Duy trì sự ổn định nội môi

Duy trì sự ổn định nội môi (hay hằng tính nội môi, tiếng Anh: Biological homeostasis) là khả năng của một hệ thống mở để kiểm soát môi trường bên trong nhằm giữ trạng thái cân bằng, thông qua việc điều chỉnh các cơ chế điều hòa động khác nhau. Tất cả các sinh vật sống, từ đơn bào đến đa bào, đều duy trì sự ổn định nội môi. Sự cân bằng này có thể là mức độ pH nội bào ở tế bào; hay nhiệt độ cơ thể ở động vật máu nóng; hoặc tỉ lệ khí cacbonic trong khí quyển ở cấp độ hệ sinh thái.

Bài viết này trình bày sự ổn định nội môi từ góc nhìn của sinh lý học người. (Human homeostasis)

Sự ổn định nội môi trong sinh lý học

Trong phạm vi sinh lý học, sự ổn định nội môi được hiểu là 'việc giữ cho các trạng thái của môi trường bên trong tương đối hằng định'. Hầu hết các mô và cơ quan đều góp phần duy trì sự ổn định tương đối này.

Hệ tuần hoàn máu - vận chuyển và pha trộn dịch ngoại bào

Dịch ngoại bào được lưu thông khắp cơ thể qua hai giai đoạn. Đầu tiên là sự chuyển động của máu qua động mạch, tĩnh mạch và mao mạch. Sau đó là sự trao đổi các chất giữa mao mạch và khoảng gian bào.

Khi nghỉ ngơi, toàn bộ lượng máu trong cơ thể lưu thông trong vòng 1 phút, khi hoạt động mạnh, tốc độ này có thể tăng gấp 6 lần.

Khi máu lưu thông qua mao mạch, huyết tương và dịch kẽ liên tục pha trộn. Vì vách mao mạch thấm hầu hết các chất trong huyết tương, ngoại trừ các đại phân tử protein, nên dịch ngoại bào và các chất hòa tan dễ dàng qua lại giữa mô và máu. Hiếm có tế bào nào nằm cách mao mạch quá 50 micromét, do đó mọi tế bào có thể tiếp cận các chất từ mao mạch chỉ trong vài giây.

Vì vậy, dịch ngoại bào trong cơ thể - dù là huyết tương hay dịch kẽ - đều được pha trộn liên tục, tạo nên sự đồng nhất cao.

Cung cấp chất vào dịch ngoại bào

• Hệ hô hấp: Máu nhận O₂ từ phế nang để cung cấp cho tế bào. Màng ngăn giữa phế nang và mao mạch phổi chỉ dày 0,2 - 0,4 micromét, nên O₂ dễ dàng qua màng này vào máu như nước và ion thấm qua mao mạch mô.
• Ống tiêu hóa: Máu qua mao mạch ở vách ống tiêu hóa, nơi các chất dinh dưỡng hòa tan như đường, axit béo, axit được hấp thu.
• Gan và các cơ quan chuyển hóa: Không phải mọi chất từ ống tiêu hóa đều sử dụng ngay. Gan chuyển hóa nhiều chất thành dạng dễ dùng hơn. Các cơ quan khác như tế bào mỡ, niêm mạc ống tiêu hóa, thận, tuyến nội tiết cũng biến đổi hoặc dự trữ các chất này.
• Hệ cơ xương: giúp cơ thể tìm thức ăn, trốn nguy hiểm, đảm bảo sự sống.

Loại bỏ sản phẩm chuyển hóa cuối cùng (chất thải)

• Phổi: loại bỏ CO₂. CO₂ là sản phẩm chuyển hóa chính, thải ra cùng với hấp thu O₂.
• Thận: Ngoài CO₂, thận loại bỏ các chất không cần thiết khác như urê, axit uric, ion và nước dư thừa. Quá trình lọc thận: trừ protein, các thành phần huyết tương qua cầu thận, rồi các chất cần thiết được hấp thu lại vào máu nhờ ống thận; các chất không cần thiết phần lớn theo nước tiểu ra ngoài.

Điều hòa cân bằng nội môi

• Hệ thần kinh: gồm ba phần: cảm thụ (đầu vào), xử lý và phản ứng (đầu ra). Hệ thần kinh tự chủ vận hành vô thức nhiều chức năng cơ quan, như bơm máu tim, chuyển động ống tiêu hóa, tiết dịch của nhiều cơ quan.
• Hệ nội tiết: tám tuyến nội tiết tiết hooc-môn để điều hòa hoạt động tế bào, như hooc-môn tuyến giáp tăng phản ứng sinh hóa, insulin điều hòa chuyển hóa glucozơ, hooc-môn vỏ thượng thận điều hòa Na, K và chuyển hóa protein, hooc-môn cận giáp điều hòa calci và phosphat.

Sinh sản

Sinh sản không thường được xem là duy trì cân bằng nội môi, nhưng tạo ra cá thể mới thay thế cá thể già chết, giúp giống nòi tồn tại.

Kết luận

Tế bào nhận dưỡng chất từ dịch ngoại bào và trả chất thải lại vào đó. Đúng là... đại tiện! (lời giáo sư Nguyễn Ngọc Lanh trong cuốn sách phổ biến kiến thức, chủ đề 'Máu').