Das innere Milieu und seine Konstanthaltung

Leitfaden zum Studium der Lehrbücher der Veterinär- und Humanphysiologie.

Besonders empfohlen:Klinke/Silbernagel: Lehrbuch der Physiologie

Scheunert/Trautmann: Lehrbuch der Veterinärphysiologiev.Engelhardt/Breves: Physiologie der Haustiere

Die Homöostase• Kapitelübersicht

• Unter Homöostase versteht man alle Regulationsprozesse zur Aufrechterhaltung der Konstanz des „inneren Milieus“ gegenüber störenden Einflüssen.

• Übergeordnete regulatorische Instanz ist der Hypothalamus.

• Die Homöostase läuft auf allen Organisationsebenen ab – vom Verhalten bis zur molekularen Ebene.

• Versagen der Homöostase betrifft alle Zellen des Körpers

• Homöostatische Mechanismen und ihre Störungen lassen sich durch kybernetische (regeltechnische) Modelle darstellen.

Die Homöostase

• Leben entstand vermutlich in einem Urmeer. Die dort lebenden Einzeller lebten in einem im Vergleich zu ihrer Körpermasse unendlichen äußeren Milieu, aus dem Sie Stoffe entnahmen, ohne deren Konzentration zu ändern, und in das sie Abfallprodukte abgaben ohne daß deren Konzentration anstieg.

• Der Vielzeller kann auch in ungünstigen Bedingungen überleben, da er das umgebende Milieu internalisiert hat und seine Zellen von einem „kleinen Urmeer“ umspült sind, den „Milieu interieur“ (Claude Bérnard), das jedoch nicht mehr unendlich ist, sondern nur mehr 20% des Körpergewichtes ausmacht.

• Aus diesem „inneren Milieu“, der extrazellulären Flüssigkeit, müssen alle Zellen des Körpers versorgt und entsorgt werden.

Die Homöostase

Daraus folgt:

• Das kleine Flüssigkeitsvolumen muß ständig zirkulieren und durch ein komplexes „Regeneriersystem“ in seinen wesentlichen Eigenschaften konstant gehalten werden.

• Ein empfindliches Kontrollsystem muß die Eigenschaften dieses inneren Milieus ständig überwachen

• Da die Nahrungsstoffe nicht unmittelbar vorhanden sind, muß der Organismus sie suchen, da das Milieu schädlich sein kann, müssen diese Situationen gemieden werden Verhaltensmechanismen

• Die Tätigkeiten dieses Regeneriersystems werden unter dem Begriff „Homöostase“ zusammengefaßt.

• Jede Störung der Homöostase betrifft alle Zellen des Körpers.

Die Homöostase

Konstant gehalten werden:

• Die Flüssigkeitsmenge

• Die Ionenkonzentrationen

• O2- und CO2-Partialdruck

• pH-Wert

• Gehalt an Energieträgern (z.B. Blutzucker)

• Temperatur

• ....

Wie funktioniert die Regulation biologischer Größen ?

Biologische Regulation beruht auf der Erfassung, Übertragung, Verarbeitung und Verwendung von Information (z.B. von Meßwerten des Blutdrucks, des arteriellen CO2-Gehalts oder der inneren Körpertemperatur) zur Organisation von Lebensprozessen.

Die physiologische Beschreibung dieser Informationsflüsse erfolgt in Form von kybernetischen Modellen.

Kybernetik ist die Allgemeine Regelungslehre.

Biologische Regulation

• Mechanismen, die bewirken, dassMechanismen, die bewirken, dass

• biologische Größenbiologische Größen (sog. Betriebsgrößen, wie z.B. (sog. Betriebsgrößen, wie z.B. Blutdruck, Temperatur…) in einem bestimmten Bereich Blutdruck, Temperatur…) in einem bestimmten Bereich konstant bleibenkonstant bleiben

• oder in einemoder in einem konstanten Rhythmus schwankenkonstanten Rhythmus schwanken

• und nach Veränderung durch störende Einflüsse und nach Veränderung durch störende Einflüsse (Störgrößen)(Störgrößen) wieder auf den ursprünglichen Wert wieder auf den ursprünglichen Wert zurückgeführt werdenzurückgeführt werden..

Biologische Regulationmit Informationsfluss

SteuerungReize werden mit einer schon festgelegten komplexen Reaktion beantwortet: z.B.:

• Schluckreflex nach Berührung der Schluckstellen am Isthmus faucium

• Beugereflex nach Schmerzreiz am Sohlenballen

• Oro-gastrische Vorregulation bei Flüssigkeitsaufnahme

RegelungEine Betriebsgröße (ein Ist-Wert) wird laufend erfaßt, mit einem Soll-Wert verglichen und bei Änderung durch Störgrößen (Soll-Ist-Differenz) in den Soll-Bereich zurückgeführt, z.B.:

• Chemorezeptoren des Atmung melden die arterielle CO2-Konzentration (Ist-Wert) an das Atemzentrum. Übersteigt dieser den Sollwert von 40 mmHg wird er durch Intensivierung der Atmung auf den Soll-Wert zurückgeführt.

Biologische Regulation: Regelkreis

Beim „geschlossenen Wirkungsablauf“ des Regelkreises wird durch ein Feedback-Element die Wirkung der Störgröße auf die Regelgröße erfaßt. Die Heizleistung wird über einen Raumthermostat geregelt, wodurch die Raumtemperatur genau konstant gehalten wird. Öffnen Sie an einem kalten Tag das Fenster, springt die Heizung an.

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