Flera mekanismer och processer reglerar den interna miljön i syfte att behålla homeostas. Det är främstdjur som har förmågan att aktivt påverka sin situation. Detta sker på olika sätt, ofta evolutionärt anpassat till den miljö djuret lever i. Många djur flyr instinktivt från en ofördelaktig miljö, till exempel med för hög eller låg värme, salthalt eller syrehalt. Inuti djuren finns ett aktivt system med tre huvudkomponenter: Enreceptor, som upptäcker förändringen, ettkontrollorgan som ser till att homeostasen återställs och eneffektor som utför kontrollorganets order.
Djur delas grovt in iregulatorer respektivekonformatorer.Endotermer (exempel på regulatorer) har en högre förmåga att påverka sin kroppstemperatur än vadexotermer (exempel på konformatorer) har. På samma sätt kan många djur reglera sin vattenbalans, medan andra (till exempelspindelkrabbor av släktetLibinia) får samma halt av joner som omgivningen.
Den franske fysiologenClaude Bernard räknas som en av pionjärerna för upptäckten av homeostas. Han upptäckte i slutet av 1800-taletinterstitialvätskan som omger cellerna hos alla flercelliga djur, och att många lyckades hålla temperatur, pH ochglukoshalt konstant.
Hos människor och andra endotermer bestäms energiförbrukningen för att upprätthålla de interna processerna avbasalomsättningen. Hos exotermer varierar detta mestadels med yttertemperaturen, så där pratar man istället omstandardomsättning.
Termografiskt foto av en orm (exoterm) runt armen på en människa (endoterm).
Genom den fysiskavärmeöverföringen utbyter en levande organism värme till omgivningen genomkonduktion,konvektion,radiation samtevaporation och genombioenergetik tillgodogör sig organismen energi från sin föda. När yttre kyla sänker kroppstemperaturen aktiveras flera mekanismer, för att återställa den temperatur där organismens olika funktioner fungerar som bäst.
Värmereglering, ellertermoregulation, är ett fenomen som djur använder för att bibehålla en fördelaktig temperatur för överlevnad.
När det blir för kallt triggas, hos ryggradsdjur,hypotalamus att frisläppa hormoner. Vissa av dessa hormoner får blodkärl att dra ihop sig (vasokonstriktion), något som främst drabbar de yttersta blodkärlen, då de är minst. Detta gör att värmeförlusterna frånhuden minskar. Andra hormoner aktiverar muskelaktivitet (huttrande), som mekaniskt värmer upp kroppen, och hos hårbeklädda djur reser dessa hår, som skapar ett isolerande luftskikt.
Blir kroppen å andra sidan för varm skickar hypotalamus signaler att vidga blodkärlen (vasodilation) och att flåsa eller svettas, då vätska effektivt leder bort värme.
De flestafåglar och många andra djur, såsomdelfiner,tonfiskar och mångahajar, användermotströmsprincipen för att hålla en jämn temperatur. Deras varmaarteriella blod möter detvenösa kalla blodet i de yttre kroppsdelarna, såsom ben eller fenor. Detta gör att blodet aldrig blir riktigt kallt. Även vissaevertebrater, såsomhumlor ochnattfjärilar tillämpar en motströmsprincip i kombination med kemiska reaktioner (Q10-effekten) och huttrande för att värma upp flygmuskulaturen.
Djur måste ständigt hålla en jämn nivå avvatten ochelektrolyter. Genomosmoreglering regleras detta på cellnivå. De flesta djur har någon form avtransportepitel som fungerar som transportbanor för vatten,mineraler och andra ämnen som ska in eller ut ur kroppen.
Flera arter avsjöfåglar som lever i havsmiljöer har särskilda körtlar i huvudet som via transportepitel fångar upp överskottssalt i blodet och dränerar detta via utgångar på näbben. Även de flesta marinareptiler har saltkörtlar i anslutning till ögon, nos eller mun.Krokodilers saltkörtlar sitter på tungan[2]. Hajar och rockor har motsvarande körtlar iändtarmen.
Viautsöndringen gör sigryggradsdjur av med ett överskott av slaggämnen, vatten och mineraler, till exempel avnatrium ochkalium. Med undantag avpirålar är alla havslevande ryggradsdjur osmoregluatorer, det vill säga att de aktivt måste reglera sin vatten- och jonkoncentration.
Hos "lägre" evertebrater, såsomplattmaskar ochhjuldjur finns ett system avprotonefridier som renar interstidialvätskan och utsöndrar slaggprodukterna genom öppningar i huden. Rundmaskar har H-formade renette-celler, på undersidan av kroppen.
Ringmaskar har iställetmetanefridier. Metanefridierna samlar uppcoelomvätska i en så kalladnefrostom, som fortsätter i ett kärlsystem liknande njurens, där vätska återförs till kroppen och slaggprodukterna utsöndras genomnefridioporer.
Leddjur ochinsekter har malpighiska kärl i anslutning tilltarmen, som samlar upp vatten, elektrolyter och slaggprodukter frånhemolymfan. Vatten och elektrolyter återgår sedan till hemolymfan ändtarmens epitel.
Tilapia
Fiskar utsöndrar vatten och elektrolyter både genomgälar, andra delar av kroppsytan och som urin, och tar även in vatten och joner genom gälarna och permeabla delar på kroppsytan. De flesta fiskar ärstenohalina och tål en mycket liten variation i salthalt. Vissa fiskar, till exempel de flestalaxfiskar, äreuryhalina och kan ställa om sin osmoregulering inom ett brett spektrum av salthalter. Det afrikanska släktetTilapia tål mycket stora variationer i salthalt, från helt sött vatten till 2 000 mosm/L – det vill säga dubbelt så salt som havsvatten.
Det stora problemet för marina djur ärosmosen ochdiffusionen mellan djuret och det omgivande vattnet. I salt vatten vill vatten tränga ut ur djuret och joner in i det, och i sött vatten vill tvärt om vatten tränga in och joner ut.
För att reglera detta dricker havslevande fiskar havsvatten och avger joner aktivt genom gälarna och i urinen, som koncentreras så mycket som möjligt. Sötvattenlevande fiskar, som får in vatten både genom gälarna och andra delar på kroppsytan och genom sin föda späder ut sin urin och tar aktivt upp joner via gälarna.
Utsöndringen av ammonium sker på tre olika sätt. Många vattenlevande djur kan utsöndra jonerna direkt, antingen somammoniak via gälarna (vanligaste vägen för fiskar), eller i form avammoniumhydroxid. Nackdelen med detta är att det kräver mycket vatten, vilket gör att landlevande djur har utvecklat andra former, nämligenurea ochurinsyra. Urea är ett ämne som bildas av ammonium ilevern hos däggdjur, hajar, vissa benfiskar och de flesta vuxna amfibier och vissa reptiler. Yngel av amfibier utsöndrar ofta ammoniak direkt, medan reptilernas foster i likhet med fåglars är fångade i ett hårt ägg, och behöver ett ämne som är ännu mindre giftigt än urea, nämligen urinsyra. Fåglar och de flesta reptiler fortsätter att utsöndra urinsyra även som adulter. Andra djur som omvandlar ammoniumet till urinsyra ärinsekter ochlandsniglar. Urinsyra är den kemiskt mest komplicerade molekylen av de tre, och kräver mest energi att producera. Eftersom den dock är minst giftig behöver den inte spädas ut lika mycket som urea eller ammoniak. Detta är anledningen till att insekter (via de effektiva transportepitelcellerna i ändtarmen) kan utsöndra sina slaggprodukter nästan helt torra och därmed återanvända en stor del av vattnet i kroppen.
Kalcium bygger tillsammans medfosfat uppskelettet och har även andra viktiga funktioner, bland annat inervsystemet. Det kalcium som finns i blodet är cirka 55% lösta som fria joner och 45% bundna tillplasmaproteiner, såsomalbumin. Det är de fria kalciumjonerna som har möjlighet att verka och påverkas. För mycket kalcium i blodet gör nerver och muskler för svåra att stimulera,[förtydliga] medförlamning, andningssvårigheter och oförmåga för njurarna att ta upp vatten. En för låg halt kalcium gör nerver och muskler istället för lätta att stimulera,[förtydliga] vilket leder till kramper som kan slå ut till exempel lungfunktionen.
De hormoner som reglerar kalciumhalten i blodet ärparathormon (PTH),vitamin D ochkalcitonin. När koncentrationen av kalcium är för låg produceras PTH ibisköldkörtlarna. PTH gör att skelettet släpper ifrån sig kalcium och påverkar njurarna att ta upp mer kalcium, men låter mer fosfat åka ut med urinen (för att inte binda med kalciumet igen). PTH får även njurarna att omvandlakalcidiol (som bildats av vitamin D i levern) tillcalcitrol, som i sin tur ökar kalciumabsorptionen i tarmen. D-vitamin hjälper även till att mineralisera ben i skelettet. Brist på vitamin D leder tillrakitis.
Produktionen avkalcitonin, som bildas isköldkörteln, stimuleras av en förhöjd halt av kalcium i blodet. Det får mer kalcium att binda till skelettet och mindre benvävnad att brytas ner, samtidigt som det hindrar upptaget av kalcium i njurarna.
Alla djur och dess celler behöver energi i form avadenosintrifosfat (ATP) för att överleva och växa, något som tas ifrån födan. Genom olika processer regleras tillverkningen och regleringen av ATP, främst genomglykolys. Överskott eller underskott av energi rubbar homeostasen. Detta regleras främst genom ett "arbetsminne" för kroppen genom ett tillfälligt lager avglykogen i musklerna och levern. Ett lager av fett byggs på när glykogenreserven är full, och tas av när reserverna av glykogen och glukos i blodet är helt tömda (glukoneogenes). Även proteiner kan i nödfall användas till att tillverka ATP.
I blodet cirkulerar glukos, och olika system ser till att halten av glukos i blodet hålls konstant. Hos ryggradsdjur sker detta huvudsakligen av de tre hormonernainsulin,glukagon och adrenalin. Insulin och glukagon produceras i deLangerhanska öarna ibukspottkörteln, däralfaceller producerar glukagon ochbetaceller insulin. Adrenalin produceras ibinjuremärgen.
Finns det för lite glukos i blodet ökar istället halten av glukagon, som bidrar till sönderdelningen av glykogen till glukos. Glukagon får även fettvävnaden att frigöra fettsyror till blodet.[1]
När det istället finns för mycket glukos ökar halten av insulin, som ger levern en signal att lagra glukosen som glykogen (glykogenes). Hos individer medtyp 1-diabetes fungerar inte kroppens egen insulinproduktion, utan insulin måste tillföras. Vidtyp 2-diabetes svarar inte kroppen på insulinavsöndringen från bukspottkörteln. Insulinproduktionen triggas även av en förhöjd mängdaminosyror i blodet.[1]
Ett annat viktigt hormon för regleringen av glukos och fett äradrenalin. En ökad produktion av adrenalin hämmar insulinutsöndringen och stimulerar glukagonutsöndringen. Det har även en direkt påverkan på levern, musklerna och fettvävnaden på samma sätt som glukagon, för att frigöra så mycket glukos och fettsyror som möjligt till blodet.
Tillväxthormon ochkortisol motverkar kroppens produktion och känslighet för insulin och kan i höga doser orsaka diabetes.[1]
Energihomeostas innefattar ett feedbacksystem mellan hjärnan och fettcellerna genom cirkulerande hormoner som leptin. Leptin informerar hjärnan om mängd energi i fettcellerna. Förändringar i energinivåer medför motsvarande förändring av leptin i blodet. som i sin tur påverkar vissa om råden i hjärnan som startar upp program för att motverka förändring. Vid viktnedgång genom kalorirestriktion minskar nivåer av leptin och andra negativa feedbacksignaler som exempelvis insulin, vilket påverkar hjärnan att starta upp åtgärder som motverkar ytterligare viktnedgång och ser till att förlorad energi återtas. Detta system reglerar kroppsvikten inom relativt snäva gränser.[3]
.jpg)
