Διαφάνειες Φυσιολογίας

1. Ανδρέας Α. Καστελλάκης
Αναπληρωτής Καθηγητής

2. Εσωτερικό περιβάλλον
 Claude Bernardt (1865): Η διατήρηση ενός σταθερού
εσωτερικού περιβάλλοντος είναι προϋπόθεση για την
ύπαρξη της ζωής (τόσο για τους μονοκύτταρους όσο
και για τους πολυκύτταρους οργανισμούς).
Φανταστείτε π.χ. μια αμοιβάδα που δεν
μπορεί να ρυθμίσει ωσμωτικά το
εσωτερικό της περιβάλλον ή έναν
άνθρωπο που δεν μπορεί να διατηρήσει
σταθερή θερμοκρασία σώματος ή τη συγκέντρωση της
γλυκόζης στο αίμα.

3. Ομοιόσταση
 Ο όρος ομοιόσταση είναι δημιούργημα του διάσημου
φυσιολόγου Walter Cannon (1929).
 Σύμφωνα με τη θεώρηση που διατύπωσε ο Cannon
ομοιόσταση είναι η συντονισμένη διαδικασία μέσω της
οποίας διατηρείται σχετικά σταθερό το εσωτερικό
περιβάλλον ενός οργανισμού αποκρινόμενο στις αλλαγές
που πραγματοποιούνται στο εξωτερικό περιβάλλον
(συνεχής εξισορρόπηση).
 Η διαδικασία αυτή προϋποθέτει την ύπαρξη
ανατροφοδοτικών μηχανισμών.
 Λειτουργία της είναι η διατήρηση των παραμέτρων του
εσωτερικού περιβάλλοντος μέσα σε στενό εύρος τιμών
συμβατών με τη διατήρηση της ζωής.

4. Έλεγχος και ρύθμιση εσωτερικού
περιβάλλοντος

5. Ελεγχόμενοι Παράμετροι
(ενδεικτικά)
 Συγκέντρωση θρεπτικών μορίων (π.χ. γλυκόζη)
 Συγκέντρωση O2 και CO2
 Συγκέντρωση αποβλήτων
 pH
 Συγκέντρωση νερού, αλάτων, και άλλων ηλεκτρολυτών
 Όγκος και Πίεση αίματος
 Θερμοκρασία

6. Αποτελέσματα
 Διατάραξη ομοιόστασης λόγω στρες
 Επιτυχής προσπάθεια (αλλόσταση - επιτυχής
προσαρμογή: αποκατάσταση ομοιόστασης)
 Ανεπιτυχής προσπάθεια (ανεπιτυχής προσαρμογή ως
συνάρτηση του μεγάλου αλλοστατικού φορτίου:
ασθένεια ή και θάνατος)

7. Αίτια
 Τρόπος ζωής - Στρες
 Περιβάλλον - Παθογόνοι μικροοργανισμοί
 Χειρουργικές επεμβάσεις κ.λπ.

8. Ανατροφοδοτικοί μηχανισμοί

9. Ρυθμιστικά συστήματα
 Το γεγονός ότι συγκεκριμένες φυσιολογικές παράμετροι
όπως το pH του αίματος, η γλυκόζη του αίματος, η
θερμοκρασία του σώματος κ.λπ. επιδέχονται ομοιοστατική
ρύθμιση υπονοεί:
 α. την ύπαρξη ενός συστήματος παρακολούθησης των
αλλαγών του εξωτερικού περιβάλλοντος
 β. την ύπαρξη ενός μέσου ερμηνείας και απαρτιώσης του
συνόλου των αισθητικών πληροφοριών για τον καθορισμό της
καταλληλότερης απόκρισης και
 γ. την ύπαρξη αποτελεσματικών μηχανισμών για την
αντιμετώπιση των προκαλούμενων αλλαγών με προοπτική τη
διατήρηση των εσωτερικών παραμέτρων σε αποδεκτά όρια.

10. Μηχανικό παράδειγμα
ρυθμιστικού συστήματος
Response
No heat
produced
Room
temperature
decreases
Heater
turned
off
Set point
Too
hot
Set
point
Control center:
thermostat
Room
temperature
increases
Heater
turned
on
Too
cold
Response
Heat
produced
Set
point
α
α
β
γ
γ

11. Φυσιολογικό παράδειγμα
ρυθμιστικού συστήματος
Εσωτερικός
θερμοστάτης (36-37)
Αύξηση
θερμοκρασίας
σώματος ανάλογα
με το περιβάλλον
Διόρθωση
θερμοκρασίας
σώματος
Διόρθωση
θερμοκρασίας
σώματος
Μείωση
θερμοκρασίας
σώματος ανάλογα
με το περιβάλλον
Θερμοστάτης
στον υποθάλαμο
Θερμοστάτης
στον
υποθάλαμο
1. Ιδρωτοποιοί αδένες
2. Αγγειοδιαστολή
1. Αγγειοσυστολή
2. Ανόρθωση
τριχών
3. Μυϊκός τρόμος
Υποθάλαμος

12. Χαρακτηριστικά ρυθμιστικού
συστήματος
Μεταβολή
μεταβλητής
Αισθητήρας
Ερμηνεία &
απαρτίωση
Μηχανισμός
επιδιόρθωσης
Αποκατάσταση
μεταβλητής
Άλλες
πληροφορίες

13. Ρυθμιστικά συστήματα
 Είναι σαφές πως το ΚΝΣ συγκεντρώνει όλα αυτά τα
χαρακτηριστικά για να παίξει το ρόλο ενός
αποτελεσματικού ρυθμιστικού συστήματος (που
μεταφέρει μηνύματα με εξαιρετικά μεγάλη ταχύτητα σε
συγκεκριμένες θέσεις, βλ. νευρικές ώσεις).
 Αντίστοιχο ρόλο φαίνεται να διαδραματίζει και το
ενδοκρινικό σύστημα (που μεταφέρει μηνύματα με
σαφώς μικρότερη ταχύτητα, τα μηνύματα αυτά
μεταδίδονται με τη βοήθεια του κυκλοφορικού
συστήματος σε σαφώς μεγαλύτερη έκταση).

14.  Βέβαια δεν αποκλείεται κάποιος ιστός ή όργανο να
ανταποκρίνεται άμεσα στις περιβαλλοντικές αλλαγές
ανεξάρτητα από τον νευρικό ή / και ενδοκρινικό έλεγχο
 Το εύρος και η έκταση του αποτελέσματος είναι
μικρότερη από τα άλλα δύο είδη.

15. Γενικό πλαίσιο

16. Κύκλωμα Αντανακλαστικού
Επιγονατίδας
 Αισθητήριοι υποδοχείς (π.χ. τενόντιο όργανο του Golgi)
 Προσαγωγός ψευδομονοπολικός αισθητικός νευρώνας
 Διάμεσος νευρώνας νωτιαίου μυελού
 Απαγωγός κινητικός νευρώνας
 Σκελετικός μυς

17.  Το ερέθισμα δραστηριοποιεί κάποιους υποδοχείς του
τετρακέφαλου μυ
 Μεταφορά μηνύματος από τον αισθητικό νευρώνα
 Επεξεργασία μηνύματος σε επίπεδο νωτιαίου μυελού
 Δραστηριοποίηση κινητικού νευρώνα
 Απόκριση εκτελεστικού οργάνου (τετρακέφαλου
μηριαίου)
 Έκταση κνήμης

18. Κυβερνητική: Θεωρία ελέγχου
 Το 1948 ο Norbert Wiener [Κυβερνητική ή Έλεγχος και
Επικοινωνία σε Ζώα και Μηχανές] περιέγραψε τη
σχετική θεωρία έχοντας κατά νου την περίπτωση ενός
συστήματος που ελέγχει την εσωτερική λειτουργία μιας
μηχανής (σερβομηχανισμός), αλλά γενικότερα
προσφέρεται για τη μελέτη κάθε συστήματος που
διαθέτει εσωτερική δομή.
 Η θεωρία αυτή περιέγραφε με μαθηματικούς όρους τη
συμπεριφορά ενός πολύπλοκού συστήματος ελέγχου.

19. Ανατροφοδοτικοί μηχανισμοί
 Από τη θεωρία του Wiener προέκυψε μια ιδιαίτερα
σημαντική έννοια, αυτή του ανατροφοδοτικού ελέγχου (της
ανάδρασης).
 Η έννοια αυτή είναι δύσκολο να περιγραφεί χωρίς τη χρήση
διαγραμμάτων και παραδειγμάτων.
 Φανταστείτε ένα υδατόλουτρο όπου η θερμοκρασία του
ελέγχεται από ένα θερμοστάτη και ρυθμίζεται π.χ. στους
37˚C. Οποτεδήποτε η θερμοκρασία του λουτρού μειωθεί
κάτω από την επιθυμητή θερμοκρασία ενεργοποιείται ένας
θερμαντήρας που την ανεβάζει και οποτεδήποτε υπερβαίνει
την επιθυμητή θερμοκρασία διακόπτεται η λειτουργία του.

20. Μηχανισμοί ανάδρασης
 Θετικοί ανατροφοδοτικοί μηχανισμοί: έχουν την τάση
να μεγεθύνουν την απόκλιση του «σφάλματος» από την
επιθυμητή τιμή και επομένως δημιουργούν συνθήκες
αποσταθεροποίησης του συστήματος, γι’ αυτό και
ΠΡΕΠΕΙ να υπάρχει μηχανισμός που να τον διακόπτει.
Δεν είναι τόσο συνηθισμένοι μηχανισμοί.
 Αρνητικοί ανατροφοδοτικοί μηχανισμοί: έχουν την
τάση να αμβλύνουν την απόκλιση του «σφάλματος»
από την επιθυμητή τιμή και επομένως δημιουργούν
συνθήκες σταθεροποίησης του συστήματος.

21. Θετική ανάδραση

22. Παράδειγμα θετικής ανάδρασης
Που δεν οδηγεί σε
αποσταθεροποίηση
λόγω παρεμβολής και
ενός συστήματος
αρνητικής ανάδρασης

23. Τοκετός & Ωκυτοκίνη

24. Αρνητική ανάδραση

25. Παράδειγμα αρνητικής ανάδρασης
Νευρικά κύτταρα που
παρακολουθούν τις
διακυμάνσεις της Τ
Αγγεία, μύες κ.λπ.
Κέντρο ελέγχου της
θερμοκρασίας
Ρύθμιση
θερμοκρασίας
Μείωση απώλειας θερμότητας

26. Ενεργοποίηση
θερμοϋποδοχέων,
αγγειοσυστολή,
ανόρθωση τριχών,
συσπάσεις μυών

27. Συνήθεις τύποι εκκρίσεων
 αυτοκρινής έκκριση: κύτταρο παράγει/εκκρίνει
χημικό διαβιβαστή που δρα σε υποδοχείς ίδιου
κυττάρου
 παρακρινής έκκριση: εκκρινόμενοι χημικοί
διαβιβαστές δρουν σε γειτονικά κύτταρα
 ενδοκρινής έκκριση: χημικοί διαβιβαστές μέσω
κυκλοφορίας αίματος σε ιστούς απομακρυσμένους
 συναπτική έκκριση (μορφή παρακρινούς): άμεση
επικοινωνία κυττάρων που συνδέονται με συνάψεις
(νευρικό σύστημα)

28. Συνήθεις τύποι εκκρίσεων

29.  Εκτός από τους προηγούμενους τρόπους επικοινωνίας
υπάρχουν και τρόποι επικοινωνίας μεταξύ ατόμων του
ιδίου είδους (με φερομόνες) και μεταξύ ατόμων
διαφορετικών ειδών (με αλλομόνες)

30. Ενδοκρινικό σύστημα

31. Ενδοκρινικό σύστημα

32. Εξωκρινής αδένας
Μέσω εκφορητικών αγωγών τα παραγόμενα προϊόντα
εξέρχονται στην επιφάνεια ή σε κοιλότητες του
σώματος ή οργάνων

33. Ενδοκρινής αδένας
Δε διαθέτουν εκφορητικό αγωγό και
εκκρίνουν τις ορμόνες στην κυκλοφορία του
αίματος

34. Άξονας Υποθαλάμου - Υπόφυσης

35. Υπόφυση
Μίσχος υπόφυσης
Παρακοιλιακός
πυρήνας
υποθαλάμου
Υπεροπτικός
πυρήνας
υποθαλάμου
Αδενοϋπόφυση Νευροϋπόφυση

36. Πυλαία αγγεία υποθαλαμο-
υποφυσιακού συστήματος
Αποκαθιστούν
επικοινωνία
μεταξύ
υποθαλάμου και
αδενοϋπόφυσης

37. Έλεγχος πρόσθιας & οπίσθιας
υπόφυσης από τον υποθάλαμο

38. Άξονας υποθάλαμος -
αδενοϋπόφυση
Stimulate ACTH
CRH
Stimulate TSH
TRH
Stimulates growth
GHRH
Hypothalamus
Διεγείρει την αύξηση
του σώματος
Διεγείρει
Διεγείρει

39. Γενική εικόνα ρύθμισης
ενδοκρινικού συστήματος

40. Ανατροφοδοτικοί βρόχοι
Οι κλειστοί βρόχοι
(βλ. κόκκινα βέλη)
είναι πιο
αποτελεσματικοί
για την επίτευξη
ρύθμισης

41. Ανατροφοδοτικοί βρόχοι

42. Μηχανισμοί ρύθμισης εκκρίσεων

43. Μηχανισμός ρύθμισης εκκρίσεων
θυρεοειδούς
TRH
Τ4, Τ3

44. Μηχανισμός ρύθμισης
εκκρίσεων θυρεοειδούς

46. Μηχανισμός ρύθμισης εκκρίσεων
ανδρογόνων

47. Να θυμάστε ότι:
 Οι αντιλήψεις μας
 Ο τρόπος σκέψης μας
 Τα συναισθήματα μας
 Τα βιώματα μας
 Η συμπεριφορά μας και
 Οι αποκρίσεις μας σε ερεθίσματα του περιβάλλοντος
επηρεάζουν ανώτερες εγκεφαλικές περιοχές που με τη
σειρά τους επηρεάζουν τον άξονα Υποθαλάμου -
Υπόφυσης

48. Παράδειγμα συμπεριφοράς που επηρεάζει
τις εκκρίσεις ορμονών και αντίστροφα

49. Παράδειγμα συμπεριφοράς που επηρεάζει
τις εκκρίσεις ορμονών και αντίστροφα

50. Μηχανισμοί δράσης ορμονών
Μέσω
επιφανειακών
υποδοχέων βλ.
πεπτιδορμόνες π.χ.
ινσουλίνη
Μέσω
ενδοκυτταρικών
υποδοχέων βλ.
στεροειδή,
θυρεοειδικές
ορμόνες

51. Μηχανισμός δράσης ορμόνης

52. Μηχανισμοί δράσης ορμονών
 Κατά κανόνα οι δράσεις των πεπτιδορμονών βαίνουν
κυρίως μέσω δεύτερων και τρίτων μηνυμάτων (βλ.
αντίστοιχους μηχανισμούς νευροδιαβιβαστών)
 Κατά κανόνα οι δράσεις των στεροειδών και
θυρεοειδικών ορμονών βαίνουν κυρίως μέσω της
ενεργοποίησης γενωμικών μηχανισμών (π.χ. μέσω
επαγωγής ή αναστολής σύνθεσης πρωτεϊνών)

53. Μηχανισμοί δράσης ορμόνης

54. Μηχανισμοί δράσης ορμονών
Υδατοδιαλυτή ορμόνη Λιποδιαλυτή ορμόνη

55. Θυλάκια θυρεοειδούς

56. Θυρεοειδικές ορμόνες

57. Επινεφρίδιο

58. Ορμόνες φλοιού επινεφριδίων
 Αναφέρονται γενικά ως κορτικοστεροειδή, και
διακρίνονται σε:
α) αλατοκορτικοειδή π.χ. αλδοστερόνη (στη
σπειδοειδή ζώνη), που ρυθμίζουν τους ηλεκτρολύτες
και την ισορροπία του νερού στο σώμα
β) γλυκοκορτικοειδή π.χ. κορτιζόλη (στη στηλιδωτή
ζώνη), που επιδρούν στο μεταβολισμό των
υδατανθράκων (κυρίως), των λιπών και
των πρωτεϊνών
γ) κορτικοειδή του φύλου (δικτυωτή ζώνη) που
επηρεάζουν τα δευτερογενή χαρακτηριστικά του φύλου

59. Ορμόνες φλοιού επινεφριδίων

60. Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας