Wie negative Rückkopplungsschleifen im Körper funktionieren

Negative Rückkopplungsschleifen spielen eine wichtige Rolle dabei, wie viele Systeme des menschlichen Körpers die Kontrolle behalten. Eine negative Rückkopplungsschleife ist eine Art selbstregulierendes System. In einer negativen Rückkopplungsschleife wird die Leistung erhöht von Das System verhindert die zukünftige Produktion durch das System. Mit anderen Worten, das System steuert, wie viel Produkt es produziert, indem es die Produktion stoppt, wenn die Produktionsmenge oder die Menge des akkumulierten Produkts zu hoch wird.
Negative Rückkopplungssysteme sind für viele Arten der Hormonregulation im menschlichen Körper verantwortlich. Sie sind gut in der Lage, einen relativ konstanten Output zu erzielen. 
Auch bekannt als: Hemmschleife

Negative Rückkopplungsschleifen verwalten die Produktion

Stellen Sie sich vor, der Körper ist eine Fabrik, in der Produkt X hergestellt wird. Stellen Sie sich außerdem vor, dass die Herstellung von zu viel Produkt X teuer und verschwenderisch ist. Daher muss der Körper die Möglichkeit haben, die Fabrik herunterzufahren, wenn genügend Produkt X hergestellt wurde. Dies geschieht durch eine negative Rückkopplungsschleife. Dies bedeutet, dass die Produktionsgeschwindigkeit von der Menge an Produkt X abhängt. Wenn der Aufbau beginnt, verlangsamt sich die Produktion und stoppt dann.
Es könnte hilfreich sein, sich die Fabrik als eine große Montagelinie vorzustellen, die am Ende die Regale füttert. Wenn die Regale voll sind, muss die Linie langsamer werden. Es gibt nirgendwo das Produkt zu setzen. Wenn die Regale jedoch leer sind, ist viel Platz vorhanden. Das Fließband kann beschleunigt werden, bis die Regale wieder voll sind. Je reaktionsschneller das Fließband ist, desto besser kann die Fabrik die Regale immer auf dem richtigen Stand halten.
Das Gegenteil davon wäre eine positive Rückkopplungsschleife. In diesem Fall würde die Anlage umso schneller produzieren, je mehr Produkt X vorhanden war. Diese Art von System gerät leicht außer Kontrolle. Im Gegensatz dazu ist eine negative Rückkopplungsschleife selbstregelnd.

Beispiele

Eine sehr gut verstandene negative Rückkopplungsschleife ist der weibliche Menstruationszyklus. Der Hypothalamus produziert Gonadotropin-Releasing-Hormon (GnRH). Das GnRH signalisiert der Hypophyse, Follikel-stimulierendes Hormon (FSH) zu produzieren. FSH weist die Eierstöcke an, Östrogen zu produzieren. Hohe Östrogenspiegel (sowie Progesteron und Testosteron, die durch ähnliche Schleifen reguliert werden) hemmen dann die Produktion von GnRH. Dies führt dazu, dass die Hypophyse weniger FSH produziert, was wiederum dazu führt, dass die Eierstöcke weniger Östrogen produzieren.
Eine weitere negative Rückkopplungsschleife reguliert den Säuregehalt der Vagina. Der normale vaginale pH-Wert ist ungefähr 4-schwach sauer. Dies hilft, das Wachstum problematischer Bakterien und sexuell übertragbarer Krankheiten zu verhindern. In der Tat ist eines der Kennzeichen der bakteriellen Vaginose ein pH-Wert von über 5. Die Milchsäure, die diesen pH-Wert beibehält, wird von Laktobazillen hergestellt, die Teil der normalen Vaginalflora sind. Diese Bakterien wachsen schneller und produzieren bei höherem pH-Wert mehr Säure. Wenn sich der pH-Wert dann 4 nähert, verlangsamen sie sich und hören auf. Auf diese Weise wird der pH-Wert in der Vagina reguliert. Es erklärt auch einige Unterschiede im vaginalen pH-Wert von Frauen. Der pH-Wert variiert in Abhängigkeit von den vorhandenen Bakterien.

Ich suche Homöostase

Ein Schlüsselwort, das für das Verständnis von negativen Rückkopplungsschleifen wichtig ist, ist Homöostase. Homöostase wird als Tendenz des Systems zur Stabilität definiert. Homöostase ist im menschlichen Körper sehr wichtig. Viele Systeme müssen sich selbst regulieren, damit der Körper in einem für die Gesundheit optimalen Bereich bleibt. Einige Arten von nicht-hormonellen Systemen, die durch negatives Feedback die Homöostase regulieren, sind:

• Blutdruck
• Körpertemperatur
• Blutzucker

Wenn Personen Probleme haben, diese Systeme aufrechtzuerhalten, kann dies an einem Krankheitszustand liegen, der die verantwortliche negative Rückkopplungsschleife beeinflusst. Zum Beispiel reagiert die Bauchspeicheldrüse bei Diabetes nicht richtig auf hohen Blutzucker, indem sie mehr Insulin produziert. Dies liegt daran, dass bei Typ-1-Diabetes keine Zellen zur Herstellung von Insulin verfügbar sind. Das Immunsystem einer Person hat die "Fabrik" beschädigt oder zerstört. Dies liegt daran, dass die Bauchspeicheldrüse bei Typ-2-Diabetes nicht so empfindlich auf Blutzuckersignale des Körpers reagiert. Daher produziert es nicht genug Insulin als Reaktion auf Blutzucker steigt. In beiden Fällen ist die Person nicht mehr in der Lage, die Homöostase in ihrem Blutzuckersystem ohne die Hilfe von medizinischen oder Verhaltensinterventionen aufrechtzuerhalten.