Аллостаз предполагает, что эффективное регулирование требует предвидения потребностей и подготовки к их удовлетворению до того, как они возникнут, [1] в отличие от гомеостаза , в котором целью является устойчивое состояние.
Этимология
Llostasis / ˌ ɑ л oʊ с т eɪ с ɪ с / от греческого префикса ἄλλος , аллос , «другой», «другой» + суффикс στάσις , стаза, «стоит на месте».
Природа концепции
Эта концепция была названа Стерлингом и Эйером в 1988 году. Аллостазис произошел от греческого allo, что означает «переменный»; таким образом, «оставаться стабильным, будучи изменчивым». [2] [3] Аллостатическая регуляция отражает, по крайней мере частично, участие головного мозга в первичных регуляторных событиях, поскольку оно опережает системную физиологическую регуляцию. [2] [4] Это отличается от гомеостаза , который возникает в ответ на тонкие приливы и отливы. И гомеостаз, и аллостаз - эндогенные системы, отвечающие за поддержание внутренней стабильности организма. Гомеостаз образован от греческого прилагательного homoios , означающего «подобный», и существительного stasis , означающего «стоять»; таким образом, «стоя примерно на одном уровне». [2]
Термин гетеростаз также используется вместо аллостаза, особенно когда изменения состояния конечны по количеству и, следовательно, дискретны (например, вычислительные процессы). [5]
Вингфилд заявляет:
Концепция аллостаза, поддержание стабильности посредством изменений, является фундаментальным процессом, посредством которого организмы активно приспосабливаются как к предсказуемым, так и к непредсказуемым событиям ... Аллостатическая нагрузка относится к совокупной стоимости аллостаза для тела, при этом аллостатическая перегрузка ... является состоянием. в котором может иметь место серьезная патофизиология ... Используя баланс между входом и расходом энергии в качестве основы для применения концепции аллостаза, были предложены два типа аллостатической перегрузки. [6]
Стерлинг (2004) предложил шесть взаимосвязанных принципов, лежащих в основе аллостаза: [7]
- Организмы созданы, чтобы быть эффективными
- Эффективность требует взаимных компромиссов
- Эффективность также требует способности предсказывать будущие потребности.
- Такой прогноз требует, чтобы каждый датчик адаптировался к ожидаемому диапазону входного сигнала.
- Прогнозирование также требует, чтобы каждый эффектор адаптировал свою производительность к ожидаемому диапазону спроса.
- Прогностическая регуляция зависит от поведения, в то время как нейронные механизмы также адаптируются.
Механизм
Аллостаз может осуществляться посредством изменения гормонов оси HPA , вегетативной нервной системы , цитокинов или ряда других систем, и, как правило, он адаптивен в краткосрочной перспективе. [8] Аллостаз необходим для поддержания внутренней жизнеспособности в меняющихся условиях. [2] [9] [10] [4]
Аллостаз обеспечивает компенсацию различных проблем, таких как компенсированная сердечная недостаточность , компенсированная почечная недостаточность и компенсированная печеночная недостаточность . Однако такие аллостатические состояния по своей природе хрупкие, и декомпенсация может наступить быстро, как при острой декомпенсированной сердечной недостаточности .
Типы
МакИвен и Вингфилд предлагают два типа аллостатической перегрузки, которые приводят к разным ответам:
Аллостатическая перегрузка 1-го типа возникает, когда потребность в энергии превышает предложение, что приводит к активации аварийного этапа жизненного цикла. Это направляет животное от нормальных стадий жизненного цикла к режиму выживания, который снижает аллостатическую нагрузку и восстанавливает положительный энергетический баланс. Нормальный жизненный цикл может быть возобновлен, когда возмущение пройдет.
Аллостатическая перегрузка 2-го типа начинается, когда имеется достаточное или даже избыточное потребление энергии, сопровождающееся социальным конфликтом и другими видами социальной дисфункции. Последнее имеет место в человеческом обществе и в определенных ситуациях, затрагивающих животных в неволе. Во всех случаях секреция глюкокортикостероидов и активность других медиаторов аллостаза, таких как вегетативная нервная система, нейротрансмиттеры ЦНС и воспалительные цитокины, растут и ослабевают с аллостатической нагрузкой. Если аллостатическая нагрузка хронически высока, то развиваются патологии. Аллостатическая перегрузка 2-го типа не вызывает реакции побега, и ей можно противодействовать только через обучение и изменения в социальной структуре. [8] [2]
В то время как оба типа аллостаза связаны с повышенным высвобождением кортизола и катехоламинов , они по-разному влияют на гомеостаз щитовидной железы : концентрации тиреоидного гормона трийодтиронина снижаются при аллостазе 1 типа, но повышаются при аллостазе 2 типа. [11] Это может быть результатом аллостатической нагрузки 2-го типа, увеличивающей уставку контроля обратной связи между гипофизом и щитовидной железой. [12]
Аллостатическая нагрузка
В конечном итоге поддержание аллостатических изменений в течение длительного периода может привести к износу, так называемой аллостатической нагрузке . Если обезвоженному человеку оказывается помощь, но он продолжает находиться в состоянии стресса и, следовательно, не восстанавливает нормальное функционирование организма, его системы организма изнашиваются. [ необходима цитата ]
Полемика
В 2005 году Тревор А. Дэй утверждал, что концепция аллостаза - не более чем переименование исходной концепции гомеостаза. [13]
Смотрите также
Рекомендации
- ↑ Стерлинг, Питер (апрель 2012 г.). «Аллостаз: модель прогностической регуляции». Физиология и поведение . 106 (1): 5–15. DOI : 10.1016 / j.physbeh.2011.06.004 .
- ^ а б в г д Sterling, P .; Эйер, Дж. (1988). «Аллостаз: новая парадигма для объяснения патологии возбуждения». В Fisher, S .; Reason, JT (ред.). Справочник жизненного стресса, познания и здоровья . Честер, штат Нью-Йорк: Уайли. ISBN 9780471912699. OCLC 17234042 .
- ^ Кляйн, Робин (2004). «Глава 3» (PDF) . Филогенетическая и фитохимическая характеристика видов растений с адаптогенными свойствами (МС). Государственный университет Монтаны. Архивировано из оригинального (PDF) 17 октября 2006 года.
- ^ а б Шулкин, Джей (2003). Переосмысление гомеостаза: аллостатическая регуляция в физиологии и патофизиологии . Кембридж, Массачусетс: MIT Press . ISBN 9780262194808. OCLC 49936130 .
- ^ Селье, Х. (1973). «Гомеостаз и гетеростаз». Перспективы биологии и медицины . 16 (3): 441–445. DOI : 10,1353 / pbm.1973.0056 .
- ^ Вингфилд, Джон С. (2003). «Контроль поведенческих стратегий в капризной среде». Юбилейные очерки. Anim. Behav. 66 (5): 807–16. DOI : 10.1006 / anbe.2003.2298 .
- ^ Стерлинг, Питер (2004). «Глава 1. Принципы аллостаза». В Schulkin, Jay (ред.). Аллостаз, гомеостаз и затраты на физиологическую адаптацию . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета . ISBN 9780521811415. OCLC 53331074 .
- ^ а б McEwen, Bruce S .; Вингфилд, Джон С. (2003). «Концепция аллостаза в биологии и биомедицине». Horm. Behav . 43 (1): 2–15. DOI : 10.1016 / S0018-506X (02) 00024-7 . ISSN 0018-506X . PMID 12614627 .
- ^ МакИвен, Брюс С. (1998). «Защитное и повреждающее действие медиаторов стресса». Семинары по медицине Медицинского центра диаконис Бет Исраэль. N. Engl. J. Med. 338 (3): 171–9. CiteSeerX 10.1.1.357.2785 . DOI : 10.1056 / NEJM199801153380307 . PMID 9428819 .
- ^ МакИвен, Брюс С. (1998). «Стресс, адаптация и болезнь: аллостаз и аллостатическая нагрузка». Аня. NY Acad. Sci. 840 (1): 33–44. Bibcode : 1998NYASA.840 ... 33М . DOI : 10.1111 / j.1749-6632.1998.tb09546.x . PMID 9629234 .
- ^ Хатцитомарис, Апостолос; Хоерманн, Рудольф; Мидгли, Джон Э .; Геринг, Штеффен; Урбан, Алина; Дитрих, Барбара; Абуд, Ассджана; Klein, Harald H .; Дитрих, Йоханнес В. (20 июля 2017 г.). «Аллостаз щитовидной железы - адаптивные реакции управления тиротропной обратной связью на условия напряжения, стресса и программирования развития» . Границы эндокринологии . 8 : 163. DOI : 10,3389 / fendo.2017.00163 . PMC 5517413 . PMID 28775711 .
- ^ Дитрих, Йоханнес Вольфганг; Хоерманн, Рудольф; Мидгли, Джон Э.М.; Берген, Фридерике; Мюллер, Патрик (26 октября 2020 г.). «Два лица Януса: почему тиротропин как фактор риска сердечно-сосудистых заболеваний может быть неоднозначной целью» . Границы эндокринологии . 11 : 542710. дои : 10,3389 / fendo.2020.542710 .
- ^ День, Тревор А. (2005). «Определение стресса как прелюдия к картированию его нейросхемы: аллостаз не помогает». Прог. Neuropsychopharmacol. Биол. Психиатрия . 29 (8): 1195–1200. DOI : 10.1016 / j.pnpbp.2005.08.005 . ISSN 0278-5846 . PMID 16213079 .
дальнейшее чтение
- Копстед, Ли-Эллен; Банасик, Жаклин (2013). Патофизиология (5-е изд.). Сент-Луис, Миссури: Elsevier Saunders. ISBN 978-1-4557-2650-9.
- Шулкин, Джей (2011). «Социальный аллостаз: упреждающее регулирование внутренней среды» . Границы эволюционной неврологии . 2 . DOI : 10.3389 / fnevo.2010.00111 . PMC 3037529 . PMID 21369352 . Содержит целый параграф, посвященный определению аллостаза.