Fiziologija čoveka
Fiziologija čoveka je nauka o mehaničkim, fizičkim i biohemijskim funkcijama normalnih, zdravih ljudi ili ljudskih tkiva, organa i sistema. Fiziologija u osnovi proučava telo na nivou organa i sistema. Većina ljudskih funkcija bliska je ili slična sa odgovarajućim fiziološkim funkcijama životinja. Zato brojni eksperimenti koji se obavljaju na životinjama pružaju skoro u celini osnovna znanja o fiziologiji čoveka. Izučavanje fiziologije čoveka je jedna od osnovnih (bazičnih) oblasti nauke koja, se izučava na studijama medicine, jer se njeni principi često primenjuje u medicinskom zbrinjavanju bolesnika.
LJudsko telo je u stvari automat, a činjenica da opaža, oseća i razume deo je automatskog praćenja životnih tokova. Ova obeležja tela dozvonjavaju da opstanemo u izrazito promenjenim uslovima koji bi inače onemogućili život. Arthur C. Guyton
Osnovna živa jedinica tela je ćelija, čijim umnožavanjem i međusobnim povezivanjem (istovrsnih ćelija) uz pomoć potpornih struktura nastaju tkiva. Objedinjavanjem različitih ćelija i tkiva nastaju organi. Određene vrste ćelija prilagođene su za obavljanje određenih funkcija (tako su na primer eritrociti specializovani za prenos kiseonika). Bez obzira koliko se pojedine ćelije međusobno razlikuju, ipak su im neke najbitnije karakteristike zajedničke.
Neke zajedničke karakteristike ćelija;
- Sposobnost razmnožavanja (koja omogućava nadoknadu uništenih ćelija i obvnavljanje oštećenja tkiva i organa)
- Promet kiseonika i ugljen-dioksida, metabolizam glukoze, jona, karakterističan je za sve ćelije.
- Proces pretvaranja hrane u energiju i eliminacija konačnih produkata hemijskih reakcija iz ćelija u okolnu tečnost.
Preko 56% ljudskog tela sastoji se od tečnosti. Veći deo tečnosti je unutar ćelija, intracelularna tečnost, dok je oko jedne trećina tečnosti u prostoru izvan ćelija i poznata je pod nazivom ekstracelularna tečnost. Za razliku od intracelularne tečnosti (čije je kretanje ograničeno ćelijskom membranom), ekstracelularna tečnost je u stalnom kretanju u telu. Ove dve tečnosti se međusobno neprestano mešaju uz pomoć cirkulacije krvi i procesa difuzije između intracelularne i ekstracelularne tečnosti što bezbeđuje snabdevanje ćelija i tkiva hranljivim materijama, kiseonikom i drugim supstancama potrebnim za normalnu funkciju ćelija. Praktično sve žive ćelije u organizmu okružene su ekstracelularnom tečnošću, tako da se ova tečnost naziva i unutrašnje okruženja tela ili „unutrašnji milje“ (fr. millieu intérieur) kako je ovo okruženje nazvao fiziolog Klod Bernar.
Ćelije mogu da žive, rastu i razmnožavaju se i obavljaju svoje specifične funkcije samo ako u unutrašnjoj sredini ima dovoljno kiseonika, glukoze, raznih jona, aminokiselina, masti, vode itd.
Razlika između intra- i ekstracelularne tečnosti;
- Intracelularna tečnost (ćelijska tečnost) se značajno razlikuje od ekstracelularne, zato što sadrži velike količine jona kalijuma, magnezijuma i fosfata.
- Ekstracelularna tečnost (vanćelijska tečnost), sadrži velike količine natrijuma, hlorida, i bikarbonata, kao i hranljive materije kao što su, glukoza, masti, kiseonik, aminokiseline. Ona u sebi sadrži i ugljen-dioksid, koji iz ćelija prenosi do pluća, i ostale ćelijske izlučevine koje prenosi do bubrega.
Homeostaza je izraz koji potiče od grčke reči (grč. στάσις, pozicija, stabilnost) i koristi se od strane fiziologa da opiše i obijasni, samoregulacioni povratak organizma u stanje pre nego što je došlo do nekih promena u njegovom sastavu ili funkcionisanju u uslovima spoljašnjeg okruženja.
Homeostaza je sastavni deo životnih procesa, jer neprekidno nastoji da uspostavlja narušeni sklad u telu, mehanizmom povratne veze (fid-bek), automatski, i da bez uticaja svesti reguliše sve veće poremećaje ravnoteže u unutarsomatskim, socijalnim ili psihičkim procesima u organizmu. Zato u osnovi rada svih organa i tkiva u telu leže funkcije koje pomažu održavanje stalnih (konstantnih) uslova.
- Mnoge fiziološke promene (npr. nivo glukoze u krvi, telesna temperatura, pH krvi itd) moraju biti stalno u optimalnim granicama kako bi se održao nivo ravnoteže (homeostaze) u organizmu i obezbedilo pravilno i zdravo funkcionisanje ćelija i tkiva organizma.
- Taj mehanizam homeostaze na jednom primeru izgleda ovako; pluća iz vazduha uzimaju kiseonik koji se preko krvi dostavlja bubregu koji održava stalnu koncentraciju jona u svakom organu i ćeliji, a one svojim radom, obezbeđuju, ne samo, svoju sopstvenu funkciju koja je samo deo ukupne funkcije drugih sistema, koji svi zajedno omogućavaju ljudski život.
Svaki organ i sistem doprinosi homeostazi drugih sistema i celog organizma. Nijedan sistem tela ne radi u izolaciji, a puno zdravlje jedne osobe zavisi od dobre interakcije svih sistema u telu. Prekida u radu samo jednog sistema generalno ima posledice po telo zbog narušenog rada nekoliko drugih sistema.
Zato je glavna oblast izučavanja u fiziologiji, izučavanje homeostaze, (održavanje stabilnog unutrašnjeg okruženja uprkos spoljašnjim promenama).
Evo nekih kratka objašnjenja o tome kako različiti telesni sistemi doprinose održavanju homeostaze u složenom fiziološkom sistemu kakav je organizam čoveka. Telo se sastoji od ćelija, skup ćelija formira tkiva, tkiva obrazju organe, a oni svi zajedno ulaze u sastav čovečjeg tela. Jedan složeno organizovan sistem, koji međusobno usklađenim funkcijama održava telo u životu. Tradicionalna fiziologija posmatra telo kao jedinstven sistem, sa međusobnom interakcijom i sopstvenom kombinacijom funkcija raznih organskih sistema, a pojedine grane fiziologije bave se izučavanjem mnogih najznačajnijih organskih sistema, od kojih navodimo samo neke;
| Sistemi | Oblast fiziologije | |
 |
Nervni sistem se sastoji od centralnog nervnog sistema (koji čini mozak i kičmena moždina) i perifernog nervnog sistema. Mozak je organ u kome se obavljaju procesi pamćenja i mišljenja, doživljaja emocija, i senzorna obrada, informacija iz organizma i spoljašljeg sveta. Nervi sistem obavlja i mnoge složene procese nadgledanja, kontrole i komunikacija između pojedinih organa i sistema i njihovih funkcija u samom organizmu i omogućava pravilnu komunikaciju organizma sa spoljnom sredinom. U sastav nervnog sistema ulaze i čulo vida, sluha, ukusa i mirisa. Ova čula su od posebnog značaja za rad nervnog sistema jer za njegove funkcije prikupljaju i prenose informacija iz spoljašnje sredine. | Neurofiziologija Fiziologija neurona Fiziologija vida, Fiziologija mirisa Fiziologija ukusa |
 |
Mišićno-koštani sistem se sastoji od skeleta (koji čine kosti, ligamenti, tetive, i hrskavicea) i mišića koji se pripajaju na skelet. Mišićno-koštani sistem daje telu osnovnu strukturu, čvrstinu i sposobnost za kretanje. Pored svoje strukturne uloge, veće kosti u sebi sadrže koštanu srž, organ za proizvodnju krvnih ćelija. Kosti su i glavne lokacije za skladištenje minerala, kalcijuma i fosfata. | Fiziologija ćelija Fiziologija mišića Fiziologija mišićnog rada |
 |
Cirkulacioni sistem se sastoji od srca i krvotoka (arterija, vena i kapilara). Srce ima funkciju pumpanja krvi kroz cirkulacioni sistem, tako da omogućavaju snabdevanje svakog tkiva, kiseonikom, „hranom“ hormonskim informacijama, proizvodima imunskog sistema itd. Kroz zidove kapilara se vrši razmena gasova i prolaz hranljivih materija i produkata metabolizma. Izvesna količina tečnosti ostaje u tkivima i vraća se limfnim sudovima u vene. Krv se sastoji iz proteinske tečnosti (krvna plazma (oko 55%)) i krvnih ćelija, koje se nalaze u plazmi. Krvna plazma je; vodeni rastvor organskih i neorganskih materija. Sastoji se od vode, natrijum-hlorida, ostalih soli, male količine šećera, nekih masnih materija, hormona, kiseonika i ugljen-dioksida. U krvnoj plazmi se nalaze krvne belančevine; albumini, globulini i fibrinogen. | Fiziologija srca Fiziologija krvi i tkiva Fiziologija krvnih sudova |
 |
Respiratorni sistem sastoji se od disajnih puteva (nosa, nazofarinksa, dušnika) i pluća. Respiratorni sistem obavlja razmenu gasova između organizma i spoljašnje sredine. Procesom difuzije se preko respiratornih površina usvaja kiseonik, a otpušta ugljen-dioksidi vodena para u spoljašnju sredinu. Kiseonik je organizamu neophodan za proizvodnju energije, a oslobađeni ugljen-dioksid i vodena para preko respiratornog sistema, omogućavaju regulaciju prometa tečnosti i acido-baznu ravnotežu (pH krvi) | Fiziologija disanja |
 |
Sistem organa za varenje sastoji se od usta, jednjaka, želuca, creva (tankog creva, debelog creva i završnog creva rektum), kao i jetre, pankreasa, žučne kese i pljuvačnih žlezda. Sistem organa za varenje pretvara hranu u male, prehrambene, netoksični molekule koji se distribuiraju do svih tkiva u telu, a istovremeno iz organa se odstranjuju neiskorišćeni ostaci hrane. | Fiziologija organa za varenje |
 |
Pokrovni sistem je organ koji prekriva telo i sastoje se od; (kože), uključujući kosu i nokte, kao i druge funkcionalno važne strukture kao što su znojne žlezde, lojne žlezde. Koža svojom pokrovnom ulogom, štiti telo od spoljnih uticaja, daje izgled i oblik pojedinim delovima tele, ali i služi kao glavni senzorni organ za prijem informacija iz spoljneg sveta. | Fiziologija kože |
 |
Urinarni sistem, se sastoji od; bubrega, uretera, mokraćne bešike i uretre. NJegov zadatak je da uklanja vodu iz krvi i proizvodi mokraću (urin), u kome su rastvoreni razni otpadni molekuli i suvišni joni koji se zajedno sa viškom vode eliminiše iz tela. | Fiziologije bubrega |
| Reproduktivni sistem, se sastoji od gonada i spoljašnjih i unutrašnjih polnih (seksualnih) organa. Reproduktivni sistem proizvodi spermatozoide (u testisu čoveka, a jajnik jejne ćelije kod žena), i hormone koji obezbeđuju rad okruženja neophodnog za stvaranje i održavanje optimalnih uslove za razvoj polnih (oplodnih) ćelija, dok kod žena stvaraju i uslove za razvoj embriona (Materice) | fiziologija reproduktivnog sistema | |
 |
Imunski sistem se sastoji se od belih krvnih ćelija, timusa, limfnih čvorova i limfnih sudova, koji su takođe deo limfnog sistema. Drugi organi koji su uključeni u imunski sistem su slezina i koštana srž, u kojima se proizvodi, odnosno, recikliraju ćelije imunskog sistema. Imunski sistem je odgovoran za pokretanje odbrambenog odgovora nakon dejstva određenih uticaja izvan tela koji mogu dovesti do razvoja bolesti ili mogućih oštećenje tkiva. U imunskom sistemu postoje dve vrste odbrambenog odgovora; urođeni i adaptivni odgovor. Jedan zavisi od drugog a između njih postoji nekoliko mehanizama interakcije koje obezbeđuju najbolji mogući način reagovanja na patogene uticaje. | Fiziologija imunskog sistema |
 |
Endokrini sistem, se sastoji se od velikih endokrinih žlezdi: hipofiza, štitna žlezda nadbubrežna žlezda, pankreas i polne žležde, i malih žleždi u različitim tkivima, na lokalnom nivou, koje produkuju hormone, kao što su hormoni proizvodeni na nivou bubrega i jetre. Endokrini hormoni služe kao neka vrsta mehanizama komunikacije između različitih delova tela. Glavnu ulogu u ovom sistemu prevlasti u endokrinom sistemu imaju, endokrina žlezda, hipofiza, odakle najčešće počinju različite reakcije u organizmu. | Fiziologija endokrinog sistema |
LJudsko telo ima na hiljade različitih sistema kontrole. Ako ovi mehanizmi koji podržavaju život i imaju veliki značaj u kontroli životnih procesa dožive neuspeh to ponekad može biti nespojivo sa održanjem života. Najsloženiji su genetički sistemi unutar ćelije, i kontrolišu ćelijske funkcije. Postoje i drugi kontrolni sistemi koji deluju na nivou organa ili sistema kao celine. U okviru ovih mehanizama kontrole, kojih ima nekoliko stotina, vrši se regulacija koncentracija kiseonika i ugljen-dioksid, regulacija krvnog pritiska, regulisanje telesne temperature, regulacija dejstva hormona itd.
Sistemi za kontrolu ljudskog tela najčešće deluju na principu negativne povratne sprege, koja se može objasniti napred opisanim homeostatskiim mehanizmima, koji se sastoji od niza promena koje će vratite izmenjene faktore na početne (normalne) vrednosti.
Primer ovog procesa je regulacija koncentracije ugljen-dioksida u organizmu;
- Kada postoji povećana koncentracija ugljen-dioksida u ekstracelularnoj tečnosti povećava se ventilacija pluća, koja istovremeno smanjuje koncentraciju gasa u unutrašnjoj sredini, njihovom eliminacijom pri svakom izdisaju. To je negativan odgovor u odnosu na početni nadražaj.
- U obrnutom slučaju ako se koncentracija ugljen-dioksida prterano smanjuje, to izaziva povratnom spregom reakciju kojom se povećava ova koncentracija. Opet je to negativna reakcija u odnosu na početni nadražaj.
Pozitivne povratna sprega je poznat i kao „začarani krug“ (lat. circulus vitiosus) i smrt, koja može nastati u organizmu, redovno je uzrokovana dejstvom pozitivne povratne sprege. Pozitivna povratna sprega, za razliku od negativne povratne sprege, ne rezultuje stabilnošću sistema, već naprotiv vodi u nastabilnost, koja može završiti fatalno).
Primer pozitivne povratne sprege;
- Poremećaj, u toku koga u organizmu čoveka nastaje krvarenje, sa teškim gubitkom od dve litre krvi, izraženo smanjuje volumen (kioličinu) cirkulišuće krvi, tako da srce nije u stanju da više pumpa krv u krvotok. Ovaj poremećaj izaziva pad krvnog pritiska i sniženje protoka krvi u koronarnim arterijama srca. Srčani mišić počinje da pati zbog nedostatka kiseonika, što još više slabi pumpanje srca, a nivo protoka krvi kroz cirkulaciju je sve manji, što uzrokuje da srce nastavlja da slabi, sve dok sistem ne doživi potpuni kolaps (zbog začaranog kruga pozitivne povratne sprege), i ne nastane smrt.
U mnogim slučajevima telo će pokušati da obezbedi negativnu povratnu spregu i da razbije „začarani krug“ u kome se nalazi. Blaži oblik pozitivne povratne sprege, može u telu biti savladan pomoću kontrolnih mehanizama negativne povretne sprege.
Primer blažeg oblika pozitivne povratne sprege;
- Ako lice umesto dva litra krvi iskrvavi samo jedan litar, normalni mehanizam kontrole, negativne povratne sprege, rada srca i krvnog pritisaka preovladava nad pozitivnom povratnom spregom i osoba se oporavlja bez ikakvih problema.
- Isti proces nastaje i ako postoji hitna intervencija od strane lekara (nadoknadom volumena izgubljene krvi, primenom krvne plazme može se izbeći pojava šok i smrtni ishod.
- Tokom porođaja javlja se izuzetno efekasan mehanizam pozitivne povratne sprege primenom hormona oksitocina Arthur C. Guyton
Ćelije u organizmu komuniciraju međusobno „hemijskim glasnicima“. U određenom tkivu hemijske supstance se kreću od ćelije do ćelije preko poroznih veza ne ulazeći u ekstracelularnu tečnost. Pored toga na ćelije deluju i drugi hemijski glasnici sekretovani u vanćelijskoj tečnosti, koji se vezuju za receptore na membrani ćelije, u citoplazmi ili u jedru. Postoje tri osnovne komunikacije koje se odvijaju na ovaj način;
- Nervna komunikacija (u kojoj se neurotransmiteri otpuštaju iz nervnih ćelija)
- Endokrina komunikacija (u kojoj hormoni stižu do ćelija preko cirkulišuće krvi)
- Parakrina komunikacija (u kojoj proizvodi ćelija difunduju u ekstracelularnu tečnost i deluje na okolne ćelije koje su u neposrednoj blizini)
Starenje je opšti fiziološki proces, koji nije sasvim izučen, i za koji fiziologija pokazuje posebno interesovanje. Proces starenja ima snažan uticaj na ćelije i ćelijske sisteme, ali i na delove pojedinik tkiva kao što je kolagen. Neki istaživači smatraju, da sisari imaju biološki sat, najverovatnije u hipotalamusu, koji dejstvom hormona i drugih puteva dovodi do starenja.
Teorije starenja;
- Po jednoj teoriji tkiva stare kao rezultat slučajno nastalih mutacija DNK u somatskim ćelijama sa naknadnim nastajanjem kumulativnih (nagomilanih) abnormalnosti.
- Druga teorija smatra da su kumulativne abnormalnosti uzrokovane povećanim ukrštanjem vezivanja DNK i drugih makromolekula.
- Treća teorija navodi, da je starenje rezultat oštećenja tkiva slobodnim radikalima nastalim u tkivima.
- Arthur C. Guyton Medicinska fiziologija, Medicinska knjiga, Beograd-Zagreb 1990.
- Grozdanović-Radovanović, Jelena: Citologija, ZUNS, Beograd, 2000
- William F.G. Pregled medicinske fiziologije, Savremena administracija,Beograd, 1993.
- Pantić, R, V: Biologija ćelije, Univerzitet u Beogradu, beograd, 1997
- Petrović, N, Đorđe: Osnovi enzimologije, ZUNS, Beograd, 1998