Informatie

8.4: Regulering van lichaamsprocessen - Biologie


Vaardigheden om te ontwikkelen

  • Leg uit hoe hormonen het excretiesysteem reguleren
  • Bespreek de rol van hormonen in het voortplantingssysteem
  • Beschrijf hoe hormonen het metabolisme reguleren
  • De rol van hormonen bij verschillende ziekten uitleggen

Hormonen hebben een breed scala aan effecten en moduleren veel verschillende lichaamsprocessen. De belangrijkste regulerende processen die hier zullen worden onderzocht, zijn die van invloed zijn op het uitscheidingssysteem, het voortplantingssysteem, het metabolisme, de calciumconcentraties in het bloed, de groei en de stressrespons.

Hormonale regulatie van het uitscheidingsstelsel

Het handhaven van een goede waterbalans in het lichaam is belangrijk om uitdroging of overhydratatie (hyponatriëmie) te voorkomen. De waterconcentratie van het lichaam wordt gecontroleerd door osmoreceptoren in de hypothalamus, die de concentratie van elektrolyten in de extracellulaire vloeistof detecteren. De concentratie van elektrolyten in het bloed stijgt wanneer er waterverlies is veroorzaakt door overmatige transpiratie, onvoldoende wateropname of een laag bloedvolume als gevolg van bloedverlies. Een verhoging van het elektrolytgehalte in het bloed resulteert in een neuronaal signaal dat wordt verzonden vanaf de osmoreceptoren in hypothalamische kernen. De hypofyse heeft twee componenten: voorste en achterste. De hypofysevoorkwab bestaat uit kliercellen die eiwithormonen afscheiden. De achterste hypofyse is een verlengstuk van de hypothalamus. Het is grotendeels samengesteld uit neuronen die continu zijn met de hypothalamus.

De hypothalamus produceert een polypeptidehormoon dat bekend staat als antidiuretisch hormoon (ADH), dat wordt getransporteerd naar en vrijgegeven door de achterste hypofyse. De belangrijkste werking van ADH is het reguleren van de hoeveelheid water die door de nieren wordt uitgescheiden. Omdat ADH (ook bekend als vasopressine) directe waterreabsorptie uit de niertubuli veroorzaakt, worden zouten en afvalstoffen geconcentreerd in wat uiteindelijk als urine zal worden uitgescheiden. De hypothalamus regelt de mechanismen van ADH-secretie, hetzij door het bloedvolume of de concentratie van water in het bloed te reguleren. Uitdroging of fysiologische stress kan een verhoging van de osmolariteit boven 300 mOsm/L veroorzaken, wat op zijn beurt de ADH-secretie verhoogt en water vasthoudt, waardoor de bloeddruk stijgt. ADH reist in de bloedbaan naar de nieren. Eenmaal bij de nieren verandert ADH de nieren om beter doorlaatbaar voor water te worden door tijdelijk waterkanalen, aquaporines, in de niertubuli in te brengen. Water stroomt uit de niertubuli door de aquaporines, waardoor het urinevolume wordt verminderd. Het water wordt opnieuw geabsorbeerd in de haarvaten, waardoor de osmolariteit van het bloed weer normaal wordt. Naarmate de bloedosmolariteit afneemt, vermindert een negatief feedbackmechanisme de osmoreceptoractiviteit in de hypothalamus en wordt de ADH-secretie verminderd. De afgifte van ADH kan worden verminderd door bepaalde stoffen, waaronder alcohol, die een verhoogde urineproductie en uitdroging kunnen veroorzaken.

Chronische onderproductie van ADH of een mutatie in de ADH-receptor resulteert in diabetes insipidus. Als de hypofyse niet voldoende ADH afgeeft, kan het water niet door de nieren worden vastgehouden en gaat het verloren als urine. Dit veroorzaakt een verhoogde dorst, maar het opgenomen water gaat weer verloren en moet voortdurend worden geconsumeerd. Als de aandoening niet ernstig is, kan uitdroging niet optreden, maar ernstige gevallen kunnen leiden tot verstoringen van de elektrolytenbalans als gevolg van uitdroging.

Een ander hormoon dat verantwoordelijk is voor het handhaven van de elektrolytconcentraties in extracellulaire vloeistoffen is aldosteron, een steroïde hormoon dat wordt geproduceerd door de bijnierschors. In tegenstelling tot ADH, dat de reabsorptie van water bevordert om de juiste waterbalans te behouden, handhaaft aldosteron de juiste waterbalans door Na te verbeteren+ reabsorptie en K+ secretie uit extracellulaire vloeistof van de cellen in niertubuli. Omdat het wordt geproduceerd in de cortex van de bijnier en de concentraties van mineralen beïnvloedt Na+ en K+, wordt aldosteron een mineralocorticoïde genoemd, een corticosteroïde die de ionen- en waterhuishouding beïnvloedt. De afgifte van aldosteron wordt gestimuleerd door een verlaging van het natriumgehalte in het bloed, het bloedvolume of de bloeddruk, of een verhoging van het kaliumgehalte in het bloed. Het voorkomt ook het verlies van Na+ van zweet, speeksel en maagsap. De reabsorptie van Na+ resulteert ook in de osmotische reabsorptie van water, wat het bloedvolume en de bloeddruk verandert.

De productie van aldosteron kan worden gestimuleerd door een lage bloeddruk, die een reeks chemische afgifte in gang zet, zoals geïllustreerd in figuur (PageIndex{1}). Wanneer de bloeddruk daalt, wordt het renine-angiotensine-aldosteronsysteem (RAAS) geactiveerd. Cellen in het juxtaglomerulaire apparaat, dat de functies van de nefronen van de nier regelt, detecteren dit en geven renine af. Renine, een enzym, circuleert in het bloed en reageert met een plasma-eiwit geproduceerd door de lever, angiotensinogeen genaamd. Wanneer angiotensinogeen wordt gesplitst door renine, produceert het angiotensine I, dat vervolgens in de longen wordt omgezet in angiotensine II. Angiotensine II functioneert als een hormoon en veroorzaakt vervolgens de afgifte van het hormoon aldosteron door de bijnierschors, wat resulteert in een verhoogde Na+ reabsorptie, waterretentie en een verhoging van de bloeddruk. Angiotensine II is niet alleen een krachtige vasoconstrictor, maar veroorzaakt ook een toename van ADH en verhoogde dorst, die beide de bloeddruk helpen verhogen.

Hormonale regulatie van het voortplantingssysteem

Regulering van het voortplantingssysteem is een proces dat de werking van hormonen uit de hypofyse, de bijnierschors en de geslachtsklieren vereist. Tijdens de puberteit bij zowel mannen als vrouwen produceert de hypothalamus gonadotropine-releasing hormoon (GnRH), dat de productie en afgifte van follikelstimulerend hormoon (FSH) en luteïniserend hormoon (LH) vanuit de hypofysevoorkwab. Deze hormonen reguleren de geslachtsklieren (testikels bij mannen en eierstokken bij vrouwen) en worden daarom gonadotropines genoemd. Bij zowel mannen als vrouwen stimuleert FSH de productie van gameten en LH stimuleert de productie van hormonen door de geslachtsklieren. Een verhoging van de hormoonspiegels van de geslachtsklieren remt de productie van GnRH via een negatieve feedbacklus.

Regulering van het mannelijke voortplantingssysteem

Bij mannen stimuleert FSH de rijping van zaadcellen. De productie van FSH wordt geremd door het hormoon inhibine, dat door de testikels wordt afgegeven. LH stimuleert de aanmaak van de geslachtshormonen (androgenen) door de interstitiële cellen van de testikels en wordt daarom ook wel interstitiële celstimulerend hormoon genoemd. Het meest bekende androgeen bij mannen is: testosteron. Testosteron bevordert de aanmaak van sperma en mannelijke kenmerken. De bijnierschors produceert ook kleine hoeveelheden testosteronvoorloper, hoewel de rol van deze extra hormoonproductie niet volledig wordt begrepen.

Dagelijkse verbinding: de gevaren van synthetische hormonen

Sommige atleten proberen hun prestaties te verbeteren door kunstmatige hormonen te gebruiken die de spierprestaties verbeteren. Anabole steroïden, een vorm van het mannelijke geslachtshormoon testosteron, zijn een van de meest bekende prestatieverhogende middelen. Steroïden worden gebruikt om spiermassa op te bouwen. Andere hormonen die worden gebruikt om de atletische prestaties te verbeteren, zijn onder meer: erytropoëtine, die de productie van rode bloedcellen op gang brengt, en menselijk groeihormoon, dat kan helpen bij het opbouwen van spiermassa. De meeste prestatieverhogende middelen zijn illegaal voor niet-medische doeleinden. Ze zijn ook verboden door nationale en internationale bestuursorganen, waaronder het Internationaal Olympisch Comité, het Olympisch Comité van de VS, de National Collegiate Athletic Association, de Major League Baseball en de National Football League.

De bijwerkingen van synthetische hormonen zijn vaak aanzienlijk en niet-omkeerbaar, en in sommige gevallen fataal. Androgenen veroorzaken verschillende complicaties, zoals leverdisfuncties en levertumoren, vergroting van de prostaatklier, moeite met urineren, voortijdige sluiting van epifysair kraakbeen, testiculaire atrofie, onvruchtbaarheid en depressie van het immuunsysteem. De fysiologische belasting die door deze stoffen wordt veroorzaakt, is vaak groter dan wat het lichaam aankan, wat leidt tot onvoorspelbare en gevaarlijke effecten en het gebruik ervan in verband brengt met hartaanvallen, beroertes en een verminderde hartfunctie.

Regulering van het vrouwelijke voortplantingssysteem

Bij vrouwen stimuleert FSH de ontwikkeling van eicellen, eicellen genaamd, die zich ontwikkelen in structuren die follikels worden genoemd. Follikelcellen produceren het hormoon inhibine, dat de aanmaak van FSH remt. LH speelt ook een rol bij de ontwikkeling van eicellen, inductie van ovulatie en stimulering van de productie van estradiol en progesteron door de eierstokken, zoals geïllustreerd in figuur (PageIndex{3}). Estradiol en progesteron zijn steroïde hormonen die het lichaam voorbereiden op zwangerschap. Estradiol produceert secundaire geslachtskenmerken bij vrouwen, terwijl zowel estradiol als progesteron de menstruatiecyclus reguleren.

Naast het produceren van FSH en LH, produceert het voorste deel van de hypofyse ook het hormoon prolactine (PRL) bij vrouwen. Prolactine stimuleert de productie van melk door de borstklieren na de bevalling. Prolactinespiegels worden gereguleerd door de hypothalamische hormonen prolactine-releasing hormoon (PRH) en prolactine-releasing hormoon (PIH), waarvan nu bekend is dat het dopamine is. PRH stimuleert de afgifte van prolactine en PIH remt dit.

De achterste hypofyse geeft het hormoon oxytocine af, dat de samentrekkingen van de baarmoeder stimuleert tijdens de bevalling. De gladde spieren van de baarmoeder zijn pas laat in de zwangerschap erg gevoelig voor oxytocine, wanneer het aantal oxytocinereceptoren in de baarmoeder piekt. Het uitrekken van weefsels in de baarmoeder en baarmoederhals stimuleert de afgifte van oxytocine tijdens de bevalling. Contracties nemen in intensiteit toe naarmate de bloedspiegels van oxytocine stijgen via een positief feedbackmechanisme totdat de geboorte is voltooid. Oxytocine stimuleert ook de samentrekking van myoepitheelcellen rond de melkproducerende borstklieren. Als deze cellen samentrekken, wordt melk vanuit de secretoire alveoli in de melkkanalen geperst en uit de borsten uitgeworpen in een melkejectie ("let-down") reflex. De afgifte van oxytocine wordt gestimuleerd door het zogen van een zuigeling, wat de synthese van oxytocine in de hypothalamus en de afgifte ervan in de circulatie in de achterste hypofyse op gang brengt.

De bloedglucosespiegels variëren sterk in de loop van een dag, aangezien perioden van voedselconsumptie worden afgewisseld met perioden van vasten. Insuline en glucagon zijn de twee hormonen die primair verantwoordelijk zijn voor het handhaven van de homeostase van de bloedglucosespiegels. Aanvullende regulatie wordt gemedieerd door de schildklierhormonen.

Regulering van bloedglucosespiegels door insuline en glucagon

Cellen van het lichaam hebben voedingsstoffen nodig om te kunnen functioneren, en deze voedingsstoffen worden verkregen door voeding. Om de inname van voedingsstoffen te beheersen, overtollige inname op te slaan en indien nodig reserves te gebruiken, gebruikt het lichaam hormonen om de energievoorraden te matigen. Insuline wordt geproduceerd door de bètacellen van de alvleesklier, die worden gestimuleerd om insuline af te geven naarmate de bloedglucosespiegels stijgen (bijvoorbeeld nadat een maaltijd is genuttigd). Insuline verlaagt de bloedglucosespiegels door de snelheid van glucoseopname en -gebruik door doelcellen, die glucose gebruiken voor ATP-productie, te verhogen. Het stimuleert ook de lever om glucose om te zetten in glycogeen, dat vervolgens door cellen wordt opgeslagen voor later gebruik. Insuline verhoogt ook het transport van glucose naar bepaalde cellen, zoals spiercellen en de lever. Dit is het gevolg van een door insuline gemedieerde toename van het aantal glucosetransporteiwitten in celmembranen, die glucose uit de bloedsomloop verwijderen door gefaciliteerde diffusie. Omdat insuline zich via insulinereceptoren en signaaltransductie aan zijn doelcel bindt, zet het de cel aan om glucosetransporteiwitten in zijn membraan op te nemen. Hierdoor kan glucose de cel binnenkomen, waar het als energiebron kan worden gebruikt. Dit gebeurt echter niet in alle cellen: sommige cellen, waaronder die in de nieren en de hersenen, hebben toegang tot glucose zonder het gebruik van insuline. Insuline stimuleert ook de omzetting van glucose in vet in adipocyten en de synthese van eiwitten. Deze acties, gemedieerd door insuline, zorgen ervoor dat de bloedglucoseconcentraties dalen, een hypoglykemisch "lage suiker"-effect genoemd, dat de verdere afgifte van insuline uit bètacellen remt via een negatieve feedbacklus.

Insulineproductie en diabetes type I (https://www.youtube.com/embed/X0ezy1t6N08) Deze animatie beschrijft de rol van insuline en de alvleesklier bij diabetes.

Een verminderde insulinefunctie kan leiden tot een aandoening die diabetes mellitus wordt genoemd en waarvan de belangrijkste symptomen worden geïllustreerd in figuur (PageIndex{4}). Dit kan worden veroorzaakt door een lage insulineproductie door de bètacellen van de pancreas, of door een verminderde gevoeligheid van weefselcellen voor insuline. Dit voorkomt dat glucose door cellen wordt opgenomen, wat leidt tot hoge bloedglucosewaarden of hyperglykemie (hoge suiker). Hoge bloedglucosewaarden maken het moeilijk voor de nieren om alle glucose uit de urine in wording terug te winnen, waardoor glucose in de urine verloren gaat. Hoge glucosespiegels leiden er ook toe dat minder water door de nieren wordt geresorbeerd, waardoor grote hoeveelheden urine worden geproduceerd; dit kan leiden tot uitdroging. Na verloop van tijd kunnen hoge bloedglucosewaarden zenuwbeschadigingen aan de ogen en perifere lichaamsweefsels veroorzaken, evenals schade aan de nieren en het cardiovasculaire systeem. Overmatige secretie van insuline kan hypoglykemie, lage bloedglucosespiegels veroorzaken. Dit veroorzaakt onvoldoende glucosebeschikbaarheid voor cellen, wat vaak leidt tot spierzwakte, en kan soms bewusteloosheid of overlijden veroorzaken als het niet wordt behandeld.

Wanneer de bloedglucosespiegels dalen tot onder de normale waarden, bijvoorbeeld tussen maaltijden door of wanneer glucose snel wordt verbruikt tijdens inspanning, wordt het hormoon glucagon vrijgemaakt uit de alfacellen van de pancreas. Glucagon verhoogt de bloedglucosespiegels en veroorzaakt een zogenaamd hyperglykemisch effect, door de afbraak van glycogeen tot glucose in skeletspiercellen en levercellen te stimuleren in een proces dat glycogenolyse wordt genoemd. Glucose kan dan door spiercellen als energie worden gebruikt en door de levercellen in de bloedsomloop worden afgegeven. Glucagon stimuleert ook de opname van aminozuren uit het bloed door de lever, die ze vervolgens omzet in glucose. Dit proces van glucosesynthese wordt gluconeogenese genoemd. Glucagon stimuleert ook de vetcellen om vetzuren in het bloed af te geven. Deze acties, gemedieerd door glucagon, resulteren in een verhoging van de bloedglucosespiegels tot normale homeostatische niveaus. Stijgende bloedglucosespiegels remmen verdere afgifte van glucagon door de pancreas via een negatief feedbackmechanisme. Op deze manier werken insuline en glucagon samen om de homeostatische glucosespiegels op peil te houden, zoals weergegeven in figuur (PageIndex{5}).

Kunstverbinding

Pancreastumoren kunnen overmatige secretie van glucagon veroorzaken. Type I diabetes is het gevolg van het falen van de alvleesklier om insuline te produceren. Welke van de volgende beweringen over deze twee voorwaarden is waar?

  1. Een pancreastumor en diabetes type I hebben de tegenovergestelde effecten op de bloedsuikerspiegel.
  2. Een pancreastumor en type I diabetes veroorzaken beide hyperglykemie.
  3. Een pancreastumor en type I diabetes veroorzaken beide hypoglykemie.
  4. Zowel pancreastumoren als diabetes type I resulteren in het onvermogen van cellen om glucose op te nemen.

Regulering van bloedglucosespiegels door schildklierhormonen

Het basaal metabolisme, de hoeveelheid calorieën die het lichaam in rust nodig heeft, wordt bepaald door twee hormonen die door de schildklier worden geproduceerd: thyroxine, ook bekend als tetraiodothyronine of T4, en triiodothyronine, ook bekend als T3. Deze hormonen beïnvloeden bijna elke cel in het lichaam, behalve de volwassen hersenen, baarmoeder, testikels, bloedcellen en milt. Ze worden over het plasmamembraan van doelcellen getransporteerd en binden aan receptoren op de mitochondriën, wat resulteert in een verhoogde ATP-productie. In de kern, T3 en T4 activeren genen die betrokken zijn bij energieproductie en glucoseoxidatie. Dit resulteert in een verhoogde stofwisseling en lichaamswarmteproductie, wat bekend staat als het calorigene effect van het hormoon.

t3 en T4 afgifte uit de schildklier wordt gestimuleerd door thyroïdstimulerend hormoon (TSH), dat wordt geproduceerd door de hypofysevoorkwab. TSH-binding aan de receptoren van de follikel van de schildklier triggert de productie van T3 en T4 van een glycoproteïne genaamd thyroglobuline. Thyroglobuline is aanwezig in de follikels van de schildklier en wordt onder toevoeging van jodium omgezet in schildklierhormonen. Jodium wordt gevormd uit jodide-ionen die actief vanuit de bloedbaan naar de schildklierfollikel worden getransporteerd. Een peroxidase-enzym hecht vervolgens het jodium aan het tyrosine-aminozuur dat in thyroglobuline wordt aangetroffen. t3 heeft drie jodium-ionen, terwijl T4 heeft vier jodium-ionen bevestigd. t3 en T4 worden vervolgens vrijgegeven in de bloedbaan, met T4 wordt vrijgegeven in veel grotere hoeveelheden dan T3. als T3 is actiever dan T4 en is verantwoordelijk voor de meeste effecten van schildklierhormonen, weefsels van het lichaam zetten T4 naar T3 door het verwijderen van een jodium-ion. De meeste van de vrijgegeven T3 en T4 wordt gehecht aan transporteiwitten in de bloedbaan en kan het plasmamembraan van cellen niet passeren. Deze eiwitgebonden moleculen komen pas vrij wanneer de bloedspiegels van het niet-gehechte hormoon beginnen af ​​te nemen. Op deze manier wordt een week reservehormoon in het bloed gehandhaafd. Verhoogde T3 en T4 niveaus in het bloed remmen de afgifte van TSH, wat resulteert in een lagere T3 en T4 vrijkomen uit de schildklier.

De folliculaire cellen van de schildklier hebben jodiden (anionen van jodium) nodig om T . te synthetiseren3 en T4. De uit de voeding verkregen jodiden worden actief naar de follikelcellen getransporteerd, wat resulteert in een concentratie die ongeveer 30 keer hoger is dan in het bloed. Het typische dieet in Noord-Amerika levert meer jodium op dan nodig is door de toevoeging van jodide aan keukenzout. Ontoereikende jodiuminname, die in veel ontwikkelingslanden voorkomt, resulteert in een onvermogen om T . te synthetiseren3 en T4 hormonen. De schildklier wordt groter in een aandoening die struma wordt genoemd en die wordt veroorzaakt door overproductie van TSH zonder de vorming van schildklierhormoon. Thyroglobuline zit in een vloeistof die colloïd wordt genoemd, en TSH-stimulatie resulteert in hogere niveaus van colloïdaccumulatie in de schildklier. Bij afwezigheid van jodium wordt dit niet omgezet in schildklierhormoon en begint colloïd zich steeds meer op te hopen in de schildklier, wat leidt tot struma.

Aandoeningen kunnen ontstaan ​​door zowel onderproductie als overproductie van schildklierhormonen. Hypothyreoïdie, onderproductie van de schildklierhormonen, kan een laag metabolisme veroorzaken, wat leidt tot gewichtstoename, gevoeligheid voor kou en verminderde mentale activiteit, naast andere symptomen. Bij kinderen kan hypothyreoïdie cretinisme veroorzaken, wat kan leiden tot mentale retardatie en groeistoornissen. Hyperthyreoïdie, de overproductie van schildklierhormonen, kan leiden tot een verhoogde stofwisseling en de effecten daarvan: gewichtsverlies, overmatige warmteproductie, zweten en een verhoogde hartslag.De ziekte van Graves is een voorbeeld van een hyperthyreoïde aandoening.

Hormonale controle van de bloedcalciumspiegels

Regulering van calciumconcentraties in het bloed is belangrijk voor het opwekken van spiersamentrekkingen en zenuwimpulsen, die elektrisch worden gestimuleerd. Als de calciumspiegels te hoog worden, neemt de membraanpermeabiliteit voor natrium af en worden membranen minder responsief. Als de calciumspiegels te laag worden, neemt de membraanpermeabiliteit voor natrium toe en kunnen convulsies of spierspasmen het gevolg zijn.

De bloedcalciumspiegels worden gereguleerd door parathyroïdhormoon (PTH), dat wordt geproduceerd door de bijschildklieren, zoals geïllustreerd in figuur (PageIndex{6}). PTH komt vrij als reactie op een lage Ca . in het bloed2+ niveaus. PTH verhoogt Ca2+ niveaus door zich te richten op het skelet, de nieren en de darm. In het skelet stimuleert PTH osteoclasten, waardoor bot opnieuw wordt geabsorbeerd, waardoor Ca . vrijkomt2+ van bot in het bloed. PTH remt ook osteoblasten, waardoor Ca2+ afzetting in bot. In de darmen verhoogt PTH de Ca2+ absorptie, en in de nieren stimuleert PTH de reabsorptie van de CA2+. Terwijl PTH direct op de nieren inwerkt om Ca2+ reabsorptie, de effecten op de darm zijn indirect. PTH veroorzaakt de vorming van calcitriol, een actieve vorm van vitamine D, die inwerkt op de darmen om de opname van calcium uit de voeding te verhogen. De afgifte van PTH wordt geremd door stijgende bloedcalciumspiegels.

Hyperparathyreoïdie is het gevolg van een overproductie van bijschildklierhormoon. Dit heeft tot gevolg dat overmatig calcium uit de botten wordt verwijderd en in de bloedsomloop wordt gebracht, waardoor structurele zwakte van de botten ontstaat, wat kan leiden tot vervorming en breuken, plus verslechtering van het zenuwstelsel als gevolg van hoge calciumspiegels in het bloed. Hypoparathyreoïdie, de onderproductie van PTH, resulteert in extreem lage niveaus van calcium in het bloed, wat een verminderde spierfunctie veroorzaakt en kan leiden tot tetanie (ernstige aanhoudende spiercontractie).

Het hormoon calcitonine, dat wordt geproduceerd door de parafolliculaire of C-cellen van de schildklier, heeft het tegenovergestelde effect op het calciumgehalte in het bloed, net als PTH. Calcitonine verlaagt de bloedcalciumspiegels door osteoclasten te remmen, osteoblasten te stimuleren en calciumuitscheiding door de nieren te stimuleren. Hierdoor wordt calcium aan de botten toegevoegd om de structurele integriteit te bevorderen. Calcitonine is het belangrijkst bij kinderen (wanneer het botgroei stimuleert), tijdens de zwangerschap (wanneer het botverlies bij de moeder vermindert) en tijdens langdurige hongersnood (omdat het het verlies van botmassa vermindert). Bij gezonde, niet-zwangere, niet uitgehongerde volwassenen is de rol van calcitonine onduidelijk.

Hormonale regulatie van groei

Hormonale regulatie is vereist voor de groei en replicatie van de meeste cellen in het lichaam. Groeihormoon (GH), geproduceerd door het voorste deel van de hypofyse, versnelt de snelheid van eiwitsynthese, vooral in skeletspieren en botten. Groeihormoon heeft directe en indirecte werkingsmechanismen. De eerste directe werking van GH is het stimuleren van de afbraak van triglyceriden (lipolyse) en het vrijkomen in het bloed door adipocyten. Dit resulteert in een omschakeling door de meeste weefsels van het gebruik van glucose als energiebron naar het gebruik van vetzuren. Dit proces wordt een glucosesparend effect genoemd. In een ander direct mechanisme stimuleert GH de afbraak van glycogeen in de lever; het glycogeen wordt dan als glucose aan het bloed afgegeven. De bloedglucosespiegels stijgen omdat de meeste weefsels vetzuren gebruiken in plaats van glucose voor hun energiebehoeften. De GH-gemedieerde stijging van de bloedglucosespiegels wordt een diabetogeen effect genoemd omdat het vergelijkbaar is met de hoge bloedglucosespiegels die worden waargenomen bij diabetes mellitus.

Het indirecte mechanisme van GH-werking wordt gemedieerd door insuline-achtige groeifactoren (IGF's) of somatomedinen, een familie van groeibevorderende eiwitten die door de lever worden geproduceerd en die de weefselgroei stimuleren. IGF's stimuleren de opname van aminozuren uit het bloed, waardoor nieuwe eiwitten kunnen worden gevormd, met name in skeletspiercellen, kraakbeencellen en andere doelcellen, zoals weergegeven in figuur (PageIndex{7}). Dit is vooral belangrijk na een maaltijd, wanneer de glucose- en aminozuurconcentraties in het bloed hoog zijn. GH-niveaus worden gereguleerd door twee hormonen die door de hypothalamus worden geproduceerd. De afgifte van GH wordt gestimuleerd door groeihormoon-releasing hormoon (GHRH) en wordt geremd door groeihormoon-remmend hormoon (GHIH), ook wel somatostatine genoemd.

Een evenwichtige productie van groeihormoon is van cruciaal belang voor een goede ontwikkeling. Onderproductie van GH bij volwassenen lijkt geen afwijkingen te veroorzaken, maar bij kinderen kan dit leiden tot hypofyse-dwerggroei, waarbij de groei wordt verminderd. Hypofyse-dwerggroei wordt gekenmerkt door symmetrische lichaamsvorming. In sommige gevallen zijn individuen minder dan 30 centimeter lang. Overmatige secretie van groeihormoon kan leiden tot gigantisme bij kinderen, waardoor overmatige groei wordt veroorzaakt. In sommige gedocumenteerde gevallen kunnen individuen een hoogte van meer dan twee meter bereiken. Bij volwassenen kan overmatige GH leiden tot acromegalie, een aandoening waarbij er vergroting is van botten in het gezicht, de handen en de voeten die nog in staat zijn te groeien.

Hormonale regulatie van stress

Wanneer een dreiging of gevaar wordt waargenomen, reageert het lichaam door hormonen af ​​te geven die het klaarmaken voor de "vecht-of-vlucht"-reactie. De effecten van deze reactie zijn bekend bij iedereen die in een stressvolle situatie heeft gezeten: verhoogde hartslag, droge mond en staand haar.

Evolutieverbinding: vecht-of-vluchtreactie

Interacties van de endocriene hormonen zijn geëvolueerd om ervoor te zorgen dat de interne omgeving van het lichaam stabiel blijft. Stressoren zijn prikkels die de homeostase verstoren. De sympathische verdeling van het autonome zenuwstelsel van gewervelde dieren heeft de vecht-of-vluchtreactie ontwikkeld om door stress veroorzaakte verstoringen van de homeostase tegen te gaan. In de eerste alarmfase stimuleert het sympathische zenuwstelsel een verhoging van het energieniveau door verhoogde bloedglucosewaarden. Dit bereidt het lichaam voor op fysieke activiteit die nodig kan zijn om op stress te reageren: vechten om te overleven of te vluchten voor gevaar.

Sommige spanningen, zoals ziekte of letsel, kunnen echter lang aanhouden. Glycogeenreserves, die energie leveren bij de kortetermijnreactie op stress, zijn na enkele uren uitgeput en kunnen niet voldoen aan de energiebehoeften op lange termijn. Als glycogeenreserves de enige beschikbare energiebron waren, zou het neuraal functioneren niet kunnen worden gehandhaafd zodra de reserves uitgeput raakten vanwege de hoge behoefte aan glucose van het zenuwstelsel. In deze situatie heeft het lichaam een ​​reactie ontwikkeld om langdurige stress tegen te gaan door de werking van de glucocorticoïden, die ervoor zorgen dat aan de energiebehoefte op lange termijn kan worden voldaan. De glucocorticoïden mobiliseren lipiden- en eiwitreserves, stimuleren de gluconeogenese, behouden glucose voor gebruik door zenuwweefsel en stimuleren het behoud van zouten en water. De mechanismen om de homeostase te handhaven die hier worden beschreven, zijn die welke in het menselijk lichaam worden waargenomen. De vecht-of-vluchtreactie bestaat echter in een of andere vorm bij alle gewervelde dieren.

Het sympathische zenuwstelsel regelt de stressrespons via de hypothalamus. Stressvolle stimuli zorgen ervoor dat de hypothalamus de bijniermerg (die korte termijn stressreacties medieert) via zenuwimpulsen en de bijnierschors, die lange termijn stressreacties medieert, via het hormoon adrenocorticotroop hormoon (ACTH), dat wordt geproduceerd door de hypofysevoorkwab.

Korte termijn stressreactie

Wanneer het lichaam wordt geconfronteerd met een stressvolle situatie, reageert het door te vragen om de afgifte van hormonen die voor een uitbarsting van energie zorgen. De hormonen epinefrine (ook bekend als adrenaline) en noradrenaline (ook bekend als noradrenaline) worden afgegeven door het bijniermerg. Hoe zorgen deze hormonen voor een uitbarsting van energie? Epinefrine en noradrenaline verhogen de bloedglucosespiegels door de lever en skeletspieren te stimuleren om glycogeen af ​​te breken en door de afgifte van glucose door de levercellen te stimuleren. Bovendien verhogen deze hormonen de zuurstofbeschikbaarheid voor cellen door de hartslag te verhogen en de bronchiolen te verwijden. De hormonen geven ook prioriteit aan de lichaamsfunctie door de bloedtoevoer naar essentiële organen zoals het hart, de hersenen en de skeletspieren te vergroten, terwijl de bloedtoevoer naar organen die niet direct nodig zijn, zoals de huid, het spijsverteringsstelsel en de nieren, wordt beperkt. Epinefrine en noradrenaline worden samen catecholamines genoemd.

Link naar leren

Bekijk deze animatie van Discovery Channel waarin de vlucht-of-vluchtreactie wordt beschreven.

Stressrespons op lange termijn

Stressrespons op lange termijn verschilt van stressrespons op korte termijn. Het lichaam kan de uitbarstingen van energie die worden gemedieerd door epinefrine en norepinefrine niet langdurig verdragen. In plaats daarvan komen andere hormonen in het spel. Bij een langdurige stressrespons activeert de hypothalamus de afgifte van ACTH uit de voorkwab van de hypofyse. De bijnierschors wordt gestimuleerd door ACTH om steroïde hormonen, corticosteroïden genaamd, af te geven. Corticosteroïden zetten de transcriptie van bepaalde genen in de kernen van doelcellen aan. Ze veranderen de enzymconcentraties in het cytoplasma en beïnvloeden het cellulaire metabolisme. Er zijn twee belangrijke corticosteroïden: glucocorticoïden zoals cortisol en mineralocorticoïden zoals aldosteron. Deze hormonen richten zich op de afbraak van vet tot vetzuren in het vetweefsel. De vetzuren komen vrij in de bloedbaan voor andere weefsels om te gebruiken voor ATP-productie. De glucocorticoïden beïnvloeden voornamelijk het glucosemetabolisme door de glucosesynthese te stimuleren. Glucocorticoïden hebben ook ontstekingsremmende eigenschappen door remming van het immuunsysteem. Cortison wordt bijvoorbeeld gebruikt als een ontstekingsremmend medicijn; het kan echter niet langdurig worden gebruikt omdat het de vatbaarheid voor ziekten verhoogt vanwege de immuunonderdrukkende effecten.

Mineralocorticoïden reguleren de ionen- en waterhuishouding van het lichaam. Het hormoon aldosteron stimuleert de heropname van water- en natriumionen in de nieren, wat resulteert in een verhoogde bloeddruk en volume.

Hypersecretie van glucocorticoïden kan een aandoening veroorzaken die bekend staat als de ziekte van Cushing, die wordt gekenmerkt door een verschuiving van vetopslaggebieden van het lichaam. Dit kan de ophoping van vetweefsel in het gezicht en de hals en overmatige glucose in het bloed veroorzaken. Hyposecretie van de corticosteroïden kan de ziekte van Addison veroorzaken, wat kan leiden tot bruin worden van de huid, hypoglykemie en lage elektrolytenspiegels in het bloed.

Samenvatting

De waterspiegels in het lichaam worden gereguleerd door antidiuretisch hormoon (ADH), dat wordt geproduceerd in de hypothalamus en de heropname van water door de nieren stimuleert. Onderproductie van ADH kan diabetes insipidus veroorzaken. Aldosteron, een hormoon dat wordt geproduceerd door de bijnierschors van de nieren, versterkt Na+ reabsorptie uit de extracellulaire vloeistoffen en daaropvolgende waterreabsorptie door diffusie. Het renine-angiotensine-aldosteronsysteem is een manier waarop de afgifte van aldosteron wordt gecontroleerd.

Het voortplantingssysteem wordt gecontroleerd door de gonadotropines follikelstimulerend hormoon (FSH) en luteïniserend hormoon (LH), die worden geproduceerd door de hypofyse. De afgifte van gonadotropine wordt gereguleerd door het hypothalamische hormoon gonadotropine-releasing hormoon (GnRH). FSH stimuleert de rijping van zaadcellen bij mannen en wordt geremd door het hormoon inhibine, terwijl LH de aanmaak van het androgeen testosteron stimuleert. FSH stimuleert de eicelrijping bij vrouwen, terwijl LH de productie van oestrogenen en progesteron stimuleert. Oestrogenen zijn een groep steroïde hormonen die door de eierstokken worden geproduceerd en die de ontwikkeling van secundaire geslachtskenmerken bij vrouwen veroorzaken en de rijping van de eicellen regelen. Bij vrouwen produceert de hypofyse ook prolactine, dat de melkproductie na de bevalling stimuleert, en oxytocine, dat de samentrekking van de baarmoeder tijdens de bevalling en de melkafgifte tijdens het zogen stimuleert.

Insuline wordt geproduceerd door de alvleesklier als reactie op stijgende bloedglucosespiegels en stelt cellen in staat om bloedglucose te gebruiken en overtollige glucose op te slaan voor later gebruik. Diabetes mellitus wordt veroorzaakt door verminderde insuline-activiteit en veroorzaakt hoge bloedglucosespiegels of hyperglykemie. Glucagon wordt door de alvleesklier afgegeven als reactie op lage bloedglucosespiegels en stimuleert de afbraak van glycogeen in glucose, dat door het lichaam kan worden gebruikt. Het basaal metabolisme van het lichaam wordt gecontroleerd door de schildklierhormonen thyroxine (T4) en trijoodthyronine (T3). De hypofysevoorkwab produceert thyroïdstimulerend hormoon (TSH), dat de afgifte van T . regelt3 en T4 uit de schildklier. Jodium is nodig bij de productie van schildklierhormoon en het gebrek aan jodium kan leiden tot een aandoening die struma wordt genoemd.

Parathyroïdhormoon (PTH) wordt geproduceerd door de bijschildklieren als reactie op een lage Ca2+ niveaus. De parafolliculaire cellen van de schildklier produceren calcitonine, waardoor de Ca2+ niveaus. Groeihormoon (GH) wordt geproduceerd door de hypofysevoorkwab en regelt de groeisnelheid van spieren en botten. GH-actie wordt indirect gemedieerd door insuline-achtige groeifactoren (IGF's). Kortdurende stress zorgt ervoor dat de hypothalamus de bijniermerg activeert om epinefrine en norepinefrine af te geven, die de vecht- of vluchtreactie veroorzaken. Langdurige stress zorgt ervoor dat de hypothalamus de hypofysevoorkwab activeert om adrenocorticotroop hormoon (ACTH) af te geven, dat de afgifte van corticosteroïden, glucocorticoïden en mineralocorticoïden uit de bijnierschors veroorzaakt.

Kunstverbindingen

[link] Pancreastumoren kunnen overmatige secretie van glucagon veroorzaken. Welke van de volgende beweringen over deze twee voorwaarden is waar?

  1. Een pancreastumor en diabetes type I hebben de tegenovergestelde effecten op de bloedsuikerspiegel.
  2. Een pancreastumor en type I diabetes veroorzaken beide hyperglykemie.
  3. Een pancreastumor en type I diabetes veroorzaken beide hypoglykemie.
  4. Zowel pancreastumoren als diabetes type I resulteren in het onvermogen van cellen om glucose op te nemen.

[link] B

Woordenlijst

acromegalie
aandoening veroorzaakt door overproductie van GH bij volwassenen
De ziekte van Addison
aandoening veroorzaakt door hyposecretie van corticosteroïden
adrenocorticotroop hormoon (ACTH)
hormoon afgegeven door de hypofysevoorkwab, dat de bijnierschors stimuleert om corticosteroïden af ​​te geven tijdens de langdurige stressrespons
aldosteron
steroïde hormoon geproduceerd door de bijnierschors dat de reabsorptie van Na . stimuleert+ van extracellulaire vloeistoffen en afscheiding van K+.
androgeen
mannelijk geslachtshormoon zoals testosteron
antidiuretisch hormoon (ADH)
hormoon geproduceerd door de hypothalamus en afgegeven door de achterste hypofyse dat de waterreabsorptie door de nieren verhoogt
calcitonine
hormoon geproduceerd door de parafolliculaire cellen van de schildklier dat functioneert om de Ca . in het bloed te verlagen2+ niveaus en bevordert de botgroei
corticosteroïde
hormoon dat door de bijnierschors wordt afgegeven als reactie op langdurige stress
cortisol
glucocorticoïde geproduceerd als reactie op stress
Ziekte van Cushing
aandoening veroorzaakt door de hypersecretie van glucocorticoïden
diabetes insipidus
aandoening veroorzaakt door onderproductie van ADH
suikerziekte
aandoening veroorzaakt door lage niveaus van insulineactiviteit
diabetogeen effect
effect van GH dat ervoor zorgt dat de bloedglucosespiegels stijgen, vergelijkbaar met diabetes mellitus
epinefrine
hormoon dat door de bijniermerg wordt afgegeven als reactie op kortdurende stress
oestrogenen
- een groep steroïde hormonen, waaronder estradiol en verschillende andere, die door de eierstokken worden geproduceerd en secundaire geslachtskenmerken bij vrouwen opwekken en de rijping van de eicellen regelen
follikelstimulerend hormoon (FSH)
hormoon geproduceerd door de hypofysevoorkwab dat de productie van gameten stimuleert
gigantisme
aandoening veroorzaakt door overproductie van GH bij kinderen
glucagon
hormoon geproduceerd door de alfacellen van de pancreas als reactie op een lage bloedsuikerspiegel; functies om de bloedsuikerspiegel te verhogen
glucocorticoïde
corticosteroïde die het glucosemetabolisme beïnvloedt
gluconeogenese
synthese van glucose uit aminozuren
glucosesparend effect
effect van GH waardoor weefsels vetzuren gaan gebruiken in plaats van glucose als energiebron
glycogenolyse
afbraak van glycogeen in glucose
struma
vergroting van de schildklier veroorzaakt door onvoldoende jodiumgehalte in de voeding
gonadotropine
hormoon dat de geslachtsklieren reguleert, waaronder FSH en LH
groeihormoon (GH)
hormoon geproduceerd door de hypofysevoorkwab dat de eiwitsynthese en lichaamsgroei bevordert
groeihormoon-remmend hormoon (GHIH)
hormoon geproduceerd door de hypothalamus dat de productie van groeihormoon remt, ook wel somatostatine genoemd
groeihormoon-releasing hormoon (GHRH)
hormoon afgegeven door de hypothalamus dat de afgifte van GH . veroorzaakt
hyperglykemie
hoge bloedsuikerspiegel
hyperthyreoïdie
overactiviteit van de schildklier
hypoglykemie
lage bloedsuikerspiegel
hypothyreoïdie
onderactiviteit van de schildklier
insuline
hormoon geproduceerd door de bètacellen van de pancreas als reactie op hoge bloedglucosespiegels; functies om de bloedglucosespiegels te verlagen
insuline-achtige groeifactor (IGF)
groeibevorderend eiwit geproduceerd door de lever
mineralocorticoïde
corticosteroïde die de ionen- en waterbalans beïnvloedt
noradrenaline
hormoon dat door de bijniermerg wordt afgegeven als reactie op een kortdurende productie van stresshormoon door de geslachtsklieren
osmoreceptor
receptor in de hypothalamus die de concentratie van elektrolyten in het bloed controleert
oxytocine
hormoon dat door de achterste hypofyse wordt afgegeven om samentrekkingen van de baarmoeder tijdens de bevalling en melkafgifte in de borstklieren te stimuleren
bijschildklierhormoon (PTH)
hormoon geproduceerd door de bijschildklieren als reactie op een laag Ca . in het bloed2+ niveaus; functies om bloed te verhogen Ca2+ niveaus
hypofyse dwerggroei
aandoening veroorzaakt door onderproductie van GH bij kinderen
prolactine (PRL)
hormoon geproduceerd door de hypofysevoorkwab dat de melkproductie stimuleert
prolactine-remmend hormoon
hormoon geproduceerd door de hypothalamus dat de afgifte van prolactine remt
prolactine-releasing hormoon
hormoon geproduceerd door de hypothalamus dat de afgifte van prolactine stimuleert
renine
enzym geproduceerd door het juxtaglomerulaire apparaat van de nieren dat reageert met angiotensinogeen om de afgifte van aldosteron te veroorzaken
thyroglobuline
glycoproteïne gevonden in de schildklier dat wordt omgezet in schildklierhormoon
schildklierstimulerend hormoon (TSH)
hormoon geproduceerd door de hypofysevoorkwab dat de afgifte van T . regelt3 en T4 van de schildklier
thyroxine (tetrajoodthyronine, T4)
schildklierhormoon dat het basaal metabolisme regelt
trijoodthyronine (T3)
schildklierhormoon dat het basaal metabolisme regelt

Dit apparaat (Figuur 7.8.1) ziet er eenvoudig uit, maar bestuurt een complex systeem dat een huis op een constante temperatuur houdt: het is een thermostaat. Het apparaat toont de huidige temperatuur in de kamer en stelt de bewoner ook in staat de thermostaat op de gewenste temperatuur in te stellen. Een thermostaat is een vaak aangehaald model van hoe levende systemen - inclusief het menselijk lichaam - een stabiele toestand handhaven die homeostase wordt genoemd.

Homeostase is de toestand waarin een systeem (zoals het menselijk lichaam) min of meer stabiel wordt gehouden.Het is de taak van cellen, weefsels, organen en orgaansystemen in het hele lichaam om veel verschillende variabelen binnen nauwe grenzen te houden die compatibel zijn met het leven. Om een ​​stabiele interne omgeving te behouden, is het nodig om de interne omgeving voortdurend te bewaken en voortdurend bij te sturen om de zaken in balans te houden.


Regulering van het mannelijke voortplantingssysteem

Bij mannen stimuleert FSH de rijping van zaadcellen. De productie van FSH wordt geremd door het hormoon inhibine, dat door de testikels wordt afgegeven. LH stimuleert de aanmaak van de geslachtshormonen (androgenen) door de interstitiële cellen van de testikels en wordt daarom ook wel interstitiële celstimulerend hormoon genoemd.

Het meest bekende androgeen bij mannen is testosteron. Testosteron bevordert de aanmaak van sperma en mannelijke kenmerken. De bijnierschors produceert ook kleine hoeveelheden testosteronvoorloper, hoewel de rol van deze extra hormoonproductie niet volledig wordt begrepen.


196 Regulering van lichaamsprocessen

Aan het einde van dit gedeelte kunt u het volgende doen:

  • Leg uit hoe hormonen het excretiesysteem reguleren
  • Bespreek de rol van hormonen in het voortplantingssysteem
  • Beschrijf hoe hormonen het metabolisme reguleren
  • De rol van hormonen bij verschillende ziekten uitleggen

Hormonen hebben een breed scala aan effecten en moduleren veel verschillende lichaamsprocessen. De belangrijkste regulerende processen die hier zullen worden onderzocht, zijn die van invloed zijn op het uitscheidingssysteem, het voortplantingssysteem, het metabolisme, de calciumconcentraties in het bloed, de groei en de stressrespons.

Hormonale regulatie van het uitscheidingsstelsel

Het handhaven van een goede waterbalans in het lichaam is belangrijk om uitdroging of overhydratatie (hyponatriëmie) te voorkomen. De waterconcentratie van het lichaam wordt gecontroleerd door osmoreceptoren in de hypothalamus, die de concentratie van elektrolyten in de extracellulaire vloeistof detecteren. De concentratie van elektrolyten in het bloed stijgt wanneer er waterverlies is veroorzaakt door overmatige transpiratie, onvoldoende wateropname of een laag bloedvolume als gevolg van bloedverlies. Een verhoging van het elektrolytgehalte in het bloed resulteert in een neuronaal signaal dat wordt verzonden vanaf de osmoreceptoren in hypothalamische kernen. De hypofyse heeft twee componenten: voorste en achterste. De hypofysevoorkwab bestaat uit kliercellen die eiwithormonen afscheiden. De achterste hypofyse is een verlengstuk van de hypothalamus. Het is grotendeels samengesteld uit neuronen die continu zijn met de hypothalamus.

De hypothalamus produceert een polypeptidehormoon dat bekend staat als antidiuretisch hormoon (ADH), dat wordt getransporteerd naar en afgegeven door de achterste hypofyse. De belangrijkste werking van ADH is het reguleren van de hoeveelheid water die door de nieren wordt uitgescheiden. Omdat ADH (ook bekend als vasopressine) directe waterreabsorptie uit de niertubuli veroorzaakt, worden zouten en afvalstoffen geconcentreerd in wat uiteindelijk als urine zal worden uitgescheiden. De hypothalamus regelt de mechanismen van ADH-secretie, hetzij door het bloedvolume of de concentratie van water in het bloed te reguleren. Uitdroging of fysiologische stress kan een verhoging van de osmolariteit boven 300 mOsm/L veroorzaken, wat op zijn beurt de ADH-secretie verhoogt en water vasthoudt, waardoor de bloeddruk stijgt. ADH reist in de bloedbaan naar de nieren. Eenmaal bij de nieren verandert ADH de nieren om beter doorlaatbaar voor water te worden door tijdelijk waterkanalen, aquaporines, in de niertubuli in te brengen. Water stroomt uit de niertubuli door de aquaporines, waardoor het urinevolume wordt verminderd. Het water wordt opnieuw geabsorbeerd in de haarvaten, waardoor de osmolariteit van het bloed weer normaal wordt. Naarmate de bloedosmolariteit afneemt, vermindert een negatief feedbackmechanisme de osmoreceptoractiviteit in de hypothalamus en wordt de ADH-secretie verminderd. De afgifte van ADH kan worden verminderd door bepaalde stoffen, waaronder alcohol, die een verhoogde urineproductie en uitdroging kunnen veroorzaken.

Chronische onderproductie van ADH of een mutatie in de ADH-receptor resulteert in diabetes insipidus. Als de hypofyse niet voldoende ADH afgeeft, kan het water niet door de nieren worden vastgehouden en gaat het verloren als urine. Dit veroorzaakt een verhoogde dorst, maar het opgenomen water gaat weer verloren en moet voortdurend worden geconsumeerd. Als de aandoening niet ernstig is, kan uitdroging niet optreden, maar ernstige gevallen kunnen leiden tot verstoringen van de elektrolytenbalans als gevolg van uitdroging.

Een ander hormoon dat verantwoordelijk is voor het handhaven van elektrolytconcentraties in extracellulaire vloeistoffen is aldosteron, een steroïde hormoon dat wordt geproduceerd door de bijnierschors. In tegenstelling tot ADH, dat de reabsorptie van water bevordert om de juiste waterbalans te behouden, handhaaft aldosteron een goede waterbalans door de Na+-reabsorptie en K+-secretie uit extracellulaire vloeistof van de cellen in niertubuli te verbeteren. Omdat het wordt geproduceerd in de cortex van de bijnier en de concentraties van mineralen Na+ en K+ beïnvloedt, wordt aldosteron een mineralocorticoïde genoemd, een corticosteroïde die de ionen- en waterhuishouding beïnvloedt. De afgifte van aldosteron wordt gestimuleerd door een verlaging van het natriumgehalte in het bloed, het bloedvolume of de bloeddruk, of een verhoging van het kaliumgehalte in het bloed. Het voorkomt ook het verlies van Na+ uit zweet, speeksel en maagsap. De reabsorptie van Na+ resulteert ook in de osmotische reabsorptie van water, wat het bloedvolume en de bloeddruk verandert.

De productie van aldosteron kan worden gestimuleerd door een lage bloeddruk, die een reeks chemische afgifte veroorzaakt, zoals geïllustreerd in (Figuur). Wanneer de bloeddruk daalt, wordt het renine-angiotensine-aldosteronsysteem (RAAS) geactiveerd. Cellen in het juxtaglomerulaire apparaat, dat de functies van de nefronen van de nier regelt, detecteren dit en geven renine af. Renine, een enzym, circuleert in het bloed en reageert met een plasma-eiwit geproduceerd door de lever, angiotensinogeen genaamd. Wanneer angiotensinogeen wordt gesplitst door renine, produceert het angiotensine I, dat vervolgens in de longen wordt omgezet in angiotensine II. Angiotensine II werkt als een hormoon en veroorzaakt vervolgens de afgifte van het hormoon aldosteron door de bijnierschors, wat resulteert in een verhoogde Na+-reabsorptie, waterretentie en een verhoging van de bloeddruk. Angiotensine II is niet alleen een krachtige vasoconstrictor, maar veroorzaakt ook een toename van ADH en verhoogde dorst, die beide de bloeddruk helpen verhogen.


Hormonale regulatie van het voortplantingssysteem

Regulering van het voortplantingssysteem is een proces dat de werking van hormonen uit de hypofyse, de bijnierschors en de geslachtsklieren vereist. Tijdens de puberteit bij zowel mannen als vrouwen produceert de hypothalamus gonadotropine-releasing hormoon (GnRH), dat de productie en afgifte van follikelstimulerend hormoon (FSH) en luteïniserend hormoon (LH) uit de voorkwab van de hypofyse stimuleert. Deze hormonen reguleren de geslachtsklieren (testikels bij mannen en eierstokken bij vrouwen) en worden daarom gonadotropines genoemd. Bij zowel mannen als vrouwen stimuleert FSH de productie van gameten en LH stimuleert de productie van hormonen door de geslachtsklieren. Een verhoging van de hormoonspiegels van de geslachtsklieren remt de productie van GnRH via een negatieve feedbacklus.

Regulering van het mannelijke voortplantingssysteem

Bij mannen stimuleert FSH de rijping van zaadcellen. De productie van FSH wordt geremd door het hormoon inhibine, dat door de testikels wordt afgegeven. LH stimuleert de aanmaak van de geslachtshormonen (androgenen) door de interstitiële cellen van de testikels en wordt daarom ook wel interstitiële celstimulerend hormoon genoemd.

Het meest bekende androgeen bij mannen is testosteron. Testosteron bevordert de aanmaak van sperma en mannelijke kenmerken. De bijnierschors produceert ook kleine hoeveelheden testosteronvoorloper, hoewel de rol van deze extra hormoonproductie niet volledig wordt begrepen.

De gevaren van synthetische hormonen


Sommige atleten proberen hun prestaties te verbeteren door kunstmatige hormonen te gebruiken die de spierprestaties verbeteren. Anabole steroïden, een vorm van het mannelijke geslachtshormoon testosteron, zijn een van de meest bekende prestatieverhogende middelen. Steroïden worden gebruikt om spiermassa op te bouwen. Andere hormonen die worden gebruikt om de atletische prestaties te verbeteren, zijn onder meer erytropoëtine, dat de aanmaak van rode bloedcellen op gang brengt, en menselijk groeihormoon, dat kan helpen bij het opbouwen van spiermassa. De meeste prestatieverhogende medicijnen zijn illegaal voor niet-medische doeleinden. Ze zijn ook verboden door nationale en internationale bestuursorganen, waaronder het Internationaal Olympisch Comité, het Olympisch Comité van de VS, de National Collegiate Athletic Association, de Major League Baseball en de National Football League.

De bijwerkingen van synthetische hormonen zijn vaak significant en onomkeerbaar, en in sommige gevallen fataal. Androgenen veroorzaken verschillende complicaties, zoals leverdisfuncties en levertumoren, vergroting van de prostaatklier, moeite met urineren, voortijdige sluiting van epifysair kraakbeen, testiculaire atrofie, onvruchtbaarheid en depressie van het immuunsysteem. De fysiologische belasting die door deze stoffen wordt veroorzaakt, is vaak groter dan wat het lichaam aankan, wat leidt tot onvoorspelbare en gevaarlijke effecten en het gebruik ervan in verband brengt met hartaanvallen, beroertes en een verminderde hartfunctie.

Regulering van het vrouwelijke voortplantingssysteem

Bij vrouwen stimuleert FSH de ontwikkeling van eicellen, eicellen genaamd, die zich ontwikkelen in structuren die follikels worden genoemd. Follikelcellen produceren het hormoon inhibine, dat de aanmaak van FSH remt. LH speelt ook een rol bij de ontwikkeling van eicellen, inductie van ovulatie en stimulering van de productie van estradiol en progesteron door de eierstokken, zoals geïllustreerd in (Figuur). Estradiol en progesteron zijn steroïde hormonen die het lichaam voorbereiden op zwangerschap. Estradiol produceert secundaire geslachtskenmerken bij vrouwen, terwijl zowel estradiol als progesteron de menstruatiecyclus reguleren.


Naast het produceren van FSH en LH, produceert het voorste deel van de hypofyse ook het hormoon prolactine (PRL) bij vrouwen. Prolactine stimuleert de productie van melk door de borstklieren na de bevalling. De prolactinespiegels worden gereguleerd door de hypothalamische hormonen prolactine-releasing hormone (PRH) en prolactine-releasing hormone (PIH), waarvan nu bekend is dat het dopamine is. PRH stimuleert de afgifte van prolactine en PIH remt dit.

De achterste hypofyse geeft het hormoon oxytocine af, dat de samentrekkingen van de baarmoeder stimuleert tijdens de bevalling. De gladde spieren van de baarmoeder zijn pas laat in de zwangerschap erg gevoelig voor oxytocine, wanneer het aantal oxytocinereceptoren in de baarmoeder piekt. Het uitrekken van weefsels in de baarmoeder en baarmoederhals stimuleert de afgifte van oxytocine tijdens de bevalling. Contracties nemen in intensiteit toe naarmate de bloedspiegels van oxytocine stijgen via een positief feedbackmechanisme totdat de geboorte is voltooid. Oxytocine stimuleert ook de samentrekking van myoepitheelcellen rond de melkproducerende borstklieren. Als deze cellen samentrekken, wordt melk vanuit de secretoire alveoli in de melkkanalen geperst en uit de borsten uitgeworpen in een melkejectie ("let-down") reflex. De afgifte van oxytocine wordt gestimuleerd door het zogen van een zuigeling, wat de synthese van oxytocine in de hypothalamus en de afgifte ervan in de circulatie in de achterste hypofyse op gang brengt.

Hormonale regulatie van het metabolisme

De bloedglucosespiegels variëren sterk in de loop van een dag, aangezien perioden van voedselconsumptie worden afgewisseld met perioden van vasten. Insuline en glucagon zijn de twee hormonen die primair verantwoordelijk zijn voor het handhaven van de homeostase van de bloedglucosespiegels. Aanvullende regulatie wordt gemedieerd door de schildklierhormonen.

Regulering van bloedglucosespiegels door insuline en glucagon

Cellen van het lichaam hebben voedingsstoffen nodig om te kunnen functioneren, en deze voedingsstoffen worden verkregen door voeding. Om de inname van voedingsstoffen te beheersen, overtollige inname op te slaan en indien nodig reserves te gebruiken, gebruikt het lichaam hormonen om de energievoorraden te matigen. Insuline wordt geproduceerd door de bètacellen van de alvleesklier, die worden gestimuleerd om insuline af te geven naarmate de bloedglucosespiegels stijgen (bijvoorbeeld nadat een maaltijd is genuttigd). Insuline verlaagt de bloedglucosespiegels door de snelheid van glucoseopname en -gebruik door doelcellen, die glucose gebruiken voor ATP-productie, te verhogen. Het stimuleert ook de lever om glucose om te zetten in glycogeen, dat vervolgens door cellen wordt opgeslagen voor later gebruik. Insuline verhoogt ook het transport van glucose naar bepaalde cellen, zoals spiercellen en de lever. Dit is het gevolg van een door insuline gemedieerde toename van het aantal glucosetransporteiwitten in celmembranen, die glucose uit de bloedsomloop verwijderen door gefaciliteerde diffusie. Omdat insuline zich via insulinereceptoren en signaaltransductie aan zijn doelcel bindt, zet het de cel aan om glucosetransporteiwitten in zijn membraan op te nemen. Hierdoor kan glucose de cel binnenkomen, waar het als energiebron kan worden gebruikt. Dit gebeurt echter niet in alle cellen: sommige cellen, waaronder die in de nieren en de hersenen, hebben toegang tot glucose zonder het gebruik van insuline. Insuline stimuleert ook de omzetting van glucose in vet in adipocyten en de synthese van eiwitten. Deze acties, gemedieerd door insuline, zorgen ervoor dat de bloedglucoseconcentraties dalen, een hypoglykemisch "lage suiker"-effect genoemd, dat de verdere afgifte van insuline uit bètacellen remt via een negatieve feedbacklus.

Deze animatie beschrijft de rol van insuline en de alvleesklier bij diabetes.

Een verminderde insulinefunctie kan leiden tot een aandoening die diabetes mellitus wordt genoemd, waarvan de belangrijkste symptomen worden geïllustreerd in (Figuur). Dit kan worden veroorzaakt door een lage insulineproductie door de bètacellen van de pancreas, of door een verminderde gevoeligheid van weefselcellen voor insuline. Dit voorkomt dat glucose door cellen wordt opgenomen, wat leidt tot hoge bloedglucosewaarden of hyperglykemie (hoge suiker). Hoge bloedglucosewaarden maken het moeilijk voor de nieren om alle glucose uit de urine in wording terug te winnen, waardoor glucose in de urine verloren gaat. Hoge glucosespiegels leiden er ook toe dat minder water door de nieren wordt opgenomen, waardoor er grote hoeveelheden urine worden geproduceerd, wat kan leiden tot uitdroging. Na verloop van tijd kunnen hoge bloedglucosewaarden zenuwbeschadigingen aan de ogen en perifere lichaamsweefsels veroorzaken, evenals schade aan de nieren en het cardiovasculaire systeem. Overmatige secretie van insuline kan hypoglykemie, lage bloedglucosespiegels veroorzaken. Dit veroorzaakt onvoldoende glucosebeschikbaarheid voor cellen, wat vaak leidt tot spierzwakte, en kan soms bewusteloosheid of overlijden veroorzaken als het niet wordt behandeld.


Wanneer de bloedglucosespiegels dalen tot onder de normale waarden, bijvoorbeeld tussen maaltijden door of wanneer glucose snel wordt verbruikt tijdens inspanning, wordt het hormoon glucagon vrijgemaakt uit de alfacellen van de pancreas. Glucagon verhoogt de bloedglucosespiegels en veroorzaakt een zogenaamd hyperglykemisch effect, door de afbraak van glycogeen tot glucose in skeletspiercellen en levercellen te stimuleren in een proces dat glycogenolyse wordt genoemd. Glucose kan dan door spiercellen als energie worden gebruikt en door de levercellen in de bloedsomloop worden afgegeven. Glucagon stimuleert ook de opname van aminozuren uit het bloed door de lever, die ze vervolgens omzet in glucose. Dit proces van glucosesynthese wordt gluconeogenese genoemd. Glucagon stimuleert ook de vetcellen om vetzuren in het bloed af te geven. Deze acties, gemedieerd door glucagon, resulteren in een verhoging van de bloedglucosespiegels tot normale homeostatische niveaus. Stijgende bloedglucosespiegels remmen verdere afgifte van glucagon door de pancreas via een negatief feedbackmechanisme. Op deze manier werken insuline en glucagon samen om de homeostatische glucosespiegels te handhaven, zoals weergegeven in (Figuur).


Pancreastumoren kunnen overmatige secretie van glucagon veroorzaken. Type I diabetes is het gevolg van het falen van de alvleesklier om insuline te produceren. Welke van de volgende beweringen over deze twee voorwaarden is waar?

  1. Een pancreastumor en diabetes type I hebben de tegenovergestelde effecten op de bloedsuikerspiegel.
  2. Een pancreastumor en type I diabetes veroorzaken beide hyperglykemie.
  3. Een pancreastumor en type I diabetes veroorzaken beide hypoglykemie.
  4. Zowel pancreastumoren als diabetes type I resulteren in het onvermogen van cellen om glucose op te nemen.

Regulering van bloedglucosespiegels door schildklierhormonen

Het basaal metabolisme, de hoeveelheid calorieën die het lichaam in rust nodig heeft, wordt bepaald door twee hormonen die door de schildklier worden geproduceerd: thyroxine, ook bekend als tetraiodothyronine of T4en triiodothyronine, ook bekend als T3. Deze hormonen beïnvloeden bijna elke cel in het lichaam, behalve de volwassen hersenen, baarmoeder, testikels, bloedcellen en milt. Ze worden over het plasmamembraan van doelcellen getransporteerd en binden aan receptoren op de mitochondriën, wat resulteert in een verhoogde ATP-productie. In de kern, T3 en T4 activeren genen die betrokken zijn bij energieproductie en glucoseoxidatie. Dit resulteert in een verhoogde stofwisseling en lichaamswarmteproductie, wat bekend staat als het calorigene effect van het hormoon.

t3 en T4 afgifte uit de schildklier wordt gestimuleerd door thyroïdstimulerend hormoon (TSH), dat wordt geproduceerd door de hypofysevoorkwab. TSH-binding aan de receptoren van de follikel van de schildklier triggert de productie van T3 en T4 van een glycoproteïne genaamd thyroglobuline. Thyroglobuline is aanwezig in de follikels van de schildklier en wordt onder toevoeging van jodium omgezet in schildklierhormonen. Jodium wordt gevormd uit jodide-ionen die actief vanuit de bloedbaan naar de schildklierfollikel worden getransporteerd. Een peroxidase-enzym hecht vervolgens het jodium aan het tyrosine-aminozuur dat in thyroglobuline wordt aangetroffen. t3 heeft drie jodium-ionen, terwijl T4 heeft vier jodium-ionen bevestigd. t3 en T4 worden vervolgens vrijgegeven in de bloedbaan, met T4 wordt vrijgegeven in veel grotere hoeveelheden dan T3. als T3 is actiever dan T4 en is verantwoordelijk voor de meeste effecten van schildklierhormonen, weefsels van het lichaam zetten T4 naar T3 door het verwijderen van een jodium-ion. De meeste van de vrijgegeven T3 en T4 wordt gehecht aan transporteiwitten in de bloedbaan en kan het plasmamembraan van cellen niet passeren. Deze eiwitgebonden moleculen komen pas vrij wanneer de bloedspiegels van het niet-gehechte hormoon beginnen af ​​te nemen. Op deze manier wordt een week reservehormoon in het bloed gehandhaafd. Verhoogde T3 en T4 niveaus in het bloed remmen de afgifte van TSH, wat resulteert in een lagere T3 en T4 vrijkomen uit de schildklier.

De folliculaire cellen van de schildklier hebben jodiden (anionen van jodium) nodig om T . te synthetiseren3 en T4. De uit de voeding verkregen jodiden worden actief naar de follikelcellen getransporteerd, wat resulteert in een concentratie die ongeveer 30 keer hoger is dan in het bloed. Het typische dieet in Noord-Amerika levert meer jodium op dan nodig is door de toevoeging van jodide aan keukenzout. Ontoereikende jodiuminname, die in veel ontwikkelingslanden voorkomt, resulteert in een onvermogen om T . te synthetiseren3 en T4 hormonen. De schildklier wordt groter in een aandoening die struma wordt genoemd en die wordt veroorzaakt door overproductie van TSH zonder de vorming van schildklierhormoon. Thyroglobuline zit in een vloeistof die colloïd wordt genoemd, en TSH-stimulatie resulteert in hogere niveaus van colloïdaccumulatie in de schildklier.Bij afwezigheid van jodium wordt dit niet omgezet in schildklierhormoon en begint colloïd zich steeds meer op te hopen in de schildklier, wat leidt tot struma.

Aandoeningen kunnen ontstaan ​​door zowel onderproductie als overproductie van schildklierhormonen. Hypothyreoïdie, onderproductie van de schildklierhormonen, kan een laag metabolisme veroorzaken, wat leidt tot gewichtstoename, gevoeligheid voor kou en verminderde mentale activiteit, naast andere symptomen. Bij kinderen kan hypothyreoïdie cretinisme veroorzaken, wat kan leiden tot mentale retardatie en groeistoornissen. Hyperthyreoïdie, de overproductie van schildklierhormonen, kan leiden tot een verhoogde stofwisseling en de effecten daarvan: gewichtsverlies, overmatige warmteproductie, zweten en een verhoogde hartslag. De ziekte van Graves is een voorbeeld van een hyperthyreoïde aandoening.

Hormonale controle van de bloedcalciumspiegels

Regulering van calciumconcentraties in het bloed is belangrijk voor het opwekken van spiersamentrekkingen en zenuwimpulsen, die elektrisch worden gestimuleerd. Als de calciumspiegels te hoog worden, neemt de membraanpermeabiliteit voor natrium af en worden membranen minder responsief. Als de calciumspiegels te laag worden, neemt de membraanpermeabiliteit voor natrium toe en kunnen convulsies of spierspasmen het gevolg zijn.

Bloedcalciumspiegels worden gereguleerd door parathyroïdhormoon (PTH), dat wordt geproduceerd door de bijschildklieren, zoals geïllustreerd in (Figuur). PTH komt vrij als reactie op lage Ca2+-spiegels in het bloed. PTH verhoogt de Ca2+-spiegels door zich te richten op het skelet, de nieren en de darm. In het skelet stimuleert PTH osteoclasten, waardoor bot opnieuw wordt geabsorbeerd, waardoor Ca2+ uit bot in het bloed vrijkomt. PTH remt ook osteoblasten, waardoor de Ca2+-afzetting in het bot wordt verminderd. In de darmen verhoogt PTH de opname van Ca 2+ via de voeding, en in de nieren stimuleert PTH de reabsorptie van CA 2+. Terwijl PTH direct op de nieren inwerkt om de Ca2+-reabsorptie te verhogen, zijn de effecten op de darm indirect. PTH veroorzaakt de vorming van calcitriol, een actieve vorm van vitamine D, die inwerkt op de darmen om de opname van calcium uit de voeding te verhogen. De afgifte van PTH wordt geremd door stijgende bloedcalciumspiegels.


Hyperparathyreoïdie is het gevolg van een overproductie van bijschildklierhormoon. Dit heeft tot gevolg dat overmatig calcium uit de botten wordt verwijderd en in de bloedsomloop wordt gebracht, waardoor structurele zwakte van de botten ontstaat, wat kan leiden tot vervorming en breuken, plus verslechtering van het zenuwstelsel als gevolg van hoge calciumspiegels in het bloed. Hypoparathyreoïdie, de onderproductie van PTH, resulteert in extreem lage niveaus van calcium in het bloed, wat een verminderde spierfunctie veroorzaakt en kan leiden tot tetanie (ernstige aanhoudende spiercontractie).

Het hormoon calcitonine, dat wordt geproduceerd door de parafolliculaire of C-cellen van de schildklier, heeft het tegenovergestelde effect op het calciumgehalte in het bloed, net als PTH. Calcitonine verlaagt de bloedcalciumspiegels door osteoclasten te remmen, osteoblasten te stimuleren en calciumuitscheiding door de nieren te stimuleren. Hierdoor wordt calcium aan de botten toegevoegd om de structurele integriteit te bevorderen. Calcitonine is het belangrijkst bij kinderen (wanneer het botgroei stimuleert), tijdens de zwangerschap (wanneer het botverlies bij de moeder vermindert) en tijdens langdurige hongersnood (omdat het het verlies van botmassa vermindert). Bij gezonde, niet-zwangere, niet uitgehongerde volwassenen is de rol van calcitonine onduidelijk.

Hormonale regulatie van groei

Hormonale regulatie is vereist voor de groei en replicatie van de meeste cellen in het lichaam. Groeihormoon (GH), geproduceerd door het voorste deel van de hypofyse, versnelt de snelheid van eiwitsynthese, vooral in skeletspieren en botten. Groeihormoon heeft directe en indirecte werkingsmechanismen. De eerste directe werking van GH is het stimuleren van de afbraak van triglyceriden (lipolyse) en het vrijkomen in het bloed door adipocyten. Dit resulteert in een omschakeling door de meeste weefsels van het gebruik van glucose als energiebron naar het gebruik van vetzuren. Dit proces wordt een glucosesparend effect genoemd. In een ander direct mechanisme stimuleert GH de afbraak van glycogeen in de lever, waarna het glycogeen als glucose in het bloed wordt afgegeven. De bloedglucosespiegels stijgen omdat de meeste weefsels vetzuren gebruiken in plaats van glucose voor hun energiebehoeften. De GH-gemedieerde stijging van de bloedglucosespiegels wordt een diabetogeen effect genoemd omdat het vergelijkbaar is met de hoge bloedglucosespiegels die worden waargenomen bij diabetes mellitus.

Het indirecte mechanisme van GH-werking wordt gemedieerd door insuline-achtige groeifactoren (IGF's) of somatomedinen, een familie van groeibevorderende eiwitten die door de lever worden geproduceerd en die de weefselgroei stimuleren. IGF's stimuleren de opname van aminozuren uit het bloed, waardoor nieuwe eiwitten kunnen worden gevormd, met name in skeletspiercellen, kraakbeencellen en andere doelcellen, zoals weergegeven in (Figuur). Dit is vooral belangrijk na een maaltijd, wanneer de glucose- en aminozuurconcentraties in het bloed hoog zijn. GH-niveaus worden gereguleerd door twee hormonen die door de hypothalamus worden geproduceerd. De afgifte van GH wordt gestimuleerd door groeihormoon-releasing hormoon (GHRH) en wordt geremd door groeihormoon-remmend hormoon (GHIH), ook wel somatostatine genoemd.


Een evenwichtige productie van groeihormoon is van cruciaal belang voor een goede ontwikkeling. Onderproductie van GH bij volwassenen lijkt geen afwijkingen te veroorzaken, maar bij kinderen kan dit leiden tot hypofyse-dwerggroei, waarbij de groei wordt verminderd. Hypofyse-dwerggroei wordt gekenmerkt door symmetrische lichaamsvorming. In sommige gevallen zijn individuen minder dan 30 centimeter lang. Overmatige secretie van groeihormoon kan leiden tot gigantisme bij kinderen, waardoor overmatige groei wordt veroorzaakt. In sommige gedocumenteerde gevallen kunnen individuen een hoogte van meer dan twee meter bereiken. Bij volwassenen kan overmatige GH leiden tot acromegalie, een aandoening waarbij er vergroting is van botten in het gezicht, de handen en de voeten die nog in staat zijn om te groeien.

Hormonale regulatie van stress

Wanneer een dreiging of gevaar wordt waargenomen, reageert het lichaam door hormonen af ​​te geven die het klaarmaken voor de "vecht-of-vlucht"-reactie. De effecten van deze reactie zijn bekend bij iedereen die in een stressvolle situatie heeft gezeten: verhoogde hartslag, droge mond en staand haar.

Vecht-of-vluchtreactie Interacties van de endocriene hormonen zijn geëvolueerd om ervoor te zorgen dat de interne omgeving van het lichaam stabiel blijft. Stressoren zijn prikkels die de homeostase verstoren. De sympathische verdeling van het autonome zenuwstelsel van gewervelde dieren heeft de vecht-of-vluchtreactie ontwikkeld om door stress veroorzaakte verstoringen van de homeostase tegen te gaan. In de eerste alarmfase stimuleert het sympathische zenuwstelsel een verhoging van het energieniveau door verhoogde bloedglucosewaarden. Dit bereidt het lichaam voor op fysieke activiteit die nodig kan zijn om op stress te reageren: vechten om te overleven of te vluchten voor gevaar.

Sommige spanningen, zoals ziekte of letsel, kunnen echter lang aanhouden. Glycogeenreserves, die energie leveren bij de kortetermijnreactie op stress, zijn na enkele uren uitgeput en kunnen niet voldoen aan de energiebehoeften op lange termijn. Als glycogeenreserves de enige beschikbare energiebron waren, zou het neuraal functioneren niet kunnen worden gehandhaafd zodra de reserves uitgeput raakten vanwege de hoge behoefte aan glucose van het zenuwstelsel. In deze situatie heeft het lichaam een ​​reactie ontwikkeld om langdurige stress tegen te gaan door de werking van de glucocorticoïden, die ervoor zorgen dat aan de energiebehoefte op lange termijn kan worden voldaan. De glucocorticoïden mobiliseren lipiden- en eiwitreserves, stimuleren de gluconeogenese, behouden glucose voor gebruik door zenuwweefsel en stimuleren het behoud van zouten en water. De mechanismen om de homeostase te handhaven die hier worden beschreven, zijn die welke in het menselijk lichaam worden waargenomen. De vecht-of-vluchtreactie bestaat echter in een of andere vorm bij alle gewervelde dieren.

Het sympathische zenuwstelsel regelt de stressrespons via de hypothalamus. Stressvolle stimuli zorgen ervoor dat de hypothalamus de bijniermerg (die korte termijn stressreacties medieert) via zenuwimpulsen en de bijnierschors, die lange termijn stressreacties medieert, via het hormoon adrenocorticotroop hormoon (ACTH), dat wordt geproduceerd door de hypofysevoorkwab.

Korte termijn stressreactie

Wanneer het lichaam wordt geconfronteerd met een stressvolle situatie, reageert het door te vragen om de afgifte van hormonen die voor een uitbarsting van energie zorgen. De hormonen epinefrine (ook bekend als adrenaline) en noradrenaline (ook bekend als noradrenaline) worden afgegeven door het bijniermerg. Hoe zorgen deze hormonen voor een uitbarsting van energie? Epinefrine en noradrenaline verhogen de bloedglucosespiegels door de lever en skeletspieren te stimuleren om glycogeen af ​​te breken en door de afgifte van glucose door de levercellen te stimuleren. Bovendien verhogen deze hormonen de zuurstofbeschikbaarheid voor cellen door de hartslag te verhogen en de bronchiolen te verwijden. De hormonen geven ook prioriteit aan de lichaamsfunctie door de bloedtoevoer naar essentiële organen zoals het hart, de hersenen en de skeletspieren te vergroten, terwijl de bloedtoevoer naar organen die niet direct nodig zijn, zoals de huid, het spijsverteringsstelsel en de nieren, wordt beperkt. Epinefrine en noradrenaline worden samen catecholamines genoemd.

Bekijk deze animatie van Discovery Channel waarin de vlucht-of-vluchtreactie wordt beschreven.

Stressrespons op lange termijn

Stressrespons op lange termijn verschilt van stressrespons op korte termijn. Het lichaam kan de uitbarstingen van energie die worden gemedieerd door epinefrine en norepinefrine niet langdurig verdragen. In plaats daarvan komen andere hormonen in het spel. Bij een langdurige stressrespons activeert de hypothalamus de afgifte van ACTH uit de voorkwab van de hypofyse. De bijnierschors wordt door ACTH gestimuleerd om steroïde hormonen, corticosteroïden genaamd, af te geven. Corticosteroïden zetten de transcriptie van bepaalde genen in de kernen van doelcellen aan. Ze veranderen de enzymconcentraties in het cytoplasma en beïnvloeden het cellulaire metabolisme. Er zijn twee belangrijke corticosteroïden: glucocorticoïden zoals cortisol en mineralocorticoïden zoals aldosteron. Deze hormonen richten zich op de afbraak van vet tot vetzuren in het vetweefsel. De vetzuren komen vrij in de bloedbaan voor andere weefsels om te gebruiken voor ATP-productie. De glucocorticoïden beïnvloeden voornamelijk het glucosemetabolisme door de glucosesynthese te stimuleren. Glucocorticoïden hebben ook ontstekingsremmende eigenschappen door remming van het immuunsysteem. Cortison wordt bijvoorbeeld gebruikt als een ontstekingsremmend medicijn, maar het kan niet langdurig worden gebruikt omdat het de vatbaarheid voor ziekten verhoogt vanwege de immuunonderdrukkende effecten.

Mineralocorticoïden reguleren de ionen- en waterhuishouding van het lichaam. Het hormoon aldosteron stimuleert de heropname van water- en natriumionen in de nieren, wat resulteert in een verhoogde bloeddruk en volume.

Hypersecretie van glucocorticoïden kan een aandoening veroorzaken die bekend staat als de ziekte van Cushing, gekenmerkt door een verschuiving van vetopslaggebieden van het lichaam. Dit kan de ophoping van vetweefsel in het gezicht en de hals en overmatige glucose in het bloed veroorzaken. Hyposecretie van de corticosteroïden kan de ziekte van Addison veroorzaken, wat kan leiden tot bruin worden van de huid, hypoglykemie en lage elektrolytenspiegels in het bloed.

Sectie Samenvatting

De waterspiegels in het lichaam worden gereguleerd door antidiuretisch hormoon (ADH), dat wordt geproduceerd in de hypothalamus en de heropname van water door de nieren stimuleert. Onderproductie van ADH kan diabetes insipidus veroorzaken. Aldosteron, een hormoon dat wordt geproduceerd door de bijnierschors van de nieren, verbetert de reabsorptie van Na+ uit de extracellulaire vloeistoffen en de daaropvolgende waterreabsorptie door diffusie. Het renine-angiotensine-aldosteronsysteem is een manier waarop de afgifte van aldosteron wordt gecontroleerd.

Het voortplantingssysteem wordt gecontroleerd door de gonadotropines follikelstimulerend hormoon (FSH) en luteïniserend hormoon (LH), die worden geproduceerd door de hypofyse. De afgifte van gonadotropine wordt gereguleerd door het hypothalamische hormoon gonadotropine-releasing hormoon (GnRH). FSH stimuleert de rijping van zaadcellen bij mannen en wordt geremd door het hormoon inhibine, terwijl LH de aanmaak van het androgeen testosteron stimuleert. FSH stimuleert de eicelrijping bij vrouwen, terwijl LH de productie van oestrogenen en progesteron stimuleert. Oestrogenen zijn een groep steroïde hormonen die door de eierstokken worden geproduceerd en die de ontwikkeling van secundaire geslachtskenmerken bij vrouwen veroorzaken en de rijping van de eicellen regelen. Bij vrouwen produceert de hypofyse ook prolactine, dat de melkproductie na de bevalling stimuleert, en oxytocine, dat de samentrekking van de baarmoeder tijdens de bevalling en de melkafgifte tijdens het zogen stimuleert.

Insuline wordt geproduceerd door de alvleesklier als reactie op stijgende bloedglucosespiegels en stelt cellen in staat om bloedglucose te gebruiken en overtollige glucose op te slaan voor later gebruik. Diabetes mellitus wordt veroorzaakt door verminderde insuline-activiteit en veroorzaakt hoge bloedglucosespiegels of hyperglykemie. Glucagon wordt door de alvleesklier afgegeven als reactie op lage bloedglucosespiegels en stimuleert de afbraak van glycogeen in glucose, dat door het lichaam kan worden gebruikt. Het basaal metabolisme van het lichaam wordt gecontroleerd door de schildklierhormonen thyroxine (T4) en trijoodthyronine (T3). De hypofysevoorkwab produceert thyroïdstimulerend hormoon (TSH), dat de afgifte van T . regelt3 en T4 uit de schildklier. Jodium is nodig bij de productie van schildklierhormoon en het gebrek aan jodium kan leiden tot een aandoening die struma wordt genoemd.

Parathyroïdhormoon (PTH) wordt geproduceerd door de bijschildklieren als reactie op lage Ca2+-spiegels in het bloed. De parafolliculaire cellen van de schildklier produceren calcitonine, dat de Ca2+-spiegels in het bloed verlaagt. Groeihormoon (GH) wordt geproduceerd door de hypofysevoorkwab en regelt de groeisnelheid van spieren en botten. GH-actie wordt indirect gemedieerd door insuline-achtige groeifactoren (IGF's). Kortdurende stress zorgt ervoor dat de hypothalamus de bijniermerg activeert om epinefrine en norepinefrine af te geven, die de vecht- of vluchtreactie veroorzaken. Langdurige stress zorgt ervoor dat de hypothalamus de hypofysevoorkwab activeert om adrenocorticotroop hormoon (ACTH) af te geven, dat de afgifte van corticosteroïden, glucocorticoïden en mineralocorticoïden uit de bijnierschors veroorzaakt.

Vragen over visuele verbinding

(Figuur) Pancreastumoren kunnen overmatige secretie van glucagon veroorzaken. Type I diabetes is het gevolg van het falen van de alvleesklier om insuline te produceren. Welke van de volgende beweringen over deze twee voorwaarden is waar?


Zwaarlijvigheid

Wanneer iemand meer weegt dan wat algemeen als gezond wordt beschouwd voor een bepaalde lengte, wordt hij als overgewicht of obesitas beschouwd. Volgens de Centers for Disease Control and Prevention (CDC) heeft een volwassene met a body-mass-index (BMI) tussen 25 en 29,9 wordt overwogen overgewicht (Figuur 2). Een volwassene met een BMI van 30 of hoger wordt overwogen zwaarlijvig. Mensen die zo zwaar zijn dat ze het risico lopen te overlijden, worden geclassificeerd als morbide obesitas. Morbide obesitas wordt gedefinieerd als een BMI van meer dan 40. Merk op dat hoewel BMI door de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO), de CDC en andere groepen is gebruikt als een indicator voor gezond gewicht, de waarde ervan als beoordelingsinstrument in twijfel is getrokken. De BMI is het meest nuttig voor het bestuderen van populaties, wat het werk is van deze organisaties. Het is minder nuttig bij het beoordelen van een persoon, omdat lengte- en gewichtsmetingen geen rekening houden met belangrijke factoren zoals het fitnessniveau. Een atleet kan bijvoorbeeld een hoge BMI hebben omdat de tool geen onderscheid maakt tussen het lichaamsvet- en spierpercentage in het gewicht van een persoon.

Figuur 2. Deze grafiek laat zien hoe de BMI voor volwassenen wordt berekend. Individuen vinden hun lengte op de y-as en hun gewicht op de x-as om hun BMI te bepalen.

Extreem overgewicht of obesitas is een risicofactor voor verschillende negatieve gevolgen voor de gezondheid. Deze omvatten, maar zijn niet beperkt tot, een verhoogd risico op hart- en vaatziekten, beroerte, diabetes type 2, leverziekte, slaapapneu, darmkanker, borstkanker, onvruchtbaarheid en artritis. Aangezien naar schatting in de Verenigde Staten ongeveer een derde van de volwassen bevolking zwaarlijvig is en bijna twee derde van de volwassenen en een op de zes kinderen als overgewicht worden aangemerkt, bestaat er grote belangstelling om te proberen te begrijpen hoe dit belangrijke probleem kan worden bestreden. bezorgdheid over de volksgezondheid. De nadruk die wordt gelegd op gewicht en gewichtsverlies kan ook diepgaande psychologische effecten hebben op individuen en bijdragen aan meer stress en angst, die op zichzelf belangrijke zorgen voor de volksgezondheid zijn.

Wat veroorzaakt iemand met overgewicht of obesitas? Je hebt al gelezen dat zowel genen als omgeving belangrijke factoren zijn voor het bepalen van het lichaamsgewicht, en als er meer calorieën worden verbruikt dan verbruikt, wordt overtollige energie opgeslagen als vet. Maar ook de sociaaleconomische status en de fysieke omgeving moeten als factoren worden beschouwd. Een persoon die bijvoorbeeld in een verarmde buurt woont die wordt overspoeld met criminaliteit, zal zich misschien nooit op zijn gemak voelen om naar zijn werk of naar de lokale markt te lopen of te fietsen. Dit kan de hoeveelheid fysieke activiteit waarmee hij zich bezighoudt beperken en resulteren in een verhoogd lichaamsgewicht. Evenzo kunnen sommige mensen zich geen gezonde voedingsopties van hun markt veroorloven, of deze opties zijn mogelijk niet beschikbaar (vooral in stedelijke gebieden of armere buurten). Daarom vertrouwen sommige mensen voornamelijk op beschikbare, goedkope, vetrijke en calorierijke snelle voedsel als hun primaire voedingsbron.

Over het algemeen worden mensen met overgewicht en obesitas aangemoedigd om te proberen hun gewicht te verminderen door een combinatie van zowel dieet als lichaamsbeweging. Hoewel sommige mensen zeer succesvol zijn met deze benaderingen, hebben velen moeite om overtollig gewicht te verliezen. In gevallen waarin een persoon geen succes heeft gehad met herhaalde pogingen om gewicht te verminderen of het risico loopt te overlijden vanwege obesitas, kan bariatrische chirurgie worden aanbevolen. Bariatrische chirurgie is een type operatie dat specifiek gericht is op gewichtsvermindering, en het omvat het aanpassen van het maagdarmstelsel om de hoeveelheid voedsel die kan worden gegeten te verminderen en/of te beperken hoeveel van het verteerde voedsel kan worden geabsorbeerd (figuur 3).

Figuur 3. Een maagbandoperatie creëert een klein maagzakje, waardoor de maag kleiner wordt die voor de spijsvertering kan worden gebruikt.

Link naar leren

Prader-Willi-syndroom (PWS) is een genetische aandoening die resulteert in aanhoudende gevoelens van intense honger en verminderde stofwisseling. Doorgaans moeten getroffen kinderen 24 uur per dag onder toezicht staan ​​om ervoor te zorgen dat ze niet overmatig eten. Momenteel is PWS de belangrijkste genetische oorzaak van morbide obesitas bij kinderen, en het wordt in verband gebracht met een aantal cognitieve stoornissen en emotionele problemen (Figuur 4).

Figuur 4. Eugenia Martínez Vallejo, afgebeeld op dit schilderij uit 1680, had mogelijk het Prader-Willi-syndroom. Op slechts acht jaar oud woog ze ongeveer 120 pond, en ze kreeg de bijnaam "La Monstrua" (het monster).

Hoewel genetische tests kunnen worden gebruikt om een ​​diagnose te stellen, zijn er een aantal gedragsdiagnostische criteria verbonden aan PWS. Vanaf de geboorte tot de leeftijd van 2 jaar kunnen gebrek aan spierspanning en slecht zuiggedrag dienen als vroege tekenen van PWS.Vertragingen in de ontwikkeling worden gezien tussen de leeftijd van 6 en 12, en overmatig eten en cognitieve stoornissen die verband houden met PWS beginnen meestal iets later.

Hoewel de exacte mechanismen van PWS niet volledig worden begrepen, zijn er aanwijzingen dat getroffen personen hypothalamische afwijkingen hebben. Dit is niet verwonderlijk, gezien de rol van de hypothalamus bij het reguleren van honger en eten. Zoals u in het volgende gedeelte van dit hoofdstuk zult leren, is de hypothalamus echter ook betrokken bij de regulering van seksueel gedrag. Het gevolg is dat veel mensen die aan PWS lijden, tijdens de adolescentie niet geslachtsrijp worden.

Er is geen huidige behandeling of genezing voor PWS. Als het gewicht bij deze personen echter onder controle kan worden gehouden, neemt hun levensverwachting aanzienlijk toe (historisch gezien stierven PWS-patiënten vaak in de adolescentie of vroege volwassenheid). Vooruitgang in het gebruik van verschillende psychoactieve medicijnen en groeihormonen blijft de kwaliteit van leven van mensen met PWS verbeteren (Cassidy & Driscoll, 2009 Prader-Willi Syndrome Association, 2012).


Gerelateerde Links

Referenties: Verhoogde zoutconsumptie leidt tot waterbesparing en vermindert de vochtinname. Rakova N, Kitada K, Lercl K, Dahlmann A, Birukov A, Daub S, Kopp C, Pedchenko T, Zhang Y, Beck L, Johannes B, Marton A, Müller DN, Rauh M, Luft FC, Titze J. J Clin Invest. 2017 mei 1127 (5): 1932-1943. doi: 10.1172/JCI88530. Epub 2017 april 17. PMID: 28414302.

Een hoge zoutinname geeft opnieuw prioriteit aan het osmolyt- en energiemetabolisme voor het behoud van lichaamsvloeistoffen. Kitada K, Daub S, Zhang Y, Klein JD, Nakano D, Pedchenko T, Lantier L, LaRocque LM, Marton A, Neubert P, Schröder A, Rakova N, Jantsch J, Dikalova AE, Dikalov SI, Harrison DG, Müller DN , Nishiyama A, Rauh M, Harris RC, Luft FC, Wassermann DH, Sands JM, Titze J. J Clin Invest. 2017 mei 1127 (5): 1944-1959. doi: 10.1172/JCI88532. Epub 2017 april 17. PMID: 28414295.

Financiering: NIH's National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI) en National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases (NIDDK) Duitse federale ministerie voor economie en technologie/DLR Forschung unter Weltraumbedingungen American Heart Association Renal Research Institute TOYOBO Biotechnology Foundation Interdisciplinair centrum voor klinische Onderzoek Erlangen en Deutsche Forschungsgemeinschaft.


Regulering van het koolhydraatmetabolisme | Biochemie

De volgende punten belichten de vier belangrijkste stadia voor herregulering van het koolhydraatmetabolisme. De fasen zijn: 1. Regulering van het koolhydraatmetabolisme op cellulair en enzymatisch niveau 2. Regulering van glycolyse, gluconeo-genese en hexosemonofosfaatshunt 3. Regulering van glycogeenmetabolisme 4. Regulering van de citroenzuurcyclus.

Stadia voor de regulering van het koolhydraatmetabolisme:

  1. Regulering van het koolhydraatmetabolisme op cellulair en enzymatisch niveau
  2. Regulatie van Glycolyse, Gluconeo-Genesis en Hexose Monofosfaat Shunt
  3. Regulering van het glycogeenmetabolisme
  4. Regulering van de citroenzuurcyclus

Regulatie van koolhydraatmetabolisme op cellulair en enzymatisch niveau:

A. De veranderingen in de stofwisseling hangen volledig af van de veranderingen in de beschikbaarheid van substraten. De concentratie van glucose, vetzuren en aminozuren in het bloed beïnvloedt hun snelheid en patroon van stofwisseling in veel weefsels.

B. Veranderingen in de concentraties van glucose, vetzuren en aminozuren in het bloed als gevolg van veranderingen in de beschikbaarheid van de voeding kunnen de snelheid van secretie van hormonen die het patroon van het metabolisme in metabole routes beïnvloeden, veranderen.

C. Drie soorten mechanismen zijn verantwoordelijk voor het reguleren van de activiteit van enzymen die betrokken zijn bij het koolhydraatmetabolisme:

(i) Veranderingen in de snelheid van enzymsynthese.

(ii) Omzetting van een inactief naar een actief enzym.

Regulatie van glycolyse, gluconeo-genese en Hexose monofosfaat shunt:

A. Glucokinase katalyseert de omzetting van glucose in glucose-6-fosfaat. In hetzelfde extra mitochondriale gebied wordt ook glucose-6-fosfatase gevonden dat dezelfde interconversie in de omgekeerde richting katalyseert bij de toevoer van voldoende auto-hybohydraat, de glucokinase-activiteit neemt toe, terwijl de glucose-6-fosfatase-activiteit wordt verlaagd.

Bij honger daalt de glu­cokinase-activiteit in vergelijking met glucose-6-fosfatase-activiteit.

B. Onder de beschikbaarheid van glucose worden de enzymen die glucose gebruiken allemaal geactiveerd, maar de enzymen die glucose produceren door gluconeogenese zijn allemaal onderdrukt. De secretie van insuline regelt de activiteit van de enzymen die verantwoordelijk zijn voor zowel glycolyse als gluconeogenese.

C. Beide dehydrogenasen van de HMP-shunt zijn adaptieve enzymen, aangezien hun activiteit zowel bij goed gevoede dieren als bij toediening van insuline aan een diabetisch dier wordt verhoogd. Hun activiteit is laag bij diabetes of vasten. Vergelijkbaar gedrag is gevonden in '8220Malic enzyme'8221 en ATP-dtraatlyase. Dit geeft aan dat deze twee enzymen eerder betrokken zijn bij lipogenese dan bij glu­coneogenese.

NS. De activiteit van pyruvaatdehydrogenase is verminderd omdat het wordt gereguleerd door fosforylering waarbij een ATP-specifiek kinase betrokken is en de activiteit ervan wordt verhoogd door defosforylering door een fosfatase. Zo wordt pyruvaatdehydrogenase geremd tijdens de vetzuuroxidatie. Zijn activiteit neemt af na toediening van insuline en neemt af bij uithongering.

e. De allosterische controle van de activiteit van een enzym is ook beschikbaar in het koolhydraatmetabolisme. Bij gluconeogenese vereist de synthese van oxaalacetaat uit pyruvaat door het enzym pyruvaatcarboxylase de aanwezigheid van acetyl-CoA als een allos­terische activator.

De activering van pyruvaatcarboxylase en de remming van pyru­vaatdehydrogenase door acetyl-CoA, gevormd door de oxidatie van vetzuren, helpt de sparende werking van vetzuuroxidatie te verklaren.

Wat betreft de oxidatie van pyruvaat en de stimulatie van gluconeogenese in de lever (Fig. 19.1), is de belangrijkste rol van vetzuuroxidatie bij het bevorderen van gluco­neogenese het leveren van ATP dat nodig is in de pyruvaatcarboxylase- en fosfoenolpyruvaatcarboxykinasereacties.

F. Glucagon versnelt de gluconeogenese in de lever, waarschijnlijk door het verhogen van de cAMP-concentraties die de substraatconcentratie stimuleren door de fosfoenol-pyruvaatcarboxykinasereactie en het remmen van pyruvaatkinase. Glucagon stimuleert ook trifosfatase om het glycerolmetabolisme te bevorderen.

G. Fosfofructokinase, die een sleutelpositie inneemt bij het reguleren van glycolyse, wordt geremd door citraat en ATP en wordt geactiveerd door AMP. De glycolyse wordt verhoogd met de toename van de AMP-concentratie tijdens anoxie.

De remming van phos­phofructokinase door citraat en ATP is een andere verklaring voor de sparende werking van vetzuuroxidatie en glucoseoxidatie. Het gevolg van de remming van fosfofructokinase is een accumulatie van glucose-6-fosfaat, dat op zijn beurt de verdere opname van glucose remt door allosterische remming van hexokinase.

Regulering van het glycogeenmetabolisme:

A. De regulatie van het glycogeenmetabolisme wordt beïnvloed door de balans in activering tussen de enzymen van glycogeensynthese en die van glycogeenafbraak, evenals de hormonale controle.

B. Cyclisch AMP-afhankelijk eiwitkinase ac­tiveert fosforylase b-kinase en inac­tiveert glycogeensynthetase. Aldus bevordert remming van glycogenose de glycogenose en remming van glycogenese verbetert de glycogenose.

C. Het glycogeenmetabolisme in de lever wordt gereguleerd door de concentratie van fosfo­rylase a. Dit enzym regelt niet alleen de snelheidsbeperkende stap in glycogenoïyse, maar remt ook de activiteit van synthetase, fosfatase en daardoor continuRols glyco­gensynthese.

NS. Inactivering van fosforylase wordt veroorzaakt door glucose en activering wordt veroorzaakt door 5'8242-AMP.

e. Er is gesuggereerd dat catecholamine's, waaronder epinefrine, glycogenoïyse stimuleren door een additiemechanisme dat geen cAMP omvat. Deze mechanismen omvatten waarschijnlijk directe stimulering van fosforylasekinase door Ca++. Cyclische AMP-onafhankelijke glycogenese wordt ook veroorzaakt door vasopressine, oxytocine en an­giotensine II.

F. Fosforylase wordt onmiddellijk geactiveerd, gevolgd door de activering van glycogeensynthetase bij toediening van insu­lin. De aanwezigheid van glucose is essentieel voor de effecten van insuline.

Regulatie van de citroenzuurcyclus:

A. De activiteit van de enzymen van de citroenzuurcyclus is onmiddellijk afhankelijk van de toevoer van geoxideerde dehydrogenase-cofactoren (bijv. NAD), die op hun beurt deshypendant is van de beschikbaarheid van ADP en uiteindelijk van de mate van gebruik van ATP.

B. Controle van de citroenzuurcyclus vindt plaats bij de pyruvaatdehydrogenasestap. Controle kan worden ervaren door allosterische remming van citraatsynthase door ATP of vetzuuracyl-CoA met lange keten.

C. Oxaalacetaat remt succinaatdehydro­genase en de beschikbaarheid van oxaloace­taat, zoals gecontroleerd door malaatdehydroge­nase, hangt af van de verhoudingen van de concentraties van NADH en NAD+.

NS. De toename in de verhouding van de concentratie van ATP en ADP wordt geacht de verhouding van de concentratie van GTP en BBP bij de succinaatthiokinasestap te verhogen, waardoor de concentratie van succinyl-CoA toeneemt.


Waterstofwisseling in het menselijk lichaam | Biologie

In dit artikel zullen we bespreken over:- 1. Inleiding tot het watermetabolisme 2. Verdeling van water in het lichaam 3. Watergehalte in verschillende weefsels 4. Functies van water 5. Waterbalans.

Inleiding tot het watermetabolisme:

Van de drie factoren, water, zouten en voedsel, is water de belangrijkste. Als we bedenken dat het leven zich eerst ontwikkelde in een aquatisch medium, zal het niemand verbazen dat water de meest essentiële stof voor leven is. Ontbering van water zal een onderwerp veel eerder doden dan ontbering van zout of voedsel. Bij watergebrek vindt de dood plaats in de kortst mogelijke tijd (in ongeveer een week), wanneer slechts 20% van het totale lichaamsgewicht verloren gaat.

Ons vroegere idee over de chemische samenstelling van water, met de formule H2O met een molecuulgewicht van 18, verandert snel en is nu waarschijnlijk niet meer houdbaar. Door de verschillende eigenschappen van water te bestuderen, suggereert de moderne scheikunde dat water eigenlijk een polymeer van H . is2O.

De kritische temperatuur van water is 365°C. Kokend water is (H2O)3, ijs is (H2O)4 en gewoon water is een mengsel van beide. Experimenten met zwaar water (D2O) hebben veel aspecten van het watermetabolisme verduidelijkt.

Distributie van water in het lichaam:

Het totale watergehalte is 60% tot 70% van het volwassen lichaamsgewicht, d.w.z. 45-49 liter, waarbij vrouwtjes iets lagere waarden hebben dan mannetjes. Geaccumuleerde bewijzen suggereren dat het gebruik van lichaamsgewicht als referentieparameter van het lichaamswatergehalte omgekeerd evenredig is met de adipositas van het organisme.

Dus een toename van vetweefsel in het lichaam zal automatisch resulteren in een wederzijdse afname van het totale watergehalte, uitgedrukt in procenten van het lichaamsgewicht. Om de fouten in het concept van totaal lichaamswater te minimaliseren, introduceerde Behnke de term vetvrije massa die bestaat uit functioneel weefsel dat alleen essentieel vet bevat.

Het totale lichaamswater berekend op vetvrije basis, volgens het concept van vetvrije massa, voor een groot aantal dieren, bijv. ratten, cavia's, katten, honden, apen, enz., was gemiddeld 73,2%, variërend van 70 —76%. Deze meting is alleen van toepassing op normale volwassenen. Bij zeer jonge kinderen en bij mensen met andere afwijkingen zijn afwijkingen te verwachten.

Het totale lichaamswater is verdeeld over twee hoofdcompartimenten:

(1) Intracellulair, ongeveer 50% van het lichaamsgewicht (d.w.z. 39 liter), en

(2) Extra­cellulair —20% van het lichaamsgewicht, d.w.z. 14 liter, waarvan 3 liter in plasma en 11 liter in interstitiële vloeistof en lymfe.

Recente onderzoeken geven aan dat hoewel het concept van een enkele intracellulaire watercomponent nog steeds bruikbaar is, de extra&verlegen component meer heterogeen is en onderverdeeld in vier subcomponenten:

1. Bloedplasma (4,5% lichaamswater).

2. Interstitiële vloeistof en lymfe (8%).

3. Dicht bindweefsel, kraakbeen, botten (6%).

4. Transcellulaire vloeistoffen (1,5%), zoals waterige en glasachtige humor, cerebro- en shyspinale vloeistof, endolymfe, perilymfe, enz.

Een man met een gewicht van 11 stenen (70 kg) houdt ongeveer 47 liter water in het lichaam. Hiervan bevindt zich 20 liter (ongeveer de helft) in de spieren en 10 liter (ongeveer een vijfde) in de huid. Bloed bevat ongeveer een veertiende deel van het totale lichaamswater. Bij jonge dieren en in zeer actieve weefsels is het watergehalte veel hoger. Een baby bevat meer dan 70% van zijn lichaamsgewicht water. Het watergehalte is maximaal bij de foetus en neemt af met de leeftijd.

Watergehalte in verschillende weefsels:

Het percentage water in verschillende weefsels is als volgt: huid, 20% spieren, 75-80% bloed, 76% plasma, 92% bindweefsel, 60% bloedlichaampjes, 60% (totale hoeveelheid water in het bloed is 4-5 liter ) zenuwweefsel - grijze stof, 85% (meer dan in bloed, maar toch vast) witte stof, 70% vetweefsel, 20% dentine, 10% (minst en dus hardste) botten (zonder merg), 25% hersenvocht , 99%.

Deze cijfers zijn bij benadering en gemiddeld. Het watergehalte van de weefsels en organen varieert van tijd tot tijd, afhankelijk van het verlies en de toevoer van water en de mate van activiteit.

Er moet aan worden herinnerd dat het watergehalte van het lichaam afkomstig is van twee bronnen:

(b) Als eindproduct van het metabolisme.

Het eerste kan men beter exogeen water noemen en het laatste als endogeen water.

Het lichaamswater blijft in twee toestanden:

(a) in de vrije staat, d.w.z. niet gecombineerd met iets. Het meeste lichaamswater blijft in deze vorm. In dit water kunnen verschillende stoffen opgelost blijven en door ultrafiltratie worden verwijderd,

(b) Gebonden water. Dit is een zeer kleine hoeveelheid. In deze vorm blijft water samen met de colloïden en andere stoffen achter.

Metabool water (endogeen water):

Dit water komt als eindproduct van de stofwisseling. Bijna alle H van vast voedsel wordt omgezet in wa­ter, slechts ongeveer 5 g H wordt uitgescheiden in de vorm van ammoniak, ureum, enz. Verschillende voedingsmiddelen leveren verschillende hoeveelheden water op.

Geschatte cijfers worden hieronder gegeven:

Functies van water:

Enkele van de belangrijke fysiologische functies van water worden hieronder samengevat:

l. Het is een essentieel bestanddeel van levende cellen. Geen enkel levend wezen kan het drogen weerstaan.

ii. Door zijn oplosmiddelwerking:

Door zijn oplosmiddelwerking vormt het een groot aantal kristalloïdale en colloïdale oplossingen en dient zo als een universeel medium waarin de intracellulaire en extracellulaire chemische reacties plaatsvinden. Waarschijnlijk kan er geen chemische reactie in het lichaam plaatsvinden zonder water.

iii. Het fungeert als medium voor verschillende fysieke processen:

Het fungeert als medium voor verschillende fysieke processen, zoals osmose, diffusie, filtratie, enz.

Het is een belangrijk chemisch proces dat betrokken is bij de spijsvertering en het metabolisme. In dit proces worden de H- en OH-ionen van water geïntroduceerd in grotere moleculen en deze worden afgebroken tot kleinere eenheden.

v. Uitdroging en condensatie:

Bij deze processen wordt het watermolecuul verwijderd. Dit vindt plaats in bepaalde synthetische processen waarbij grotere deeltjes worden gevormd door de vereniging van kleinere. Bijvoorbeeld glyco­gen uit glucose. Deze actie is het omgekeerde van hydrolyse.

Water is een zeer goed ioniserend medium. Omdat de diëlektrische constante van water erg hoog is, kunnen tegengesteld geladen ionen naast elkaar bestaan ​​in water zonder veel interferentie.

vii. Het fungeert als een voertuig voor verschillende fysiologische processen:

(a) Voor opname van voedselmateriaal uit de darm

(b) Voor reabsorptie uit niertubuli

(c) Voor het vervoer van de verschillende voedingsmiddelen van plaats naar plaats

(d) Voor de drainage en uitscheiding van de eindproducten van het metabolisme

(e) Voor de vervaardiging van verschillende afscheidingen, zoals spijsverteringssappen, enz.,

(f) Om de hormonen naar hun plaats van activiteit te brengen, enz.

De fysische en chemische eigenschappen van water maken chemische reacties mogelijk die grote hoeveelheden warmte vereisen bij een lage lichaamstemperatuur.

De lichaamstemperatuur wordt op de volgende manieren door water geregeld:

(a) Warmteabsorptie — Door de hoge soortelijke warmte van water is meer warmte nodig om de temperatuur van 1 g water tot 1°C te verhogen dan de meeste bekende vaste stoffen en vloeistoffen. Dankzij deze eigenschap kan water grote hoeveelheden warmte opzuigen,

(b) Warmtegeleiding en -distributie - Omdat het warmtegeleidende vermogen van water zeer hoog is, werkt het als een zeer goed middel bij het afvoeren van warmte van de plaats van productie en het verspreiden ervan door het lichaam. Door de twee bovengenoemde eigenschappen fungeert water als een belangrijk onderdeel bij het reguleren van lichaamswarmte.

Water werkt als een smeermiddel om wrijving en uitdroging te voorkomen. In gewrichten, borstvlies, buikvlies, bindvlies, enz. is de waterige oplossing praktisch vetvrij en werkt als smeermiddel tegen wrijven en uitdrogen.

De waterige humor helpt de vorm en spanning van de oogbol in stand te houden en fungeert als een brekingsmedium voor licht.

De cerebrospinale vloeistof die bijna 99% water bevat, fungeert als een geweldige mechanische buffer die schade aan het zenuwstelsel voorkomt.

xii. Ademhalingsfunctie:

hoewel CO2 en O2 zijn slecht oplosbaar in water, toch is deze geringe oplosbaarheid van enorm belang voor de gasuitwisseling in de weefsels en longen. De vissen halen zuurstof bijna uitsluitend uit opgeloste O2 in water.

Water balans:

Er wordt continu water aangevoerd en uit het lichaam verloren. Maar toch wordt het totale watergehalte van het lichaam min of meer constant gehouden door een evenwicht te bewaren tussen aanvoer en verlies. Dit geeft aan dat er efficiënte machines moeten zijn om de waterbalans in stand te houden.

Waterbehoefte:

De totale waterbehoefte van een volwassene, onder normale omstandigheden, is ongeveer 2.500-3.000 ml, d.w.z. ongeveer 1 ml per calorie voedselinname. De helft van deze hoeveelheid (d.w.z. ongeveer 1.500 ml of een halve ml per calorie) moet worden ingenomen als gratis drankjes.

De bovenstaande cijfers zijn gemiddeld en bij benadering. Waterverlies door een van de kanalen kan onder verschillende omstandigheden stijgen of dalen. Verlies via de huid varieert afhankelijk van de temperatuur en vochtigheid van de atmosfeer en de verlegenheid en ook van de hoeveelheid spiertraining die wordt gedaan. In warme klimaten en bij inspanning kan de uitscheiding via de huid variëren van 3-10 liter per dag. Een hogere luchtvochtigheid vermindert het waterverlies via de huid.

De uitscheiding van water door de longen neemt ook toe bij warm en droog weer. Bij diarree, dysenterie, cholera, enz. gaat er meer water verloren in de feces, terwijl bij diurese meer water wordt uitgescheiden door de nieren. Het water dat wordt uitgescheiden in de spijsverteringssappen is geen verloren water. Omdat het bijna volledig wordt geabsorbeerd en er op deze manier ongeveer 5-7 liter water per dag circuleert. Het verlies aan speeksel en traanafscheiding is verwaarloosbaar onder normale omstandigheden.

Positieve en negatieve waterbalans:

Er wordt gezegd dat de waterbalans positief is (inname is groter dan verlies) bij baby's en kinderen in de groei, bij herstellenden, atleten en zwangere vrouwen die water opslaan en hun lichaamsweefsel opbouwen. Elke gram eiwit wordt vastgelegd met ongeveer 3 g water. Vet en glycogeen worden met minder water afgezet. Wanneer het dieet wordt gewijzigd van een hoog vetgehalte naar een hoog koolhydraatgehalte, vindt er waterretentie plaats en wordt de balans positief.

Waterbalans is negatief (verlies is groter dan inname) onder de volgende omstandigheden:

(a) Als het onderwerp dorst heeft,

(b) Wanneer een reeds bestaand oedeem verdwijnt als gevolg van diurese, en

(c) Wanneer het dieet wordt gewijzigd van veel koolhydraten en vocht in een hoog vetgehalte.

In elke toestand van verhoogd waterverlies, zal het relatieve aandeel van Na- en K-gehalte van de vloeistofuitscheiding aangeven of het water voornamelijk uit de extracellulaire of intracellulaire bronnen komt. Een hoog Na-gehalte geeft een extracellulaire bron aan, terwijl een hoog K-gehalte een intracellulaire bron aangeeft, op voorwaarde dat de inname constant blijft.

Regulering van de waterbalans:

Ondanks dat er voortdurend grote hoeveelheden water in en uit het lichaam verschijnen, wordt er een redelijk nauwkeurig evenwicht gehandhaafd tussen winst en verlies, wat erop wijst dat er een sterk regulerend mechanisme moet zijn. Het mechanisme dat de waterhuishouding regelt is zeer ingewikkeld en is nog niet volledig bekend.

De volgende factoren zijn daarbij nauw betrokken:

(ii) Autonoom zenuwstelsel - hypothalamus en het vasomotorische systeem,

De rollen van deze factoren worden hieronder besproken:

Een aantal endocrines nemen deel aan de waterregulering.

A. Posterieure hypofyse:

Het produceert twee hormonen, bijvoorbeeld antidiuretische hormonen of vasopressine en oxytocine, waarvan het antidiuretisch hormoon invloed heeft op de waterhuishouding (Fig. 10.118). Het antidiuretisch hormoon - Dit verhoogt de reabsorptie van water uit de distale niertubuli en vermindert zo het urinevolume. Het is heel interessant om op te merken dat de afscheiding van dit hormoon wordt geregeld door het watergehalte van het lichaam. Een teveel aan water drukt, terwijl uitdroging de afscheiding van dit hormoon stimuleert. Bij de dorstige dieren is de aanwezigheid van een antidiureticum in de urine aangetoond.

De bijnierschors scheidt aldosteron af, dat een belangrijke rol speelt bij het handhaven van de waterhuishouding. De secretie van aldosteron wordt gecontroleerd door het angiotensine II en ook door een hoog serum K+ en een laag serum Na+. De aldosteronen reguleren de waterhuishouding door ADH-afgifte uit de hypofyse, waardoor water wordt vastgehouden en dus het bloedvolume toeneemt (Fig. 10.118).

Bij bijnierschorsinsufficiëntie is er een verminderde reabsorptie van Na+ en als gevolg daarvan gaat er meer Na+ verloren in de urine. Er is een verhoogde reabsorptie van K+. De reabsorptie van CI is ook depressief. Er is een consequente verandering in de lichaamsvloeistoffen. De intracellulaire kristalloïde osmotische druk overschrijdt die van de extracellulaire crys­talloïde osmotische druk, en water stroomt van de extracellulaire vloeistof naar de intracellulaire vloeistof. Het plasmavolume neemt af en er is anhydremie en hemoconcentratie.

Injectie van adrenaline vermindert de niercirculatie door vernauwing van de niervaten en vermindert zo het urinevolume.

Thyroxine verhoogt het urinevolume samen met een verhoogde eliminatie van zout, waarschijnlijk niet door een direct effect op de nieren, maar door het algemene metabolisme te verhogen en dus de stikstofhoudende eindproducten te verhogen die als diuretica werken. Bij myxoedeem is er een verhoogde vochtretentie in het extracellulaire weefsel.

ii. Het autonome zenuwstelsel:

De hypothalamus regelt de secretie van antidiuretisch hormoon van de achterste hypofyse via het supra-opticohypofysaire kanaal. Laesie van dit kanaal of het overeenkomstige gebied van de hypothalamus of ziekte van de achterste hypofyse veroorzaakt intense polyurie die bekend staat als diabetes insipidus.

De functie van de hypothalamus kan op de volgende manier worden gecontroleerd: het watergehalte van het lichaam - overtollig water verdunt het bloed en verlaagt de osmotische druk, waardoor de hypothalamus wordt onderdrukt, wat leidt tot minder secretie van antidiuretisch hormoon en dientengevolge wordt diurese geproduceerd . Wanneer het lichaamswater wordt verminderd, neemt de osmotische druk van het bloed toe, wordt de hypothalamus gestimuleerd - er wordt meer antidiuretisch hormoon uitgescheiden en bijgevolg wordt het urinevolume verminderd.

De vaatvernauwende en vaatverwijdende zenuwen spelen ook een belangrijke rol bij de regulering van de niercirculatie en de algemene bloeddruk.

Wanneer het watergehalte van het lichaam stijgt, zoals door overmatige inname van water, of injecties met zoutoplossing, enz. scheiden de nieren meer water uit.

Dit effect kan worden toegeschreven aan:

(a) Verhoogd bloedvolume en daaruit voortvloeiende stijging van de bloeddruk en daardoor verhoogde filtratiedruk,

(b) Verdunning van plasma-eiwitten, verlaging van de colloïdale osmotische druk en bijgevolg verhoging van de beschikbare filtratiedruk,

(c) Verhoging van het aantal actieve glomeruli, en

(d) Het verlagen van de mate van waterreabsorptie door de niertubuli. Het is aangetoond dat de eerste twee effecten verwaarloosbaar zijn. Bij de mens vindt geen toename van de glomerulaire filtratie plaats totdat het urinevolume 900 ml per uur overschrijdt.

Met betrekking tot de derde factor is bewezen dat er bij bepaalde diersoorten enige toename is van het aantal actieve glomeruli onder dergelijke omstandigheden. Het valt te betwijfelen of deze verandering bij de mens überhaupt plaatsvindt. Maar zelfs als wordt aangenomen dat het plaatsvindt, kan dit de enorme toename van het urinevolume, dat wel twintig keer de normale waarde kan zijn, niet verklaren.

(e) Er is waargenomen dat de toename van het centrale bloedvolume de urineproductie verhoogt door de remming van de secretie van ADH. Er wordt gesuggereerd dat de remming van ADH-secretie reflexmatig plaatsvindt door de stimulatie van rekreceptoren die aanwezig zijn in de linker atriale wand, en

(f) Daarnaast speelt angiotensine II, dat wordt gevormd door de nieren, een belangrijke rol bij de regulering van de waterhuishouding door de afscheiding van aldosteron (Fig. 10.118).

De vierde factor is daarom de belangrijkste factor bij het reguleren van de wateruitscheiding door de nieren onder fysiologische omstandigheden. Er is al uitgelegd hoe het watergehalte de secretie van het antidiuretisch hormoon uit de hypofyse reguleert, waarvan de mate van renale reabsorptie afhangt.

NS. Ademhaling Longen en huid:

Deze kanalen spelen ook een aanzienlijke rol bij de regulering van de waterhuishouding door variabele hoeveelheden water uit te scheiden.

v. Verschijnselen van dorst:

Wanneer er meer vocht verloren gaat, zoals bij diarree, braken, diurese, zweten, bloedingen, etc. heeft de proefpersoon dorst en neemt water. Dorst kan worden gedefinieerd als de specifieke 'honger naar water'. Op deze manier wordt de hoeveelheid verloren water weer aangevuld. Bij dieren die in winterslaap zijn, is het metabolisme zo laag dat het water dat wordt geproduceerd door de oxidatie van voedingsmiddelen voldoende is om het waterverlies te compenseren. Daarom wordt onder dergelijke omstandigheden geen dorst gevoeld.

Drinken wordt gestimuleerd door drie soorten prikkels:

A. Een toename van de vasculaire toniciteit, zelfs zonder enige verandering in het bloedvolume.

B. Een daling van het bloedvolume, zelfs wanneer deze niet gepaard gaat met een stijging van de osmolariteit.

C. Een derde factor die bij sommige dieren werkt, is een temperatuurstijging die het drinken kan stimuleren nog voordat er een duidelijke verandering in het lichaamswatergehalte is.

Er is weinig bekend over de receptoren die het dorstgevoel mediëren. Vermoedelijk hangt het aanvankelijke gevoel van dorst af van veranderingen in het bloedvolume en de osmolariteit - wanneer de juiste hoeveelheid water is gedronken, verdwijnt het gevoel vanwege de activiteit van orale en maagreceptoren. Het dorstcentrum bevindt zich in het midhypothalamische gebied nabij de paraventriculaire kern (caudaal van de osmoreceptoren).

Dus wanneer het watergehalte van het lichaam toeneemt, wordt de waterbalans op twee manieren in stand gehouden:

(i) Door de wateropname te verminderen:

De proefpersoon heeft geen dorst en neemt geen water.

(ii) Door het waterverlies te vergroten:

Dit wordt gedaan door de secretie van antidiuretisch hormoon door de hypothalamus te verminderen en zo diurese te veroorzaken.

Wanneer het watergehalte van het lichaam wordt verminderd (door verlies, enz.), vinden er precies tegenovergestelde processen plaats en wordt het evenwicht dus gehandhaafd.


Homeostase en regulatie in het menselijk lichaam

Het menselijk lichaam bestaat uit biljoenen cellen die allemaal samenwerken voor het onderhoud van het hele organisme. Hoewel cellen, weefsels en organen heel verschillende functies kunnen vervullen, zijn alle cellen in het lichaam vergelijkbaar in hun metabolische behoeften. Het handhaven van een constant intern milieu door de cellen te voorzien van wat ze nodig hebben om te overleven (zuurstof, voedingsstoffen en verwijdering van afvalstoffen) is noodzakelijk voor het welzijn van individuele cellen en van het hele lichaam. De vele processen waarmee het lichaam zijn interne omgeving regelt, worden gezamenlijk homeostase genoemd. De complementaire activiteit van belangrijke lichaamssystemen handhaaft de homeostase.

Homeostase

Homeostase verwijst naar stabiliteit, balans of evenwicht in een cel of het lichaam. Het is het vermogen van een organisme om een ​​constante interne omgeving te behouden. Homeostase is een belangrijk kenmerk van levende wezens. Het behouden van een stabiele interne omgeving vereist constante aanpassingen als de omstandigheden binnen en buiten de cel veranderen. Het aanpassen van systemen binnen een cel wordt homeostatische regeling genoemd. Omdat de interne en externe omgeving van een cel voortdurend veranderen, moeten er continu aanpassingen worden gedaan om op of in de buurt van het instelpunt (het normale niveau of bereik) te blijven. Homeostase kan worden gezien als een dynamisch evenwicht in plaats van een constante, onveranderlijke toestand.

Feedback-regellussen

Het endocriene systeem speelt een belangrijke rol bij de homeostase omdat hormonen de activiteit van lichaamscellen reguleren. De afgifte van hormonen in het bloed wordt gecontroleerd door een stimulus. De stimulus veroorzaakt bijvoorbeeld een toename of een afname van de hoeveelheid uitgescheiden hormoon. Vervolgens verandert de reactie op een stimulus de interne omstandigheden en kan zelf een nieuwe stimulus worden. Dit zelfregulerende mechanisme wordt feedbackregulatie genoemd.

Feedbackregulatie vindt plaats wanneer de reactie op een stimulus een of ander effect heeft op de oorspronkelijke stimulus. Het type respons bepaalt hoe de feedback wordt genoemd. Negatieve feedback treedt op wanneer de reactie op een stimulus de oorspronkelijke stimulus vermindert. Positieve feedback treedt op wanneer de reactie op een stimulus de oorspronkelijke stimulus verhoogt.

Thermoregulatie: een negatieve feedbacklus

Negatieve feedback is de meest voorkomende feedbacklus in biologische systemen. Het systeem werkt om de richting van verandering om te keren. Omdat dit de neiging heeft om dingen constant te houden, kan het homeostatische evenwicht worden gehandhaafd. Wanneer bijvoorbeeld de concentratie van koolstofdioxide in het menselijk lichaam toeneemt, krijgen de longen het signaal om hun activiteit te verhogen en meer koolstofdioxide uit te ademen (uw ademhalingssnelheid neemt toe). Thermoregulatie is een ander voorbeeld van negatieve feedback. Wanneer de lichaamstemperatuur stijgt, voelen receptoren in de huid en de hypothalamus de temperatuurverandering. De temperatuurverandering (stimulus) triggert een commando vanuit de hersenen. Dit commando veroorzaakt een reactie (de huid maakt zweet en bloedvaten in de buurt van het huidoppervlak verwijden), wat helpt om de lichaamstemperatuur te verlagen. Figuur 1 laat zien hoe de reactie op een stimulus de oorspronkelijke stimulus in een ander negatief feedbackmechanisme van het lichaam vermindert.

Figuur 1: Controle van de bloedglucosespiegel is een voorbeeld van negatieve feedback. De bloedglucoseconcentratie stijgt na een maaltijd (de stimulus). Het hormoon insuline wordt afgegeven door de alvleesklier en versnelt het transport van glucose uit het bloed naar geselecteerde weefsels (de respons). De bloedglucoseconcentraties nemen dan af, waardoor de oorspronkelijke stimulus afneemt. De secretie van insuline in het bloed wordt dan verminderd.

Positieve feedback komt minder vaak voor in biologische systemen. Positieve feedback werkt om de richting van verandering te versnellen. Een voorbeeld van positieve feedback is lactatie (melkproductie). Terwijl de baby zuigt, zorgen zenuwsignalen van de borstklieren ervoor dat het hormoon prolactine wordt uitgescheiden door de hypofyse. Hoe meer de baby zuigt, hoe meer prolactine er vrijkomt, wat de verdere melkproductie stimuleert.

Niet veel feedbackmechanismen in het lichaam zijn gebaseerd op positieve feedback. Positieve feedback versnelt de richting van verandering, wat leidt tot een toenemende hormoonconcentratie, een toestand die verder van homeostase af beweegt.

Systeeminteracties

Elk lichaamssysteem draagt ​​bij aan de homeostase van andere systemen en van het hele organisme. Geen enkel systeem van het lichaam werkt geïsoleerd en het welzijn van de persoon hangt af van het welzijn van alle op elkaar inwerkende lichaamssystemen. Een verstoring binnen één systeem heeft doorgaans gevolgen voor meerdere andere lichaamssystemen. De meeste van deze orgaansystemen worden gecontroleerd door hormonen die worden uitgescheiden door de hypofyse, een onderdeel van het endocriene systeem. Tabel 1 vat samen hoe verschillende lichaamssystemen samenwerken om de homeostase te handhaven.

De belangrijkste voorbeelden van homeostase bij zoogdieren zijn als volgt:

• De regeling van de hoeveelheden water en mineralen in het lichaam. Dit staat bekend als osmoregulatie. Dit gebeurt voornamelijk in de nieren.
• Het afvoeren van metabolisch afval. Dit staat bekend als uitscheiding. Dit wordt gedaan door de uitscheidingsorganen zoals de nieren en de longen.
• De regulering van de lichaamstemperatuur. Dit wordt voornamelijk gedaan door de huid.
• De regulering van de bloedglucosespiegel. Dit wordt voornamelijk gedaan door de lever en de insuline en glucagon die door de alvleesklier in het lichaam worden uitgescheiden.

Tabel 1: Soorten homeostatische regulatie in het lichaam

Endocrien systeem

Het endocriene systeem, weergegeven in figuur 2, omvat klieren die hormonen afscheiden in de bloedbaan. Hormonen zijn chemische boodschappermoleculen die door cellen in een deel van het lichaam worden gemaakt en veranderingen in cellen in een ander deel van het lichaam veroorzaken. Het endocriene systeem regelt het metabolisme en de ontwikkeling van de meeste lichaamscellen en lichaamssystemen door middel van feedbackmechanismen. Thyrotropin-releasing Hormone (TRH) en Thyroid Stimulating Hormone (TSH) worden bijvoorbeeld gecontroleerd door een aantal negatieve feedbackmechanismen. De endocriene klieren geven ook hormonen af ​​die de huid- en haarkleur, de eetlust en secundaire geslachtskenmerken van mannen en vrouwen beïnvloeden.

Figuur 2: Het endocriene systeem controleert bijna elk ander lichaamssysteem via feedbackmechanismen. De meeste mechanismen van het endocriene systeem zijn negatieve feedback.

Het endocriene systeem heeft een regulerend effect op andere orgaansystemen in het menselijk lichaam. In het spierstelsel passen hormonen het spiermetabolisme, de energieproductie en de groei aan. In het zenuwstelsel beïnvloeden hormonen het neurale metabolisme, reguleren ze de vloeistof- en ionenconcentratie en helpen ze bij reproductieve hormonen die de hersenontwikkeling beïnvloeden.

Urinewegen

Giftige afvalstoffen hopen zich op in het bloed wanneer eiwitten en nucleïnezuren worden afgebroken en door het lichaam worden gebruikt. Het urinestelsel bevrijdt het lichaam van deze afvalstoffen. Het urinewegstelsel is ook direct betrokken bij het handhaven van het juiste bloedvolume. De nieren spelen ook een belangrijke rol bij het op peil houden van het juiste zout- en watergehalte van het lichaam. Externe veranderingen, zoals warm weer, die leiden tot overmatig vochtverlies, triggeren feedbackmechanismen die het vochtgehalte van het lichaam op peil houden door vochtverlies te remmen. De nieren produceren ook het hormoon erytropoëtine, ook bekend als EPO, dat de productie van rode bloedcellen stimuleert.

Voortplantingssysteem

Het voortplantingssysteem doet weinig voor de homeostase van het organisme. Het voortplantingssysteem heeft in plaats daarvan betrekking op het onderhoud van de soort. Geslachtshormonen hebben echter wel effect op andere lichaamssystemen en een disbalans in geslachtshormonen kan leiden tot verschillende aandoeningen. Een vrouw van wie de eierstokken vroeg in het leven worden verwijderd, loopt bijvoorbeeld een hoger risico op het ontwikkelen van osteoporose, een aandoening waarbij botten dun zijn en gemakkelijk breken. Het hormoon oestrogeen, geproduceerd door de eierstokken, is belangrijk voor de botgroei. Daarom zal een vrouw die geen oestrogeen produceert, een verminderde botontwikkeling hebben.

Verstoring van de homeostase

Veel homeostatische mechanismen houden de interne omgeving binnen bepaalde grenzen (of setpoints). Wanneer de cellen in je lichaam niet goed werken, wordt de homeostatische balans verstoord. Homeostatische onbalans kan leiden tot een ziektetoestand. Ziekte en cellulaire storing kunnen op twee fundamentele manieren worden veroorzaakt: door een tekort (cellen krijgen niet alles wat ze nodig hebben) of toxiciteit (cellen worden vergiftigd door dingen die ze niet nodig hebben). Wanneer de homeostase wordt onderbroken, kan je lichaam het probleem op basis van bepaalde invloeden corrigeren of verergeren. Naast erfelijke (genetische) invloeden zijn er externe invloeden die gebaseerd zijn op leefstijlkeuzes en blootstelling aan de omgeving. Deze factoren samen beïnvloeden het vermogen van het lichaam om het homeostatische evenwicht te behouden. Het endocriene systeem van een persoon met diabetes heeft moeite om de juiste bloedglucosespiegel te handhaven. Een diabeticus moet zijn bloedglucosewaarden vele malen gedurende de dag controleren, zoals weergegeven in figuur 3, en de dagelijkse suikerinname controleren.

Figuur 3: Een persoon met diabetes moet zijn bloedglucose zorgvuldig controleren. Deze glucosemeter analyseert slechts een kleine druppel bloed.

Interne invloeden: erfelijkheid

Genetica: Genen worden soms uit- of ingeschakeld vanwege externe factoren waar we enige controle over hebben. Andere keren kan er weinig worden gedaan om de ontwikkeling van bepaalde genetische ziekten en aandoeningen te voorkomen. In dergelijke gevallen kunnen medicijnen het lichaam van een persoon helpen de homeostase terug te krijgen. Een voorbeeld is de stofwisselingsstoornis Type 1-diabetes, een aandoening waarbij de alvleesklier niet langer voldoende insuline aanmaakt om te reageren op veranderingen in iemands bloedglucosespiegel. Insulinevervangende therapie, in combinatie met het tellen van koolhydraten en zorgvuldige controle van de bloedglucoseconcentratie, is een manier om de verwerking van glucose door het lichaam weer in balans te brengen. Kanker kan genetisch worden geërfd of het gevolg zijn van een mutatie die wordt veroorzaakt door blootstelling aan toxine, zoals straling of schadelijke medicijnen. Een persoon kan ook een aanleg erven om een ​​ziekte zoals hartziekte te ontwikkelen. Dergelijke ziekten kunnen worden uitgesteld of voorkomen als de persoon voedzaam voedsel eet, regelmatig aan lichaamsbeweging doet en niet rookt.

Externe invloeden: levensstijl

Voeding: Als uw dieet bepaalde vitamines of mineralen mist, zullen uw cellen slecht functioneren en loopt u het risico een ziekte te krijgen. Een menstruerende vrouw met onvoldoende ijzerinname via de voeding zal bijvoorbeeld bloedarmoede krijgen. Hemoglobine, het molecuul dat ervoor zorgt dat rode bloedcellen zuurstof kunnen transporteren, heeft ijzer nodig. Daarom zal het bloed van een anemische vrouw een verminderd zuurstoftransporterend vermogen hebben. In milde gevallen kunnen de symptomen vaag zijn (bijv. vermoeidheid), maar als de bloedarmoede ernstig is, zal het lichaam proberen dit te compenseren door het hartminuutvolume te verhogen, wat leidt tot zwakte, onregelmatige hartslag en in ernstige gevallen hartfalen.

Fysieke activiteit: Lichaamsbeweging is essentieel voor het goed functioneren van onze cellen en lichamen.Voldoende rust en regelmatige lichaamsbeweging zijn voorbeelden van activiteiten die de homeostase beïnvloeden. Gebrek aan slaap houdt verband met een aantal gezondheidsproblemen, zoals een onregelmatige hartslag, vermoeidheid, angst en hoofdpijn. Overgewicht en obesitas, twee aandoeningen die verband houden met slechte voeding en gebrek aan lichaamsbeweging, hebben een grote invloed op veel orgaansystemen en hun homeostatische mechanismen. Overgewicht of obesitas verhoogt het risico op het ontwikkelen van hartaandoeningen, diabetes type 2 en bepaalde vormen van kanker. Het is aangetoond dat fit blijven door regelmatig deel te nemen aan aerobe activiteiten zoals wandelen, zoals weergegeven in figuur 4, veel van deze ziekten helpt voorkomen.

Afbeelding 4: Het toevoegen van fysieke activiteit aan uw routine kan zo eenvoudig zijn als in totaal 60 minuten per dag, vijf keer per week wandelen.

Mentale gezondheid: Je fysieke gezondheid en mentale gezondheid zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden. Onze emoties veroorzaken chemische veranderingen in ons lichaam die verschillende effecten hebben op onze gedachten en gevoelens. Negatieve stress (ook wel distress genoemd) kan een negatieve invloed hebben op de geestelijke gezondheid. Het is aangetoond dat regelmatige lichaamsbeweging het mentale en fysieke welzijn verbetert en mensen helpt om te gaan met stress. Regelmatige lichaamsbeweging verhoogt onder andere het vermogen van het cardiovasculaire systeem om zuurstof af te geven aan lichaamscellen, inclusief de hersencellen. Medicijnen die kunnen helpen de hoeveelheid bepaalde stemmingsveranderende chemicaliën in de hersenen in evenwicht te brengen, worden vaak voorgeschreven aan mensen met mentale en stemmingsstoornissen. Dit is een voorbeeld van medische hulp bij het stabiliseren van een verstoring van de homeostase.

Blootstelling aan het milieu

Elke stof die de cellulaire functie verstoort en cellulaire storing veroorzaakt, is een cellulair toxine. Er zijn veel verschillende bronnen van gifstoffen, bijvoorbeeld natuurlijke of synthetische drugs, planten en dierenbeten. Luchtvervuiling, een andere vorm van milieublootstelling aan toxines, wordt getoond in figuur 5. Een vaak gezien voorbeeld van blootstelling aan cellulaire toxines is door een overdosis drugs. Wanneer een persoon te veel van een medicijn neemt dat het centrale zenuwstelsel aantast, worden basale levensfuncties zoals ademhaling en hartslag verstoord. Dergelijke verstoringen kunnen leiden tot coma, hersenbeschadiging en zelfs de dood.

Figuur 5: Luchtverontreiniging kan milieublootstelling veroorzaken aan cellulaire toxines zoals kwik.

De zes hierboven beschreven factoren hebben hun effect op cellulair niveau. Een tekort of gebrek aan gunstige routes, of dit nu wordt veroorzaakt door een interne of externe invloed, zal bijna altijd resulteren in een schadelijke verandering in de homeostase. Te veel toxiciteit veroorzaakt ook homeostatische onbalans, wat resulteert in cellulaire storing. Door negatieve gezondheidsinvloeden weg te nemen en te zorgen voor voldoende positieve gezondheidsinvloeden, is je lichaam beter in staat om zichzelf te reguleren en te herstellen, waardoor de homeostase behouden blijft.


8.4: Regulering van lichaamsprocessen - Biologie

Wij gebruiken beide!

Thermoregulatie

Alle zoogdieren genereren warmte en hebben manieren om het in hun lichaam vast te houden. Ze hebben ook fysiologische methoden om de warmtetoename, het vasthouden van lichaamswarmte en het warmteverlies in evenwicht te brengen, zodat ze een constante lichaamstemperatuur kunnen behouden. Hierdoor zijn ze niet afhankelijk van het opnemen van warmte uit hun omgeving en kunnen ze op elk moment van de dag of nacht actief zijn, ongeacht de buitentemperatuur. De meeste andere dieren (behalve vogels) zijn afhankelijk van externe warmtebronnen en zijn vaak relatief inactief als het koud is.

De warmte die zoogdieren genereren, komt vrij tijdens ademhaling . Veel van de warmte wordt geproduceerd
door levercellen die een enorme behoefte aan energie hebben. De warmte die ze produceren wordt geabsorbeerd door het bloed dat door de lever stroomt en verspreid over de rest van het lichaam.

Bij mensen wordt de lichaamstemperatuur geregeld door het thermoregulerende centrum in de hypothalamus. Het ontvangt input van 2 sets van thermoreceptoren :

- Receptoren in de hypothalamus controleer de temperatuur van de bloed als het door de hersenen gaat (de kerntemperatuur ), die zeer dicht bij het setpoint blijft, dat bij de mens 37 °176C is. Deze temperatuur fluctueert een beetje, maar wordt door de hypothalamus binnen zeer nauwe grenzen gehouden.

- Receptoren in de huid (vooral op de kofferbak ) Controleer de buitentemperatuur .

Beide sets van informatie zijn nodig zodat het lichaam de juiste aanpassingen kan maken.

Onze eerste reactie op het tegenkomen van een warmere of koudere toestand is: vrijwillig:

- als het te warm is, kunnen we besluiten om wat kleren uit te trekken of naar de schaduw te gaan
- als het te koud is, trekken we extra kleding aan of zetten we de verwarming hoger!

Pas als deze reacties niet voldoende zijn, wordt het thermoregulerende centrum gestimuleerd. Dit maakt deel uit van het autonome zenuwstelsel, dus de verschillende reacties zijn allemaal onvrijwillig.

Als we het te warm krijgen, warmteverlies centrum in de hypothalamus wordt gestimuleerd als we het te koud krijgen, het is de centrum voor warmtebehoud van de hypothalamus die wordt gestimuleerd.

  • Vasoconstrictie - spieren in de wanden van arteriolen die bloed leveren aan haarvaten nabij het huidoppervlak trekken samen. Dit vernauwt de lumen van de arteriolen en vermindert de toevoer van bloed naar de haarvaten, zodat er minder warmte uit het bloed verloren gaat.
  • rillen - de onwillekeurige samentrekking van de skeletspieren genereert warmte die door het bloed wordt opgenomen en door de rest van het lichaam wordt gedragen.
  • Lichaamshaar optrekken - spieren aan de basis van haren in de huid trekken samen om de vacht dieper te maken, waardoor lucht dicht bij de huid wordt vastgehouden. Lucht is een slechte warmtegeleider en daarom een ​​goede isolator. Dit heeft niet veel nut bij mensen, maar is zeer effectief voor de meeste zoogdieren.
  • De productie van zweet verminderen - dit vermindert het warmteverlies door verdamping van het huidoppervlak.
  • Het verhogen van de afscheiding van adrenaline - dit hormoon uit de bijnier verhoogt de snelheid van de warmteproductie in de lever.
  • Vasodilatatie - de spieren in de arteriolen in de huid ontspannen, waardoor er meer bloed door de haarvaten kan stromen waardoor warmte verloren gaat aan de omgeving.
  • Lichaamshaar laten zakken - spieren die aan de haren vastzitten, ontspannen zodat ze plat liggen, waardoor de diepte van de vacht en de isolatielaag wordt verminderd.
  • Toenemend zweet productie - zweetklieren verhogen de productie van zweet dat verdampt op het oppervlak van de huid, waardoor warmte uit het lichaam wordt afgevoerd.

Gedragsreacties

De gedragsreacties van dieren op hitte omvatten rusten of liggen met de ledematen gespreid om het lichaamsoppervlak dat aan de lucht wordt blootgesteld te vergroten. We reageren door loszittende kleding te dragen, ventilatoren of airconditioning aan te zetten en koude dranken te nemen.

Wanneer de omgevingstemperatuur geleidelijk daalt:

- De hypothalamus geeft een hormoon af dat de hypofysevoorkwab activeert om thyreoïdstimulerend hormoon af te geven ( TSH ).
- TSH stimuleert de schildklier om het hormoon af te scheiden thyroxine in het bloed.
- Thyroxine neemt toe metabolisme , die toeneemt warmte productie vooral in de lever.

Wanneer de temperatuur weer begint te stijgen, reageert de hypothalamus door de afgifte van TSH door de hypofysevoorkwab te verminderen, zodat er minder thyroxine door de schildklier wordt afgegeven.


Bekijk de video: - Enzymer, NADH og ATP (December 2021).