2 - Fizyoloji Homeostasiz 1 Homeostasiz Prof. Dr. Cem SÜER 2012 2 Claude Bernard 1813 - 1878 Deneysel Fizyoloji’nin kurucusu “mileu interieur” İç Çevre / ortam kavramının mucidi "The living body, though it has need of the surrounding environment, is nevertheless relatively independent of it. This independence which the organism has of its external environment, derives from the fact that in the living being, the tissues are in fact withdrawn from direct external influences and are protected by a veritable internal environment which is constituted, in particular, by the fluids circulating in the body." 3 ? YAŞAYAN ORGANİZMA, ETRAFINDAKİ ÇEVREYE İHTİYAÇ DUYSA BİLE, NİSPETEN ONDAN BAĞIMSIZDIR. ? DIŞSAL ÇEVRESİNE SAHİP ORGANİZMANIN BU BAĞIMSIZLIĞI, DOKULARIN DİREK DIŞ ETKİLERE KAPALI OLMASI VE VÜCUTTA AKAN SIVI ORTAMLAR TARAFINDAN OLUŞTURULMUŞ GERÇEK BİR İÇ ORTAM TARAFINDAN KORUNUR OLMASINDAN KAYNAKLANIR. 4 Homeostazis ? Vücuttaki tüm hücreleri çevreleyen dış ortamdaki değişmelere rağmen “sabit bir iç ortamın” sürdürülmesidir. ? Negatif geri besleme kontrolü ile sürdürülen dinamik bir denge durumudur (Steady state). ? Canlı organizmalar, hücrelerini çevreleyen ortamda oluşabilecek her türlü değişikliği yeniden orijinal durumuna getirecek mekanizmalara sahiptir. Bu mekanizmalara HOMEOSTATİK mekanizmalar denir. ? Böylece, hücre dışı ortamda değişmeye neden olacak etkenler varlığında bile, hücre dışı ortam değişmez ve hücre içi dengeler normal işlevi bozmayacak şekilde işler. ? Bu kavram, ilk olarak Clauda Bernard tarafından tanımlanmıştır ve kendisi sıklıkla deneysel fizyolojinin “babası” olarak bilinir. 5 Homeostazis ? Homesotatik mekanizmaların amacı hücre çevre ortamının ? Isısını sabit: 37 0 C ? Su konsantrasyonunu sabit: 300 mOsm ? Glukoz konsatntrasyonunu sabit: 80-120 mg/dL ? O 2 ve CO 2 pay basınçlarını sabit: 100 ve 40 mmHg (arterial kan için) ? pH’sını sabit: 7,4 ? Elektrolik derişimlerini sabit…tutmaktır. ? Bu sayede metabolik reaksiyonlar optimal bir ortamda oluşmaya devam eder. ? Bu mekanizmalar, yaşayan her organizmanın temel fizyolojik özelliğidir. 6 Homeostasis ve denge ? Homeostazis fikrinin doğasında “denge” kavramı vardır. ? Vücudun her hangi bir bileşeninin homeostazisini devam ettirmek, onun girdisinin yani alınan veya metabolik olarak oluşan miktarının çıktısıyla, yani atılan veya metabolik olarak yıkılan miktarı ile tam olarak dengelenmesini gerektirir. ? Girdi çıktıya eşit olduğu zaman sistem dengededir. Girdi, çıktıdan fazla ise pozitif; çıktı girdiden fazla ise negatif denge vardır. 7 Rise above normal value Fall below normal value normal value Corrective Mechanism Corrective Mechanism NEGATIVE FEEDBACK MECHANISM normal value negative feedback negative feedback 8 Homeostasis için gerekenler ? Ayar değeri (set point): Homeostatik mekanizmanın işlemesi, değişkenle ilgili bir “eşik” değerin bir merkez tarafından algılanmasını gerektirir: ? Hipotalamusun preoptik alanı: vücud ısısı ? Osmoreseptörler (organum vasculosum laminae terminalis) : osmolarite ? Kemoreseptörler: pCO 2 ? Pankreas bezinin beta adacıkları: Kan glukozu ? Baroreseptörler: kan basıncı ? Takip edilen değerin değiştiğini algılayabilecek “almaç”lar: reseptörler ? Ayar değerinden sapmayı algılarlar ? İstenen değişikliğin gerçekleştiğini algılarlar ? Değişikliğin oluşmasını sağlayacak organ ve sistemler (efektörler) ? Enerji 9 Hemostatik mekanizmalar ? Negatif geri besleme (feed-back) ? Homeostasiz mekanizmaları sıklıkla bir “negatif geri beslemeli” kontrolü gerektirir. ? Bu tür kontrol, basitçe, sonucun etkeni azaltmasına dayanır. Termostatın çalışma prensibi buna verilebilecek en iyi örnektir. ? Biyolojik örnekler: ? Kan basıncının kontrolü ? Kan glukoz düzeyinin kontrolü ? Kan Ca iyon derişiminin kontrolü ? Glomerüler filtrasyon hızının kontrolü ? Doku kanlanmasının kontrolü ? Kan pO 2 ’nın kontrolü ? …. 10 Kanda yeterinden çok glukoz varsa, insülin, bunların bir kısmını glikojene çevirir. Kan glukozu Kanda yeteri kadar glukoz yoksa Glukagonglikojenin glukoz haline çevirir. Glikojen 11 Liver converts glycogen to glucose normal blood glucose level Blood glucose level falls Soon after a meal Long after a meal Blood glucose level rises normal blood glucose level Too High Too Low Pancreas secretes insulin Pancreas secretes less insulin Liver coverts glucose to glycogen Homeostatik Negatif geri-besleme örneği 12 Vücud ısısının homestatik kontrolü ? Vücut ısısı yükselirse (enfeksiyon, sıcak çarpması vs nedenlerle) ? Terleme ? Vazodilatasyon ile ısı kaybı olur ve vücut ısısı düşer. ? Vücut ısısı düşerse (metabolizmanın aşırı yavaşlaması, merkezi sinir sistemi hasarları vs nedenlerle) ? Vazokonstrüksiyon ? Piloereksiyon ile ısı kaybı azaltılır. 13 Homeostazis için bir örnek ? Dış ortam ısısı yükseldikçe vücudun ısı içeriği artar (+ denge) ve vücut ısısı yükselir. ? Isı kontrol mekanizmaları terlemeyi uyarır ve ısı kaybını artırır, vücut ısısı normale döner. ? Terleme aynı zamanda Na+ ve su kaybına (- Na ve su dengesi) neden olarak ekstrasellüler su kaybına ve Na konsantrasyonunda artışa neden olur. ? Hacim kaybı kan basıncında düşmeye neden olarak algılanır. ? Na konsantrasyon artışı ECF ozmolaritesinde artış olarak algılanır. ? Bu iki değişiklik böbrek tübüllerine etkiyerek Na ve suyu eski düzeylerine getirecek hormonların salınmasına yol açar. 14 Pozitif Feedback ? Sonuç, kendini doğuran nedeni daha etkin hale getirir: ? Madde bağımlılıkları ? Depresyon ? Doğum: Oksitosin hormonu doğum sırasında oluşan kasılmaları, kasılmalar da oksitosin salımını artırır. ? Pıhtılaşma: Doku zedelenmesi olduğu zaman salgılanan kimyasal sinyaller, trombositleri aktive eder. Aktive trombosit yeni kimyasallar salarak daha fazla trombositi aktive eder. ? Laktasyon: Bebek meme başını emdikçe süt sekrete edilir, bebek daha güçlü emer. ? Voltaj kapılı Na kanallarının açılması