علم وظائف الاعضاء
أ. د.إبراهيم بشارة محمد إبراهيم
كلية الموارد الطبيعية والدراسات البيئية
جامعة كردفان--السودان
علم فسيولوجيا الحيوان من اهم فروع علم الاحياء الذي يدرس مظاهر النشاط الحيوي للحيوانات وما يصاحب هذه المظاهر من تغيرات كيميائية وطبيعية. فالكائن الحي عبارة عن وحدة بيولوجية متكاملة ومترابطة تتفاعل مكوناتها لتعطي ظاهرة الحياة للكائن الحي.
يقوم بالوظائف الفسيولوجيا اعضاء الجسم المختلفة، وبالتالي يهتم علم الفسيولوجيا بدراسة كيفية حدوث وظائف الكائن الحي المختلفة كدوران الدم والتنفس..الخ ، فنجد ان العضو قد يتكون من خلية واحدة كالغدد التي تفرزHCl،غير ان اغلب الاعضاء تتكون من عدد كبير من الخلايا المتشابهة أو المختلفة أو من عدد من الانسجة المختلفة. وهذا العلم يعني بوصف وظائف الاعضاء في الحيوان. اي يجيب علي عدة تساؤلات عن الوظيفة للعضو وكيفية اداء العضو وآلية وظيفته ودراسة العلاقة بين انشطة الاعضاء والعوامل التي تؤثر علي هذه الانشطة لذلك هذا العلم له علاقة وطيدة بعلوم الفيزياء والكيمياء.
الاعضاء تكون الاجهزة وتركيب العضو يناسب الوظيفة التي يقوم بها، مثال القلب في الجهاز الدوري.
هنالك تأذر بين الوظائف المختلفة التي تقوم بها الاعضاء المختلفة للجهاز الواحد، كما ان هنالك تأذر بين نشاط الاجهزة المختلفة في حيوان ما ويتم هذا التأذر بواسطة الاجهزة المختلفة ونتيجة لذلك يعمل جسم الحيوان كوحدة واحدة وهو ما يعرف بالثبات البدني Homeostasis.
بالتالي سوف نتاول عرض الاجهزة المختلفة بجسم الحيوان وذلك من الناحية التركيبية والوظيفية حيث ترتبط وظيفة العضو بتركيبه التشريحي العام والدقيق.
مما لاشك فيه ان معرفة وظيفة اعضاء الجسم يعتبر ضروريا لتفهم طبيعة أنتاج الحيوان من لحم ولبن وصوف وكيفية التناسل وتفاعلة مع البيئة ومايؤثر علي هذه العمليات من عوامل وراثية وبيئية.
فسيولوجيا الحيوان
هو العلم الذي يتناول السبل أو الطرق التي يقوم بواسطتها الكائن الحي باجهزته واعضائه وانسجته المختلفة باداء وظائفه الحيوية. أو هو العلم الذي يختص بدراسة وظائف الاعضاء لجميع الكائنات الحية . أو العلم الذي يعني بدراسة العوامل الطبيعية والكيميائية المسئولة عن اصل وتطور واستمرارية الحياة.
سوائل الجسم وآليات الاتزان الداخلي
سوائل الجسم:
سوائل الجسم هي الوسط الذي يحدث فيه كل التفاعلات البيولوجية ونقص هذه السوائل عن حجمها يسبب بعض الضطرابات الفسيولوجية ، وكلما زاد نقص هذه السوائل كلما تعرض الحيوان للخطورة (الانسان لا يتحمل نقص هذه السوائل حتي يفقد 10% من وزن جسمه بعد ذلك تزداد اختمالات الموت) ، بينما تستطيع الاغنام والجمال تحمل نقص هذه السوائل حتي 35% من وزن الجسم .دراسة مكونات هذه السوائل في الحيوان الحي يمكن عن طريقها معرفة ميكانيكية الاضطرابات الفسيولوجية التي تحدث كنتيجة لنقصها.ان جسم الحيوان يتكون من مكونين هما:
1- سوائل الجسم الكلية
2- المادة الصلبة الكلية للجسم
وتنقسم مكونات سوائل الجسم الي :
1- سوائل داخل الخلايا- سائل خلوي
2- سوائل خارج الخلايا-
وتضم سوائل الخارج الخلوية : هي السوائل المحيطة بالخلايا
1- السوائل بين الخلوية
2- بلازما الدم
3- سوائل الكرش في المجترات
4- سوائل المخ والنخاع الشوكي
5- السائل الامنيوني
اما السوائل داخل الخلايا فهي كل السوائل الموجودة داخل الخلايا فقط
وظائف سوائل الجسم:
1- نقل وتبادل المادة الغذائية- الهرمونات – الغازات- المواد الاخراجية
2- تنظيم درجة حرارة الجسم والحموضة
3- تحدث بداخلها كل التفاعلات البيولوجية في الجسم.
واغلب وظائف سوائل الجسم هذه ترجع الي اتوائها علي 95% ماء والذي يقوم بهذه الوظائف حيث ان الماء له العديد من الخصائص مثل : الحرارة النوعية والاذابة و حرارة التبخر وحرارة التوصيل.
أجهزة تنظيم عمل الخلايا والجسم:
هناك عدة طرق تتحكم في وظائف الاجهزة المختلفة وتضبط عملها مع الاجهزة الاخري (كالجهاز التنفسي والعصبي لضبط ثاني اكسيد الكربون ) والكلية لضبط تركيز الايونات ، ،اختلاف تخصص وتركيب الخلايا يحتاج إلى أجهزة تنظم عمل هذه الخلايا وتشمل
الجهاز العصبي-- جهـاز الغدد الصم (الهرموني)-- الجهاز المناعي . حيث تتكامل هذه الأجهزة في عملها مما يؤدي إلى تنظيم عمل الخلايـا والحفاظ عليها في حالة إتزان داخلي وأيضاً بينها وبين الوسط المحيط بها وهو ما يؤدي بدوره للحفاظ على حالة اتزان الجسم
البيئة الداخلية والاتزان الداخلي:Internal Environment And Homeostasis
التفاعلات الكيماوية داخل الخلايا لإنتاج الطاقة تتماثل غالباً في جميع الخلايا من ناحية استخدامها للاكسجين وطردها لثاني أكسيد الكربون فمثلاً خلية الاميبا Amoeba وخلية كبد الإنسان يحصلان على الطاقة عن طريق هدمهما لأغذية عضوية معينة فكلا الخليتين يحصلان على الأكسجين مباشرةً ويقومان بطرد ثاني اكسيد الكربون ،فالامبيا تحصل علي الاكسجين من البيئة الخارجية كما تقوم بطرد ثاني أكسيد الكربون الى البيئة أما خلية كبد الإنسان وباقي خلايا جسم الإنسان الأخرى فهي غير متصلة بالهواء الجوي(البيئة الخارجية) مباشرة حتى تأخذ منه الأكسجين وتطرد إليه ثاني أكسيد الكربون.
لذلك يقوم الجهاز التنفسي (Respiratory system ) بعملية التبادل الغازي هذه. حيث يأخذ الأكسجين من الهواء الجوي ويحمله الدم ويقوم بتوزيعه علي كل خلايا الجسم كما يقوم الدم بحمل ثاني اكسيد الكربون المتكون ويوصله للرئتين لطرده الى الهواء الجوي نفس الشئ يقوم به الجهاز الهضمي Digestive system حيث يقوم بالتقاط الغذاء من البيئة وهضمه ويقوم الدم بحمل العناصر الغذائية الممتصة لكل خلايا الجسم...الخ ايضاَ الكليتين يقومان بترشيح الدم كما يقوم الجهاز المناعي Immune system والجهاز العصبي Nervous system والجهاز الهرموني Hormonal system بالتنسيق وتنظيم انشطة ووظائف خلايا اجهزة الجسم المختلفة.
أي ان نشاط كل هذه الاجهزة المختلفة هو خلق بيئة داخل الجسم تمكن الخلايا من الحياة ووظائفها. هذه البيئة المحيطة بكل خلية تسمى البيئة الداخلية Internal environment وهي عبارة عن السوائل الخارج خلوية Extracellular fluidsوهذا يعني ان البيئة التي تعيش فيها كل خلية ليست البيئة الخارجية المحيطة بكامل الجسم وهى الهواء (في حالة الإنسان والحيوان)والماء (في حالة الأسماك) لكنها السوائل الخارج خلوية المحيطة بخلايا الجسم فمن هذه السوائل الخارج خلوية تحصل الخلايا على الأكسجين والعناصر الغذائية كما تطرد الخلايا اليها ثاني اكسيد الكربون ونواتج الهدم بالخلية.
وكل العمليات الحيوية في جسم الكائن عديد الخلايا لها هدف واحد هو ثبات الحالة المعيشية للبيئة الداخلية (السوائل خارج حيوية) فلذلك فالكائن عديد الخلايا يمكنه المحافظة على حياته طالما ما كان قادراً على المحافظة على تركيب بيئته الداخلية في حالة تناسب المحافظة على حياة خلايا جسمه.
الاتزان الداخلي Homeostasis يعني المحافظة على تركيب البيئة الداخلية (في هذه الحالة البيئة الداخلية هنا سوائل الجسم الخارج خلوية) ثابت نسبياً مما ينتج عنه اداء متوازن طبيعي لكل الوظائف التي تقوم بها اجهزة الجسم المختلفة بالرغم من تغير الظروف في البيئة الخارجية.
الاتزان البيولوجي أو الحيوي إتزان داخلي يشير إلى ثبات البيئة الداخلية للكائن الحي. فالعوامل الداخلية والخارجية تعمل باستمرار على تغير حالة الكائن وأنسجته وخلاياه وأعضائه.
والاتزان الداخلي لأي مكون في الجسم يعني الثبات النسبي لهذا المكون لذا فهنالك تغيرات تحدث في هذا المكون لكن هذه التغيرات تحدث في حدود ضيقة.ومثل هذا الثبات يمكن انجازه فقط من خلال العمليات الفسيولوجية حيث يتم تنظيم انشطة ووظائف خلايا الجسم وانسجته واعضاءه بحيث ان تغير في السائل الخارج خلوي ينشأ له تفاعل في الجسم يؤدي الى تحجيم هذا التغير. لذلك فالاعضاء او التراكيب الموجودة بالجسم والتي تعمل على المحافظة على الثبات النسبي للصفات الطبيعية والكيميائية للبيئة الداخلية تسمى بجهاز تنظيم التوازن الداخلي Homeostatic control system ومثال من هذه الأمثلة هو الاتزان الداخلي
- لدرجة حرارة الجسم فدرجة الحرارة الطبيعية تحت اللسان للانسان تتراوح بين 36.6 الي 37.2 وعند زيادة درجة الحرارة يعرق الحيوان كنتيجة لزيادة إفراز الناقل العصبي Acetyl choline هذا العرق يلطف من درجة حرارة الجسم .
- نقص الاكسجين الجوي هذا النقص يؤدي الي نقص اكسجين الدم عن المستوي الطبيعي هذا النقص ينبه الجهاز العصبي الذي يقوم بتشيط العضلات الهيكلية المسئولة عن زيادة الحركات التنفسية (معدلات التنفس)وينتج عن ذلك زيادة دخول الهواء للرئتين واعادة أكسجين الدم لتركيزه الطبيعي.
- المحافظة لنسبة السكر
- انتاج خلايا الدم الحمراء
الخصائص العامة لاجهزة تنظيم الاتزان الداخلي:-
ان وظيفة ونشاط الخلايا والانسجة والاعضاء تنظم بطريقة تكاملية (أي تتكامل مع بعضها ليحدث أتزان داخلي لوظائف الجسم كله) فلذلك فعند حدوث أي خلل أو تغير في السوائل الخارج خلوية فأنه ينبثق عدة تفاعلات خاصة تؤدي إلى تقليل آثار هذا التغير بأكبر قدر ممكن . هذه التفاعلات تحدث كنتيجة للإستجابات التنظيمية التعويضية والتي تتم بواسطة أجهزة تنظيم الأتزان الداخلي Homeostatic control system وبالتالي كما ذكرنا من قبل يعني مصطلح الأتزان الداخلي حالة الثبات النسبي للبيئة الداخلية لأي عامل أو مكون بالجسم وأوضح مثال لذلك هو درجة حرارة الجسم في ذوات الدم الحار (الإنسان والثدييات مثلاً) وكما ذكرنا فدرجة حرارة تحت اللسان في الإنسان هي من 36.6 إلى 37.2م فلو وضع هذا الإنسان في غرفة درجة حرارتها 5 درجة مئوية ففي هذه الحالة فسوف يفقد الحرارة من سطح جسمه للجو المحيط وايضاً سوف تزداد معدلات التمثيل الغذائي (تفاعلات بالجسم) فيزداد الإنتاج الحراري Heat production في جسمه ويصبح معدلات الفقد الحراري Heat loss مساوية لمعدلات الإنتاج الحراري فتظل درجة حرارة جسمه في حالة ثابتة، وفي هذه الحالة يكون هذا النظام في حالة ثبات Steady state وحالة الثبات هذه تعني ان النظام لا يتغير فيه متغير ودرجة الحرارة هنا هي المتغير. والسبب في عدم تغيرها هو أن الداخل In put يساوي الخارج Out put أي ان تظل درجة حرارة الجسم ثابتة نظراً للاتزان الحادث بين الفقد الحراري والإنتاج الحراري لايضاح ذلك نضرب هذا المثال فلو افترضنا انخفاض درجة الحرارة المحيطة بالحيوان او الإنسان إلى حوالي 2درجة مئوية مثلاً فسوف يزداد الفرق بين درجة حرارة سطح الجسم والبيئة المحيطة به وبالتالي معدلات الفقد الحراري وبالتالي تقل درجة حرارة الجسم ويبدأ الجسم للاستجابة لهذا التغير عن طريق :
1. عمل رعشة Shivering فتزداد الحرارة الناتجة من رعشة العضلات وبالتالي يزداد الإنتاج الحراري.
2. يعمل انقباض للأعوية الدموية الموصلة للجلد Skin vasoconstriction وبالتالي يقل توارد الدم للجلد وبالتالي يقل معدلات الفقد الحراري.
3. تزداد افرارات الهرمونات المسببة لإنتاج الطاقة مثل هرمونات الكورتيزول (المفرز من قشرة الغدة الجاركلوية)والT3 و لT4(المفرزان من الغدة الدرقية) وبالتالي يزداد معدل التمثيل القاعدي(الأساسي) .
كل ما فعله الجسم هذا يؤدي إلى امرين :
الأول : هو تقليل الفقد الحراري و
الثاني هو زيادة الإنتاج الحراري
وبالتالي يستطيع الجسم المحافظة درجة حرارته كما هي عن طريق الأتزان الحادث بين الفقد الحراري والإنتاج الحراري. وكل ما ذكر سابقاً فهو يقع تحت عنوان التنظيم الحراري الفسيولوجي Physiological thermoregulation وهناك ايضاً تنظيم حراري سلوكي (عن طريق السلوك) Behavioral thermoregulation
وبالتالي فنهاك عدة قواعد عامة هامة يمكن الاستدلال عليها مما سبق ومما سوف نتعرض له بالمناقشة بأذن الله. وهي:
القاعدة الأولى : وهي أن الجسم يقوم بعمل ثبات نسبي لمتغير ما مثلاً (درجة حرارة الجسم)عن طريق الموازنة بين الداخل (الحرارة المكتسبة أو الإنتاج الحراري) مع الخارج Out put (الحرارة المفقودة)
القاعد الثانية : أن التوازن الداخليHomeostasis أو حالة الثبات النسبي لمتغير ما(درجة حرارة الجسم مثلاً) بالبيئة الداخلية لا يعتمد علي الكمية المطلقة للداخل و الخارج ولكنه يعتمد فقط علي حدوث توازن بينهما.
القاعدة الثالثة: انه لا تستطيع اليات الاتزان الداخليHomeostasis ان تحافظ علي الثبات النسبي الكامل للبيئة الداخلية Internal environment في حالة أستمرار المتغيرات في البيئة الخارجيةExternal environment ولكنها تستطيع فقد تحجيم هذه التغيرات. ولتوضيح ذلك ففي مثال درجة حرارة الجسم السابق نجد دائماً أن درجة حرارة الجسم للإنسان والحيوان أقل في الشتاء عنه في الصيف هذا المقدار يقدر بحوالي 0.6درجة مئوية في الإنسان وحوالي 3درجة في الأغنام اما
القاعدة الرابعة : فبالنسبة لنفس الفرد سواء الإنسان او الحيوان لا يتم تنظيم أي متغير في الجسم باعطائه قيمة واحدة ثابتة (بمعنى ان نقول أن درجة الحرارة تحت اللسان هي 37درجة لهذا الفرد مثلاً) لكن هذا المتغير يتغير في مدى ضيق حول القيمة الطبيعية (بمعنى أن نقول مثلاً ان درجة حرارة تحت اللسان لهذا الفرد في حالته الطبيعية والصحية الجيدة هى ما بين 36.6 درجة الى 37.2درجة مثلاً)وكلما زدادت درجة دقة وحساسية وتمكن آليات الأتزان الداخلي كلما قل المدى الذي يتغير فيه هذا المتغير(درجة حرارة الجسم في المثال السابق مثلاً).
أما القاعدة الخامسة : أن آليات الأتزان الداخلي Homeostatic mechanisms لا تستطيع المحافظة على كل القيم(المتغيراتVariables )ثابتة نسبياً ولايضاح ذلك نسوق مثالين:
الاول أن هناك درجة حرارة للجسم موضوعةBody temperature operating point هذه الدرجة يحاول الجسم المحافظة عليها لكن عند إصابة الفرد بالحمى مثلاً يضع الجسم لنفسه درجة حرارة موضوعة أخرى(نقطة موضوعةOperating point ) هذه الدرجة اعلى من درجة حرارة الجسم العادية و ذلك كاستجابة تأقلمية لمحاربة العدوى.
والمثال الثاني أننا نتذكر عندما تحدثنا عن تنظيم درجة حرارة الجسم انه لكي يحافظ الجسم على درجة حرارته ثم تعديل نقاط موضوعة لنظم اخرى كثيرة فمثلاً تم زيادة مستوى هرمونات الكورتيزول والT4 والT3 كما تم عمل انقباض للاعوية الدموية الموصلة للجلد بالإضافة لعمل رعشة ...الخ وبالتالي فلم تتم المحافظة علي درجة حرارة الجسم الا من خلال تغيرات كبيرة في نقاط موضعه قد حدثت وتم تحريك هذه النقاط عن القيمة الطبيعية وهو ما يسمى بتضارب الاحتياجات Clashing demands .
هذا ويجدر الإشارة ان آليات الأتزان الداخلي وانظمة التحكم في الجسم عموما تعمل غالباً عن طريق التنظيم الرجعي السالبNegative feedback mechanism وعملية التنظيم الحراري السابق وصفها تعطي مثالاً عن التنظيم الرجعي السالب حيث أدى نقص درجة حرارة الجسم الى استجابات ترفع من درجة حرارة الجسم اي تحركها في اتجاه القيمة الأصلية أي تؤدي الزيادة أو النقص في المتغير الذي يخضع للتنظيم الرجعي السالب ألى استجابات تحرك هذا المتغير في اتجاه مضاد لاتجاه التغير المبدئي. ايضا السيطرة علي تركيز ثاني اكسيد الكربون والاكسجين في السائل خارج الخلية ،
اختلاف تخصص وتركيب الخلايا يحتاج إلى أجهزة تنظم عمل هذه الخلايا(اجهزة التكامل داخل جسم الحيوان) وتتمثل في:
1. الجهاز العصبي Nervous system
2. جهـاز الغدد الصم (الهرموني) Hormonal system
3. الجهاز المناعي Immune system
الجهاز العصبي Nervous وهو يتكون من خلايا متخصصة ، هي الخلايا العصبية Neurons’ التي تنقل النبضات الكهربائية من جزء من الجسم إلى جزء آخر ، اما الجهاز الغدد الصماء Endocrines والذي يمكنه التحكم في وظائف الجسم عن طريق مواد كيميائية هي الهرمونات Hormones والتي تحمل إلى الدم في جميع أنحاء الجسم . ولا يعمل هذان الجهازان منعزلان عن بعضهما البعض حيث توجد علاقة وثيقة بين أنشطة هذين الجهازين. عادة ما تأخذ الهرمونات وقت اطول لتقوم بعملها مقارنة بسرعة عمل الجهاز العصبي. غير ان التنظيم الهرموني غالباً ما يتضمن نطاق عمله بعض الوظائف التي يبدو ان دور الحهاز العصبي فيها ثانوياً مثل عمليات التمثيل والنمو والتطور.
فعندما يكون التأثير الطويل مطلوباً كما في كثير من عمليات الايض والنمو أو عند مستوي معين فاننا نتوقع ان نجد سيطرة هرمونية. ومع ذلك ان جهازي الاعصاب والغدد الداخلية يعملان في الواقع كجهاز اتحادي واحد،فالجهاز العصبي هو في حد ذاته عضو داخلي الافراز يسيطر علي معظم وظائف الغدد الصماء، والعكس فان هرمونات عديدة تؤثر علي الجهاز العصبي،كما ان كثير من العمليات الفسيولوجية مثل انتاج اللبن والتناسل يتضح فيها مدي التناسق والتكامل بين جهازي التنظيم (Neuroendocrine system ). بالتنسيق وتنظيم انشطة ووظائف خلايا اجهزة الجسم المختلفة حيث تتكامل هذه الأجهزة في عملها مما يؤدي إلى تنظيم عمل الخلايـا والحفاظ عليها في حالة إتزان داخلي وأيضاً بينها وبين الوسط المحيط بها وهو ما يؤدي بدوره للحفاظ على حالة اتزان الجسم
ومثال من هذه الأمثلة هو الاتزان الداخلي
- لدرجة حرارة الجسم فدرجة الحرارة الطبيعية تحت اللسان للانسان تتراوح بين 36.6 الي 37.2 وعند زيادة درجة الحرارة يعرق الحيوان كنتيجة لزيادة إفراز الناقل العصبي Acetyl choline هذا العرق يلطف من درجة حرارة الجسم .
- نقص الاكسجين الجوي هذا النقص يؤدي الي نقص اكسجين الدم عن المستوي الطبيعي هذا النقص ينبه الجهاز العصبي الذي يقوم بتشيط العضلات الهيكلية المسئولة عن زيادة الحركات التنفسية (معدلات التنفس)وينتج عن ذلك زيادة دخول الهواء للرئتين واعادة أكسجين الدم لتركيزه الطبيعي.
- المحافظة لنسبة السكر
- انتاج خلايا الدم الحمراء
الخصائص العامة لاجهزة تنظيم الاتزان الداخلي:-
ان وظيفة ونشاط الخلايا والانسجة والاعضاء تنظم بطريقة تكاملية (أي تتكامل مع بعضها ليحدث أتزان داخلي لوظائف الجسم كله) فلذلك فعند حدوث أي خلل أو تغير في السوائل الخارج خلوية فأنه ينبثق عدة تفاعلات خاصة تؤدي إلى تقليل آثار هذا التغير بأكبر قدر ممكن . هذه التفاعلات تحدث كنتيجة للإستجابات التنظيمية التعويضية والتي تتم بواسطة أجهزة تنظيم الأتزان الداخلي Homeostatic control system وبالتالي كما ذكرنا من قبل يعني مصطلح الأتزان الداخلي حالة الثبات النسبي للبيئة الداخلية لأي عامل أو مكون بالجسم وأوضح مثال لذلك هو درجة حرارة الجسم في ذوات الدم الحار (الإنسان والثدييات مثلاً) وكما ذكرنا فدرجة حرارة تحت اللسان في الإنسان هي من 36.6 إلى 37.2م فلو وضع هذا الإنسان في غرفة درجة حرارتها 5 درجة مئوية ففي هذه الحالة فسوف يفقد الحرارة من سطح جسمه للجو المحيط وايضاً سوف تزداد معدلات التمثيل الغذائي (تفاعلات بالجسم) فيزداد الإنتاج الحراري Heat production في جسمه ويصبح معدلات الفقد الحراري Heat loss مساوية لمعدلات الإنتاج الحراري فتظل درجة حرارة جسمه في حالة ثابتة، وفي هذه الحالة يكون هذا النظام في حالة ثبات Steady state وحالة الثبات هذه تعني ان النظام لا يتغير فيه متغير ودرجة الحرارة هنا هي المتغير. والسبب في عدم تغيرها هو أن الداخل In put يساوي الخارج Out put أي ان تظل درجة حرارة الجسم ثابتة نظراً للاتزان الحادث بين الفقد الحراري والإنتاج الحراري لايضاح ذلك نضرب هذا المثال فلو افترضنا انخفاض درجة الحرارة المحيطة بالحيوان او الإنسان إلى حوالي 2درجة مئوية مثلاً فسوف يزداد الفرق بين درجة حرارة سطح الجسم والبيئة المحيطة به وبالتالي معدلات الفقد الحراري وبالتالي تقل درجة حرارة الجسم ويبدأ الجسم للاستجابة لهذا التغير عن طريق :
1. عمل رعشة Shivering فتزداد الحرارة الناتجة من رعشة العضلات وبالتالي يزداد الإنتاج الحراري.
2. يعمل انقباض للأعوية الدموية الموصلة للجلد Skin vasoconstriction وبالتالي يقل توارد الدم للجلد وبالتالي يقل معدلات الفقد الحراري.
3. تزداد افرارات الهرمونات المسببة لإنتاج الطاقة مثل هرمونات الكورتيزول (المفرز من قشرة الغدة الجاركلوية)والT3 و لT4(المفرزان من الغدة الدرقية) وبالتالي يزداد معدل التمثيل القاعدي(الأساسي) .
كل ما فعله الجسم هذا يؤدي إلى امرين :
الأول : هو تقليل الفقد الحراري و
الثاني هو زيادة الإنتاج الحراري
وبالتالي يستطيع الجسم المحافظة درجة حرارته كما هي عن طريق الأتزان الحادث بين الفقد الحراري والإنتاج الحراري. وكل ما ذكر سابقاً فهو يقع تحت عنوان التنظيم الحراري الفسيولوجي Physiological thermoregulation وهناك ايضاً تنظيم حراري سلوكي (عن طريق السلوك) Behavioral thermoregulation
وبالتالي فنهاك عدة قواعد عامة هامة يمكن الاستدلال عليها مما سبق ومما سوف نتعرض له بالمناقشة بأذن الله. وهي:
القاعدة الأولى : وهي أن الجسم يقوم بعمل ثبات نسبي لمتغير ما مثلاً (درجة حرارة الجسم)عن طريق الموازنة بين الداخل (الحرارة المكتسبة أو الإنتاج الحراري) مع الخارج Out put (الحرارة المفقودة)
القاعد الثانية : أن التوازن الداخليHomeostasis أو حالة الثبات النسبي لمتغير ما(درجة حرارة الجسم مثلاً) بالبيئة الداخلية لا يعتمد علي الكمية المطلقة للداخل و الخارج ولكنه يعتمد فقط علي حدوث توازن بينهما.
القاعدة الثالثة: انه لا تستطيع اليات الاتزان الداخليHomeostasis ان تحافظ علي الثبات النسبي الكامل للبيئة الداخلية Internal environment في حالة أستمرار المتغيرات في البيئة الخارجيةExternal environment ولكنها تستطيع فقد تحجيم هذه التغيرات. ولتوضيح ذلك ففي مثال درجة حرارة الجسم السابق نجد دائماً أن درجة حرارة الجسم للإنسان والحيوان أقل في الشتاء عنه في الصيف هذا المقدار يقدر بحوالي 0.6درجة مئوية في الإنسان وحوالي 3درجة في الأغنام اما
القاعدة الرابعة : فبالنسبة لنفس الفرد سواء الإنسان او الحيوان لا يتم تنظيم أي متغير في الجسم باعطائه قيمة واحدة ثابتة (بمعنى ان نقول أن درجة الحرارة تحت اللسان هي 37درجة لهذا الفرد مثلاً) لكن هذا المتغير يتغير في مدى ضيق حول القيمة الطبيعية (بمعنى أن نقول مثلاً ان درجة حرارة تحت اللسان لهذا الفرد في حالته الطبيعية والصحية الجيدة هى ما بين 36.6 درجة الى 37.2درجة مثلاً)وكلما زدادت درجة دقة وحساسية وتمكن آليات الأتزان الداخلي كلما قل المدى الذي يتغير فيه هذا المتغير(درجة حرارة الجسم في المثال السابق مثلاً).
أما القاعدة الخامسة : أن آليات الأتزان الداخلي Homeostatic mechanisms لا تستطيع المحافظة على كل القيم(المتغيراتVariables )ثابتة نسبياً ولايضاح ذلك نسوق مثالين:
الاول أن هناك درجة حرارة للجسم موضوعةBody temperature operating point هذه الدرجة يحاول الجسم المحافظة عليها لكن عند إصابة الفرد بالحمى مثلاً يضع الجسم لنفسه درجة حرارة موضوعة أخرى(نقطة موضوعةOperating point ) هذه الدرجة اعلى من درجة حرارة الجسم العادية و ذلك كاستجابة تأقلمية لمحاربة العدوى.
والمثال الثاني أننا نتذكر عندما تحدثنا عن تنظيم درجة حرارة الجسم انه لكي يحافظ الجسم على درجة حرارته ثم تعديل نقاط موضوعة لنظم اخرى كثيرة فمثلاً تم زيادة مستوى هرمونات الكورتيزول والT4 والT3 كما تم عمل انقباض للاعوية الدموية الموصلة للجلد بالإضافة لعمل رعشة ...الخ وبالتالي فلم تتم المحافظة علي درجة حرارة الجسم الا من خلال تغيرات كبيرة في نقاط موضعه قد حدثت وتم تحريك هذه النقاط عن القيمة الطبيعية وهو ما يسمى بتضارب الاحتياجات Clashing demands .
جهاز الغدد الصماء
Endocrine gland system
هو الجهاز الذي يدرس الغدد الصمّاء أو الغدد الغير قنوية في الجسم. لابد للحيوانات عديدة الخلايا ، من أن تحل مشكلة توافق نشاطات جميع الخلايا المختلفة التي تتكون منها . وتحتاج الحيوانات أيضا إلى بعض الوسائل والتي يمكن بها للخلايا المختلفة والأنسجة و الأجهزة بالجسم أن تتصل مع بعضها البعض ، بهذه الطريقة فقط يمكن لكل تلك التركيبات أن تعمل سويا بكفاءة عالية
علم الغدد Endocrinolog
يمثل علم الغدد الصماء أحد فروع الفسلجة الذي يهتم بدراسة الهرمونات والغدد التي تكونها والأعضاء التي تؤثر فيها .ويمكن تعريف الغدد الصماء بأنها تلك الغدد عديمة القنوات التي تنقل إفرازاتها إلى مجرى الدم مباشرة. وتدعى المواد التي تفرزها الغدد الصم الهرمونات Hormones وقد استعمل مصطلح الهرمون لأول مرة من قبل بيلس Ballis وستارينج Straling عام 1902.
الهرمون Hormone
وتعني كلمة هرمون باليونانية التحفيز،. الهرمونات عبارة عن مواد تفرزها خلايا الغدد والصماء أو الأنسجة وتعمل على تنظيم فعالية خلايا أخرى في الجسم. ومن الجدير بالذكر أن ليس جميع تأثيرات الهرمونات هي تحفيزية Stimulatory بل أن هناك تأثيرات تثبيطية Inhibitory
أو هو عبارة عن مادة كيميائية عضوية التركيب تفرز بواسطة مجموعة الخلايا بكميات بسيطة تنقل بواسطة الدم الي الاعضاء المستهدفة حيث تؤثر علي معدل سير التفاعلات الحادثة في هذا العضو أو النسيج ،وذلك عن طريق تأثيرها علي الانظمة الانزيمية الموجودة بالخلايا والتي تحكم تركيز وتفاعل الايونات والجزئيات العضوية بالخلية. وبالتالي فهي لاتسبب مباشرة في احداث عمليات أو تفاعلات ما.
خلايا الهدف تحمل مستقبلات في غشاؤها اذا وجد تلائم بين المستقبل والهرمون سيرتبط به ويؤثر على الخليه وبذلك تسمى هذه الخليه بخلية الهدف.
المستقبل : عباره عن جزيئات بروتين ترتبط للهرمون بشكل تخصصي, ”اتصال كيماوي“, الارتباط يسبب تغيير معين في جزيىء المستقبل
الخلايا الهدف
تختلف الهرمونات في تركيبها الكيميائي,الوظيفه, ميكانيكية عملها, العضو المستهدف اللذي تعمل عليه
وقد يختلف الهرمون الواحد في وظيفته باختلاف العضو المستهدف
مثال: كورتيكوستيرويد
في العضلات تحفز عمليات الهدم
في الكبد تحفز عمليات البناء
تصنيف الغدد:
يوجد في جسم الحيوان ثلاثة أنواع من الغدد الصماء تعمل علي اطلاق مجموعة الهرمونات وتشمل هذه الغدد:
1- الغدد ذات الافراز الخارجي Exocrine gland
تحتوي هذه الغدد علي قنوات خاصة بها تصب بواسطتها الافرازات أما داخل الجسم كالغدد اللعابية والحويصلات الصفراء أو تصب افرارزتها خارج الجسم كالغدد الدمعية والعرقية , يكون مكان تأثير هذه الافرازات محدود ومحصور في منطقة معينة.
2- الغدد الداخلية الافراز أو الغدد الصماء Endocrine gland or Ductless gland
تمتاز هذه الغدد بانه ليس لها قنوات خاصة بها بل تصب افرازاتها مباشرة في الدم أو الدورة الدموية ولهذا يكون تأثيرها غير محدد بمنطقة معينة بل يكون شاملاً لمعظم مناطق الجسم.
3- الغدد المشتركة أو المختلطة Mixed gland or Integrated gland
تجمع بين النوعين السابقين وعليه فان لها قنوات خاصة بها وبنفس الوقت لها القدرة علي ان تصب افرازاتها في الدم مباشرة كالبنكرياس والغدد الجنسية.
خصائص الهرمونات:
• تتميز الهرمونات بما يلي:أ ـ تنتج هذه الهرمونات من مناطق محددة في جسم الكائن الحي تعرف بالغدد الصماء تنتقل إلى الدم مباشرة.ب ـ لا تحدث الهرمونات تأثيرها في نفس المنطقة التي تفرزه بل تؤثر في مناطق أخرى بالجسم.ج ـ يعتبر وجود الهرمونات أساسياً في تنسيق وتنظيم وظائف الجسم لكن بكميات صغيرة.د ـ الهرمونات إما أن تكون لها تأثير حافزي أي منشط أو تأثير مثبط.هـ ـ ومن ناحية التركيب الكيميائي وجد أن بعضها يتكون من بروتينات مثل الأنسولين وبعضها الآخر يتكون من استر وئيدات مثل الهرمونات الجنسية هرمونات الغدد الكظرية ومجموعة ثالثة تتكون من مشتقات الفينول مثل هرمون الأدرينالين الذي يفرز من نخاع الغدد الكظرية.
التركيب الكيميائي:
ويمكن تقسيم الهرمونات طبقا لتركيبها الكيميائي إلى ثلاث مجموعات:
1- هرمونات ببتيدية أو بروتينية التركيب peptide or protein hormones:
وتختلف حسب عدد الاحماض الامينية بالسلسلة ،فالهرمونات البتيدية هي تلك التي تحتوي علي أقل من 100 حامض اميني مثل الانسولين وهرمون الطلق.
أما الهرمونات البروتينية فتحتوي جزيئاتها علي اكثر من 100 حامض اميني مثل هرمون النمو والبولاكتين.
2- هرمونات ستيرودية steroid hormones: مثل هرمونات قشرة الادرينالين وهرمونات الجنس
3- هرمونات مشتقة من الأحماض الأمينية amino acid-related hormones: مثل الادرينالين والثيروكسين.
4- مشتقات الاحاماض الدهنية :مثل البروستاجلاندين prostaglandin واللبتين leptin.
الهرمونات والانزيمات:
الهرمونات عوامل مساعدة تشبه الانزيمات من النواحي التالية:
1- كلاهما يعمل كمحفز للعمليات الحيويه
2- لا يحتاجها الجسم الا بكميات ضئيلة.
3- لاتستهلك اثناء تفاعلها كعوامل مساعدة
لكنها في نفس الوقت تختلف عنها في الاتي:
1- تمر الي الدورة الدموية قبل استخدامها.
2- ليست جميعها بروتينات منها عديدات البتيدات أو مشتقات الاحامض الامينية أوالدهنية.
3- يتم تصنيع الهرمون في عضو غير العضو المستهدف
4- يتم إفراز الهرمونات الى الدم اولا حيث يتم نقل هذه الهرمونات بسرعة شديدة من خلال الدورة الدموية الى العضو المستهدف (بالتالي تركيز الهرمونات في الدم هو مقياس لنشاط الغدد الصماء)
5- الانزيمات تكون دائما بروتينات في طبيعتها اما الهرمونات تختلف في تركيبها الكيميائي
تصنيف الهرمونات:
تنقسم الهرمونات من ناحية مكان التأثير الى:
1- هرمونات متخصصةأو هرمونات عامة : وهي الهرمونات التي تؤثر علي غالبية ان لم يكن كل الخلايا اثناء مراحل متخصصة من التمييز الخلوي لهذا يطلق عليها الهرمونات العامة General hormone مثل هرمون النمو وهرمونالابينيفرين
2- هرمونات محددة الاهداف: Specific hormone أو هرمونات موضعية Local hormones
وهي تنتج استجابات عالية التخصص تؤثر في مكان محدد من الجسم فقط عند خلايا مستهدفة معينة فقط وفي اوقات مثل الهرمون المنشط لقشرة الكظر ACTH و الهرمونات الجنسية
تنظيم افراز الهرمونات:
تفرز الهرمونات حسب حاجة الجسم لها مما يشير الي وجود نظم تحكم تخليق وتحرير هذه الهرمونات،واهم هذه النظم هي:
1- التنظيم العصبي :
نجد ان هرمونات الفص الخلفي للغدة النخامية ونخاع الادرينال والغدد الجنسية وقشرة الغدة الجاركلوية تفرز استجابه للتنبيه العصبي لذلك فان افرازها سريع ،غير ان النخامية الامامية تفرز هرموناتها استجابة للتنبيه الهرموني عن طريق الهرمونات المفرزة من تحت المهاد.
*هذه الهرمونات بعضها يشجع الافراز Releasing hormone مثل :
- الهرمونات المطلقة للهرمونات المنشطة للمناسل GnRh فتعمل علي افراز FSH و LH
- الهرمون المحرر لافراز هرمون البرولاكتين PRH
- الهرمون المحرر لافراز TRH لافراز هرمون FSH
- الهرمون المحرر لهرمون النمو(GH) وهو GHRH
- الهرمون المحرر لافراز هرمونات المنشطة للغدة الكظرية CRH يحرر ACTH
- الهرمون المحرر لافراز الهرمون الصبغي M.R.H يحررالهرمون المنشط للرمون الصبغي MSH
*وبعضها يثبط الافراز inhibiting hormone مثل:
- الهرمون المثبط لهرمون البرولاكتين P.I.H
- الهرمون المثبط لهرمون الصبغي M.I.H
- الهرمون المثبط لهرمون النمو GH.I.H
هذه العوامل لهيبوثلامسية عبارة عن ببتيدات بسيطة تنقل من تحت المهاد خلال أوعية دموية خاصة.
Hypothalamus/Pituitary Axis
الخصائص العامة للعوامل المطلقة والمانعة:
1. تنتج داخل الخلايا العصبية لتحت المهاد
2. تنقل عبر المحور العصبي لهذه الخلايا.
3. تنطلق من النهايات العصبية بتنبية عصبي ملائم.
تنطلق مباشرة من الاوعية النخامية البابية الي خلايا الغدة النخامية
تؤثر الهرمونات على الخلايا حسب التالي:
1-ترتبط بمستقبل خاص على سطح الغشاء الخلوي الخارجي فتكون المرسال الثاني الذي ينقل تأثير الهرمون الى الجزء المراد في الخلية مثل الهرمونات ذات الوزن الجزيئي الكبير وخاصة البروتينية
2- هرمونات تستطيع النفاذ من الغشاء البلازمي لداخل الخلية مثل الهرمونات ذات الوزن الجزيئي الصغير وجميع الأسترويدات
هنالك ثلاثة طرق رئيسة للتنشيط أوالتأتير الهرموني:
1- قد ينشط الهرمون أحد الجينات. ومن الأمثلة عليها الهرمونات الجنسية، التي لها القدرة على الانتقال إلى داخل نواة الخلية والارتباط مع الحموض النووية DNA. -
2- قد ينشط الهرمون أحد الأنزيمات.ومن الأمثلة عليها هرمون الأدرينالين الذي ينشط أنزيماً معيناً داخل الغشاء الخلوي ، ويحدث هذا الأنزيم التغير المطلوب مع بقاء الهرمون خارج الالغشاء الخلوي.
3- - قد يغير الهرمون من مقدرة الجدار الخلوي ليسمح بعبور بعض المواد إلى الداخل أو الخارج.ومن الأمثلة عليها هرمون الأنسولين وهرمون النمو، حيث يعتبران مثالان على مقدرة الهرمونات على تغير النفاذية. فالأنسولين يسمح بدخول الجلوكوز إلى داخل الخلية، أما هرمون النمو فيسمح بدخول الأحماض الأمينية إلى الخلية لكي يتم تصنيع البروتين.
تصنيف آليات الاتزان وانظمة التحكم في الجسم:
التغذية المرتجعة Feedback
يعني مجموعة من المفاهيم التي تحكم عمل أي منظومة تتكون من أجزاء مختلفة، وتعمل في ترابط وبعلاقات متبادلة. بحيث تتحكم المنظومة في ذاتها، معتمدة على ما تتبادله أجزاؤها من معلومات تجعل كل جزء فيها يعدل من عمله في ضوء النتائج التي تصل إليها الأجزاء الأخرى أثناء عمل المنظومة التي تهدف في عملها إلى تحقيق هدف معين.
1- التنظيم الرجعي السالبNegative feedback mechanism وعملية التنظيم الحراري السابق وصفها تعطي مثالاً عن التنظيم الرجعي السالب حيث أدى نقص درجة حرارة الجسم الى استجابات ترفع من درجة حرارة الجسم اي تحركها في اتجاه القيمة الأصلية أي تؤدي الزيادة أو النقص في المتغير الذي يخضع للتنظيم الرجعي السالب ألى استجابات تحرك هذا المتغير في اتجاه مضاد لاتجاه التغير المبدئي. ايضا السيطرة علي تركيز ثاني اكسيد الكربون والاكسجين في السائل خارج الخلية، وهو نظام يشمل مركبين أو اكثر، فاحدي الغدد تفرز هرمون ينبه غدة اخري لافراز هرمون ثاني، وعند زيادة مستوي هذا الهرمون بالدم يثبط افراز هرمون الغدة الاولي. بعني ان الهرمون A ينشط افراز الهرمون B ويقوم الهرمون B بالعمل علي نفس الخلايا المفرزة للهرمون A لتثبيط افراز الهرمون A.
2- التنظيم الرجعي الموجبPositive feedback mechanism حيث ينشأ عن الخلل الحادث في البداية هنا سلسلة من التفاعلات تؤدي إلى زيادة هذا الخلل بدلاً من نقصه ولذلك فهذ التنظيم لا يعمل على حدوث الثبات النسبي للمتغير بل يؤدي إلى تحريك سريع فجائي بعيد عن النقطة الموضوعة ومن أمثلة ذلك تجلط الدم Blood clotting والزيادة الكبيرة المفاجئة في الهرمون المحدث للتبويض LH في الإناث عند التبويض Ovulation والولادة . فكلما زاد مستوي هرمون LH كلما زاد مستوي الاستروجين حتي يصل تركيز الاستروجين الي مستوي معين عنده يسبب الاستروجين زيادة مفاجئة في هرمون LH هذه الزيادة لازمه لاحداث التبويض
3- نظم التغذية إلى الأمام(هجومي للأمام)Feed forward Regulations : هذه النظم تعمل بجانب التنظيم (التلقيم) الرجعي السالب حيث أن هذه النظم تقوم بالهجوم بغرض ثبات المتغير قبل ان يتغير ذلك المتغير.فعند انخفاض درجة حرارة الجو يستقبل هذا خلايا عصبية مستقبلات لحرارة موجودة على سطح الجسم الخارجي هذه الخلايا تقوم بسرعة بارسال اشارات إلى المخ Brain بأن هنالك انخفاض في درجة الحرارة الجوية فيقوم الجسم بارسال تنبيهات الي اجهزة الاتزان الداخلي المعنية بذلك فيتم انقباض الشعيرات الدموية الموصلة للجلد كما يزداد الانتاج الحراري بالجسم ...الخ الامر الذي يؤدي الي المحافظة علي الثبات النسبي لدرجة حرارة الجسم الداخلية قبل ان تتغير كنتيجة لانخفاض درجة حارة الجو. ولذلك يمكن تعريف نظم التغذية للأمامFeed forward Regulations بأنها نظم تتوقع أنه سوف تحدث متغيرات في المتغير الخاضع للتنظيم (في مثالنا هذا درجة الحرارة الداخلية للجسم)وبالتالي نقوم بعمل عدة عمليات بيولوجية من شأنها تحسين سرعة الإستجابات المنظمة للتوازن الداخلي وبالتالي تمنع أو تحد من التغيرات في مستوى المتغير الخاضع للتنطيم.
4- التنظيم الخلطي: هو نظام يعني تركيز مادة معينة بالدم خلاف الهرمونات ينظم افراز هرمون معين. فمثلاُ مستوي الجلكوز بالدم ينظم افراز هرمونات البنكرياس ومستوي الكالسيوم بالدم ينظم افراز الغدة الجاردرقية.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق