Het doel van de fysiologie is met schei- en natuurkundige principes de oorsprong en (door)ontwikkeling van het leven verklaren. De verschillende levensvormen zo eenvoudig als een virus en zo complex als de mens hebben allemaal hun eigen kenmerken. Om deze reden is de fysiologie in te delen in verschillende disciplines, zoals onder andere de plantfysiologie, fysiologie van schimmels, fysiologie van bacteriën en de humane fysiologie. In dit deel wordt ingegaan op wat homeostase is en hoe verschillende organen en orgaansystemen/orgaanstelsel de homeostase reguleren. De verschillende controlesystemen zoals negatieve en positieve feedbacksystemen en adaptieve controle zullen kort wordt beschreven.
Humane fysiologie
Binnen de humane fysiologie wordt verklaard welke kenmerken en mechanismen van het menselijk lichaam het leven mogelijk maken. Het leven is mogelijk door nauwkeurig gereguleerde controlesystemen. Een dorstprikkel zorgt ervoor dat we bijvoorbeeld op zoek gaan naar water en drinken. Warmte zorgt ervoor dat we de koelte van de schaduw opzoeken en gaan zweten. Het menselijk lichaam functioneert grotendeels automatisch. Zelfs gevoelens, emoties en diepgaande kennis van onze omgeving ontstaan op een of andere manier automatisch en maken het mogelijk dat we overleven in diverse omgevingen.
Cellen zijn de bouwstenen van het leven
De cel is de kleinste levende eenheid van het menselijk lichaam. Elk orgaan bestaat uit veel verschillende cellen en deze cellen worden bijeengehouden door ondersteunende structuren tussen de cellen.
Elk celtype heeft zich zo aangepast om een taak, of een aantal specifieke taken uit te voeren. Anders gezegd; elk celtype heeft een aantal specifieke functies. De 25 biljoen rode bloedcellen (erythrocyten) transporteren zuurstof van de longen naar de verschillende weefsels elders in het lichaam. De erythrocyten zijn het meest talrijk in het menselijk lichaam. De andere 75 biljoen cellen van het lichaam behoren weer tot andere verschillende celtypen en hebben ook andere functies.
De in totaal 100 biljoen cellen van het menselijk lichaam verschillen enorm van elkaar. Toch hebben deze cellen bijna allemaal een aantal gemeenschappelijke kenmerken. Bijna alle cellen (met uitzondeling van de talrijke erythrocyten) gebruiken zuurstof om vet, koolhydraten en in uitzonderlijke gevallen eiwitten te verbranden, om zo de noodzakelijke energie te verkrijgen om celfuncties uit te voeren. Ook zijn de chemische reacties (metabole paden) in bijna alle cellen hetzelfde om macronutriënten om te zetten in energie. Ook worden de eindproducten van deze chemische reacties afgegeven aan de vloeistof rondom de cellen.
Tenslotte zijn bijna alle cellen in staat tot celdeling (behalve zenuw- en spiercellen) om zo cellen te produceren wanneer dat nodig is. Bijvoorbeeld in het geval van een wond, ziekte, of celsterfte gaan cellen verloren. Door celdeling worden de verloren gegane cellen vervangen door nieuwe cellen.
Extracellulaire vloeistof en intracellulaire vloeistof
Het gemiddelde volwassen menselijk lichaam bestaat tot 60 tot 70% uit vloeistof. In deze vloeistof bevinden zich onder andere elektrolyten en voedings- en afvalstoffen. Het grootste deel van dit water bevindt zich in de cel en wordt intracellulaire vloeistof genoemd. De extracellulaire vloeistof bevindt zich tussen de cellen. De extracellulaire vloeistof is constant in beweging. De extracellulaire vloeistof wordt getransporteerd met het bloed en stroomt uiteindelijk via de capillairen tussen de weefsels.
De ionen en voedingsstoffen in de extracellulaire vloeistof hebben de cellen nodig om in leven te blijven. In die zin hebben alle cellen een vergelijkbaar extracellulair milieu. Om deze reden wordt de extracellulaire vloeistof ook wel het interne milieu van het lichaam genoemd.
Zolang de concentratie van zuurstof, ionen, glucose, vetzuren, aminozuren en andere stoffen in de extracellulaire vloeistof binnen nauwe grenzen wordt gehouden, kunnen de cellen leven, groeien en een aantal specifieke functies uitvoeren.
De extracellulaire vloeistof bevat hoge concentraties van Natrium, Chloride en bicarbonaationen. Ook bevat de extracellulaire vloeistof een hoge concentratie zuurstof, koolstofdioxide, glucose, aminozuren, vetzuren en afvalstoffen.
Koolstofdioxide wordt via het bloed naar de longen getransporteerd waar het wordt uitgescheiden. Andere afvalstoffen worden met name naar de nieren getransporteerd waar ze worden uitgescheiden.
De samenstelling van de intracellulaire vloeistof verschilt duidelijk van de extracellulaire vloeistof. De concentratie van bijvoorbeeld Natrium en Chloride van de intracellulaire vloeistof is veel lager, dan van de extracellulaire vloeistof. De concentratie van Kalium, Magnesium en Fosfaationen is van de intracellulaire vloeistof veel hoger, dan van de extracellulaire vloeistof. Speciale transporters in het celmembraan transporteren de eerder genoemde stoffen in en uit de cel om de intracellulaire concentratie van stoffen binnen nauwe grenzen te houden.
Homeostase en de grote functionele systemen
Homeostase
Homeostase is het vermogen van het lichaam om de extracellulaire vloeistof middels regelkringen rondom een nauw gereguleerde normaalwaarde te houden, ondanks (grote) veranderingen in de omgeving van het lichaam. Alle cellen, weefsels, organen en orgaanstelsels hebben als doel om de homeostase te handhaven. Het hart pompt bijvoorbeeld bloed in het lichaam rond. Het bloed voorziet de cellen van zuurstof en voedingstoffen, zodat de cellen hun functies kunnen uitvoeren. Het bloed vervoert daarnaast afvalstoffen en koolstofdioxide naar respectievelijk de longen en nieren waar deze worden uitgescheiden. Het spijsverteringsstelsel verteert voedsel tot opneembare voedingsstoffen die worden gebruikt door de cellen.
Alle cellen, weefsels, organen en orgaanstelsels dragen bij aan het handhaven van de homeostase. Binnen de humane fysiologie is er veel aandacht op de wijze waarop cellen, weefsels, organen en orgaanstelsels bijdragen aan het handhaven van de homeostase. In dit deel wordt een start gemaakt met het beschrijven op wat voor manier de verschillende systemen bijdragen aan het handhaven van de homeostase. De wijze waarop de homeostase wordt gehandhaafd gaat via regelkringen (of feedbacksystemen). Ook zal er daarom kort aandacht zijn voor de verschillende soorten feedbacksystemen.
De circulatie en het transport van de extracellulaire vloeistof
De extracellulaire vloeistof wordt in twee stappen door het hele lichaam getransporteerd. De eerste stap is het transport van bloed in de bloedvaten. De tweede stap is de verplaatsing van de extracellulaire vloeistof tussen de capillairen en de ruimten tussen de cellen van de verschillende weefsels. Deze ruimte wordt de interstitiële ruimte genoemd.
In rust wordt al het bloed van eenmaal per minuut door het hele lichaam vervoerd. Tijdens zeer zware fysieke inspanning wordt het bloed tot wel zes keer per minuut door het hele lichaam vervoerd.
Wanneer het bloed door de capillairen stroomt, vindt er constant uitwisseling van extracellulaire vloeistof plaats tussen het bloedplasma in de capillairen en de interstitiële ruimte plaats. De wanden van de capillairen laten de meeste moleculen van het bloedplasma door, met uitzondering van de grote plasma-eiwitten. De plasma-eiwitten zijn te groot om het capillair te verlaten. De plasma-eiwitten houden zo de concentratie en de osmotische waarde van het bloedplasma op peil en zorgen zo voor diffusie van vloeistof tussen de cellen en het capillair.
Maar weinig cellen bevinden zich op grotere afstand dan 50 micrometer (µm) van het capillair. Door de kleine afstand van cellen tot een capillair vindt diffusie tussen beide snel plaats. Doordat diffusie tussen de verschillende delen (bloedplasma en interstitiële vloeistof) van de extracellulaire vloeistof snel plaats vindt, blijft de samenstelling van de extracellulaire vloeistof nagenoeg hetzelfde.
Voedingsstoffen in de extracellulaire vloeistof
Elke keer dat het bloed een ronde maakt door het lichaam, stroomt het ook door de longen. In de longen wordt zuurstof aan de erythrocyten gebonden. Het zuurstof wordt later door het bloed afgegeven aan de cellen die het vervolgens gebruiken om energie mee vrij te maken uit koolhydraten, vetten en eiwitten. De afstand tussen het alveolaire membraan en het lumen van longcapillairen is 0,4 tot 2,0 µm, waardoor zuurstof, maar ook koolstofdioxide snel kan diffunderen tussen de longen en het bloed.
Een groot deel van het bloed dat door het hart wordt rondgepompt, stroomt ook door het spijsverteringsstelsel. In het spijsverteringsstelsel worden voedingsstoffen zoals, vitaminen, mineralen, aminozuren, koolhydraten en vetzuren geabsorbeerd uit het verteerde voedsel vanuit de extracellulaire vloeistof in het bloed.
Geabsorbeerde voedingsstoffen kunnen niet allemaal direct gebruikt worden door de cellen. De lever, maar ook andere organen kunnen geabsorbeerde voedingsstoffen omzetten in voor de cellen bruikbare stoffen. Het omzetten van stoffen in het lichaam wordt stofwisseling, of metabolisme genoemd. Het maken van grote moleculen uit kleinere moleculen wordt anabolisme genoemd en kost energie (ATP). Het maken van kleinere moleculen uit grotere moleculen wordt katabolisme genoemd en levert ATP. Ook kunnen de lever en nieren afvalproducten van de stofwisseling uitscheiden.
De skeletspieren samen met het skelet maken het mogelijk om het lichaam naar een voedselbron te bewegen. Ook maken de skeletspieren en het skelet het mogelijk om uit een gevaarlijke situatie te komen.
Uitscheiden van afvalstoffen
Wanneer het bloed door de longcapillairen stroomt, wordt zuurstof gebonden aan de erythrocyten. Gelijktijdig geeft het bloed koolstofdioxide af aan de alveoli.
Wanneer bloed door de nieren stroomt, worden met uitzondering van koolstofdioxide de meeste andere afvalstoffen verwijderd. Ureum en urinezuur, eindproducten van de eiwitstofwisseling, maar ook bijvoorbeeld een overschot aan water, Natrium, Chloride, of andere ionen worden door de nieren uitgescheiden.
De glomeruli (van de nieren) filteren grote hoeveelheden bloed (tot wel meer dan 180 liter per dag) in de tubuli. Nadat de zogenaamde voorurine in de tubuli is geperst, worden voor het lichaam nuttige stoffen (glucose, sommige ionen, aminozuren en wat water) teruggeresorbeerd in diezelfde tubuli. Eindproducten van de stofwisseling en andere afvalstoffen worden niet teruggeresorbeerd en verlaten het lichaam met de urine.
Onverteerde delen van het voedsel en ook afvalproducten van de stofwisseling zoals bijvoorbeeld cholesterol verlaten het lichaam met de feces.
Naast een belangrijk rol in de stofwisseling speelt de lever ook een belangrijke rol in het ontgiften van het lichaam. Eindproducten van deze ontgifting worden door de lever afgegeven aan de gal (en galblaas). De gal wordt afgegeven aan de feces.
Regulatie van lichaamsfuncties
Het zenuwstelsel bestaat uit drie onderdelen; sensoriek, integratie en motoriek. Sensorische receptoren voorzien het lichaam informatie over diens omgeving. Receptoren in de vingertoppen kunnen bijvoorbeeld rijke informatie geven over een voorwerp dat wordt aangeraakt. De ogen voorzien het lichaam van visuele informatie. Het integratieve deel van het lichaam wordt ook wel het centrale zenuwstelsel genoemd en bestaat uit de hersenen en het ruggenmerg. De hersenen kunnen informatie opslaan, gedachten en emoties produceren en bepalen reacties op uiteenlopende situaties. Deze reacties worden uiteindelijk uitgevoerd door het motorische deel van het zenuwstelsel. Het autonome zenuwstelsel is een belangrijk onderdeel van het motorische zenuwstelsel. Het autonome zenuwstelsel functioneert op een onbewust niveau en zorgt voor de aansturing van de interne organen, zoals bijvoorbeeld de hoeveelheid bloed die door het hart per minuut wordt rondgepompt, de activiteit van het spijsverteringsstelsel en de temperatuurregulatie van het lichaam.
Naast het zenuwstelsel speelt ook het hormonale systeem in cruciale rol in de regulatie van lichaamsfuncties. In het menselijk lichaam zijn er naast wat kleinere hormoonklieren acht grote hormoonklieren te vinden. Hormoonklieren produceren en geven hormonen af aan de bloedbaan. Hormonen worden middels de circulatie naar alle delen van het lichaam vervoerd. Hormonen reguleren de activiteit en dus functie van doelcellen. Thyroïdhormonen (schildklierhormonen; T3 en T4) reguleren vele stofwisselingsprocessen van cellen. T3 en T4 verhogen het stofwisselingsniveau van cellen. Een cel met een hoger stofwisselingsniveau produceert meer ATP. Met het geproduceerde ATP kan de cel energievragende processen sneller later verlopen.
Insuline (geproduceerd door Beta-cellen van de Eilandjes van Langerhans van de pancreas) stimuleert de glucose-opname van cellen, glycolyse, glycogenese, lipogenese en eiwitopbouw.
Bijnierhormonen beïnvloeden onder andere de Natrium-, Kalium- en eiwitstofwisseling.
Parathormoon beïnvloedt de Calcium- en Fosfaatconcentratie van het bloed.
Waar het zenuwstelsel veelal snel lichaamsfuncties reguleert en deze lichaamsfuncties kortdurende beïnvloedt, is de invloed van hormonen minder direct, maar houdt wel langer aan. Verder heeft het zenuwstelsel vooral direct invloed op de activiteit van spieren (skeletspieren, gladde spieren en de hartspier) en (hormoon)klieren. Het hormonale systeem beïnvloedt in eerste instantie met name de stofwisseling.
Bescherming van het lichaam
Het immuunsysteem bestaat uit witte bloedcellen, op witte bloedcellen gelijkende cellen die in de weefsels verblijven, de thymus (zwezerik), lymfeklieren en -vaten. Het immuunsysteem beschermt het lichaam tegen pathogenen (ziekteverwekkers) zoals virussen, parasieten, bacteriën en schimmels. Het immuunsysteem is in staat om vreemde stoffen en cellen te onderscheiden van lichaamseigen cellen en de indringer te vernietigen middels fagocytose of door het produceren van gespecialiseerde lymfocyten en eiwitten. Deze gespecialiseerde lymfocyten en eiwitten vernietigen de ziekteverwekker.
Naast het immuunsysteem biedt het grootste orgaan van het lichaam; de huid (12-15% van het lichaamsgewicht) bescherming van het lichaam. De huid is een barrière tussen het kwetsbare interne milieu van het lichaam en de potentieel gevaarlijke buitenwereld. Daarnaast is de huid belangrijk in de temperatuurregulatie van het lichaam, uitscheiding van afvalstoffen en heeft het een belangrijke sensorische functie.
Voortplanting
Voortplanting wordt vaak niet gezien als een homeostatische functie. In zekere zin klopt dat ook. Voorplanting is immers niet noodzakelijk voor de instandhouding van het individu. Voortplanting zorgt echter wel voor instandhouding van de menselijke soort.
Controle van het menselijk lichaam
Het menselijk lichaam telt bijna ontelbare controlesystemen. De wijze waarop genen controle uitoefenen op lichaamsfuncties lijkt het meest ingewikkeld.
Veel controlesystemen werken binnen één orgaan, of orgaansysteem. Andere controlesystemen hebben invloed op de samenwerking van verschillende orgaansystemen. Het hormonale systeem kan bijvoorbeeld door uitscheiding van het hormoon adrenaline het hartminuutvolume en ademminuutvolume verhogen en daarnaast de verbranding van vetten en koolhydraten van spiercellen versnellen. De lever en pancreas reguleren tezamen de bloedglucoseregulatie. De pancreas scheidt glucagon uit bij een te lage bloedglucosespiegel. Glucagon stimuleert de afbraak van glycogeen tot glucose, dat vervolgens aan het bloed wordt afgegeven. Insuline heeft een tegengesteld effect en zal bij een te hoge bloedglucosespiegel worden afgegeven door de pancreas.
Een aantal controlemechanismen
Zuurstof en koolstofdioxide moeten binnen nauwe grenzen worden gehouden. Zuurstof is voor bijna alle cellen noodzakelijk om energie te produceren die nodig is voor celprocessen. De zuurstofspanning van de extracellulaire ruimte mag dus niet te laag worden. De erythrocyten zijn de zuurstoftransporterende cellen van het lichaam. Erythrocyten bevatten het zuurstofbindende hemoglobine. Hemoglobine bindt zuurstof aan zich in de longen. Wanneer vervolgens de erythrocyten door capillairen van weefsels stromen waarvan de zuurstofspanning laag is, geeft het hemoglobine het zuurstof af aan het naar zuurstof vragende weefsel.
De concentratie van koolstofdioxide van de extracellulaire vloeistof wordt gereguleerd via het ademhalingscentrum van het centrale zenuwstelsel. Een te hoge concentratie koolstofdioxide legt de stofwisseling van cellen lam, waardoor de cellen geen energie meer kunnen produceren om hun celprocessen draaiende te houden. Wanneer de concentratie koolstofdioxide te hoog is, wordt het ademhalingscentrum gestimuleerd. Het ademhalingscentrum verhoogt het ademminuutvolume. Door het hogere ademminuutvolume wordt het teveel aan koolstofdioxide uitgeademd.
Een te hoge bloeddruk is gevaarlijk voor het lichaam. Daarom heeft het lichaam verschillende systemen tot zijn, of haar beschikking om de bloeddruk te reguleren. Een van deze systemen is het snelwerkende baroreceptorsysteem. In de splitsing van a. carotis en de aortaboog zitten clusters van baroreceptoren. Deze baroreceptoren worden geprikkeld wanneer er veel rek, of druk ontstaat op de a. carotis en, of de aorta. Deze hoge druk ontstaat als de hartfrequentie hoog is en het hart krachtig slaat. Als reactie op deze hoge druk zenden baroreceptoren signalen naar de medulla van het centrale zenuwstelsel. De medulla remt vervolgens het vasomotorische centrum van het centrale zenuwstelsel. Als reactie daalt de hartslagfrequentie en contractiekracht van het hart en treedt vasodilatatie op.
Wanneer de baroreceptoren echter niet worden geprikkeld, dan treedt een ontremming van het vasomotorische centrum op. De hartslagfrequentie en contractiekracht van het hart nemen toe en er treedt vasoconstrictie op.
Normaalwaarden van het lichaam
In tabel 1.1 worden een aantal fysiologische normaalwaarden, de normale range en de niet dodelijke minimum- en maximumwaarden van een aantal bestanddelen, of eigenschappen van de extracellulaire vloeistof gegeven.
Tabel 1.1 Enkele belangrijke bestanddelen en eigenschappen van de extracellulaire vloeistof
Uit de tabel is op te maken dat de normale range niet erg breed is. Wanneer de range wordt overschreden, is er vaak sprake van ziekte. Wanneer er bijvoorbeeld sprake is van ernstige koorts is de celstofwisseling zo hoog dat dat leidt tot celstrefte. Ook de pH van de extracellulaire vloeistof wordt binnen nauwe grenzen gehouden een stijging of daling van 0,5 pH is al dodelijk. Wanneer verder de Kaliumconcentratie tot onder de 1,5 mmol/l daalt, stopt het hart met slaan. Een zelfde effect is te zien op de skeletspieren wanneer de Calciumconcentratie van de extracellulaire vloeistof te ver zakt.
Tabel 1.1 Enkele belangrijke bestanddelen en eigenschappen van de extracellulaire vloeistof
| Normale range |
Minimum- en maximumwaarde |
Eenheid | |
| Zuurstof | 35-45 | 10-1000 | mm Hg |
| Koolstofdioxide | 35-45 | 5-80 | mm Hg |
| Natrium | 138-146 | 115-175 | mmol/L |
| Kalium | 3,8-5,0 | 1,5-9,0 | mmol/L |
| Calcium | 1,0-1,4 | 0,50-2,0 | mmol/L |
| Chloride | 103-112 | 70-130 | mmol/L |
| Bicarbonaat | 24-32 | 8-45 | mmol/L |
| Glucose | 4,2-5,3 | 1,1-83 | mmol/L |
| Lichaams- temperatuur |
35,5-37,8 | 18,3-43,3 | 0C |
| Zuur-base | 7,3-7,5 | 6,9-8,0 | pH |
Omdat de extracellulaire vloeistof binnen nauwe grenzen gehouden moet worden, heeft het lichaam een arsenaal aan controlesystemen tot zijn/haar beschikking. Wanneer een controlesysteem niet, of onvoldoende werkt, leidt dat tot ernstige ziekte, of zelfs de dood.
Negatieve feedbacksystemen
De vele verschillende controlesystemen van het lichaam hebben allemaal een aantal overeenkomstige kenmerken.
De meeste controlesystemen werken via negatieve feedbacksystemen. De bloedglucosespiegel moet binnen nauwe grenzen worden gehouden. Een te lage bloedglucosespiegel wordt door de Alfa-cellen van de Eilandjes van Langerhans van de pancreas waargenomen en als reactie wordt glucagon door dezelfde cellen geproduceerd. Glucagon verhoogt de bloedglucosespiegel.
Een te hoge bloedglucosespiegel wordt door de Beta-cellen van de Eilandjes van Langerhans van de pancreas waargenomen en als reactie wordt insuline door dezelfde cellen geproduceerd. Insuline verlaagt de bloedglucosespiegel.
Controlesystemen die de arteriële druk reguleren, verhogen de arteriële druk wanneer deze te laag dreigt te worden en verlagen de arteriële druk wanneer deze te hoog dreigt te worden. Over het algemeen leidt het negatieve feedbacksysteem tot afname van een bepaalde factor wanneer deze te hoog dreigt te worden, of juist een toename wanneer deze te laag dreigt te worden.
De effectiviteit van een bepaald feedbacksysteem wordt winst genoemd. Stel een infuus met een fysiologische zoutoplossing bij iemand met niet werkende baroreceptoren leidt tot een toename van de arteriële druk tot 175 mm Hg. Bij een ander persoon met werkende baroreceptoren wordt dezelfde hoeveelheid fysiologische zoutoplossing ingebracht en dit leidt tot een arteriële druk van 125 mm Hg. Het feedbacksysteem heeft de arteriële druk gecorrigeerd met 50 mm Hg. Toch is de arteriële druk ondanks het werkende feedbacksysteem toegenomen met 25 mm Hg; dit wordt de fout genoemd. Deze ‘fout’ betekent dat het feedbacksysteem niet voor 100% effectief is. De winst van het feedbacksysteem is uit te drukken als; winst=correctie/fout.
In het bovenstaande voorbeeld is de correctie -50 mm Hg en de fout 25 mm Hg. De winst is dan -50/25=-2.
Sommige feedbacksystemen hebben een winst van wel -33.
Positieve feedbacksystemen
De meeste feedbacksystemen zijn negatieve feedbacksystemen. Dit komt omdat negatieve feedbacksystemen tot herstel van evenwicht; de homeostase zorgen. Toch zijn er een aantal positieve feedbacksystemen waarvan er een aantal potentieel tot levensbedreigende situaties kunnen leiden. Zo leidt een bloedverlies van 2 liter bij een totaal bloedvolume van 5 liter er toe dat het hart minder effectief bloed rond pompt. Hierdoor daalt de arteriële druk. Doordat de arteriële druk daalt, stroomt er weer minder bloed naar het hart, waardoor het hart weer minder effectief bloed rond pompt. Uiteindelijk is de contractiekracht van het hart zo laag dat er ook minder bloed door de coronaire arteriën wordt gepompt. Als gevolg krijgt het hart minder zuurstofrijk bloed, waardoor het nog minder krachtig slaat en als gevolg nog minder zuurstofrijk bloed krijgt. Deze vicieuze cirkel; dit positieve feedbacksysteem gaat door tot de dood intreedt.
Wanneer het positieve feedbacksysteem niet effectief genoeg is, kan het negatieve feedbacksysteem tijdig ingrijpen. Wanneer in het bovenstaande voorbeeld het bloedverlies niet 2, maar 1 liter is, dan kan het negatieve feedbacksysteem ingrijpen. De contractiekracht van het hart zal juist toe- in plaats van afnemen.
Hoewel sommige positieve feedbacksystemen gevaarlijk zijn, zijn er ook nuttige positieve feedbacksystemen. Bloedstolling verloopt ook via een positief feedbacksysteem. Een gat in een bloedvat leidt tot een klein stolsel. Het stolsel zelf geeft ook stollingsfactoren af en deze activeren pro-enzymen tot enzymen in het naburige bloed dat vervolgens ook stolt. Het genoemde stollingsproces houdt aan tot het gat in het bloedvat is gedicht. Ook de stollingsreactie kan echter volledig ontsporen en er voor zorgen dat er ongewenste stolsels ontstaan. Ongewenste stolsels kunnen bijvoorbeeld voor een diep veneuze trombose, longembolie, hart- en herseninfarct zorgen.
De geboorte van een baby verloopt ook via een positief feedbacksysteem. Contracties van spieren van de uterus (weeën) drukken het hoofdje van de baby tegen de uterushals. Deze druk op de uterushals veroorzaakt rek. Deze rek veroorzaakt krachtigere weeën. Dit proces houdt aan totdat de baby is geboren.
Ook de vorming van zenuwimpulsen verloopt via een positief feedbacksysteem. Wanneer het celmembraan van een zenuwvezel wordt geprikkeld, veroorzaakt dat diffusie van Natriumionen via Natriumkanalen van de extracellulaire vloeistof naar het cytoplasma van de zenuwvezel. De Natriumionen maken het membraanpotentiaal meer positief. Wanneer het membraanpotentiaal meer positief wordt, worden er nog meer Natriumkanalen geopend, waardoor er nog meer Natriumionen naar het cytoplasma van de zenuwvezel kunnen stromen. Het membraanpotentiaal wordt hierdoor nog positiever en nog meer Natriumkanalen worden geopend etc…Wanneer een paar Natriumionen naar het cytoplasma stromen van de zenuwvezel, veroorzaakt dat uiteindelijk dat heel veel Natriumionen naar het cytoplasma stromen van de zenuwvezel. Wanneer het membraanpotentiaal positief genoeg is, wordt er een actiepotentiaal gevormd. De actiepotentiaal veroorzaakt een elektrische impuls over de zenuwvezel, tot uiteindelijk het uiteinde van de zenuwvezel.
Uiteindelijk is elk positief feedbacksysteem onderdeel van een groter negatief feedbacksysteem. Het stollingsproces komt bijvoorbeeld op gang door bloedverlies. De vorming van een stolsel beschermt tegen verder bloedverlies. Het vormen van een stolsel verloopt weliswaar via een positief feedbacksysteem, maar het is op gang gekomen door bloedverlies en heeft als doel bloedverlies tegen te gaan.
Adaptieve controle
Het zenuwstelsel bestaat uit talloze met elkaar verweven controlesystemen. Sommige van deze systemen zijn eenvoudige feedbacksystemen. De meeste controlesystemen van het zenuwstelsel zijn echter complex en zijn gebaseerd op leerervaringen. Sommige bewegingen van het lichaam verlopen zo snel dat een feedbacksysteem te traag is om het proces te sturen. Er wordt dan gebruik gemaakt van een feed-forwardsysteem. Het sensorische zenuwstelsel geeft feedback over de reeds uitgevoerde beweging; is het goed gegaan, of kan het beter? Wanneer de beweging beter had kunnen uitgevoerd, wordt met feed-forward de volgende beweging beter uitgevoerd. Dit gehele proces wordt adaptieve controle genoemd.
Het hele leven en in leven blijven en dus ook de fysiologie is gebaseerd op het goed op elkaar afstemmen van de verschillende controlesystemen.
Samenvatting
In de bovenstaande tekst is eerst de algemene organisatie van het lichaam beschreven. Ook is beschreven hoe de verschillende onderdelen van het lichaam samenwerken. Het lichaam bestaat uit 100 biljoen cellen. Cellen met vergelijkbare functies werken samen in een orgaan. Organen bewaken de homeostase van de extracellulaire vloeistof en kunnen samenwerken binnen een orgaanstelsel. Zo lang de samenstelling van de extracellulaire vloeistof binnen nauwe grenzen wordt gehouden, kunnen cellen blijven leven. Elke lichaamscel heeft dus voordeel van het constant houden van de extracellulaire vloeistof en draagt zijn steentje bij in het constant houden van de extracellulaire vloeistof. Wanneer een orgaan, of orgaanstelsel niet goed functioneert, komt de homeostase in gevaar en lijden alle cellen daaronder.
Lees ook:
Zowerkthetlichaam fysiologieboek
Bronnen
Hall, J.E. (2015). Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. (12th ed.). USA: Saunders Elsevier.
