Homeostase

Homeostase is het vermogen van het lichaam om relatieve stabiliteit en functie te handhaven, ook al kunnen er drastische veranderingen plaatsvinden in de externe omgeving of in een deel van het lichaam. Een reeks controlemechanismen, waarvan sommige op orgaan- of weefselniveau functioneren en andere centraal worden gecontroleerd, houden de homeostase in stand. De belangrijkste centrale homeostatische controlemechanismen zijn het zenuwstelsel en het endocriene stelsel.

Lichamelijke en geestelijke spanningen, verwondingen en ziekten stellen ons voortdurend op de proef en elk van hen kan de homeostase verstoren. Wanneer het lichaam zijn homeostase verliest, kan het uit de hand lopen, in disfunctie, ziekte, en zelfs de dood. Homeostase op weefsel-, orgaan-, orgaansysteem-, en organismeniveau weerspiegelt de gecombineerde en gecoördineerde acties van vele cellen. Elke cel draagt bij tot de handhaving van de homeostase.

Behoud van de homeostase

Om de homeostase te handhaven reageert het lichaam op een abnormale verandering (teweeggebracht door een toxische stof, een biologisch organisme of andere stress) en maakt het bepaalde aanpassingen om de verandering tegen te gaan (een afweermechanisme). De primaire componenten die verantwoordelijk zijn voor het handhaven van de homeostase zijn:

• Stimulus – een verandering in de omgeving, zoals een irriterende stof, bloedverlies, of de aanwezigheid van een vreemde chemische stof.
• Receptor – de plaats in het lichaam die de stimulus detecteert of ontvangt, de verandering ten opzichte van normaal waarneemt, en signalen naar het controlecentrum zendt.
• Controlecentrum – het operationele punt waar de signalen worden ontvangen, geanalyseerd, en een passende reactie wordt bepaald. Dit wordt soms het integratiecentrum genoemd, omdat het de signalen integreert met andere informatie om te bepalen of een reactie nodig is en wat de aard van een reactie is.
• Effector – de plaats in het lichaam waar een reactie wordt opgewekt, die de oorspronkelijke prikkel tegenwerkt en zo probeert de homeostase te handhaven.
• Terugkoppelingsmechanismen – methoden waarmee het lichaam de mate van uitgelokte reactie reguleert. Een negatieve terugkoppeling onderdrukt de stimulus om de effectorrespons uit te schakelen of te verminderen, terwijl een positieve terugkoppeling tot gevolg heeft dat de effectorrespons toeneemt.

Voorbeeld: Reactie op een toxine

Een voorbeeld van een homeostatisch mechanisme kan worden geïllustreerd aan de hand van de reactie van het lichaam op een toxine dat bloedarmoede en hypoxie (lage weefselzuurstofconcentratie) veroorzaakt (figuur 1). De aanmaak van rode bloedcellen (erytropoëse) wordt voornamelijk geregeld door het hormoon erytropoëtine. Wanneer het lichaam in een toestand van hypoxie komt (de prikkel), zet dit het heemeiwit (de receptor) aan, dat de nier het signaal geeft erytropoëtine (de effector) te produceren. Dit stimuleert op zijn beurt het beenmerg om het aantal rode bloedcellen en hemoglobine te verhogen, waardoor het vermogen van het bloed om zuurstof te transporteren toeneemt en dus het weefselzuurstofgehalte in het bloed en andere weefsels toeneemt. Deze stijging van het weefselzuurstofgehalte dient om verdere erytropoëtinesynthese te onderdrukken (terugkoppelingsmechanisme). In dit voorbeeld werken cellen en chemicaliën op elkaar in om veranderingen teweeg te brengen die ofwel de homeostase kunnen verstoren ofwel de homeostase kunnen herstellen. Giftige stoffen die de nieren beschadigen kunnen de productie van erytropoëtine verstoren of giftige stoffen die het beenmerg beschadigen kunnen de productie van rode bloedcellen verhinderen. Hierdoor wordt het beschreven homeostatische mechanisme verstoord, wat bloedarmoede tot gevolg heeft.