HOMEOSTASIS DEFINED

Een van de kenmerken van warmbloedige dieren zoals de mens is het vermogen om een kerntemperatuur te handhaven die verschilt van de omgevingstemperatuur. De gemiddelde menselijke lichaamstemperatuur is 37°C (98,6°F), en het lichaam spant zich behoorlijk in om ervoor te zorgen dat deze temperatuur relatief constant blijft; we noemen dit het instelpunt voor de lichaamstemperatuur. In het hele lichaam zijn verschillende instelpunten voor verschillende systemen te vinden. Het instelpunt voor glucose (bloedsuiker) is bijvoorbeeld 85 mg/dl en het instelpunt voor natrium is 142 mmol/L. Het lichaam gebruikt verschillende organen en orgaansystemen om ervoor te zorgen dat bepaalde variabelen zo dicht mogelijk bij hun instelwaarde blijven, of in ieder geval binnen een normaal bereik. Zonder de hulp van kleding heeft het menselijk lichaam bijvoorbeeld een opmerkelijk vermogen om de variabele lichaamstemperatuur tussen 98°F en 100°F te houden, zelfs wanneer het wordt geplaatst in omgevingsomstandigheden die variëren van 68°F tot 130°F. Hoe blijft het lichaam warm bij 68°F en koel bij 130°F?

Om warm te blijven, kan het lichaam de stofwisseling verhogen, het kan de bloedstroom van het oppervlak afleiden, of het kan de spieren laten rillen. Al deze mechanismen genereren warmte. Natuurlijk kunnen we ook onze hogere cognitieve vermogens gebruiken en wat kleren aantrekken. Om koel te blijven laat het lichaam waterdruppeltjes aan de oppervlakte van de huid los, die zweet vormen en warmte afvoeren naarmate het water verdampt. Het interessantste is misschien wel dat zweten, rillen en de omleiding van de bloedstroom automatisch gebeuren; met andere woorden, we controleren ze niet bewust, ze lijken gewoon te gebeuren. Deze automatische eigenschap van het menselijk lichaam om variabelen te reguleren werd waargenomen en gedefinieerd door Claude Bernard in 1854. In 1926 gaf Walter Cannon dit proces de naam homeostase. Homeostase is, zoals veel wetenschappelijke woorden, van Griekse oorsprong: homeo betekent “gelijksoortig of hetzelfde” en stasis betekent “stilstaan of hetzelfde blijven”. Homeostase is dan, per definitie, het vermogen van het lichaam om relatief stabiele interne condities (interne omgeving) te handhaven, ook al verandert de buitenwereld (externe omgeving). Het interne milieu wordt gedefinieerd als de vloeistof die de cellen omgeeft.

Zoals zal worden uitgelegd, ondergaat het menselijk lichaam een veelheid van zeer complexe interacties om de homeostase te handhaven door ervoor te zorgen dat de systemen functioneren om de verschillende variabelen binnen hun normale bereik te houden. Deze interacties zijn essentieel voor de overleving van het lichaam. Een onvermogen om de homeostase te handhaven kan leiden tot de dood of ziekten zoals: diabetes, uitdroging, hyperthermie, en zelfs allergische reacties.

HOMEOSTATISCHE CONTROLESYSTEMEN

Om uit te leggen hoe homeostase werkt, laten we nog eens kijken naar de veranderingen die optreden om de lichaamstemperatuur op peil te houden. Hoe weet het lichaam wanneer het moet rillen of zweten? De eerste stap in het herkennen van een temperatuursverandering is het vermogen om een temperatuursverandering waar te nemen. In het lichaam wordt deze functie toegeschreven aan een receptor, een soort sensor die de omgeving in de gaten houdt en veranderingen in variabelen detecteert. Wanneer omstandigheden een verandering in een variabele veroorzaken, noemen we ze stimuli. Zodra een receptor een verandering detecteert, geeft hij deze verandering door aan een controlecentrum. Controlecentra bevinden zich overal in het lichaam, vaak in de hersenen, en zijn verantwoordelijk voor het bepalen van het instelpunt en de juiste handelwijze om afwijkingen van het instelpunt te corrigeren. Controlecentra dicteren een handelwijze door te communiceren met effectoren. Een effector verschaft de middelen om de afwijking te corrigeren. Wat de temperatuurregeling betreft, bevindt het controlecentrum zich in de hypothalamus, een klein gebied in de hersenen, en zouden de effectoren de skeletspieren (rillen), de zweetklieren (zweten) en de bloedvaten omvatten. Het is ook interessant dat het menselijk lichaam een instelpunt voor een bepaalde variabele kan veranderen. Deze verandering is over het algemeen tijdelijk en gunstig. Het instelpunt voor de lichaamstemperatuur kan bijvoorbeeld veranderen in een hogere waarde als reactie op infecties, koorts genoemd. Deze verhoging van de temperatuur helpt het immuunsysteem bij het elimineren van de ziekteverwekker.

Een essentieel onderdeel van homeostase is communicatie. De communicatie in het lichaam verloopt hoofdzakelijk via twee systemen: het zenuwstelsel en het endocriene systeem. Ongeacht het gebruikte systeem, als de communicatie vanuit de receptor in de richting van het controlecentrum stroomt, wordt dit een afferente route genoemd. Als de informatie van het controlecentrum naar de uitwerkende stof stroomt, spreekt men van een efferente weg. Tezamen vormen de receptor, de afferente route, het controlecentrum, de efferente route en de effector een homeostatisch regelsysteem. In wezen maken alle organen en weefsels van het lichaam deel uit van homeostatische regelsystemen en vervullen zij functies die helpen het interne milieu van het lichaam in stand te houden.

Afbeelding gewijzigd van afbeeldingen uit het publieke domein van hersenen en huid. Andere elementen uit de vrije hand door JS op BYU-I 2013.

1. Receptoren in de huid en de hersenen kunnen temperatuur waarnemen.

2. Informatie over de temperatuur gaat via afferente neuronen naar het regelcentrum. Het controlecentrum in dit verhaal is de hypothalamus (groene stip in het hersenplaatje).

3. De hypothalamus beoordeelt waar de temperatuur zich bevindt in relatie tot het instelpunt (98,6). De hypothalamus stuurt dan een signaal via efferente neuronen naar de huid en de spierweefsels.

4. De huid en de spierweefsels zijn effectoren. Als het controlecentrum vaststelt dat de temperatuur van het lichaam boven de ingestelde waarde ligt, verwijden de bloedvaten in de huid zich, waardoor meer bloed dichter bij het lichaamsoppervlak komt. Zweetklieren in de huid produceren meer waterig zweet dat aan het huidoppervlak wordt afgescheiden en waardoor warmte vrijkomt wanneer het water verdampt. Als het controlecentrum vaststelt dat de lichaamstemperatuur onder het instelpunt ligt, vernauwen de bloedvaten van de huid zich om het warme bloed naar de kern van het lichaam te houden. Ook stoppen de zweetklieren met het produceren van zweet. Spieren zijn een andere effector wanneer het koud is. Spieren beginnen te rillen, wat warmte produceert in het lichaam.

**U kunt de knoppen hieronder gebruiken om naar de volgende of vorige lezing in deze module te gaan**