Homeostase

De voorwaarde Homeostase komt uit het Grieks en betekent gelijkheid. Het beschrijft een proces dat dient om een ​​evenwicht te bewaren binnen dynamische systemen. Door homeostase wordt het interne milieu in het menselijk lichaam in stand gehouden. Voorbeelden van homeostatische processen zijn thermoregulatie of regulering van de bloedsuikerspiegel.

Wat is homeostase?

Alle regulerende processen in het lichaam streven naar evenwicht. Evenwichtstoestanden zijn de basis voor vele functies van organen en voor de levensvatbaarheid van het hele organisme. Homeostase in het lichaam wordt in stand gehouden door mechanismen zoals controlelussen of redundanties. Deze mechanismen geven het lichaam de mogelijkheid zichzelf te reguleren.

Het doel van homeostase kan het handhaven van evenwicht zijn binnen een enkele cel, binnen celclusters, een orgaan of het hele organisme. De onderhoudsprocessen kunnen betrekking hebben op anatomische structuren, chemische of fysische processen of zelfs op wiskundige condities zoals het aantal cellen in een bepaalde structuur.

Functie en taak

In veel gevallen wordt homeostase gehandhaafd door middel van regulerende systemen met negatieve feedback. Eerst wordt een streefwaarde bepaald. Dit is de waarde die optimale omstandigheden garandeert voor veiligheid, overleving en welzijn. Een sensor, bijvoorbeeld de hypofyse of de hypothalamus, vergelijkt de huidige waarde met de streefwaarde. Als er een discrepantie tussen de streefwaarde en de werkelijke waarde wordt vastgesteld, start een regelproces. Dit eindigt doorgaans pas als de discrepantie tussen de twee waarden is verdwenen.

Een voorbeeld van een dergelijk systeem met negatieve feedback is thermoregulatie. De streefwaarde van de lichaamstemperatuur ligt meestal tussen 36,5 en 37 ° C. De huidige lichaamstemperatuur wordt geregistreerd door zogenaamde thermoreceptoren, die zich in de hypothalamus in de hersenen bevinden.Bij afwijkingen van de gewenste temperatuur kan de hypothalamus maatregelen nemen die de temperatuur in de gewenste richting brengen. Het kan veranderingen in de bloedvaten veroorzaken die zweten of tremoren veroorzaken. De hypothalamus kan er ook voor zorgen dat mensen zich warmer of kouder gaan kleden of van de zon naar de schaduw gaan.

Vergelijkbare homeostaseprocessen bestaan ​​voor tal van functies van het lichaam. Als de bloedsuikerspiegel daalt, volgt het hongergevoel relatief snel; als het bloedzoutgehalte te hoog is, hebben mensen dorst.

Slaapregulatie is ook gebaseerd op een homeostatisch proces. De duur en intensiteit van de slaap worden enerzijds gereguleerd door het circadiane ritme en anderzijds door de homeostatische slaapdruk. Het circadiane ritme weerspiegelt tot op zekere hoogte de interne klok. Het zorgt ervoor dat we elke dag op ongeveer hetzelfde tijdstip moe zijn. De homeostatische slaapdruk is daarentegen afhankelijk van eerdere waakzaamheid. Hoe langer en zwaarder de waakfase, hoe hoger de homeostatische slaapdruk.

Een van de belangrijkste homeostases van het menselijk lichaam is de homeostase van de hersenen. Zodat het milieu in de hersenen altijd in balans wordt gehouden, is er een barrière tussen de bloedcirculatie en het centrale zenuwstelsel. Dit staat bekend als de bloed-hersenbarrière. De bloed-hersenbarrière beschermt de hersenen tegen ziekteverwekkers, hormonen en toxines. U kunt dit filter niet passeren. Andere stoffen zoals voedingsstoffen kunnen de bloed-hersenbarrière passeren. Dit is hoe homeostase in de hersenen wordt gehandhaafd.

Ziekten en aandoeningen

Storingen in de homeostase leiden tot functiestoornissen in individuele organen of zelfs in het hele organisme. Veel homeostasestoornissen vinden hun oorsprong in de hypothalamus. Als hier centrale stoornissen optreden, kan de lichaamstemperatuur permanent te laag of te hoog zijn. Fasen van koorts worden vaak afgewisseld met perioden van onderkoeling. Getroffenen bevriezen bijvoorbeeld overdag en zweten zo veel 's nachts dat ze beddengoed en beddengoed meerdere keren moeten verschonen.

Overgewicht en eetstoornissen worden ook vaak veroorzaakt door een verminderde homeostase. Onderzoekers vermoeden dat veel diëten een negatief effect hebben op het regulatiesysteem voor verzadiging en honger totdat normale regulering niet langer mogelijk is.

Een verstoorde slaaphomeostase veroorzaakt slapeloosheid en moeilijk in slaap vallen. Vooral alcohol lijkt een belangrijke rol te spelen bij aandoeningen van de slaaphomeostase. Alcohol verhoogt de homeostatische slaapdruk, dat wil zeggen, de behoefte om te slapen neemt toe. Hierdoor verschuift de slaapperiode en is de slaap niet zo stevig als normaal. Alcohol vermindert de kwaliteit van de slaap door de homeostatische druk te verstoren.

De homeostase van bloedsuiker is essentieel om te overleven. Hypoglykemie leidt tot verminderde hersenprestaties, toevallen, zweten en, in geval van nood, shock. Hypoglykemie, aan de andere kant, uit zich door sterke dorst, diepere ademhaling en later bewustzijnsverlies.

Een verstoring van de homeostase van de bloedsuikerspiegel kan ook leiden tot een verstoring van de regulering van de pH-waarde van het bloed. Het referentiebereik van de pH-waarde bij mensen ligt tussen 7,35 en 7,45. Buiten deze waarden is de homeostase verstoord. Een lagere pH-waarde wordt acidose genoemd en een hogere pH-waarde alkalose. De homeostase van de pH wordt gehandhaafd via de nieren en longen. Als zich nu bepaalde stofwisselingsproducten opstapelen of als de uitscheidingscapaciteit van de nieren en longen beperkt is, kan dit leiden tot oververzuring of verhoogde pH-waarden.

Men vermoedt ook dat een homeostasestoornis de oorzaak is van de ziekte van Parkinson. Een verstoring van de homeostase van geïoniseerd calcium lijkt negatieve effecten te hebben op de aanmaak van dopamine. Bij de ziekte van Parkinson treden door een dopaminedeficiëntie karakteristieke symptomen op zoals spierstijfheid, spiertrillingen of posturale instabiliteit.

Als de homeostase van de hersenen niet kan worden gehandhaafd als gevolg van een verzwakking van de bloed-hersenbarrière, ontwikkelen zich ziekten zoals meningitis (een ontsteking van de meninges) of encefalitis (een ontsteking van de hersenen). Alcohol, nicotine en elektromagnetische golven tasten de bloed-hersenbarrière aan en vergroten de vatbaarheid voor neurologische aandoeningen.