Homöostase

Homöostase ist die Fähigkeit des Körpers, eine relative Stabilität und Funktion aufrechtzuerhalten, auch wenn drastische Veränderungen in der äußeren Umgebung oder in einem Teil des Körpers auftreten. Die Homöostase wird durch eine Reihe von Kontrollmechanismen aufrechterhalten, von denen einige auf Organ- oder Gewebeebene funktionieren und andere zentral gesteuert werden. Die wichtigsten zentralen homöostatischen Kontrollmechanismen sind das Nerven- und das Hormonsystem.

Physische und psychische Belastungen, Verletzungen und Krankheiten sind eine ständige Herausforderung für den Menschen und können die Homöostase stören. Wenn der Körper seine Homöostase verliert, kann er außer Kontrolle geraten und in Dysfunktion, Krankheit und sogar Tod stürzen. Die Homöostase auf der Ebene der Gewebe, der Organe, der Organsysteme und des Organismus spiegelt die kombinierten und koordinierten Aktionen vieler Zellen wider. Jede Zelle trägt zur Aufrechterhaltung der Homöostase bei.

Aufrechterhaltung der Homöostase

Um die Homöostase aufrechtzuerhalten, reagiert der Körper auf eine abnormale Veränderung (ausgelöst durch eine toxische Substanz, einen biologischen Organismus oder eine andere Belastung) und nimmt bestimmte Anpassungen vor, um der Veränderung entgegenzuwirken (ein Abwehrmechanismus). Zu den primären Komponenten, die für die Aufrechterhaltung der Homöostase verantwortlich sind, gehören:

• Stimulus – eine Veränderung in der Umgebung, wie z. B. ein Reiz, Blutverlust oder das Vorhandensein einer fremden Chemikalie.
• Rezeptor – die Stelle im Körper, die den Stimulus erkennt oder empfängt, die Veränderung gegenüber dem Normalzustand wahrnimmt und Signale an das Kontrollzentrum sendet.
• Kontrollzentrum – der operative Punkt, an dem die Signale empfangen und analysiert werden und eine angemessene Reaktion festgelegt wird. Dieses Zentrum wird manchmal auch als Integrationszentrum bezeichnet, da es die Signale mit anderen Informationen integriert, um zu bestimmen, ob eine Reaktion erforderlich ist und wie diese auszusehen hat.
• Effektor – die Stelle im Körper, an der eine Reaktion erzeugt wird, die dem ursprünglichen Reiz entgegenwirkt und so versucht, die Homöostase aufrechtzuerhalten.
• Rückkopplungsmechanismen – Methoden, mit denen der Körper das Ausmaß der ausgelösten Reaktion reguliert. Eine negative Rückkopplung dämpft den Reiz, um die Effektorreaktion auszuschalten oder zu verringern, während eine positive Rückkopplung die Effektorreaktion verstärkt.

Beispiel: Reaktion auf ein Toxin

Ein Beispiel für einen homöostatischen Mechanismus ist die Reaktion des Körpers auf ein Toxin, das Anämie und Hypoxie (Sauerstoffmangel im Gewebe) verursacht (Abbildung 1). Die Produktion roter Blutkörperchen (Erythropoese) wird hauptsächlich durch das Hormon Erythropoietin gesteuert. Wenn der Körper in einen Zustand der Hypoxie gerät (der Stimulus), wird das Häm-Protein (der Rezeptor) angeregt, das der Niere signalisiert, Erythropoietin (den Effektor) zu produzieren. Dies wiederum regt das Knochenmark zur Vermehrung der roten Blutkörperchen und des Hämoglobins an, wodurch die Fähigkeit des Blutes, Sauerstoff zu transportieren, und damit der Gewebesauerstoffgehalt im Blut und in anderen Geweben erhöht wird. Dieser Anstieg des Gewebesauerstoffgehalts dient dazu, die weitere Erythropoietin-Synthese zu unterdrücken (Rückkopplungsmechanismus). In diesem Beispiel wirken Zellen und Chemikalien zusammen und bewirken Veränderungen, die entweder die Homöostase stören oder wiederherstellen können. Toxische Substanzen, die die Niere schädigen, können die Produktion von Erythropoietin beeinträchtigen, oder toxische Substanzen, die das Knochenmark schädigen, können die Produktion von roten Blutkörperchen verhindern. Dadurch wird der beschriebene homöostatische Mechanismus gestört, was zu Anämie führt.