11 Inngangur að mannslíkamanum

1.5 Samvægi

Námsmarkmið

Að þessum hluta loknum munt þú geta gert eftirfarandi:

fjallað um hlutverk samvægis í heilbrigðri líkamsstarfsemi
borið saman neikvæða og jákvæða afturverkun og nefnt eitt lífeðlisfræðilegt dæmi um hvorn verkunarhátt

Til að viðhalda samvægi þarf líkaminn stöðugt að fylgjast með innri skilyrðum sínum. Sérhvert lífeðlisfræðilegt ástand, allt frá líkamshita og blóðþrýstingi til styrks tiltekinna næringarefna, hefur ákveðið viðmiðunargildi. Viðmiðunargildi er það lífeðlisfræðilega gildi sem eðlilegt bil sveiflast um. Eðlilegt bil er afmarkað mengi gilda sem stuðlar best að heilbrigði og stöðugleika. Viðmiðunargildi eðlilegs líkamshita hjá mönnum er til dæmis um það bil 37°C (98.6°F). Lífeðlisstærðir á borð við líkamshita og blóðþrýsting sveiflast gjarnan innan eðlilegs bils, fáeinum gráðum yfir og undir viðmiðunargildinu. Stjórnstöðvar í heilanum og öðrum hlutum líkamans fylgjast með frávikum frá samvægi og bregðast við þeim með neikvæðri afturverkun. Neikvæð afturverkun er verkunarháttur sem snýr við fráviki frá viðmiðunargildi. Hún heldur því lífeðlisstærðum líkamans innan eðlilegs bils. Samvægi er stöðugt viðhaldið með neikvæðri afturverkun um allan líkamann. Skilningur á neikvæðri afturverkun er því grundvallaratriði í skilningi á lífeðlisfræði mannsins.

Neikvæð afturverkun

Neikvætt afturverkunarkerfi hefur þrjá grunnþætti (mynd 1.10a). Nemi, einnig nefndur viðtaki, er sá hluti afturverkunarkerfisins sem fylgist með lífeðlisfræðilegu gildi. Upplýsingar um gildið berast til stjórnstöðvarinnar. Stjórnstöðin er sá hluti afturverkunarkerfisins sem ber gildið saman við eðlilegt bil. Víki gildið of langt frá viðmiðunargildinu virkjar stjórnstöðin áhrifalíffæri. Áhrifalíffæri er sá hluti afturverkunarkerfisins sem veldur breytingu er snýr frávikinu við og færir gildið aftur inn á eðlilegt bil.

Myndin sýnir tvö flæðirit sem merkt eru A og B. Flæðirit A sýnir almennan neikvæðan afturverkunarhring. Hringurinn hefst með áreiti. Nemi skynjar upplýsingar um áreitið og sendir þær til stjórnstöðvar. Stjórnstöðin sendir boð til áhrifalíffæris sem myndar svar. Svarið verkar síðan aftur á upphaf flæðiritsins með því að hamla áreitinu. Hluti B sýnir stjórnun líkamshita sem dæmi um neikvætt afturverkunarkerfi. Þar er áreitið líkamshiti sem fer yfir 37 gráður á Celsíus. Nemarnir eru taugafrumur í húð og heila og stjórnstöðin er hitastjórnstöð heilans. Áhrifalíffærin eru svitakirtlar um allan líkamann sem auka varmatap og hamla áframhaldandi hækkun líkamshita. — **Mynd 1.10.** Í neikvæðu afturverkunarkerfi kallar áreiti, það er frávik frá viðmiðunargildi, fram lífeðlisfræðilegt ferli sem vinnur gegn því og endurheimtir samvægi líkamans. (a) Neikvætt afturverkunarkerfi hefur fimm grunnskref. (b) Líkamshita er stjórnað með neikvæðri afturverkun.

Til að koma kerfinu af stað þarf áreiti að færa lífeðlisstærð út fyrir eðlilegt bil, það er út fyrir samvægi. Sérstakur nemi skynjar áreitið. Við stjórnun blóðsykurs nema tilteknar innkirtlafrumur í brisinu til dæmis umframmagn glúkósa, það er áreitið, í blóðrásinni. Þessar betafrumur brissins bregðast við auknum blóðsykri með því að losa hormónið insúlín út í blóðrásina. Insúlínið gefur beinagrindarvöðvaþráðum, fitufrumum og lifrarfrumum boð um að taka upp umframglúkósa og fjarlægja hann þannig úr blóðrásinni. Þegar styrkur glúkósa í blóðrásinni lækkar nema alfafrumur brissins styrklækkunina, sem er hin eiginlega neikvæða afturverkun, og losun insúlíns stöðvast. Það kemur í veg fyrir að blóðsykur haldi áfram að falla niður fyrir eðlilegt bil.

Menn hafa sambærilegt afturverkunarkerfi hitastjórnunar sem ýmist stuðlar að varmatapi eða varmaöflun (mynd 1.10b). Þegar hitastjórnstöð heilans fær upplýsingar frá nemum um að líkamshitinn sé yfir eðlilegu bili örvar hún þyrpingu heilafrumna sem nefnist „hitatapsstöð“. Örvunin hefur þrjú megináhrif:

Æðar í húðinni taka að víkka. Þá berst meira blóð úr miðhluta líkamans að yfirborði húðarinnar og meiri varmi geislar út í umhverfið.
Þegar blóðflæði til húðarinnar eykst örvast svitakirtlar og seyta meiri svita. Þegar svitinn gufar upp af yfirborði húðarinnar út í loftið flytur hann varma með sér.
Öndunin dýpkar og einstaklingur getur andað með opinn munn í stað þess að anda um nefgöngin. Það eykur varmatap frá lungunum enn frekar.

Þegar kuldi virkjar hitamyndunarstöð heilans dregur hún hins vegar úr blóðflæði til húðarinnar og beinir blóði sem snýr aftur frá útlimum inn í net djúpbláæða. Þetta fyrirkomulag heldur varmanum nær miðhluta líkamans og takmarkar varmatap. Verði varmatapið mikið eykur heilinn tíðni óreglulegra boða til beinagrindarvöðva svo þeir dragist saman og valdi skjálfta. Vöðvasamdrættirnir sem valda skjálftanum losa varma um leið og þeir nota ATP. Heilinn örvar einnig skjaldkirtilinn í innkirtlakerfinu til að losa skjaldkirtilshormón, sem eykur efnaskiptavirkni og varmamyndun í frumum um allan líkamann. Heilinn sendir jafnframt nýrnahettunum boð um að losa adrenalín, hormón sem veldur niðurbroti glýkógens í glúkósa sem hægt er að nýta sem orkugjafa. Niðurbrot glýkógens í glúkósa eykur einnig efnaskipti og varmamyndun.

Jákvæð afturverkun

Jákvæð afturverkun magnar breytingu á lífeðlisfræðilegu ástandi líkamans í stað þess að snúa henni við. Frávik frá eðlilegu bili leiðir til enn meiri breytingar og kerfið færist fjær eðlilega bilinu. Jákvæð afturverkun í líkamanum er aðeins eðlileg þegar ferlið hefur skýran endapunkt. Fæðing og viðbrögð líkamans við blóðmissi eru tvö dæmi um jákvæða afturverkunarhringi sem eru eðlilegir en virkjast aðeins þegar þeirra er þörf.

Fæðing fullburða barns er dæmi um aðstæður þar sem ekki er æskilegt að viðhalda ríkjandi líkamsástandi. Við lok meðgöngu þurfa gríðarlegar breytingar að verða á líkama einstaklings svo barnið komist út. Þegar fæðing er hafin verður hún að ganga hratt til enda, annars er líf þess sem fæðir og barnsins í hættu. Hin mikla vöðvavinna við hríðir og fæðingu er afleiðing jákvæðs afturverkunarkerfis (mynd 1.11).

Skýringarmyndin sýnir skref jákvæðs afturverkunarhrings í röð örva sem mynda hring um mynd af barni í legi þungaðs einstaklings. Í upphafi þrýstir höfuð barnsins á leghálsinn og taugaboð berast frá leghálsinum til heilans. Næst örvar heilinn heiladingulinn til að seyta oxýtósíni, sem berst með blóðrásinni til legsins. Að lokum örvar oxýtósínið samdrætti legsins og þrýstir barninu fastar að leghálsinum. Eftir því sem höfuð barnsins þrýstir af meiri krafti á leghálsinn verða legsamdrættirnir sterkari og tíðari. Myndin lýsir þannig jákvæðum afturverkunarhring. — **Mynd 1.11.** Eðlileg fæðing er knúin áfram af jákvæðum afturverkunarhring. Jákvæður afturverkunarhringur breytir ástandi líkamans í stað þess að endurheimta samvægi.

Fyrstu fæðingarhríðirnar, sem eru áreitið, ýta barninu í átt að leghálsinum, neðsta hluta legsins. Í leghálsinum eru teygjunæmar taugafrumur sem skynja hversu mikið hann teygist, en þær eru nemarnir. Taugafrumurnar senda boð til heilans og við það losar heiladingullinn við neðri hluta heilans hormónið oxýtósín út í blóðrásina. Oxýtósín veldur öflugri samdráttum í sléttum vöðvum legsins, sem eru áhrifalíffærin, og ýtir barninu lengra niður fæðingarveginn. Við það teygist leghálsinn enn meira. Hringrás þess að leghálsinn teygist, oxýtósín losnar og samdrættir verða sífellt öflugri stöðvast aðeins þegar barnið fæðist. Þá hættir leghálsinn að teygjast og losun oxýtósíns stöðvast.

Annað dæmi um jákvæða afturverkun snýst um að vinna gegn alvarlegum skemmdum á líkamanum. Eftir sár sem gengur inn í líkamann er mesta hættan þegar í stað mikið blóðtap. Minna blóð í hringrás veldur lægri blóðþrýstingi og minna gegnflæði, það er blóðflæði um vefi, til heilans og annarra lífsnauðsynlegra líffæra. Dragist gegnflæðið verulega saman hætta lífsnauðsynleg líffæri að starfa og einstaklingurinn deyr. Líkaminn bregst við þessari yfirvofandi vá með því að losa efni úr sködduðum æðaveggnum sem hefja blóðstorknun. Hvert skref storknunarinnar örvar losun fleiri storkuefna. Það hraðar storknuninni og lokun skaddaða svæðisins. Storknunin helst bundin við afmarkað svæði vegna þess að aðgengi að storkuprótínum er vandlega stýrt. Þessi lífsbjargandi viðbragðskeðja er aðlögun líkamans.