di bawah ini.
As an example, blood glucose concentration could be the 'regulated variable' in the diagram. Sebagai contoh, konsentrasi glukosa darah bisa menjadi 'diatur variabel' dalam diagram. The control system for the variable is the hormone insulin , whose main action is to accelerate the entry of glucose into many of the cells of the body, thereby lowering its plasma concentration. Sistem kontrol untuk variabel adalah hormon insulin, tindakan yang utama adalah untuk mempercepat masuknya glukosa ke dalam banyak sel-sel tubuh, sehingga penurunan konsentrasi plasma. Insulin is released from cells in the Islets of Langerhans of the pancreas (the controller), the most important stimulus for its release being a rise in blood glucose concentration, as occurs after a meal ('disturbance' in the diagram). Insulin dilepaskan dari sel-sel dalam pulau dari Langerhans pankreas (controller), rangsangan yang paling penting untuk rilis menjadi peningkatan konsentrasi glukosa darah, seperti yang terjadi setelah makan ( 'gangguan' dalam diagram). The reason for this being a 'negative' feedback system is that the action of insulin, by lowering the blood sugar, tends to remove the stimulus for its own release. Alasan untuk hal ini menjadi 'negatif' sistem umpan balik adalah bahwa tindakan insulin, dengan menurunkan gula darah, cenderung untuk menghapus rangsangan untuk rilis sendiri. Negative feedback is a ubiquitious principle in engineering and electronics. Umpan balik negatif adalah suatu prinsip di mana-mana teknik dan elektronik.
It is clear from this example that the mechanism does not keep glucose concentration (the regulated variable) at a fixed level. Hal ini jelas dari contoh ini bahwa mekanisme tidak menyimpan konsentrasi glukosa (yang diatur variabel) pada tingkat yang tetap. The level oscillates, because there are delays in both arms of the system — it takes a finite time for insulin to lower blood glucose concentrations, and also for elevated glucose concentrations to increase the production of insulin from the pancreas. Tingkat berosilasi, karena ada penundaan di kedua lengan dari sistem - dibutuhkan waktu yang terbatas bagi insulin untuk menurunkan konsentrasi glukosa darah, dan juga untuk peningkatan konsentrasi glukosa untuk meningkatkan produksi insulin dari pankreas.
Another regulated variable is carbon dioxide. Variabel diatur lain adalah karbon dioksida. The control of a constant partial pressure of carbon dioxide (PCO 2 ) in blood is a very precise feedback loop, and its control system is the act of breathing . Pengendalian konstan tekanan parsial karbon dioksida (PCO 2) dalam darah yang sangat tepat umpan balik, dan sistem kontrol adalah tindakan pernapasan. The body produces the gas constantly, adding it to blood. Tubuh menghasilkan gas terus-menerus, menambahkannya ke darah. The CO 2 sensor in this system consists of neurons in the medullary respiratory centre of the brain; the control system consists of motor nerves passing from the brain to the diaphragm and intercostal muscles. CO 2 Sensor dalam sistem ini terdiri dari neuron di medula pusat pernapasan otak; sistem kontrol terdiri dari saraf motorik berjalan dari otak ke otot diafragma dan interkostal. These nerves stimulate the act of breathing, which transfers carbon dioxide from blood into the lungs, lowers the blood PCO 2 , and temporarily removes the stimulus to the medullary respiratory centre. Merangsang syaraf ini tindakan pernapasan, yang transfer karbon dioksida dari darah ke paru-paru, darah menurunkan PCO 2, dan untuk sementara menghapus rangsangan ke pusat pernapasan meduler. Because the body is still producing carbon dioxide, the blood PCO 2 begins to rise again, the medullary receptors are stimulated, and the cycle repeats itself. Karena tubuh masih menghasilkan karbon dioksida, darah PCO 2 mulai bangkit lagi, meduler reseptor dirangsang, dan siklus berulang. A CO 2 -sensitive electrode inserted into an artery shows small, regular oscillations whose frequency corresponds precisely to the act of breathing. Seorang CO 2-sensitif elektrode dimasukkan ke arteri menunjukkan kecil, teratur osilasi frekuensi yang tepat sesuai dengan tindakan pernapasan.
The speed of response of the carbon dioxide loop is far greater than that of the glucose loop, a difference that derives from nervous compared with hormonal mechanisms: the PCO2 varies by only about 10% around its average level, whereas glucose varies by about 40%. Kecepatan respon dari karbon dioksida loop ini jauh lebih besar daripada glukosa loop, perbedaan yang berasal dari saraf dibandingkan dengan mekanisme hormon: Pco2 bervariasi yang hanya sekitar 10% di tingkat rata-rata, sedangkan glukosa bervariasi oleh sekitar 40% . The concentration ranges of some other constituents of blood provide us with clues about the nature of the relevant homeostatic mechanisms. Kisaran konsentrasi konstituen lain darah memberikan kita petunjuk tentang sifat homeostatik mekanisme yang relevan. Sodium ions (135-145 mmol/litre) and chloride ions (95-105 mmol/litre) have narrow ranges; this is the result of a mixture of nervous and hormonal mechanisms; the range is wider for potassium (3.5-5.0 mmol/litre) which is adjusted by hormonal action in the kidneys. Sodium ion (135-145 mmol / liter) dan klorida ion (95-105 mmol / liter) memiliki kisaran sempit; ini adalah hasil dari campuran mekanisme syaraf dan hormonal; jangkauan lebih luas untuk kalium (3,5-5,0 mmol / liter) yang disesuaikan dengan tindakan hormon dalam ginjal. By contrast, the hormones that provide the control systems regulating these variables show far wider concentration ranges in blood, according to the changes in secretion rates stimulated by disturbances in the variable they control. Sebaliknya, hormon yang menyediakan sistem kontrol yang mengatur variabel-variabel ini menunjukkan rentang konsentrasi jauh lebih luas dalam darah, sesuai dengan perubahan di tingkat sekresi dirangsang oleh gangguan dalam variabel kontrol mereka. Thus ACTH (adrenocorticotrophic hormone) has a range of 3.3-15.4 pmol/litre, aldosterone 100-500 pmol/litre, and insulin 0-15 mUnits/ml (unfed) and 15-100 Units/ml (after food). Jadi, ACTH (hormon adrenocorticotrophic) memiliki kisaran 3,3-15,4 pmol / liter, aldosteron 100-500 pmol / liter, dan insulin 0-15 mUnits / ml (unfed) dan 15-100 Unit / ml (setelah makan).
Homeostasis can itself be reset or entrained by higher nervous centres. Homeostasis sendiri bisa reset atau entrained oleh pusat-pusat saraf yang lebih tinggi. The diurnal variations shown by ACTH and cortisol demonstrate high concentrations between midnight and midday (cortisol concentration 280-700 mmol/litre) and midday and midnight (cortisol 140-280 mmol/litre). Diurnal variasi yang ditunjukkan oleh ACTH dan kortisol menunjukkan konsentrasi yang tinggi antara tengah malam dan siang (kortisol konsentrasi 280-700 mmol / liter) dan tengah hari dan tengah malam (kortisol 140-280 mmol / liter). Similarly, on a longer time-scale, the changes seen in the female reproductive cycle represent a 28-day cycle of entrainment. Demikian pula, pada skala waktu lebih lama, perubahan yang terlihat dalam siklus reproduksi wanita mewakili siklus 28 hari dari entrainment. On a longer time-scale still, the growth and development of the child must represent the ultimate homeostatic entrainment by the brain. Pada skala waktu lebih lama lagi, pertumbuhan dan perkembangan anak harus mewakili paling homeostatik entrainment oleh otak. We might envisage old age as representing a genetically programmed deterioration of homeostasis. Kita mungkin membayangkan usia tua sebagai mewakili sebuah kemerosotan diprogram secara genetis homeostasis.
Claude Bernard's intuition about 'le milieu intérieur' has come a very long way in a century. Claude Bernard's intuisi tentang 'le lingkungan intérieur' telah datang dengan cara yang sangat panjang dalam satu abad. The mechanisms of homeostasis are so ubiquitous, their patterns so subtly intertwined, that we are tempted to produce a teleological question, and ask why. Mekanisme homeostasis begitu di mana-mana, pola mereka begitu halus saling berkaitan, bahwa kita tergoda untuk menghasilkan pertanyaan teleologis, dan bertanya mengapa. What is so useful to the organism about this precision? Apa yang sangat berguna bagi organisme tentang presisi ini? We do not have to look far, because the workings of every cell in the body depend on the maintenance of a negative potential inside the cell. Kita tidak perlu melihat jauh, karena cara kerja setiap sel dalam tubuh kita tergantung pada pemeliharaan potensi negatif di dalam sel. In turn, this negative potential depends upon the relative concentrations of ions inside and outside the cell: a high sodium concentration in the extracellular fluid, and a high potassium concentration inside the cell, the gradients across the cell wall being maintained by ionic pumps within the cell membrane . Pada gilirannya, potensi negatif ini relatif tergantung pada konsentrasi ion-ion di dalam dan di luar sel: konsentrasi natrium yang tinggi dalam cairan ekstraselular, dan konsentrasi kalium yang tinggi di dalam sel, gradien di dinding sel yang dikelola oleh pompa ion dalam membran sel. But these pumps could not begin to control this gradient if the ionic concentrations in blood (extracellular fluid) were not kept within narrow limits in the first place. Tapi pompa ini tidak bisa mulai mengendalikan gradien ini jika konsentrasi ion dalam darah (cairan ekstraselular) tidak dijaga dalam batas-batas sempit di tempat pertama. The subject comes into sharp focus when we consider the situation in the heart, which is very dependent on a constant plasma potassium level, within the range of 3.5-5.0 mmol/litre. Subjek datang ke fokus yang tajam ketika kita mempertimbangkan situasi di hati, yang sangat tergantung pada tingkat kalium plasma konstan, dalam kisaran 3,5-5,0 mmol / liter. The elevation of this value by 1-2 mmol/litre constitutes a medical emergency: the excitable components of the heart begin to conduct nervous impulses spontaneously and, without treatment, death soon follows from uncoordinated contraction of different parts of the ventricles ( ventricular fibrillation ). Ketinggian nilai ini dengan 1-2 mmol / liter merupakan keadaan darurat medis: komponen-komponen yang bersemangat jantung gugup mulai melakukan impuls secara spontan, dan tanpa pengobatan, kematian segera berikut tidak terkoordinasi kontraksi dari bagian yang berbeda dari ventrikel (ventrikel fibrilasi) .
It soon becomes clear that the body's function involves countless homeostatic mechanisms, both within and outside cells. Segera menjadi jelas bahwa fungsi tubuh yang tak terhitung homeostatik melibatkan mekanisme, baik di dalam dan di luar sel. Not only are the mechanisms ubiquitous, but careful analysis often shows two or more feedback loops apparently serving the same function; a good example is the elaborate relationship that exists between the control of blood pressure and plasma volume. Tidak hanya merupakan mekanisme di mana-mana, tetapi analisis sering menunjukkan dua atau lebih putaran umpan balik rupanya melayani fungsi yang sama, sebuah contoh yang baik adalah hubungan yang rumit yang ada antara kontrol tekanan darah dan volume plasma. Perhaps the apparent redundancy provides the organism with back-up systems that improve evolutionary survival value. Mungkin yang tampak redundansi menyediakan organisme dengan sistem back-up yang meningkatkan nilai kelangsungan hidup evolusi. Improvement or not, such duplication makes the understanding of disease processes very much more difficult to disentangle. Perbaikan atau tidak, duplikasi tersebut membuat pemahaman proses penyakit jauh lebih sulit untuk diurai.
- JR Henderson
Subscribe to:
Post Comments (Atom)
0 comments:
Post a Comment