Inspanningsfysiologie
Regelsystemen, AZS en intern milieu (H2 & H7)
Intern milieu = interstitiële vloeistof (vloeistof om cellen heen) + plasma
Deze bovenstaande componenten zijn essentieel voor cellen om te overleven, maar ook door
optimaal te kunnen presteren. Deze componenten hebben bepaalde waardes (normal values):
Het fysiologische systeem doet er alles aan in het lichaam om
op die normal value te komen. Als de componenten te ver
buiten de ranges gaan liggen, kan dat letaal zijn voor
verschillende cellen.
Te weinig zuurstof → bewusteloos, of sommige cellen sterven
zelfs af
Te weinig bloedglucose → convulsies
Te hoge temperatuur → denaturatie eiwitten
pH buiten 6,9-8,0 → letaal
Om dus een organisme in leven te houden, moet dat interne milieu binnen die bepaalde waardes
blijven.
Verschillende orgaanstelsels werken samen om het lichaam in homeostase te krijgen.
→ Hoe wordt homeostase gereguleerd?
Vooral door de twee regelsystemen:
− Het hormonale regelsysteem: endocriene regelingen
− Het neurale systeem: autonome zenuwstelsel
Deze zijn belangrijk voor het aansturen en herkennen van het interne milieu van verschillende
fysiologische orgaanstelsels.
Open regelsysteem = je hebt een ingangssignaal → afhankelijk van dat signaal wordt er een
proces aangestuurd → dat zorgt voor een bepaalde uitgangsgrootheid
Hierbij is heeft uitgangssignaal geen effect op het ingangssignaal. Er is dus geen
terugkoppeling. Er zit wel een maximum aan (denk aan het voorbeeld van gaspedaal
indrukken en de motor die vervolgens opstart). Een voorbeeld van een open regelsysteem is
het pupilreflex.
Gesloten regelsysteem = je hebt een grootheid (een component zoals bv. Calcium
concentratie). De waarde van die grootheid wordt gedetecteerd door een sensor → een
,terugkoppelingssignaal wordt gestuurd naar een comperator die
de normal value (streefwaarde)en de gedetecteerde waarde met
elkaar vergelijkt. Als er een verschil in zit, stuurt deze een
correctiesignaal naar het proces.
Bij het gesloten regelsysteem kan zowel positieve als negatieve
feedback voorkomen.
Bij dit proces heeft de uitgangsgrootheid wel effect op het
ingangssignaal.
Positieve feedback
Doordat de uitgangsgrootheid groter wordt, wordt deze steeds
maar weer groter: er is sprake van destabilisatie.
Voorbeeld: bij de geboorte zal het hoofd van de baby gaan drukken op de
baarmoedermond, door die druk wordt oxytocine vrijgemaakt, waardoor de
baarmoeder zal samentrekken. Daardoor zal het hoofd van de baby nog harder op de
baarmoedermond (cervix) drukken, waardoor er nog meer oxytocine wordt vrijgemaakt.
Voorbeeld: spanningsafhankelijke natriumkanalen gaan open door depolarisatie,
waardoor je sterkere depolarisatie krijgt, waardoor er nog meer spanningsafhankelijke
natriumkanalen opengaan, etc.
Maar bij positieve feedback zit er wel uiteindelijk een bepaalde stop.
Negatieve feedback
Je kan heel goed zien dat er een stabilisatie naar de streefwaarde plaats vindt. Hoe
sterk het regeleffect is (a of b), hangt af van de looptijd (hoelang het duurt voordat
een waarde wordt gedetecteerd en het proces opgang wordt gezet) en de gain (hoe
sterk reageert het proces).
Voorbeeld: het warm en koud hebben.
Feedforward regelsysteem
Dit regelsysteem lijkt heel erg op negatieve feedback. Het verschil zit m in dat bij feedforward de
sensor (rechts!) niet de verandering in de geregelde grootheid detecteert. (Bij negatieve feedback
wordt de verandering in gedetecteerde grootheid en daarop wordt op gereageerd). Bij feedforward
wordt een verstoring gedetecteerd die welliswaar effect heeft of gaat hebben op de geregelde
grootheid. En gaat als reactie daarop al ervoor zorgen dat een proces opgang wordt gezet, of juist uit
wordt gezet.
Voorbeeld: plasma glucose levels worden sterk gereguleerd door insuline. Wanneer je de
concentratie van glucose in je bloed omhooggaat, wordt dat gedetecteerd en dan wordt er meer
insuline aangemaakt. Als dan de glucose level lager wordt, wordt er ook minder insuline aangemaakt
etc. Dat is een negatieve feedback regulatie van insuline. Als je dus glucose inspuit, wordt dat
gedetecteerd en dan stijgt de insuline concentratie. Maar als je insuline oraal inneemt, krijg je de
rode lijn. Hierbij wordt er meer insuline aangemaakt in een kortere tijd.
- Hoe kan het dat je meer insuline aanmaakt als je dezelfde hoeveelheid glucose inneemt, maar op
een andere manier?
Als je glucose oraal inneemt, zit het eerst in je spijsverteringsstelsel, voordat het in je bloed komt.
Daardoor wordt glucose al gedetecteerd door de darmen dat er glucose is, en op basis daarvan
wordt er alvast een seintje gegeven aan de bètacellen, om alvast insuline te produceren (terwijl de
glucose nog niet eens in je bloed zit), waardoor er dus meer insuline wordt geproduceerd bij
feedforward, dan bij ‘normale’ negatieve feedback.
Incretines bij de darmen zorgen voor insuline secretie, zonder dat er verandering van de concentratie
van glucose in je bloedplasma nodig is.
,Reflexen
Alle vegetatieve regelsystemen/regulatiesystemen/regelsystemen zijn reflexen. Een reflex is
onwillekeurig, dat wil zeggen dat je niet kan nadenken: ‘oh ik ga wat meer insuline aanmaken, omdat
ik zo een broodje chocopasta ga eten’. Het gebeurt allemaal autonoom, en je hebt er dus geen
invloed op.
Reflex: ‘onwillekeurige activiteit van een effector die het gevolg is van een instroom van impulsen uit
een of meer sensoren’.
Typen reflexen
− Somatisch (kniepeesreflex)
− Autonoom (regulatie van de bloeddruk)
− Endocrien (hormoonverandering, of andere bepaalde componenten)
Standaardopbouw regelsystemen:
, Regelcentra: heel veel zitten in de hypothalamus, en een aantal in de medula. In de hypothalamus
zitten ook vaak sensoren (receptoren). Het is opmerkelijk dat in de hypothalamus bepaalde gebieden
met verschillende locaties die bepaalde grootheden en componenten kunnen detecteren en ook
kunnen reageren op die componenten.
Dus sensoren (receptoren), merken iets op, dat sturen ze door naar regelcentra (hypothalamus), en
de hypothalamus kan vervolgens verschillende effectoren vrijmaken (neuronen of hormonen), die
dan vervolgens fysiologische processen gaan aansturen en orgaanstelsels gaan beïnvloeden.
Verdeling van het zenuwstelsel:
Als je naar de verdeling kijkt van het zenuwstelsel:
Centraal vs. Perifeer
Afferent (sensorisch) vs. Efferent (motorisch)
Somatisch vs. Autonoom (vegetatief)
(Ortho-)sympatisch vs. Parasympatisch
We gaan nu wat dieper kijken naar het neurale regelsysteem (het
autonome zenuwstelsel).
Het autonome zenuwstelsel heeft twee systemen:
- parasympatisch (dit systeem is actief wanneer jij in rust bent;
zoals hartfrequentie, ventilatie, vertering) →~anabool
- sympathisch (dit systeem wordt ook wel het fight/flight systeem
genoemd, waarbij je veel verbrand) → ~katabool
Als je gestrest bent is vooral het sympathische zenuwstelsel actief,
waardoor je immuunsysteem sneller platligt en je sneller ziek
wordt.
De zenuwbanen van het
parasympatisch en
sympathische zenuwstelsel
lopen anders.
Het primaire centrum ligt zowel bij het sympatische als
parasympatische zenuwstelsel in de hypothalamus.
De secundaire centra van het parasympatische zenuwstelsel
liggen in de hersenstam (CN X: nervus valgus) en sacrale
ruggenmerg het tertiaire centra (ook wel autonome ganglia) zit dichtbij de effectororgaan.
Het sympathische zenuwstelsel liggen de in het thorcale/lumbale (T1-L2) deel van het ruggenmerg.
Daar vindt de synaps plaats van het neuron van het primaire centrum naar het secundaire centrum.
Van het secundaire naar tertiaire centrum (meestal grensstreng genoemd) ligt er ook weer een
synaps redelijk dichtbij (!) met het laatste neuron dat naar de organen gaat.
Dus: bij het sympathische zenuwstelsel liggen de secundaire en tertiaire centra dicht bij elkaar, en bij
het para sympathische zenuwstelsel liggen ze verder van elkaar vandaan, maar ligt de laatste synaps
dichtbij de organen.
In het onderstaande plaatje is te zien dat het neuron bij de sympathicus (kijk nu naar de meest
bovenste), is te zien dat het pre-ganglionaire neuron (dus van het secundaire centrum naar het
tertiaire centrum) kort is. Van de parasympaticus is de pre-ganglionaire neuron heel lang.
Ook is te zien op het plaatje bi zowel sympathisch als parasympatisch, dat de pre-ganglionaire
neuron myeline hebben, en de post-ganglion cellen hebben dat niet, waardoor de actiepotentiaal bij
