2020. 09. 07.

1

Élettan - fiziológia

• Az egészséges szervezetek működésével foglalkozó élettudományi ág

• Celluláris és molekuláris élettan

• Rendszer- és integratív élettan – szabályozási folyamatok s azok kölcsönhatásai

Kimeneti követelmény

• Az emberi szervezet alapvető élettani folyamatainak megismerése, fiziológiás normálértékek elsajátítása, gyógyszerhatástan és kórélettan tantárgyak elsajátításához szükséges alapismeretek megszerzése.

• Tematika (www.phys.szote.u-szeged.hu):

I. szemeszter: Homeosztázis; Membrán élettan; Jelátviteli mechanizmusok: szinapszis, receptorok; Izomélettan; Vér élettana, véralvadás mechanizmusa, Vegetatív idegrendszer, Kardiovaszkuláris rendszer élettana; Keringésszabályozás; Szervkeringés; Légzés fiziológiája; Vizeletürítési rendszer fiziológiája; Térfogat- és pH szabályozás; Ozmoreguláció; Hőszabályozás

II. szemeszter: Gasztrointesztinális rendszer fiziológiája; Vitaminok, tápanyagok, metabolizmus; Endokrinológia; Az idegrendszer felépítése és fiziológiája; Szomatoszenzorosrendszer; Motoros rendszer: felépítése és működése; Szenzoros működések: látás, hallás, ízlelés, szaglás; Alvás és magasabb idegrendszeri működések; Sportélettan

2020. 09. 07.

2

Kapcsolódó kurzusok

Gyógyszerészhallgatók

• Előadás – heti 2x2 óra

• Gyakorlat – heti 1x2 óra

• Tanulmányi felelős:

dr. Kékesi Gabriella

Fogorvostanhallgatók

• Előadás – heti 2x2 óra

• Gyakorlat – heti 1x2 óra

• Szeminárium – heti 1x2 óra

• Tanulmányi felelős:

dr. Sántha Péter

Kötelező / ajánlott irodalom: Fonyó Attila: Élettan gyógyszerészhallgatók részére –ötödik átdolgozott kiadás (ISBN 978 963 226 543 8), vagy bármely korábbi kiadás. Bármely egyéb Élettan tankönyv és/vagy lektorált tananyag, mely alkalmas a Tanulási támpontokban megadott ismeretek megszerzésére.

Vizsga az 1. szemeszter végén

• Szóbeli vizsga (jelenléti alkalomhoz kötött vagy on-line)

• 3 tétel az első szemeszter előadásain tárgyalt témakörökből, mindegyik legalább elégséges eredménnyel

• Tételsor – Tanulási támpont

2020. 09. 07.

3

Homeosztázis,szabályozáselmélet

dr. Kékesi Gabriella

2020/09/08

1. Szabályozáselmélet

Definiálja a „belső környezet" fogalmát és magyarázza el, miért van szükség annak

szabályozására.

Mit jelent a homeosztázis, a homeosztatikus paraméter fogalma? Ismertessen legalább öt,

az emberi szervezetben szabályozott folyamatot/értéket.

Írja le, milyen elvi lehetőségek állnak a szabályozás szolgálatában (neurális, humorális).

Ismertesse az idegi szabályzókör (reflexív) alapvető részeit és funkcióit (receptor, afferens

szár/útvonal, központ, „kell"-érték, efferens szár/útvonal, effektor).

Magyarázza el a jelentését, és mondjon példát negatív, pozitív visszacsatolású

folyamatokra.

Mondjon példát vezérléses szabályozásra!

Írja le a különbséget az endokrin, parakrin és autokrin kommunikáció között a mediátor

felszabadulásának helye és a célszövethez jutás útvonala alapján.

Mit értünk „viselkedés szintű szabályozás" alatt és miért van rá szükség? Említsen példákat!

1. Tanulási támpont (Tt.)

2020. 09. 07.

4

I. Belső környezet – milieu intérieur –extracelluláris folyadék tér

A szervezet érintkezése a külső környezettel

2020. 09. 07.

5

A szervezetet felépítő sejtek, egy folyékony belső környezetben élnek, amelyet a keringő folyadék alkot, amely körülveszi valamennyi szöveti elemét.

Claude Bernard (1813-1878)

• Francia élettanász

• Pancreas nedv szerepe az emésztésben; máj glikogenezis; vazomotor idegek/szabályozás;

• „az élő szervezet nem a külső környezetében (milieuexterieur) létezik, hanem egy folyékony belső környezetben (milieu intérieur), melyet a keringő folyadék alkot, amely valamennyi szöveti elemet körülveszi. Ez a folyadék a nyirok vagy a plazma, a vér folyékony alkotórésze, amely a magasabb fejlettségű állatokban a szövetekben diffundál, és a sejtek közötti (interstíciális) folyadékot képezi. A belső környezet stabilitása az elsődleges feltétele a létezés szabadságának és függetlenségének.”

Belső környezet – extracelluláris tér

2020. 09. 07.

6

A test folyadékterei

A folyadékterek összetétele

2020. 09. 07.

7

II. Homeosztázis

Walter BradfordCANNON (1871-1945)

• A homeosztázis az élő szervezetnek a változó külső és belső körülményekhez való alkalmazkodó képessége, amellyel önmaguk viszonylagos biológiai állandóságát biztosítják.

• Homeosztatikus működés: az ún. „normál(is) érték” homeosztatikus paraméter fenntartására irányuló tevékenység.

• „fight or flight”

Külső környezet

Belső környezet

Homeosztatikusszabályozás

NAGY ingadozások

KISingadozások

2020. 09. 07.

8

„Steady state” – dinamikus állandóság

• A belső környezet dinamikus állandósága és stabilitása alatt a megfelelő tápanyag-ellátottságot, a légzési gázok szükséges mennyiségét és minőségét, a testfolyadékok megfelelő mennyiségét, minőségét (térfogat, ionösszetétel, kémhatás, hőmérséklet, ozmotikus nyomás) és a védekező módok meglétét, megfelelő működését értjük.

„normálérték” – homeosztatikus paraméter

• Egészséges emberek nagyobb csoportjából vett minta számtani átlagértéke

• Normális tartomány: 95% a valószínűsége annak, hogy egy egészséges ember

adott paramétere ebbe a tartományba esik, viszont a teljesen egészséges

emberek 5%-ában mért érték ezen a tartományon kívül esik.

• Mérési feltételek!!!

No

rmál

tar

tom

ány

idő

„kell érték” – set point

felső érték, mely a növekedés ellen ható

mechanizmusokat aktivál

alsó érték, mely a csökkenés ellen ható

mechanizmusokat aktivál

2020. 09. 07.

9

pl.

testhőmérséklet (37 C)

pH (7,38-7,42)

vércukorszint (4,2-5,9 mmol/l)

hemoglobin koncentráció (135-160 g/l)

vérnyomás (110/70 Hgmm)

vérplazma ionkoncentrációi

… stb.

• Na+: 138-151 (145) mmol/l

• K+: 3,4-5,2 (4) mmol/l

• Össz Ca2+: 2,4-2,8 mmol/l

• Mg2+: 1 mmol/l

• Cl-: 101-111 (103) mmol/l

• HCO3-: 21-28,5 (24) mmol/l

III. Homeosztatikus szabályozás

olyan művelet, amely valamilyen folyamatot elindít, fenntart, megváltoztat vagy megállít. Ez lehet nyílt vagy zárt hatásláncú, azaz vezérlés vagy szabályozás.

Alapműveletei:• Alapjel képzés: valamilyen jellemzőnek – testhőmérséklet -

tervezett értéket kell adni („kell érték”).• Mérés: ugyanannak a jellemzőnek a tényleges értékét méri a

rendszer („van érték”).• Összehasonlítás: a különbség meghatározása a kell és a van érték

között („hibajel”).• Döntés: beavatkozás a rendszer működésébe.

2020. 09. 07.

10

Homeosztatikus kontroll elemei

Stimulus/inger

Szenzor/receptor

Szabályozó központ

Effektor/végrehajtó

Maghőmérséklet >37C

Termoreceptorok

Hőszabályozó kp. (hypothalamus)

Verejtékmirigyek, bőrerek …

Szabályozókör felépítése - reflexív

zavaró jel„van” érték

Szabályozó központ

Érzékelő (receptor, szenzor)

Set point„kell” érték

Szabályozott paraméter

Végrehajtó (effektor) rendszer

2020. 09. 07.

11

Homeosztatikis szabályozás

Negatív visszacsatolásos szabályozás

Pozitív visszacsatolásos szabályozás

Előre-csatolásos (feed-forward) szabályozás - vezérlés

• Zárt láncú rendszer

• VAN visszacsatolás

• Váratlan zavarok is korrigálhatók

• A felmerülő zavaró tényezők előzetes ismerete NEM szükséges

• általános

• Nyílt láncú rendszer

• NINCS visszacsatolás

• Csak előre látott eltérés korrigálható

• A felmerülő zavaró tényezők előzetes ismerete szükséges

• specifikus

Feed forwardvezérlés

Feedbackszabályozás

2020. 09. 07.

12

IV. Negatív visszacsatolás (feedback)

• Negatív feedback: a „kell érték” körül tartja a paramétert, a hibajellel ellentétes előjelű változást eredményez

stimulus

Szabályozott paraméter„van érték”

receptor

Központ:Set pointtal „kell

érték” összehasonlítás („hibajel”)

Effektor(ok)Hibajellel ellentétes

irányú válasz

Példa negatív visszacsatolásra 1.

Mellék-pajzsmirigy

Ca és foszfát mobilizáció

Ca és foszfát felszívás

parathormon

D vitamin

Ca visszaszívás

Foszfát ürítés

plazma

kalcitriol

2020. 09. 07.

13

Példa negatív visszacsatolásra 2.

Inger: Vércukorszint emelkedése

Inger: Vércukorszint csökkenése

Vércukorszint emelkedése

Vércukorszint csökkenése

4,2-5,9 mmol/l

IV. Visszacsatolás (feedback)

• Pozitív feedback: ritkább, a hibajellel azonos irányba változik a paraméter, circulus vitiosus lehet a következménye

stimulus

Szabályozott paraméter„van érték”

receptor

Központ:Set pointtal „kell

érték” összehasonlítás („hibajel”)

Effektor(ok)Hibajellel azonos

irányú válasz

2020. 09. 07.

14

Példa pozitív visszacsatolásra 1.

A magzat feje ingerli a cervix

mechanoreceptorait

Az afferens idegek a hipotalamuszbatovábbítják az információt

A neurohipofízisbőloxytocin szabadul fel

Az oxytocin a véráramba kerül

Fokozza a méh izomzat kontrakcióit, ezáltal még

erősebben nyomja a magzat fejét a cervix

falának

Példa pozitív visszacsatolásra 2.

2020. 09. 07.

15

Példa pozitív visszacsatolásra 3.

Példa pozitív visszacsatolásra 4.

Az ösztrogén koncentráció-függő módon hat a felsőbb közpotok hormontermelésére.

Pozitív feedbackAz ovariáális ciklus 12-14. napja körül

(ovulációt megelőzően)

Negatív feedbackAz ovariális ciklus nagy

részében

Adeno-hypophysis

petefészek

ösztrogén

Méh…

2020. 09. 07.

16

III/C. Előre-csatolásos szabályozás (vezérlés)

• A szervezet előzetes reakciója - felkészülés

• NINCS visszacsatolás

• előre ható, nem hiba-vezérelt rendszer - rendelkező jel a vezérelt jellemzőtől függetlenül jön létre

pl. futás megkezdése előtt fokozódik a légzés, még mielőtt az

oxigénhiány jelentkezne

IV. Szabályozási lehetőségek

1. idegi

• rövid latencia

• gyors

• körülírt hatás

2. humorális

• hosszabb latencia

• lassúbb

• diffúzabb hatás

3. Komplex (kevert)

2020. 09. 07.

17

IV/1. Idegi szabályozás

1. szenzor/receptorprimer érző neuron szabad idegvégződése (A, C)

2. afferensA, C típusú idegrost

3. központgerincvelő

4. efferens motoneuron

5. effektorflexor izom

Fájdalomérzet tudatosulása

2020. 09. 07.

18

1. szenzor/receptor

BaroreceptorokAortaív, carotis sinus

3. központNyúltvelői kardiorespiratorikusközpont

4. efferensParaszimpatikus posztggl. rost (X.)

5. effektormellékvesevelő

2. afferensIX. és X. agyideg

4. efferensSzimpatikus posztggl. rostok

4. efferensSzimpatikus preggl. rostok

5. effektorszív

5. effektorerek

IV/2. Humorális szabályozás

Lokális szabályozás

2020. 09. 07.

19

Endokrin szabályozás

Hypothalamo-hypophysealisrendszer

2020. 09. 07.

20

IV/3. Komplex (kevert) szabályozás

1. szenzor/receptorMellbimbó mechanoreceptorai

2. afferensPrimer érző neuron

3. központhypothalamus

4. efferensoxytocin

5. effektortejmirigyeinek myoepithel sejtjei

Oxytocin termelés

Neurohypophysis -Oxytocin felszabadulás

5. effektorMéh simaizomzata

2. afferensPrimer érző neuron

1. szenzor/receptorméh mechanoreceptorai

Tejürítés Méh kontrakció

„Tónusos szabályozás”• Specifikus sejtek

alapműködésének a módosítása

• Pl. érrendszer simaizom sejtjei

2020. 09. 07.

21

„Antagonista szabályozás”

• Pl. a szívfrekvencia szimpatikus és paraszimpatikus kontrolllja

V. „Viselkedés szintű” szabályozás

• A szabályozási tartomány kiszélesítése, hatásfok növelése

2020. 09. 07.

22

A szabályozás dinamikája és hatékonyságaKorrekciós képesség= korrekció / fennmaradó hiba

hiba

késés

korrekció

Set point

Fenn-maradó

hiba

idő

Ho

meo

szta

tiku

s p

aram

éter

érté

ke

pl.Normál vérnyomás: 100 HgmmTranszfúzió => vérnyomás: 175 Hgmm (kontroll nélkül)kontrollal: 125 Hgmmfennmaradó hiba: 125-100=25 Hgmm

Korrekciós képesség = -50/25 = -2

Szervó-mechanizmus• „Kell érték” (set point)

változása aktiválja a szabályozó kört

• Pl. láz kialakulása

I. Láz kezdeti fázisa

II. Láz fennállása

III. Láz oldódása

A „kell érték” megemelkedése

a pirogének hatására

A „kell érték” visszaállása

A központban érvényes „kell érték”Aktuális maghőmérséklet

37C

39,5C

Idő (h)