REGULACE
Řízení živých systémů.
Živé systémy – otevřené systémy, jejichž existence je
vázána na tok energie, substrátů a signálních látek mezi
organismem a prostředím v obou směrech.
Probíhá na všech úrovních systému (buňka – celý
organismus).
Regulace nervové vs. Regulace humorální.
ZÁKLADNÍ TYPY VAZEB
SÉRIOVÁ
PARALELNÍ
ZPĚTNÁ PŘÍMÁ ZPĚTNÁ NEPŘÍMÁ
VAZBA
ZÁPORNÁ
KLADNÁ
Odchylka osciluje nebo se plynule zvětšuje.
KLADNÁ ZPĚTNÁ VAZBA
FYZIOLOGICKÁ
Zajištění systémů, aktivace
PATOLOGICKÁ
Nestabilita - smrt
ZÁPORNÁ ZPĚTNÁ VAZBA
•Uplatňuje se v regulacích
•Kompenzuje odchylku regulované veličiny
•Minimalizuje rozdíl mezi skutečnými hodnotami regulované
veličiny a tzv. žádanou hodnotou
Regulovaná
soustava
Regulátor
Výstupní
veličina
regulátoru
Regulační odchylka
Regulovaná
veličina
Žádaná hodnota
KLADNÁ ZPĚTNÁ VAZBA
•Nemá regulační účinek
•Odchylku nekompenzuje, ale zesiluje
FYZIOLOGIE ADAPTACÍ
EKOLOGICKÁ FYZIOLOGIE
Zkoumá vliv okolního prostředí na živé organismy a jejich
schopnost přizpůsobit se změněným podmínkám
(Adaptational nebo Environmental Physiology)
REAKCE (sekundy, minuty) ADAPTACE (minuty, hodiny, dny)
REAKCE (REGULACE): přímá, bezprostřední odezva
organismu na změny prostředí
ADAPTACE = soubor biochemických, funkčních a strukturálních
změn organismu vyvolaných dlouhodobými a opakovanými
změnami prostředí
ADAPTACE
INDIVIDUÁLNÍ
GENETICKY FIXOVANÁ
ADAPTAČNÍ MECHANISMY
= pochody, kterými se navozují nové, funkčně více
uspokojivé parametry
Smyslem je navodit výhodnější vlastnosti pro přežití
jedince či druhu.
TRVÁNÍ ADAPTACE:
Minuty - roky
DĚLENÍ ADAPTACÍ
a) Podle cílové složky
• Na chlad
• Na teplo
• Na dietetický režim
• Na změnu nadmořské výšky
• Na složení atmosférického vzduchu
• Na tělesnou zátěž……….
b) Podle výstupu
•Adaptace prvosignální: změny na úrovni pěti základních
smyslů
•Adaptace druhosignální: změny celkového chování
ADAPTACE KONFORMAČNÍ
Organismy jsou nuceny k vytvoření jiné celkové úrovně
sledovaných veličin
ADAPTACE REGULAČNÍ
Mění se operační rozsah funkce
MECHANISMY ADAPTACÍ
1. Projev plasticity nervové soustavy
• změny na molekulární úrovni v CNS
• změny genové exprese
• regulace počtu trnů neuronů
• změny v zapojení neuronových sítí (kortikálních polí)
2) Změny velikosti orgánů (adaptace na fyzickou zátěž)
3) Změny vegetativního tonu (sportovci)
4) Krátkodobé změny barvy kůže (opalování)
AKLIMACE
Reakce celého organismu na změnu jednoho faktoru zevního
prostředí
AKLIMATIZACE
Reakce celého organismu na změnu více faktorů zevního
prostředí
CIVILIZAČNÍ NEMOCI = nemoci z maladaptace
•vředová choroba žaludku
•hypertenze
•ICHS
•psychozy
•neurozy
ZKOUMÁNÍ ADAPTACÍ na zvířatech
na dobrovolnících
ADAPTACE NA CHLAD
1. OCHRANA PŘED ZTRÁTAMI TEPLA (peří,
vasokonstrikce, zvýšení tukových zásob v podkoží)
2. ZVÝŠENÍ PRODUKCE TEPLA (zvýšení metabolismu)
3. POSUN SET-POINTU SMĚREM DOLŮ (opak
horečky, chování jako u hibernujících zvířat)
ADAPTACE IZOLAČNÍ
METABOLICKÁ
HYPOTERMNÍ
18.století: přežívání námořníků ve studené vodě
1887: V. Priesnitz, S. Kneipp
Lidé v zimě snáší lépe nižší teploty než v létě.
Aklimace.
Člověk: jako tropická zvířata
Tuleň, liška, racek: arktická zvířata (termoneutrální zóna
mezi 20 – 40°C, pod 20°C termoregulují)
U člověka se uplatní vždy všechny tři adaptační
mechanismy.
U adaptovaných – klesá spotřeba O2, nemění se TF, stoupá
TK (o 20 – 40 Torrů), snižuje se pocit dyskomfortu
(nastupuje při nižší teplotě), klesá set-point (o 0,75°C).
PRŮBĚH ADAPTACE
-Především přenastavení set-pointu
-Změna jídelníčku (vyšší příjem energie, ale bez nárůstu hmotnosti,
pomalu narůstá procento tělesného tuku)
-Chladová diuréza (vylučování Na+ a K+) – až 60x, zprostředkováno
ANF, hemokoncentrace, zvýšení počtu leukocytů i erytrocytů
-Změny glykémie: u neadaptovaných klesá (stres), u adaptovaných
vzrůstá (není stres)
-Snížení prahu pro bolest na kůži (celková habituace – snížení
citlivosti receptorů); stresová analgézie v průběhu adaptace
-Klesá práh pro svalový třes
ADAPTACE NA TEPLO
1) SEKRECE POTU se až zdvojnásobuje
2) PRÁH PRO POCENÍ se posouvá k nižším teplotám
(jádra i povrchu)
3) SNÍŽENÍ OBSAHU ELEKTROLYTŮ V POTU
4) POCIT ŽÍZNĚ se zvyšuje
5) HIDROMEIOSIS (pokles sekrece potu ve vlhkém
horkém klimatu, po období profúzního pocení; snižuje
nepotřebné odkapávání potu)
6) ADAPTACE TOLERANCE NA HORKO u obyvatel
tropů, práh pocení je posunut k vyšším tělesným teplotám.
POZOR na tělesnou práci!!!
ADAPTACE NA VYSOKOHORSKÉ PROSTŘEDÍ
ADAPTACE RYCHLÁ
REAKCE KARDIOVASKULÁRNÍ: tachykardie a
zvýšení minutového výdeje v klidu, výrazněji při práci
(TK roste při práci jen málo)
REAKCE RESPIRAČNÍ: zvýšená minutová ventilace,
výraznější při práci
ACIDOBAZICKÁ ROVNOVÁHA: respirační alkalóza
(RQ> 1)
TRANSPORT O2: posun vazebné křivky doleva
(v rozsahu hodin)
VÝŠKOVÁ AKLIMATIZACE (dlouhotrvající pobyt)
Probíhá minimálně několik týdnů, plně rozvinutá po
měsících až létech.
REAKCE KARDIOVASKULÁRNÍ: normalizace SF a
MO, zúžení plicních arteriol – plicní hypertenze
REAKCE RESPIRAČNÍ: minutová ventilace se
stabilizuje (přímo úměrně výškové hypoxii), centrální
chemoreceptory se adaptují
ZVÝŠENÁ SEKRECE ERYTROPOETINU: polyglobulie,
zvýšení transportní kapacity krve pro O2, zvýšení
viskozity krve, zvýšení hustoty mitochondrií, zvýšení
obsahu myoglobinu
DOPORUČENÍ K AKLIMATIZACI NA VYSOKOHORSKÉ
PROSTŘEDÍ:
Po 3 dnech: ustálí se A-B rovnováha, začne se zvyšoval Hb
Po několika týdnech: je možné podat i atletický výkon
GENETICKÁ VÝBAVA U HORSKÝCH NÁRODŮ:
• Větší hrudník
• Větší kapilární řečiště v plicích
• Větší objem srdce (EDV)
• Větší minutový srdeční výdej
• Vyšší koncentrace Hb
• Zvýšené množství kostní dřeně
PATOLOGICKÉ REAKCE NA VYSOKOHORSKÉ
PROSTŘEDÍ:
• Horská nemoc (nad 3 tis. m.n.m.)
• Vysokohorská dezorientace (porucha - nad 5 tis. m.n.m.)
• Vysokohorský edém
Adaptace od dětství???
ADAPTACE NA TĚLESNOU ZÁTĚŽ
1. Svalová hypertrofie
2. Atletické srdce
Atletické srdce:
•Hypertrofie dilatace
•Zvýšená objemová rezerva (1,5x)
•Zvýšená chronotropní rezerva
„Fyziologická“ hypertrofie
•Prodloužení svalových vláken a zvětšení jejich tloušťky
(NIKOLIV počtu!!!)
•Remodelace doprovázena normální nebo zvýšenou
kontraktilitou (rychlost hydrolýzy ATP myosinem a
maximální rychlost svalového zkrácení jsou buď normální
nebo zvýšené)
•Ve svalech: zvětšení počtu mitochondrií, zvýšení aktivity
enzymů oxidativního metabolismu, zmnožení kapilár
Transversální řezy srdcem:
hypertonické srdce s koncentrickou hypertrofií (vlevo)
normální srdce (uprostřed)
hypertonické srdce s excentrickou hypertrofií = hypertrofie + dilatace (vpravo)