Sprzężenie zwrotne

W biologii i medycynie mechanizmy sprzężenia zwrotnego służą do utrzymania różnych stanów równowagi w systemie. Nazywa się to również homeostazą. Taki Sprzężenie zwrotne można znaleźć w organizmie, na przykład w utrzymywaniu temperatury ciała oraz w układzie hormonalnym. Informacje zwrotne są również znane jako Sprzężenie zwrotne.

Jaka jest opinia?

Jeśli chodzi o informacje zwrotne, rozróżnia się negatywne i pozytywne procesy sprzężenia zwrotnego. Negatywne opinie to przeważnie negatywne opinie. Tutaj zmienna wyjściowa w systemie działa hamująco na zmienną wejściową. Z drugiej strony pozytywne opinie należą do procesów pozytywnego sprzężenia zwrotnego.

Mechanizm sprzężenia zwrotnego jest dokładnie przeciwieństwem mechanizmu negatywnego sprzężenia zwrotnego. Tutaj zmienna wyjściowa wzmacnia zmienną wejściową. Przykładem pozytywnego sprzężenia zwrotnego jest tak zwane błędne koło.

Funkcja i zadanie

Mechanizmy sprzężenia zwrotnego są niezbędne do utrzymania równowagi w różnych układach ciała. Z drugiej strony homeostaza (równowaga) jest ważna, aby wszystkie procesy organizmu przebiegały w sposób fizjologiczny. Na przykład nawet niewielkie wahania wartości pH krwi mogą mieć zagrażające życiu konsekwencje dla organizmu ludzkiego.

Negatywne sprzężenie zwrotne, forma negatywnego sprzężenia zwrotnego, jest ważnym elementem homeostatycznej pętli regulacji. Celem negatywnego sprzężenia zwrotnego jest ustabilizowanie określonej zmiennej w pętli sterowania. Negatywne sprzężenie zwrotne występuje zawsze, gdy produkt końcowy w pętli kontrolnej ma hamujący, tj. Hamujący wpływ na produkt znajdujący się na początku łańcucha reakcji.

Zatem negatywne sprzężenie zwrotne jest mechanizmem samo-redukcji. Jest to jedna z podstawowych reakcji w regulacji metabolizmu i dlatego jest częścią wielu procesów zachodzących w organizmie. Przykładem mechanizmu negatywnego sprzężenia zwrotnego jest pętla kontroli hormonów tarczycy, znana również jako pętla kontroli tarczycy. Tarczyca wytwarza i przechowuje hormony trójjodotyroninę (T3) i tetrajodotyroninę (T4). Kiedy i w jakim stężeniu hormony są wprowadzane do krwi, określa obwód kontroli hormonalnej.

Podwzgórze i przysadka mózgowa odgrywają ważną rolę w tym systemie kontroli. Przysadka mózgowa mierzy poziom hormonów tarczycy we krwi i uwalnia hormon tyreotropowy (TSH), gdy brakuje T3 i T4. TSH, znany również jako tyreotropina, działa stymulująco na tarczycę, a także stymuluje produkcję hormonów. I odwrotnie, zbyt wiele hormonów tarczycy we krwi hamuje uwalnianie TSH, tak że gruczoł tarczycy następnie zmniejsza produkcję hormonów tarczycy.

Oprócz tej głównej pętli kontrolnej istnieją inne pętle sprzężenia zwrotnego w pętli kontrolnej tarczycy, takie jak pętla kontrolna Brokkena-Wiersinga-Prummela lub regulacja poprzez sprzężenie zwrotne z podwzgórzem i wytwarzanym tam hormonem uwalniającym tyreotropinę (TRH).

Zawsze występuje dodatnie sprzężenie zwrotne, gdy zmienna wyjściowa ma na siebie wzmacniający wpływ w systemie. To część pozytywnej opinii. W organizmie istnieje bardzo niewiele fizjologicznych mechanizmów sprzężenia zwrotnego. Przykładem pozytywnego sprzężenia zwrotnego jest produkcja mleka u kobiet, które niedawno rodziły. Ssanie dziecka na piersi matki stymuluje produkcję hormonu oksytocyny. To z kolei stymuluje produkcję mleka w piersi. W efekcie dziecko pije więcej, w konsekwencji uwalnia się więcej oksytocyny i ponownie wzrasta produkcja mleka. Jeśli dziecko nie jest już kładzione na piersi do picia, poziom oksytocyny spada, a produkcja mleka spada.

W organizmie częściej występują patologiczne procesy pozytywnego sprzężenia zwrotnego w postaci błędnego koła.

Tutaj znajdziesz swoje leki

Choroby i dolegliwości

Przykładem pozytywnego mechanizmu sprzężenia zwrotnego w przebiegu choroby jest niewydolność serca. Niewydolność serca występuje wtedy, gdy serce nie jest już w stanie zapewnić takiej objętości krwi, jakiej potrzebuje organizm. W rezultacie zmniejsza się odporność fizyczna. Częstymi przyczynami niewydolności serca są zawały serca, wysokie ciśnienie krwi lub migotanie przedsionków. Wady zastawek serca mogą również powodować niewydolność serca.

Organizm próbuje zrekompensować tę niewydolność serca, obniżając opór naczyń krwionośnych, tak że serce musi wywierać mniejszą siłę podczas pompowania. Ponadto wydajność serca wzrasta na minutę, co oznacza, że ​​serce bije szybciej. Jednak ze względu na poszerzenie naczyń krwionośnych, na przykład w nerkach, dociera zbyt mało krwi. W naczyniach nerkowych wyspecjalizowane komórki rejestrują ciśnienie krwi i, jeśli jest za niskie, wykorzystują układ regulacji hormonalnej, układ renina-angiotensyna-aldosteron, w celu podwyższenia ciśnienia krwi. W tym celu z moczu odzyskuje się więcej wody, dzięki czemu zwiększa się objętość krwi, a tym samym ciśnienie w naczyniach krwionośnych. Aby przepompować zwiększoną objętość krwi przez organizm, uszkodzone serce musi teraz wywierać jeszcze większą siłę niż wcześniej. Stan serca pogarsza się i nasila się niewydolność serca.

Jednak choroby w organizmie mogą również wynikać z zakłóceń w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego. W pętli kontrolnej tarczycy, zaburzenia sprzężenia zwrotnego prowadzą do nadczynności lub niedoczynności tarczycy. Dzięki autonomii tarczycy tarczyca działa całkowicie niezależnie od pętli kontrolnej.

Zakłócenie pętli kontrolnej może być również wywołane chorobą autoimmunologiczną. Na przykład w chorobie Gravesa-Basedowa organizm wytwarza tak zwane autoprzeciwciała przeciwko receptorowi TSH. Mają one taki sam wpływ na tarczycę jak TSH w przysadce mózgowej, więc te autoprzeciwciała przeciwko receptorowi TSH prowadzą do zwiększonej produkcji hormonów tarczycy. Przysadka nie ma już wtedy wpływu na czynność tarczycy, cały mechanizm negatywnego sprzężenia zwrotnego pozostaje całkowicie nieskuteczny. Rezultatem jest nadczynność tarczycy z objawami, takimi jak wypadanie włosów, biegunka, nietolerancja ciepła, utrata masy ciała i osteoporoza.