Negativní zpětná vazba

Pod negativní zpětná vazba rozumí se regulační smyčka, ve které má výstupní proměnná inhibiční účinek na vstupní proměnnou. V lidském těle je negativní zpětná vazba zvláště důležitá pro homeostázi hormonální rovnováhy. Během testu hormonální funkce jsou kontrolní smyčky vyšetřovány na chyby.

Jaká je negativní zpětná vazba?

Lékařská zpětná vazba se také nazývá zpětná vazba a odpovídá biologické kontrolní smyčce. Výstupní proměnná ovlivňuje vstupní proměnnou v těchto regulačních smyčkách. Zpětná vazba je v lidském organismu převážně negativní.

Negativní zpětná vazba bude také Negativní zpětná vazba volal. V těchto regulačních smyčkách má výstupní proměnná inhibiční účinek na vstupní proměnnou. Z tohoto spojení se výstupní proměnná smyček negativní zpětné vazby označuje také jako řídicí jednotka. Opakem negativní zpětné vazby je pozitivní zpětná vazba, kde výstup zesiluje vstup.

Teorie kybernetického systému se v medicíně používá pro matematickou analýzu smyček zpětné vazby. Negativní zpětná vazba v lidském organismu je buď subtraktivní inhibice nebo dělitelná zpětná vazba s kvocientovou inhibicí. Oba typy negativní zpětné vazby, spolu se systémy pozitivní zpětné vazby, přebírají regulační úkoly v lidském těle a kontrolují například glandulární sekreci nebo hormonální rovnováhu.

V oblasti technologie se negativní zpětná vazba používá ve smyslu regulační smyčky, například pro regulaci teploty termostatem.

Funkce a úkol

Negativní zpětná vazba vytváří homeostázi. Tímto způsobem udržujete rovnováhu v různých systémech v rámci přípustných limitů. Prvním krokem negativní zpětné vazby je vždy změřit určité množství. Ve druhém kroku jsou výsledky měření použity ke snížení příslušných hodnot. Negativní zpětné vazby jsou tedy regulátory, protože hrají roli například při udržování konstantní tělesné teploty v organismu teplokrevných zvířat.

Negativní zpětná vazba je však také zásadní pro procesy genové aktivity. Negativní zpětnovazební kontrolní smyčky jsou stejně důležité pro hormonální rovnováhu, jejíž rovnováha je rozhodující pro mnoho tělesných funkcí. Pro udržení rovnováhy hormonální sekrece z žláz například některé hormony po uvolnění inhibují vlastní syntézu. Tyto hormony jsou také známé jako autokrinní. Sekreční buňky autokrinních hormonů jsou samy vybaveny receptory, na které se příslušný hormon může vázat a spouští signální kaskádu uvnitř.

Negativní zpětná vazba hraje roli hlavně pro aktivitu glandotropních buněk v adenohypofýze. I zde je hormonální syntéza ovlivněna aktuální koncentrací hormonů v krvi. Syntéza krevních hormonů stimuluje kontrolní hormon adenohypofýzy a snižuje tak další produkci hormonů buď přímo na hypofýze, nebo prostřednictvím hypotalamu.

Syntéza těchto dvou hormonů CRH a ACTH například více inhibuje vyšší koncentraci glukokortikoidů v krvi. Podobně jsou hormony TRH a TSH syntetizovány méně, čím vyšší je hladina hormonu štítné žlázy v krvi.

Syntéza FSH, GnRH a LH má také negativní zpětnou vazbu. U mužů vysoká hladina FSH, LH a GnRH v krvi inhibuje syntézu. U žen má však vysoká koncentrace estrogenů, FSH a LH inhibiční účinek na syntézu těchto hormonů.

Centrální nervový systém vstupuje do činnosti jako systém řízení zpětné vazby, a tudíž nejvyšší prioritou veškeré zpětné vazby, kde systémy zpětné vazby jsou v zásadě propojeny. Obzvláště hormonální kontrolní obvody štítné žlázy působí přímo na toto kontrolní centrum a inhibují uvolňování látek stimulujících hormon v hypotalamu.

Nemoci a nemoci

Různé události a nemoci poškozují hormonální regulační obvody a tím mnoho negativních mechanismů zpětné vazby v lidském těle. Test hormonální funkce kontroluje, zda jsou hormonální kontrolní obvody neporušené. Během těchto inhibičních a stimulačních testů se pacientovi injikují kontrolní hormony. Pokud podávání kontrolních hormonů vykazuje odpovídající účinky na hormonální rovnováhu, jsou kontrolní obvody a také negativní zpětná vazba v organismu pravděpodobně neporušené.

Pokud nejsou hormonální zpětné smyčky neporušené, pak ve většině případů dojde k selhání samotných hormonálních žláz. Na druhé straně může být kontrolní centrum vyšší úrovně ovlivněno funkčními ztrátami, a tak například již nebudou uvolňovat kontrolní hormony specifické pro daný orgán.

Pokud mechanismy negativní zpětné vazby v hormonálním systému nejsou spojeny s onemocněním orgánů, ale produkce hormonů již nemůže být regulována prostřednictvím regulačních smyček, pak mohou být degenerované hormonální buňky příčinou regulačních problémů. Degenerace hormonálních buněk, jako jsou buňky ve štítné žláze, je však poměrně vzácná. Hormony samy o sobě mohou za určitých okolností také degenerovat, a tak deaktivovat kontrolní smyčky negativní zpětné vazby. Tento jev je však také velmi vzácný.

Pro narušené regulační smyčky je teoreticky možná mutace kontrolních látek v negativních zpětných vazebních systémech. V endokrinním systému byla mutace leptinu nedávno spojena například s obezitou u malých dětí.

Protože smyčky biologické kontroly představují úzce propojené sítě, může chyba zpětné vazby pouze v jednom ze systémů způsobit chyby i v ostatních systémech. Proto jsou příznaky chyby zpětné vazby velmi rozmanité. To platí zejména pro hormonální systém, protože jeho kontrolní smyčky jsou ve zvláště těsné interakci. Kromě hormonálních potíží mohou být problémy s vlastní termoregulací těla způsobeny také chybami v negativní zpětné vazbě.