Predstavme si úspešnú firmu. Na čele je šéf, ktorý robí všetky podstatné rozhodnutia. Nemôže však rozhodovať o všetkom. Časť úloh deleguje na svojich podriadených. Vo firme sa dennodenne riešia problémy. Občas niečo zásadné, no omnoho častejšie rôzne drobnosti. Z pohľadu šéfa ide o malichernosti, no i tie je potrebné vyriešiť. A práve na to sú šikovní zamestnanci. Vykonávajú mravčiu prácu a nechávajú šéfovi priestor na riešenie toho rozhodujúceho.
Podobne ako v tejto firme to funguje aj v našom tele. Jednotlivé bunky a orgány spoločne pracujú na spoločnom cieli - udržať nás nažive. Okrem toho, že potrebujú spracovávať obrovské množstvo podnetov z okolitého prostredia, musia dbať aj na svoje vlastné vnútorné prostredie. Niektoré parametre, napríklad pH musia za každých okolnosti ostávať prakticky nemenné. Iné, napríklad krvný tlak sa menia podľa toho, v akej situácii sa práve nachádzame. Táto schopnosť vyladiť každý parameter presne podľa potreby sa označuje pojmom regulácia.
Podobne ako vo firme, aj náš organizmus má šéfa, ktorý všetko riadi. Asi vás neprekvapí, že ide o mozog. A podobne ako ozajstný šéf, ani on nerieši každý problém sám.
Niektoré odchýlky dokážu orgány vyriešiť samostatne. Vtedy hovoríme o autoregulácii.
Dobrým príkladom je fungovanie obličiek. Tento párový orgán filtruje krv a vylučuje nadbytočnú vodu, minerály a odpadové látky. Aby obličky pracovali správne, je potrebné, aby bol prietok krvi, ktorá cez ne prechádza, relatívne stabilný. Krvný tlak však kolíše v dosť širokom rozmedzí. Raz výrazne stúpne- napríklad po hádke s manželkou, inokedy klesá- napríklad keď sa celý deň potíme na slnku a nedopĺňame stratené tekutiny dostatočným pitím. Ako oblička takéto výkyvy zvláda? Pomocou autoregulačných mechanizmov, ktoré aj napriek veľkým výkyvom v množstve pritekajúcej krvi, udržujú prietok samotným orgánom pedantne vyladený.
Prvým mechanizmom je tzv. myogénna autoregulácia. O čo ide? Krv sa v obličke filtruje v obrovskom množstve maličkých nefrónov, konkrétne v časti nefrónu, ktorá sa nazýva glomerulus . Glomeruly si môžete predstaviť ako klbká krvných kapilár. Do každého glomerulu krv prichádza cez cievu nazývanú vas afferens. V stene tejto cievy sú senzory reagujúce na zmeny tlaku, ktorým sa odborne hovorí baroreceptory. Pri zvýšenom krvnom tlaku dochádza k zvýšeniu napätia v stene vas afferens, čo baroreceptory hneď spozorujú a vydajú pokyn k okamžitej vazokonstrikcii. Prívodná cieva sa sťahuje, zmenšuje svoj priemer a teda prietok krvi glomerulom ostáva napriek vysokému krvnému tlaku konštantný.
Okrem myogénnej autoregulácie si oblička pomáha aj pomocou tzv. tubuloglomerulárnej spätnej väzby. Po prechode glomerulárnou membránou putuje filtrovaná krv cez ďalšiu časť nefrónu- kanáliky tubuly, v ktorých prebieha úprava prvotného filtrátu spätným vstrebávaním niektorých látok a v ktorých postupne dochádza k tvorbe moču v jeho definitívnej podobe. V blízkosti týchto kanálikov je lokalizovaný zhluk špeciálnych buniek nazývaných macula densa. Tieto bunky slúžia ako chemoreceptory- senzory schopné detekovať zmeny v koncentrácii sodných a chloridových iónov. Pri poklese krvného tlaku dochádza k zníženému prietoku krvi glomerulmi, za jednotku času sa teda prefiltruje menšie množstvo krvi a do filtrátu sa dostáva menšie množstvo sodných a chloridových iónov. To si všimnú bunky macula densa a vyšlú do prívodnej cievy vas afferens signál k vazodilatácii- rozšíreniu cievy s následným zvýšením prietoku krvi glomerulom.
Tubuloglomerulárna spätná väzba nie je jediným príkladom spätnej väzby v našom tele. Tak ako je spätná väzba dôležitá pre fungovanie každej firmy, vo veľkom ju využíva aj naše telo. Zmena určitej sledovanej veličiny je okamžite zachytená a spúšťa mechanizmy na jej normalizáciu.
Orgánová sústava, v ktorej je mechanizmus spätnej väzby obzvlášť prepracovaný je endokrinný systém. Endokrinné žľazy sú orgány typické vylučovaním hormónov- látok, ktoré cestujú telom a ovplyvňujú jeho fungovanie. Funkcie jednotlivých endokrinných orgánov a nimi vylučovaných hormónov sú rôzne. Napríklad pankreas tvorí hormóny dôležité pri regulácii množstva cukru v krvi. Nadobličky sú dôležité pri zvládaní stresových situácií, hospodárením so soľou a vodou a pri spracovávaní cukru. Prištítne telieska pomáhajú telu hospodáriť s vápnikom a fosfátmi a štítna žľaza produkuje hormóny dôležité pre fungovanie takmer každého orgánu v našom tele.
Vylučovanie jednotlivých hormónov je mimo iného ovplyvňovaná práve mechanizmom negatívnej spätnej väzby.
Niekedy ide o celkom jednoduchý regulačný okruh. Uvediem dva príklady:
Zvýšená hladina cukru v krvi je detekovaná senzorom v bunkách pankreasu a prinúti ho produkovať viac inzulínu, čo je hormón, ktorý hladinu cukru v krvi znižuje.
Znížená hladina vápnika je odhalená receptorom v prištítnych telieskach a spôsobí zvýšené uvoľňovanie parathormónu- hormónu, ktorý zvyšuje hladinu vápnika v krvi.
No situácia je o čosi zložitejšia. Do procesu uvoľňovania jednotlivých hormónov sa totiž miešajú aj dve nadradené endokrinné žľazy- akýsi „šéfovia“ periférnych endokrinných žliaz. Ide o dve endokrinné žľazy uložené priamo „na riaditeľstve“ v mozgu- hypotalamus a hypofýzu. Dalo by sa povedať, že hypotalamus je šéfom celého oddelenia, hypofýza jeho priamym podriadeným.
Hypotalamus uvoľňuje hormóny nazývané liberíny a statíny, hypofýza tropíny.
Funkciu týchto dvoch riadiacich endokrinných žliaz si môžeme ukázať napríklad na mechanizme vylučovania hormónov štítnej žľazy. Hypotalamus vytvorí tyreoliberín (TRH), ktorý stimuluje hypofýzu k produkcii tyreotropného hormónu (TSH) a ten zas stimuluje samotnú štítnu žľazu k produkcii koncových hormónov- tyroxínu a tyronínu, ktoré potom pôsobia na jednotlivé cieľové tkanivá v našom tele.
A ako vyzerá regulácia negatívnou spätnou väzbou v tomto prípade? Nadbytok hormónov štítnej žľazy je detekovaný hypotalamom a ten začína produkovať tyreostatín. Tyreostatín je hormón, ktorý brzdí tvorbu tyreotropného hormónu v hypofýze a teda je aj menej stimulu pre štítnu žľazu k tvorbe periférnych hormónov.
Naopak, ak je periférnych hormónov nedostatok, v hypotalame sa tvorí tyreoliberín, ktorý stimuluje hypofýzu k zvýšenej tvorbe tyreotropného hormónu a ten núti štítnu žľazu tvoriť viac chýbajúcich periférnych hormónov.
Aby sme to zhrnuli, o negatívnej spätnej väzbe hovoríme, keď zvýšená hodnota určitého hormónu v krvi alebo splnenie „misie“, na ktorú bol hormón uvoľnený, inhibuje, t.zn. tlmí ďalšie uvoľňovanie hormónu.
A čo pozitívna spätná väzba? Je vzácnejšia ako negatívna, ale aj tú náš organizmus využíva. Ide o situáciu, keď zvýšená produkcia hormónu a ňou vyvolané zmeny ešte viac zvyšujú produkciu daného hormónu. Príkladom pozitívnej spätnej väzby je uvoľňovanie oxytocínu počas pôrodu. Oxytocín je hormón uvoľňovaný zadnou časťou hypotalamu, ktorý vyvoláva sťahy maternice potrebné k progresii pôrodu. Čím sú sťahy intenzívnejšie a pôrodné cesty rozšírenejšie, tým sa oxytocínu uvoľňuje viac a pôrod tak nezastaviteľne postupuje až kým nie je zakončený vypudením novonarodeného dieťaťa.
Regulačné okruhy založené na mechanizme (najmä negatívnej) spätnej väzby v endokrinnom, ale i iných orgánových systémov zabezpečujú, aby boli v našom organizme udržované stabilné podmienky, bez toho, aby sme na to museli myslieť my a zabezpečovať to svojím vedomým konaním. To by teda dopadlo! Pochybujem, že by sme boli čo i len porovnateľne úspešní ako celkom automatické procesy, o ktorých existencii ani netušíme.
Namiesto udržiavania stabilných hladín hormónov, prietoku krvi orgánmi, osmolality či pH krvi sa tak vedomá časť nášho mozgu môže venovať sofistikovanejšej práci. Napríklad premýšľaniu nad komplikovaným článkom o fungovaní tela.
Zdroje:
Atlas fyziologie človeka, 6.vydání (S. Silbernagl, A. Despopoulos)
Přehled lékařské fyziologie- William F. Ganong
Obecná patologická fyziologie- Emanuel Nečas
https://www.wikiskripta.eu/w/Regula%C4%8Dn%C3%AD_mechanismy_ren%C3%A1ln%C3%AD_cirkulace
https://www.wikiskripta.eu/w/Hypothalamo-hypofys%C3%A1rn%C3%AD_syst%C3%A9m
