体内平衡讲解

体内平衡讲解介绍“体内平衡”是指维持身体内部环境的恒定状态（homeo=相同；stasis=保持）。人体内部环境是细胞外液（ECF），细胞就生活在其中。它是细胞外的液体，在体内不断流动。它包括在血管系统中循环的血液，以及存在于细胞之间的液体，称为组织液。细胞外液含有营养物质、离子以及细胞生存所需的所有其他物质。包括人类在内的大型生物的正常健康生活依赖于内部环境在生理范围内的持续维持。如果内部环境偏离设定范围，身体就会出现功能障碍或紊乱。因此，生物的最终目标是拥有正常的健康生活，而这可以通过将内部环境维持在设定范围内来实现。体内平衡的概念是生理学的基础，因为它解释了为什么各种生理功能必须维持在正常范围内，以及当任何功能偏离该范围时如何使其恢复正常。理解体内平衡的概念也是临床诊断程序的基础。例如，体温升高超出正常范围（如发烧）表明体内产热和散热机制出现问题。这促使医生进行诊断并制定治疗方案。为了维持体内平衡机制的正常运作，身体必须能够识别任何偏离正常范围的生理活动。幸运的是，身体配备了相应的探测器或传感器，可以识别这种偏差。这些探测器感知到偏差后，会向整合中心发出警报。整合中心会立即将信息发送给相关的效应器，以加速或抑制相应的活动，从而恢复正常状态。

因此，体内平衡并不意味着某个生理功能或变量随时间保持不变，而是指它会在一个可预测且通常较窄的范围内波动。当其超出正常范围时，会恢复到正常状态。体内平衡是一个动态过程，而不是一个静态过程。一般来说，如果所有主要器官系统都处于稳态，那么人就是健康的。事实上，某些疾病可以定义为体内一个或多个系统稳态的丧失。当稳态维持正常时，我们称之为生理学；当稳态失衡时，我们称之为病理生理学（源自希腊语pathos，意为“痛苦”或“疾病”）。例子：

考虑一天中血液中葡萄糖浓度的波动。通常情况下，餐后食物中的碳水化合物会在肠道内分解成葡萄糖分子，然后被肠上皮细胞吸收并释放到血液中。因此，餐后短时间内，血液中的葡萄糖浓度会显著升高。显然，如此剧烈的血糖浓度变化与体内环境稳定或静止的假设不符。重要的是，一旦血液中葡萄糖浓度升高，就会启动补偿机制，使其恢复到餐前水平。然而，这些体内平衡补偿机制并不会过度向相反的方向发展。也就是说，血糖通常不会低于餐前浓度，或者只会略微下降。就葡萄糖而言，内分泌系统主要负责这种调节。

稳态控制系统的一般特征反馈系统负面反馈积极反馈重置设定点前馈调节

1-反馈系统：反馈是指将系统输出信号的一部分反馈（传递）回输入端的过程。这种做法通常是有意为之，目的是为了控制系统的行为模式。每当发生任何变化时，系统都会接收并响应两种类型的反馈：负面反馈积极反馈一、负面反馈负反馈是指系统对变化做出反应，以阻止变化或逆转变化方向。接收到信息后，效应器会向系统发送负反馈信号。此时，系统会稳定自身功能，并试图维持体内平衡。体内许多稳态机制都是通过负反馈机制发挥作用的。

例如：垂体释放的促甲状腺激素（TSH），维持体内水分平衡的负反馈机制，以及维持体温在设定点的体温调节系统，防止体温下降或升高。垂体释放的促甲状腺激素（TSH）刺激甲状腺分泌甲状腺素。当血液中甲状腺素水平升高时，会抑制垂体分泌TSH，从而减少甲状腺素的分泌。反之，如果甲状腺素分泌减少，其低血药浓度会刺激垂体释放TSH。此时，TSH反过来又会刺激甲状腺分泌甲状腺素。当室温降低时，体内平衡控制系统会维持体温。例如，室温降低往往会导致身体散热增加，而蜷缩身体则往往会导致身体散热减少。二、积极反馈：正反馈是指系统对变化做出反应，从而增强变化强度并朝同一方向发展。正反馈不如负反馈常见，但它在紧急情况下具有其独特的意义。在自然界中，正反馈远不如负反馈常见。然而，在生理学中，也存在一些正反馈非常重要的例子。例如：血液凝固和分娩过程中就存在正反馈。血液凝固过程中就存在正反馈机制。血液凝固对于止血至关重要，它分三个阶段进行。这三个阶段是：i.凝血酶原激活剂的形成二、凝血酶原转化为凝血酶iii.纤维蛋白原转化为纤维蛋白。第二阶段生成的凝血酶除了将纤维蛋白原转化为纤维蛋白外，还会刺激生成更多的凝血酶原激活剂。分娩过程中，随着子宫肌肉收缩，胎儿头部被挤压到母亲的子宫颈口，信号通过神经从子宫颈传递到母亲的大脑。大脑启动垂体分泌催产素，催产素是一种强效的激素，能进一步刺激子宫收缩。在催产素的作用下，子宫收缩更加剧烈，胎儿头部被挤压得更紧，导致子宫颈进一步扩张；这又会刺激更多的神经信号传递到母亲的大脑，从而导致更多的催产素分泌。这种自我强化的循环持续进行，直到最终胎儿通过扩张的子宫颈口娩出。2.重置设定点

正如我们所见，外部环境的变化会使某个变量偏离其设定值。此外，许多受调控变量的设定值可以通过生理机制重置为新的值。发烧就是一个常见的例子，它是机体对感染的反应，体温升高，这有点像调高房间里的恒温器温度。发烧时，调节体温的体内平衡系统仍在运作，但它们会将体温维持在一个较高的数值。这种受调控的体温升高有利于机体抵抗感染，因为体温升高可以抑制某些病原体的增殖。事实上，这就是为什么发烧之前常常会出现畏寒和发抖的原因。体温的设定值被调高了，身体会通过发抖来产生热量。发烧的例子可能让人误以为，人体的调节点只有在受到外部刺激（例如病原体的存在）时才会重置，但事实并非如此。实际上，许多受调节变量的调节点每天都会以节律性的方式变化。例如，体温的调节点在白天比夜间高。3.前馈调节

另一种常与反馈系统结合使用的调节过程是前馈，即在受调节变量发生变化之前对其进行预测和准备。体温调节是前馈过程的一个典型例子。当体温开始下降时，触发负反馈调节的温度敏感神经元位于体内。此外，皮肤中还存在温度敏感神经元；这些细胞实际上可以监测外界温度。当外界温度下降时（例如我们举的例子），这些神经元会立即检测到这种变化，并将信息传递给大脑。随后，大脑会向血管和肌肉发出信号，从而促进热量的保存和产热。这样，在外界温度降低导致体内温度下降之前，补偿性的体温调节反应就会被激活。体内平衡系统的组成部分人体内的稳态系统通过自我调节装置发挥作用，这些装置以循环的方式运行。该循环包含四个组成部分：传感器或探测器控制中心效应器传感器或探测器：识别偏差控制中心：将此消息发送至控制中心。将信息从控制中心传输到执行器，以纠正偏差。信息的传递可以是神经冲动形式的电过程，也可以是主要通过血液和体液以激素形式进行的化学过程。效应器：

哪个可以纠正偏差细胞间化学信使在体内平衡中的作用细胞相互沟通的能力对于反射和局部稳态反应至关重要，因此对于体内平衡也至关重要。这样一来，例如，大脑中的细胞就能感知到大脑外部结构（如心脏）的活动状态，并帮助调节这些活动以应对新的体内平衡挑战。

大多数情况下，细胞间通讯是通过化学信使进行的。这类信使分为四类：激素，神经递质旁分泌，自分泌物质激素：激素是一种化学信使，它使分泌激素的细胞能够与其他细胞进行沟通，血液则充当输送系统。激素作用的细胞称为激素的靶细胞。激素由内分泌腺产生并分泌，或由散布在其他器官中的细胞产生并分泌。它们在几乎所有生理过程中都发挥着重要作用，包括生长、繁殖、新陈代谢、矿物质平衡和血压，并且经常在体内平衡受到威胁时产生。神经递质神经递质是从神经元末端释放到其他神经元、肌肉细胞或腺体细胞上的化学信使。神经递质通过分隔神经元及其靶细胞的细胞外液扩散；它不像激素那样释放到血液中。它们构成了许多反射的信号基础，并且在应对各种挑战的补偿反应中发挥着至关重要的作用，例如在运动期间需要增强心肺功能。旁分泌物质化学信使不仅参与反射，也参与局部反应。参与细胞间局部通讯的化学信使被称为旁分泌物质（或旁分泌因子）。旁分泌物质由细胞合成，并在受到适当刺激后释放到细胞外液中。然后，它们扩散到邻近细胞，其中一些是它们的靶细胞。旁分泌物质完成其功能后，通常会被局部存在的酶灭活，因此不会大量进入血液。自分泌物质有一类局部化学信使并非细胞间信使——也就是说，它们并不在细胞间传递信息。相反，这类化学物质由细胞分泌到细胞外液中，然后作用于分泌它的细胞自身。这类信使被称为自分泌物质（或自分泌因子）。通常情况下，信使分子可以同时发挥旁分泌和自分泌功能——也就是说，细胞释放的信使分子可以局部作用于邻近细胞，以及作用于释放信使的同一细胞。与体内平衡相关的过程适应与驯化生物节律体内化学物质的平衡适应与驯化：适应性一词指的是有利于在特定环境中生存的特征。体内平衡控制系统是遗传的生物适应机制。然而，应对特定环境压力的能力并非一成不变，而是可以通过长期暴露于该压力下而得到增强。这种适应——即现有体内平衡系统功能的改善——被称为适应。适应过程通常是可逆的。例子：以人体在受热时出汗为例，进行一个简单的实验。第一天，让受试者在高温环境下暴露30分钟，并进行一项标准化的运动测试。体温会升高，一段时间后开始出汗。出汗是身体散热的一种机制，因此有助于在高温环境下最大限度地降低体温升高。测量受试者在高温环境下的出汗量。然后，受试者连续一周每天进入高温舱1至2小时并进行锻炼。在第8天，再次测量其体温和出汗率，并进行与第1天相同的锻炼测试。结果发现，受试者出汗的时间比第1天更早，出汗量也更大。因此，她的体温升高幅度远不及其他人。该受试者已经适应了高温环境。她经历了反复暴露于高温环境所引起的适应性改变，现在能够更好地应对高温。生物节律：

许多身体机能的一个显著特点是它们表现出的节律性变化。最常见的类型是昼夜节律，它大约每24小时循环一次。睡眠和觉醒、体温、血液中激素浓度、尿液中离子的排泄以及许多其他生理功能都受到昼夜节律的影响。生物节律为体内平衡控制系统增加了一个预测成分，实际上，它是一个无需检测器即可运行的前馈系统。生物节律能够使体内平衡机制在可能出现挑战但实际发生之前立即自动激活。

例如，在典型的睡眠-觉醒周期中，人体在醒来前体温会升高。这使得身体的新陈代谢机制能够在醒来后立即高效运转，因为新陈代谢（化学反应）在一定程度上依赖于体温。睡眠期间，新陈代谢比活动时间慢，因此此时体温会下降。大多数人体节律的关键在于它们是由内部因素驱动的。环境因素并不直接驱动节律，而是提供重要的时间线索，以调节节律的同步，或者说确定节律的实际时间。身体节律的神经基础：在大脑中称为下丘脑的部分，一组特定的神经元（视交叉上核）作为昼夜节律的主要起搏器或时钟发挥作用。它使时间不受任何外部环境因素的影响。它似乎与起搏细胞中关键基因的节律性开启和关闭有关。心脏起搏器接收来自眼睛和神经系统许多其他部分的输入。心脏起搏器向大脑其他部位发出神经信号，进而影响身体的各个系统，激活一些系统并抑制另一些系统。起搏器的一根输出线连接到松果体，松果体是大脑内分泌褪黑激素的腺体。来自心脏起搏器的这些神经信号会导致松果体在黑暗中分泌褪黑激素，但在白天则不会。

因此，有人假设褪黑激素可能作为一种重要的介质，直接或通过改变控制其他器官的大脑部分的活性来影响其他器官。体内化学物质的平衡：许多体内平衡系统调节体内化学物质的添加和移除之间的平衡。身体净收益：

物质可以通过消化道或肺部进入人体。或者，物质也可以在体内由其他物质合成。身体净损失：

某些物质可能通过尿液、粪便、呼出的气体或经血排出体外，也可能通过皮肤、毛发、指甲、汗液或泪液等体表物质排出。此外，这些物质还可能被酶发生化学变化，从而通过代谢排出体外。水池：在体内分配该物质。该物质可以从体内的物质池中提取并储存在特定部位，例如脂肪组织中脂肪的积累。反之，它也可以离开这些储存部位，重新进入物质池。最后，该物质可以可逆地整合到其他分子结构中，例如脂肪酸整合到细胞膜中。这种整合是可逆的，因为每当更复杂的结构被分解时，该物质就会再次释放出来。关于平衡概念的两个重要概括：在任何一段时间内，全身平衡取决于身体净增益和净损失的相对速率；体内物质浓度不仅取决于体内该物质的总量，还取决于体内该物质的交换。对于任何物质而言，全身平衡状态都可能存在三种：损失大于收益，导致体内该物质总量减少，人体处于负平衡状态；所得大于所失，因此体内该物质的总量增加，人体处于正平衡状态；得失相等，这个人处于稳定的平衡状态。信号转导通路介导反射的通路称为反射弧，其组成部分有：刺激是指内部或外部环境中可检测到的变化，例如温度、血浆钾浓度或血压的变化。受体能够感知环境变化。刺激物作用于感受器，产生信号，并将信号传递至整合中