2016.09.12.
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
2016.09.12.
Az élőlény és környezete „nyitott rendszer” inger • hő • kémiai • mechanikai • ………
anyagcsere hőcsere
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
2016.09.12.
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 2nd
6
3
2016.09.12.
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
2016.09.12.
Vezérlés vs. szabályozás
•
nyitott
•
zárt
•
visszajelzés nincs
•
visszajelzés van
•
visszahatás nincs
•
visszahatás van
•
csak előre látott zavar korrigálható
•
•
stabil
előre nem látható zavarok is korrigálhatóak
•
az esetlegesen felmerülő zavaró tényezőket teljes mélységükben ismerni kell
•
lehet instabil
•
az esetlegesen felmerülő zavaró tényezőket nem kell mélyrehatóan ismerni
specifikus
•
univerzális
•
9
A szabályozókör felépítése zavaró jel beállító érték
szabályozott paraméter
beállító rendszer
szabályozó érték
„van” érték
érzékelő
szabályzó központ
„kell” érték
set point
10
5
2016.09.12.
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
Szabályzott szerv (paraméter)
effektor (mirigy, ér, izom) 12
6
2016.09.12.
A humorális kommunikáció lehetőségei
T-helper sejt
szinapszis B sejt T-helper sejt
endokrin rendszer hormonok
immunrendszer citokinek
idegrendszer neurotranszmitterek 13
klasszikus endokrinológia
parakrin hatás
autokrin hatás 14
7
2016.09.12.
A humorális szabályzókör I.
pajzsmirigyhormonok
15
A humorális szabályzókör II. hypothalamus
adenohypophysis
célmirigy
gátlás
hormon 16
8
2016.09.12.
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
2016.09.12.
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
2016.09.12.
Példa a pozitív visszacsatolásra I. Oxytocin szekréció indul be
Az uterus kontrakciója fokozódik, a baba feje még erősebbeningerli a cervix feszülésre érzékeny receptorait
Afferens pályák a hypothalamusba viszik a jelet
A baba feje ingerli a cervix feszülésre érzékeny receptorait 21
Példa a pozitív visszacsatolásra II.
22
11
2016.09.12.
A viselkedés szintű szabályozás
A szabályozási tartomány fogalma a tartomány kiszélesítése: effektorok + viselkedés de! zsír- és sófogyasztás
23
A szabályozás időbeli dinamikája
késés korrekció hiba
set point
fennmaradó
hiba
idő 24
12
2016.09.12.
A hatékonyság mérése (gain) gain=
korrekció hiba
késés korrekció hiba
fennmaradó
set point
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
2016.09.12.
Negatív és pozitív visszacsatolás
stabil
„kell” érték „van” érték
erős zavarjel
szervomechanizmus
pozitív visszacsatolás 27
Ajánlott irodalom Jack London: Tarts nyugatnak!
28
14
