Skip to main content

HOMEOSTASIS

INTRODUCTION

‘Homeostasis’ refers to the maintenance of constant internal environment of the body (homeo = same; stasis = standing). Importance of internal environment was notified by the great biologist of 19th century Claude Bernard. He enlightened the fact that multicellular organisms including man live in a perfectly organized and controlled internal environment, which he called ‘milieu interieur’. The word ‘homeostasis’ was introduced by Harvard Professor, Walter B Cannon in 1930.

Internal environment in the body is the extracellular fluid (ECF) in which the cells live. It is the fluid outside the cell and it constantly moves throughout the body. It includes blood, which circulates in the vascular system and fluid present in between the cells called interstitial fluid. ECF contains nutrients, ions and all other substances necessary for the survival of the cells.

Normal healthy living of large organisms including human beings depends upon the constant maintenance of internal environment within the physiological limits. If the internal environment deviates beyond the set limits, body suffers from malfunction or dysfunction. Therefore, the ultimate goal of an organism is to have a normal healthy living, which is achieved by the maintenance of internal environment within set limits.

The concept of homeostasis forms basis of physiology because it explains why various physiological functions are to be maintained within a normal range and in case if any function deviates from this range how it is Homeostasis brought back to normal. Understanding the concept of homeostasis also forms the basis for clinical diagnostic procedures. For example, increased body temperature beyond normal range as in the case of fever, indicates that something is wrong in the heat production-heat loss mechanism in the body. It induces the physician to go through the diagnostic proceedings and decide about the treatment.

For the functioning of homeostatic mechanism, the body must recognize the deviation of any physiological activity from the normal limits. Fortunately, body is provided with appropriate detectors or sensors, which recognize the deviation. These detectors sense the deviation and alert the integrating center. The integrating center immediately sends information to the concerned effectors to either accelerate or inhibit the activity so that the normalcy is restored.

ROLE OF VARIOUS SYSTEMS OF THE BODY IN HOMEOSTASIS

One or more systems are involved in homeostatic mechanism of each function. Some of the functions in which the homeostatic mechanism is well established are given below:

1. The pH of the ECF has to be maintained at the critical value of 7.4. The tissues cannot survive if it is altered. Thus, the decrease in pH (acidosis) or increase in pH (alkalosis) affects the tissues markedly. The respiratory system, blood and kidney help in the regulation of pH.

2. Body temperature must be maintained at 37.5°C. Increase or decrease in temperature alters the metabolic activities of the cells. The skin, respiratory system, digestive system, excretory system, skeletal muscles and nervous system are involved in maintaining the temperature within normal limits.

3. Adequate amount of nutrients must be supplied to the cells. Nutrients are essential for various activities of the cell and growth of the tissues. These substances also form the source of energy required for various activities of the cells. Nutrients must be digested, absorbed into the blood and supplied to the cells. Digestive system and circulatory system play major roles in the supply of nutrients.

4. Adequate amount of oxygen should be made available to the cells for the metabolism of the nutrients. Simultaneously, the carbon dioxide and other metabolic end products must be removed. 

Respiratory system is concerned with the supply of oxygen and removal of carbon dioxide. Kidneys and other excretory organs are involved in the excretion of waste products.

5. Many hormones are essential for the metabolism of nutrients and other substances necessary for the cells. Hormones are to be synthesized and released from the endocrine glands in appropriate quantities and these hormones must act on the body cells appropriately. Otherwise, it leads to abnormal signs and symptoms.

6. Water and electrolyte balance should be maintained optimally. Otherwise it leads to dehydration or water toxicity and alteration in the osmolality of the body fluids. Kidneys, skin, salivary glands and gastrointestinal tract take care of this.

7. For all these functions, the blood, which forms the major part of internal environment, must be normal. It should contain required number of normal red blood cells and adequate amount of plasma with normal composition. Only then, it can transport the nutritive substances, respiratory gases, metabolic and other waste products.

8. Skeletal muscles are also involved in homeostasis. This system helps the organism to move around in search of food. It also helps to protect the organism from adverse surroundings, thus preventing damage or destruction.

9. Central nervous system, which includes brain and spinal cord also, plays an important role in homeostasis. Sensory system detects the state of the body or surroundings. Brain integrates and interprets the pros and cons of these information and commands the body to act accordingly through motor system so that, the body can avoid the damage.




FIGURE 4.1: Components of homeostatic system

10. Autonomic nervous system regulates all the vegetative functions of the body essential for homeostasis.

COMPONENTS OF HOMEOSTATIC SYSTEM

Homeostatic system in the body acts through selfregulating devices, which operate in a cyclic manner. This cycle includes four components:

1. Sensors or detectors, which recognize the deviation

2. Transmission of this message to a control center

3. Transmission of information from the control center to the effectors for correcting the deviation Transmission of the message or information may be an electrical process in the form of impulses through nerves or a chemical process mainly in the form of hormones through blood and body fluids

4. Effectors, which correct the deviation.


MECHANISM OF ACTION OF HOMEOSTATIC SYSTEM

Homeostatic mechanism in the body is responsible for maintaining the normalcy of various body systems. Whenever there is any change in behavioral pattern of any system, the effectors bring back the normalcy either by inhibiting and reversing the change or by supporting and accelerating the change depending upon requirement of the situation. This is achieved by means of feedback signals.


Feedback is a process in which some proportion of the output signal of a system is fed (passed) back to the input. This is done more often intentionally in order to control the behavior pattern of the system. Whenever any change occurs, system receives and reacts to two types of feedback:

1. Negative feedback

2. Positive feedback.


NEGATIVE FEEDBACK

Negative feedback is the one to which the system reacts in such a way as to arrest the change or reverse the direction of change. After receiving a message, effectors send negative feedback signals back to the system. Now, the system stabilizes its own function and makes an attempt to maintain homeostasis.




FIGURE 4.2: Negative feedback mechanism – secretion of thyroxine.

TSH = Thyroid-stimulating hormone.



FIGURE 4.3: Negative feedback mechanism – maintenance of water balance.

ADH = Antidiuretic hormone.




FIGURE 4.4: Positive feedback mechanism – coagulation of
blood. Once formed, thrombin induces the formation of more
prothrombin activator.

Many homeostatic mechanisms in the body function through negative feedback. For example, thyroid-stimulating hormone (TSH) released from pituitary gland stimulates
thyroid gland to secrete thyroxine. When thyroxine level increases in blood, it inhibits the secretion of TSH from pituitary so that, the secretion of thyroxin from thyroid gland decreases (Fig. 4.2). On the other hand, if thyroxine secretion is less, its low blood level induces pituitary gland to release TSH. Now, TSH stimulates thyroid gland to secrete thyroxine (Refer Chapter 67 for details). Another example for negative feedback mech anism is maintenance of water balance in the body (Fig. 4.3).

POSITIVE FEEDBACK
Positive feedback is the one to which the system reacts in such a way as to increase the intensity of the change in the same direction. Positive feedback is less common
than the negative feedback. However, it has its own significance particularly during emergency conditions.
One of the positive feedbacks occurs during the blood clotting. Blood clotting is necessary to arrest bleeding during injury and it occurs in three stages.



FIGURE 4.5: Positive feedback mechanism – parturition
The three stages are:
i. Formation of prothrombin activator
ii. Conversion of prothrombin into thrombin
iii. Conversion of fibrinogen into fibrin.
Thrombin formed in the second stage stimulates the formation of more prothrombin activator in addition to converting fibrinogen into fibrin (Fig. 4.4). It causes formation of more and more amount of prothrombin activator so that the blood clotting process is accelerated and blood loss is prevented quickly. Other processes where positive feedback occurs are milk ejection reflex and parturition (Fig. 4.5) and both the processes involve oxytocin secretion.






Comments

Popular posts from this blog

குதிகால் வலி (அ) குதிகால் வாதம்(அ) ஹீல் ஸ்பர்-Heel spur

  வரையறை / விளக்கம்: குதிகால் வாதம் என்பது குதிக்காலெலும்பு முனை (calcaneal tubercle) மீது ஏற்படும் ஒரு போலியான எலும்பு வளர்ச்சி (calcification). அது உருவாகும் போது குதிகால் பின்புறத்தில் அல்லது கீழ்புறத்தில் வலி ஏற்படுகிறது. பொதுவாக இவை குதிகால் வாதம், குதிகால் வலி, ஹீல் ஸ்பர் என அழைக்கப்படுகிறது.     மருத்துவரீதியான உடற்கூறியல்: பாதத்தின் உள்புறத்தில் ஏராளமான தசைகள், கால் தசைகள் உள்ளன. குறிப்பாக, இவற்றில் ஏற்படும் அசாதாரணமான அதிர்ச்சியால் பழுது(injury) ஏற்படுகிறது. இந்த பழுது, வீக்கத்திற்கு(inflammation) வழிவகுக்கிறது. மீண்டும் மீண்டும் ஏற்படும் அதிகப்படியான அதிர்ச்சி பாதத்தின் உள்புற தசைகளில் ஒரு போலியான எலும்பு வளர்ச்சி (calcification) ஏற்படுகிறது.       பண்புகள் / மருத்துவ விளக்கக்காட்சி : குதிகால் வலி ஒரு பொதுவான பாத பிரச்சனை, ஆனால் ஹீல் ஸ்பர் குதிகால் வலிக்கு ஒரு முக்கிய காரணமாக கருதப்படுவதில்லை. பாதத்தின் உள்புறத்தில் கால் தசைகளில் நீண்ட கால அழுத்தம் ஏற்படுவதால் ஒரு போலியான எலும்பு வளர்ச்சி ஏற்படுவதோடு, மிகுந்த வலி உருவாகலாம். பெரும்பாலான குதிகால் வலி நோயாளிகள் நடுத்தர வயதினராக

முதுகு வலி மற்றும் முதுகு தண்டுவட வலி உள்ளவர்களுக்கு கடைபிடிக்க வேண்டிய சில வழிமுறைகள்....

    முதுகு வலி மற்றும் முதுகு தண்டுவட வலி உள்ளவர்களுக்கு கடைபிடிக்க வேண்டிய சில வழிமுறைகள் ....     பொதுவாக முதுகு வலி என்பது இன்றைய காலகட்டத்தில் பல பேருக்கு மிக அதிகமாகவே காணப்படுகிறது. இவ்வாறு வலி இருக்கும் பொழுது என்ன மாதிரியான வழிமுறைகளை கடைப்பிடிக்க வேண்டும் என்பதை கீழே விரிவாக பார்க்கலாம்...   பொதுவாக முதுகு வலி ஆரம்பிக்கும் பொழுது அவற்றை உதாசீனப்படுத்தாமல் அருகில் உள்ள மருத்துவரை அணுகி ஆலோசனை பெறுவது மிகவும் முக்கியம். மேலும் முதுகு வலி ஏற்படும் பொழுது அவற்றுக்கு தேவையான மருத்துவம்(medical management), இயன்முறை மருத்துவம்(physiotherapy treatment), பயிற்சிகள்(exercises) அல்லது அறுவை சிகிச்சை(surgery) மற்றும் புனர்வாழ்வு சிகிச்சைகள்(Rehabilitation) போன்றவை தேவைப்படலாம். மேலே கண்ட மருத்துவத்தில் ஏதாவது ஒன்றை எடுத்துக் கொள்ளும் பட்சத்தில் மேலும் முதுகு வலி வராமல் பாதுகாத்துக் கொள்ளவும், நமது அன்றாட வேலைகளை தொடர்ந்து செய்யவும், மருத்துவ உபகரணங்களை பயன்படுத்திக் கொள்ளவும் சில வழிமுற

எவ்வாறு கோடைகாலங்களில் உடலில் ஏற்படும் நீர்ச்சத்து இழப்புகளை தவிர்ப்பது....

  கோடைகாலங்களில் உடலில் ஏற்படும் நீர்ச்சத்து குறைபாடுகளை குறைப்பது அல்லது காப்பது எவ்வாறு.... முன்னுரை: பொதுவாக கோடை காலங்களில் உடலில் உஷ்ணம் அதிகமாகும் பொழுது உடலில் உள்ள நீர் சத்துக்கள் கொஞ்சம் கொஞ்சமாக குறைய தொடங்குகிறது. அதனால் அந்த நீர்ச்சத்து இழப்பு மற்றும் அதனால் ஏற்படும் பிரச்சனை தவிர்ப்பதற்கு, உடலில் நீர்ச்சத்து இழப்பு ஏற்படாமல் காப்பது மிகவும் அவசியம்.  அதற்கான சில குறிப்புகள் கீழே தரப்பட்டுள்ளன..... தேவையான அளவு நீர் அருந்துவது... அதாவது உடலுக்கு தண்ணீர்  மிகவும் இன்றியமையாதது. இது உடலுக்கு அவ்வப்போது தாகம் எடுக்கும் பொழுது நீர் அருந்துவது உடலில் நீர்ச்சத்து இழப்பை தடுக்கிறது. மேலும் ஒவ்வொரு நாளும் ஒவ்வொருவருக்கும் உடலில் நீர் சத்து இழப்பு சீராக இருப்பது கிடையாது. ஏனென்றால் ஒவ்வொருவருக்கும் உடல் உழைப்பை பொறுத்து, உடலில் ஏற்படும் வியர்வை மற்றும் உடல் வெப்பம் போன்றவை மாறுபடுகின்றது. அதனால் உடலுக்கு தேவையான அளவு நீர் அருவது அருந்துவது மிகவும் இன்றியமைதாக  உள்ளது. உடற்பயிற்சி செய்வதற்கு முன்னும் பின்னும் நீர் அருந்துவது... உடற்பயிற்சி செய்யும் பொழுது உடலில் ஏற்படும் நீர்ச்சத்து