Orvosi élettan Bevezetés és szabályozáselmélet Tanulási támpontok: 1. Prof. Sáry Gyula 1 1. Szabályozáselmélet Definiálja a belső környezet fogalmát és magyarázza el, miért van szükség annak szabályozására. Mit jelent a homeosztázis, a homeosztatikus paraméter fogalma? Ismertessen legalább öt, az emberi szervezetben szabályozott folyamatot/értéket. Magyarázza el, mi a különbség a vezérlés és a szabályozás között. Írja le, milyen elvi lehetőségek állnak a szabályozás szolgálatában (humorális, neurális). Ismertesse az idegi szabályzókör (reflexív) alapvető részeit és funkcióit (receptor, afferens szár/útvonal, központ, kell -érték, efferens szár/útvonal, effektor). Magyarázza el a jelentését, és mondjon példát negatív, pozitív visszacsatolású, illetve előrecsatolásos (feed forward) folyamatokra. Írja le a különbséget az endokrin, parakrin és autokrin kommunikáció között a mediátor felszabadulásának helye és a célszövethez jutás útvonala alapján. Mit értünk viselkedés szintű szabályozás alatt és miért van rá szükség? Említsen példákat! Hogyan lehet mérni a szabályozó rendszerek hatékonyságát? Mit jelent a szervomechanizmus? 2 1
anyagcsere hőcsere Az élőlény és környezete nyitott rendszer inger hő kémiai mechanikai válasz mozgás alakváltoztatás anyagcsereváltozás 3 Egy sejt több sejt Most mi van, és mi legyen? teljes víztartalom: a testtömeg 60%-a intracelluláris víz: 40% extracelluláris víz: 20% idegrendszer keringés (hormonrendszer) 4 2
Extracelluláris folyadék: a belső környezet metabolizmus salakanyagok gázok hőcsere kapillárisok és sejtek Guyton 11th edition 5 Extracelluláris folyadék: a belső környezet Külső környezet belső környezet sejtek Bőr Lippincott: Medical physiology 2 nd 6 3
Belső környezet - milieu intérieur A belső környezet állandósága azt feltételezi, hogy a szervezet képes a külső hatások kompenzálására és kiegyenlítésére. Minden vitális funkció...egy cél érdekében működik: hogy a belső környezet... állandóságát fenntartsa. A belső környezet változatlansága a szabad és független élet feltétele. Claude Bernard Külvilág extracelluláris folyadék nagy külső ingadozások homeosztatikus folyamatok kis belső változások sejtek 7 Homeosztázis, homeosztatikus paraméterek görög: homoios + stasis Az élőlény azon képessége, hogy a változó környezethez (belső / külső) alkalmazkodjon, és biológiai állandóságát biztosítsa. testhőmérséklet testsúly ph vércukorszint Na +, K +, Ca ++, Cl - koncentráció Hgb koncentráció vérnyomás stb. 8 4
Vezérlés vs. szabályozás nyitott visszajelzés nincs visszahatás nincs csak előre látott zavar korrigálható stabil az esetlegesen felmerülő zavaró tényezőket teljes mélységükben ismerni kell specifikus zárt visszajelzés van visszahatás van előre nem látható zavarok is korrigálhatóak lehet instabil az esetlegesen felmerülő zavaró tényezőket nem kell mélyrehatóan ismerni univerzális 9 A szabályozókör felépítése zavaró jel beállító érték szabályozott paraméter van érték beállító rendszer érzékelő szabályozó érték szabályzó központ kell érték set point 10 5
Két fő szabályozási lehetőség Idegi (neurális): nagyon gyors, rövid latencia (késlekedés), körülírt Humorális (hormonális): lassúbb, hosszabb latencia, diffúzabb 11 Az idegi szabályozókör (reflex) központ afferens szár efferens szár receptor effektor (mirigy, ér, izom) Szabályzott szerv (paraméter) 12 6
A humorális kommunikáció lehetőségei T-helper sejt szinapszis B sejt T-helper sejt endokrin rendszer hormonok immunrendszer idegrendszer citokinek neurotranszmitterek 13 klasszikus endokrinológia parakrin hatás autokrin hatás 14 7
A humorális szabályzókör I. pajzsmirigyhormonok 15 A humorális szabályzókör II. hypothalamus adenohypophysis célmirigy gátlás hormon 16 8
A kevert szabályzókör Az oxytocin reflexes felszabadulása (Ferguson reflex) oxytocin a vérben a mellbimbó mechanikus ingerlése a baba szopik uterus contractio is! 17 Feed forward, pozitív és negatív visszacsatolás feed forward: előre ható, nem hibajel vezérelt rendszer negatív feedback: leggyakoribb, a kell érték körül tartja a paramétert pozitív feedback: ritka, circulus vitiosus hoz vezethet, ha nem szakad meg pl.: véralvadás feszültségfüggő Na + csatornák tripszin aktiválása a duodenumban szülés 18 9
Negatív és pozitív visszacsatolás stabil kell érték van érték erős zavarjel pozitív visszacsatolás 19 Példa a negatív visszacsatolásra Az alacsony vércukor szint leállítja az inzulinszekréciót. A pizza megemeli a vércukrot. A pancreas inzulint választ el. A cukrot felveszik a sejtek, a vércukor szintje csökken. 20 10
Példa a pozitív visszacsatolásra I. Oxytocin szekréció indul be Afferens pályák a hypothalamusba viszik a jelet Az uterus kontrakciója fokozódik, a baba feje még erősebbeningerli a cervix feszülésre érzékeny receptorait A baba feje ingerli a cervix feszülésre érzékeny receptorait 21 Példa a pozitív visszacsatolásra II. 22 11
A viselkedés szintű szabályozás A szabályozási tartomány fogalma a tartomány kiszélesítése: effektorok + viselkedés de! zsír- és sófogyasztás 23 A szabályozás időbeli dinamikája hiba késés korrekció set point fennmaradó hiba idő 24 12
A hatékonyság mérése (gain) gain= korrekció késés korrekció hiba hiba set point fennmaradó hiba idő 25 A szervomechanizmus Normál eset: zavarjel kibillenti a rendszert szabályzókör aktiválódik Szervómechanizmus: ha a kell érték változik, és így aktiválódik a szabályzókör pl.: hyperthermia vs. láz 26 13
Negatív és pozitív visszacsatolás stabil kell érték van érték erős zavarjel szervomechanizmus pozitív visszacsatolás 27 Ajánlott irodalom Jack London: Tarts nyugatnak! 28 14