Гомеоста́з — стан рівноваги постійно змінюваного середовища, у якому відбуваються біологічні процеси. Здебільшого цей термін вживається в медицині та біології. Гомеостаз підтримується безперервною роботою систем органів кровообігу, дихання, травлення, виділення тощо, постачанням у кров біологічно активних хімічних речовин, котрі забезпечують взаємодію клітин і органів. Найважливіше значення у підтриманні гомеостазу має нервова система, яка керує діяльністю органів і систем організму. Гомеостаз регулюється безпосередньо проміжним мозком.

Гомеостаз — відносна сталість складу та властивостей внутрішнього середовища біологічних систем різних рівнів організації.

В основі гомеостазу лежать динамічні процеси, оскільки сталість внутрішнього середовища безперервно порушується і так само постійно відновлюється.

Фізіологічні процеси в організмі та перебіг підтримання гомеостазу, перебувають під наглядом зворотного зв'язку (керований об'єкт зі свого боку, контролює об'єкт нагляду, тож між ними існує взаємодія).

Гомеостаз — це система узгоджених відгуків організму, спрямованих на забезпечення, підтримання або відновлення сталості його внутрішнього середовищаБіда О. А., Дерій С. І. та ін. Біологія: навчально-методичний посібник — 3-тє вид., — К.: Літера ЛТД, 2012. — 672 с. ISBN 978-966-178-133-6 .

Організм як людини, так й інших тварин, є відкритою системою, що досить щільно пов'язана із зовнішнім середовищем (температура, атмосферний тиск, вологість тощо). Існує така властивість, як саморегуляція, для котрої було запропоновано назву  — подібний стан. Гомеостаз — це постійність внутрішнього середовища і фізіологічної діяльності організму (сталість хімічного складу та фізико-хімічних властивостей; він виражається наявністю низки стійких показників (констант), визначає відповідний стан організму: температуру, тиск крові, кількість у крові речовин, як от Са, К, Na).

Історія Французький фізіолог XIX століття Клод Бернар (1813—1878) першим помітив, що всі вищі живі істоти діяльно і постійно протидіють тому, щоби чинники зовнішнього середовища порушували ті умови, які необхідні для підтримки життєдіяльності організмуЦибенко В. О. Фізіологія серцево-судинної системи/К.: Фітосоціоцентр, 2002. — 248 с. ISBN 966-306-006-9 (С.11-13)Д. Морман, Л. Хеллер, Физиология сердечно-сосудистой системы, Издательство «Питер», 2000, 256 с..

Огляд Метаболічні процеси всіх організмів можуть відбуватися лише у дуже особливих фізичних та хімічних середовищах. Умови залежать від кожного організму і від того, чи відбуваються хімічні процеси всередині клітини або в інтерстиціальній рідині, що охоплює клітини. Найвідомішими гомеостатичними механізмами у людини та інших ссавців є регулятори, які підтримують постійний склад позаклітинної рідини (або «внутрішнього середовища»), особливо щодо температури, pH, осмолярності та концентрацій натрію, калію, глюкози, вуглекислого газу (діоксиду вуглецю) і кисню. Однак дуже багато інших гомеостатичних механізмів, котрі стосуються багатьох чинників фізіології людини, підтримують інші об'єкти в організмі. Там, де рівні змінних, є вищими або нижчими від необхідних, вони часто є з префіксами гіпер- та гіпо-, як-от відповідно гіпертермія та гіпотермія або гіпертонія та гіпотензія. Циркадні зміни температури тіла, коливаються навколо 37,5 °C з 10:00 до 18:00, і досягають 36,4 °C від 02:00 до 06:00 години доби.

Якщо суб'єкт гомеостатично контролюється, це не означає, що його показники, обов'язково є цілком стійкими для здоров'я. Наприклад, основна температура тіла підтримується гомеостатичним механізмом із температурними давачами, серед іншого, гіпоталамусом мозку. Однак задана температура регулятора постійно скидається. Наприклад, основна температура тіла у людини змінюється протягом дня (тобто має циркадний ритм), до того-ж найнижчі температури виникають вночі, а найвищі — вдень. Інші нормальні коливання температури обумовлює те, що стосуються менструального циклу. Уставка регулятора температури під час зараження скидається, щоби викликати захисний жар. Організми здатні дещо пристосовуватися до різних умов, наприклад зміни температури або рівня кисню на висоті, шляхом перебігу акліматизації.

Гомеостаз підтримує не кожну діяльність в організмі. Наприклад, сигнал (чи то через нейрони або гормони) від давача до ефектора, за потреби, дуже мінливий, щоби передати дані про напрямок і величину помилки, виявленої природним давачем. Так само, відповідь ефектора повинна бути налаштована для зміни відхилення — адже вона мусить бути майже відповідною (але у зворотному напрямку) до помилки, яка загрожує внутрішньому середовищу. Наприклад, артеріальний кров'яний тиск у ссавців підтримується гомеостатично і вимірюється рецепторами розтягування стінок дуги аорти та сонних пазух на початку внутрішніх сонних артерій. Давачі надсилають повідомлення сенсорними нервами до довгастого мозку головного мозку із зазначенням того, чи знизився або підвищився артеріальний тиск, і на скільки. Потім довгастий мозок поширює повідомлення по рухових або еферентних нервах, що належать до вегетативної нервової системи, для широкого переліку ефекторних органів, діяльність яких внаслідок цього змінюється, щоби виправити відхилення артеріального тиску. Одним з ефекторних органів є серце, частота скорочень якого спонукається до зростання (тахікардія) у разі спаду артеріального кров'яного тиску, або до сповільнення (брадикардія), коли тиск підвищується вище встановленого рівня. Отже, частота серцевих скорочень (для котрої в організмі немає давача) підтримується не гомеостатично, але є однією з ефекторних реакцій на помилки артеріального кров'яного тиску. Ще один приклад — швидкість потовиділення. Це один із дієвих способів гомеостатичного керування температурою тіла, отож вона дуже змінюється залежно від теплового навантаження, яке загрожує розладнанням основної температури тіла, для чого в гіпоталамусі головного мозку є давач — терморецептор.

Артеріальний тиск

Мозок може керувати кровотоком у межах значень артеріального тиску шляхом звуження та розширення артерій.

Рецептори високого тиску, які називаються барорецепторами, в стінках дуги аорти й сонної пазухи (на початку внутрішньої сонної артерії), підтримують артеріальний тиск. Підвищення тиску виявляється під час розтягування стінок артерій через збільшення обсягу крові. Це змушує клітини серцевого м'яза виділяти в кров гормон передсердного натрійуретичного пептиду (ANP). Це діє на нирки, пригнічуючи секрецію реніну й альдостерону та викликаючи виділення натрію і супутньої води в сечу, тим самим зменшуючи об'єм крові. Потім ці дані передаються крізь аферентні нервові волокна до одиничного ядра довгастого мозку. Звідси збуджуються рухові нерви, що належать до вегетативної нервової системи, щоби впливати на діяльність, насамперед серця та артерій найменшого діаметра, званих артеріолами. Артеріоли є основними опірними судинами в артеріальному дереві, отже невеликі зміни діаметра викликають значні зміни спротиву течії крізь них. Коли артеріальний кров'яний тиск підвищується, артеріоли заохочуються до розширення, що полегшує вихід крові з артерій, у такий спосіб зменшуючи їхнє напруження їх і повертаючи кров'яний тиск до природного рівня. Водночас, серце за допомогою холінергічних парасимпатичних нервів, спонукається до повільнішого биття (так звана брадикардія), забезпечуючи зменшення припливу крові до артерій, отже додаткового зниження тиску та відновлення рівноваги.

Низький тиск в артеріях, викликає протилежний відгук організму — звуження артеріол і пришвидшення частоти серцевих скорочень (відомо як тахікардія). Якщо спад артеріального тиску є дуже швидким або надмірним, довгастий мозок спонукає наднирковий мозок за допомогою «прегангліонарних» симпатичних нервів, до виділення в кров адреналіну. Цей гормон посилює тахікардію і викликає рішуче звуження судин артеріол до всіх, крім найважливіших органів організму (особливо до серця, легенів і мозку). Ці протидії зазвичай, дуже дієво виправляють низький артеріальний тиск (гіпотензію).

Підтримання рівня ваги

Кожне тіло має «встановлений рівень» навколо якого підтримується вага. Цю задану межу обумовлюють кілька чинників, зокрема гени певної людини, її оточення та поведінка. Гіпоталамус — ділянка біля основи головного мозку, який також підтримує такі речі, як температура тіла та інше, стоїть на сторожі, щоби вага тіла певної особи не опускалася нижче цього заданого рівня — що насправді не є перевагою, якщо людина намагається схуднути. «Ось чому ви можете триматися власної (звичної) ваги, навіть якщо старанно „сидите“ на дієтах і здійснюєте фізичні вправи, а також через це, більшість — 96 % людей, які втрачають надмірну вагу, невдовзі її повертають. Швидкість обміну речовин у стані спокою, яка вимірює кількість калорій котрі організм використовує лише виконуючи свої повсякденні завдання, різко знижується після стрімкої втрати людьми ваги. Це означає, що уникнути відновлення ваги через „метаболічне пристосування“, дуже складно» — доктор Стенфорд (Гарвардський університет).

Рівень кальцію

Рівень іонізованого кальцію (Ca2+) у плазмі крові, дуже жорстко забезпечується кількома гомеостатичними механізмами.

Один з них працює завдяки кальцій-чутливим рецепторам, що наявні в головних клітинах паращитоподібних залоз. Регуляторами другого, є парафолікулярні клітини щитоподібної залози. Головні клітини паращитоподібної залози виділяють паратиреоїдний гормон (ПТГ) у відповідь на зниження рівня іонізованого кальцію у плазмі; парафолікулярні клітини щитоподібної залози вивільняють кальцитонін у відповідь на підвищення рівня йонізованого кальцію у плазмі.

Відповідальними органами першого гомеостатичного механізму, є кістки, нирки та, через гормон що вивільняється у кров нирками як відповідь на високий рівень ПТГ в крові, дванадцятипала та порожня кишка. Паратгормон (у високій концентрації в крові) викликає резорбцію кісток, вивільняючи кальцій у плазму. Це дуже швидка дія, яка може виправити загрозливу гіпокальціємію за кілька хвилин. Високі концентрації ПТГ викликають виведення фосфат-іонів із сечею. Оскільки фосфати з'єднуються з іонами кальцію з утворенням нерозчинних солей (див. також Кістка, Гідроксиапатит), зниження рівня фосфатів у крові вивільняє вільні іони кальцію у плазмовий іонізований пул кальцію. ПТГ має додаткову дію на нирки. Він заохочує вироблення та виділення нирками кальцитріолу у кров. Цей стероїдний гормон діє на епітеліальні клітини верхніх відділів тонкої кишки, збільшуючи їхню здатність поглинати кальцій із вмісту кишки в кров.

Другий гомеостатичний механізм з його рецептором у щитоподібній залозі, вивільняє кальцитонін у кров, коли скупчення іонізованого кальцію в крові підвищується. Цей гормон діє насамперед на кістки, викликаючи швидке видалення кальцію з крові й відкладаючи його в нерозчинному вигляді у кістках.

Два гомеостатичних механізми, що працюють через ПТГ, з одного боку, і кальцитонін, з іншого, можуть дуже швидко виправити будь-яку навислу помилку в рівні іонізованого кальцію у плазмі — або видаляючи кальцій з крові та відкладаючи його у скелеті, чи вивільняючи кальцій з нього. Кістяк діє як надзвичайно великий запас кальцію (близько 1 кг), порівняно з його кількістю у плазмі (близько 180 мг). Довгострокова регуляція відбувається завдяки всмоктуванню або вивільненню кальцію з кишки.

Іншим прикладом, є найкраще досліджені ендоканабіноїди, як-от анандамід (N-арахідоноїлетаноламід; AEA) і 2-арахідоноїлгліцерол (2-AG), синтез яких відбувається під дією низки внутрішньоклітинних ферментів, котрі пробуджуються у відповідь на підвищення рівня внутрішньоклітинного кальцію щоби запустити гомеостаз і запобігати розвитку пухлини за допомогою передбачуваних захисних механізмів, які запобігають росту та переміщенню клітин шляхом збудження CB1 та/або CB2 та прилеглих рецепторів.

Рівень натрію

Додаткові відомості: Натрій у біології, Канальцево-клубочковий механізм і Натрій-кальцієвий обмінник