Homöostase

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 19. Januar 2017
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Der Begriff Homöostase stammt aus dem Griechischen und bedeutet Gleichstand. Er bezeichnet einen Prozess, der der Erhaltung eines Gleichgewichts innerhalb von dynamischen Systemen dient. Im menschlichen Körper wird durch Homöostase das innere Milieu aufrechterhalten. Beispiele für homöostatische Prozesse sind die Thermoregulation oder die Regulation des Blutzuckerspiegels.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Homöostase?

Alle Regelprozesse im Körper streben nach Gleichgewicht. Gleichgewichtszustände sind die Grundlage für viele Funktionen von Organen und für die Überlebensfähigkeit des gesamten Organismus. Die Homöostase im Körper wird durch Mechanismen wie Regelkreise oder Redundanzen aufrechterhalten. Mit diesen Mechanismen ist dem Körper die Fähigkeit zur Selbstregulation gegeben.

Ziel der Homöostase kann die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts innerhalb einer einzelnen Zelle, innerhalb von Zellverbänden, eines Organs oder des gesamten Organismus sein. Dabei können sich die Erhaltungsprozesse auf anatomische Strukturen, chemische oder physikalische Prozesse oder gar auf mathematische Gegebenheiten, wie die Anzahl von Zellen in einer bestimmten Struktur beziehen.

Funktion & Aufgabe

Die Aufrechterhaltung der Homöostase erfolgt in vielen Fällen durch Regulationssysteme mit negativer Rückkopplung. Dabei wird zunächst ein Soll-Wert bestimmt. Dies ist der Wert, der optimale Bedingungen für Sicherheit, Überleben und Wohlbefinden garantiert. Ein Fühler, das können beispielsweise die Hypophyse oder der Hypothalamus sein, vergleicht den aktuellen Wert mit dem Soll-Wert. Wird eine Diskrepanz zwischen dem Soll-Wert und dem Ist-Wert erfasst, so startet ein regulierender Prozess. Dieser endet typischerweise erst, wenn die Diskrepanz zwischen den beiden Werten verschwunden ist.

Ein Beispiel für ein solches negatives Rückkopplungssystem ist die Thermoregulation. Der Soll-Wert der Körpertemperatur liegt in der Regel zwischen 36,5 und 37 °C. Registriert wird die aktuelle Körpertemperatur durch sogenannte Thermorezeptoren, die sich im Hypothalamus im Gehirn befinden. Bei Abweichungen von der gewünschten Temperatur kann der Hypothalamus Maßnahmen initiieren, die die Temperatur in die gewünschte Richtung bringen. So kann er durch Veränderungen der Blutgefäße Schwitzen oder Zittern hervorrufen. Auch kann der Hypothalamus den Menschen dazu veranlassen, sich wärmer oder kälter anzuziehen oder von der Sonne in den Schatten zu wechseln.

Ähnliche Homöostaseprozesse bestehen für zahlreiche Funktionen des Körpers. Wenn der Blutzucker absackt, folgt relativ schnell das Hungergefühl, bei zu hohem Salzgehalt des Blutes verspürt der Mensch Durst.

Der Begriff Homöostase bezeichnet einen Prozess, der der Erhaltung eines Gleichgewichts innerhalb von dynamischen Systemen dient. Im menschlichen Körper wird durch Homöostase das innere Milieu aufrechterhalten.

Auch der Schlafregulation liegt ein homöostatischer Prozess zugrunde. Die Schlafdauer und die Schlafintensität werden zum einen von der zirkadianen Rhythmik und zum anderen vom homöostatischen Schlafdruck reguliert. Die zirkadiane Rhythmik spiegelt gewissermaßen die innere Uhr wider. Sie sorgt dafür, dass wir jeden Tag ungefähr zur selben Zeit müde sind. Der homöostatische Schlafdruck hingegen ist abhängig von der vorherigen Wachheit. Je länger und anstrengender die Wachphase, desto höher ist der homöostatische Schlafdruck.

Eine der wichtigsten Homöostasen des menschlichen Körpers ist die Homöostase des Gehirns. Damit das Milieu im Gehirn stets im Gleichgewicht gehalten wird, gibt es eine Barriere zwischen dem Blutkreislauf und dem Zentralnervensystem. Diese bezeichnet man als Blut-Hirn-Schranke. Die Blut-Hirn-Schranke schützt das Gehirn vor Krankheitserregern, Hormonen oder Giftstoffen. Sie können diesen Filter nicht passieren. Andere Stoffe wie beispielsweise Nährstoffe können die Blut-Hirn-Schranke überwinden. So bleibt die Homöostase im Gehirn erhalten.

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Krankheiten & Beschwerden

Störungen der Homöostase führen zu Funktionsstörungen in einzelnen Organen oder sogar im gesamten Organismus. Viele Homöostasestörungen haben ihren Ursprung im Hypothalamus. Kommt es hier zu zentralen Beeinträchtigungen, kann die Körpertemperatur dauerhaft zu niedrig oder zu hoch sein. Häufig wechseln sich Fieberphasen mit Phasen der Unterkühlung ab. Die Betroffenen frieren beispielsweise tagsüber und schwitzen nachts so sehr, dass sie mehrmals die Nacht- und Bettwäsche wechseln müssen.

Adipositas und Essstörungen liegt ebenfalls häufig eine gestörte Homöostase zugrunde. Forscher vermuten, dass durch viele Diäten das Regulationssystem für Sättigung und Hunger so lange negativ beeinflusst wird, bis eine normale Regulation nicht mehr möglich ist.

Eine gestörte Schlafhomöostase verursacht Schlaflosigkeit und Einschlafstörungen. Insbesondere Alkohol scheint bei Störungen der Schlafhomöostase eine wichtige Rolle zu spielen. Alkohol erhöht den homöostatischen Schlafdruck, das heißt, das Bedürfnis zu schlafen steigt. Dadurch wird die Schlafperiode verschoben und der Schlaf ist nicht so fest wie normalerweise. Alkohol mindert also durch eine Störung des homöostatischen Drucks die Qualität des Schlafes.

Überlebenswichtig ist die Homöostase des Blutzuckers. Eine Unterzuckerung führt zu einer verminderten Hirnleistung, Krampfanfällen, Schweißausbrüchen und im Ernstfall auch zum Schock. Eine Überzuckerung zeigt sich hingegen durch starken Durst, eine vertiefte Atmung und spätere Bewusstlosigkeit.

Durch eine Störung der Homöostase des Blutzuckers kann es auch zu einer Regulationsstörung beim pH-Wert des Blutes kommen. Der Referenzbereich des pH-Wertes beim Menschen liegt zwischen 7,35 und 7,45. Außerhalb dieser Werte ist die Homöostase gestört. Bei einem niedrigeren pH-Wert spricht man von einer Azidose (Übersäuerung), bei einem höheren pH-Wert von einer Alkalose. Die Homöostase des pH-Wertes wird über die Niere und die Lunge aufrechterhalten. Fallen nun vermehrt bestimmte Stoffwechselprodukte an oder ist die Ausscheidungsleistung von Niere und Lunge eingeschränkt, kann es zu einer Übersäuerung oder zu gesteigerten pH-Werten kommen.

Auch bei der Parkinson-Krankheit wird eine Homöostase-Störung als Ursache vermutet. So scheint eine Störung der Homöostase von ionisiertem Calcium negative Auswirkungen auf die Produktion von Dopamin zu haben. Bei der Parkinson-Krankheit kommt es aufgrund eines Dopaminmangels zu den charakteristischen Symptomen wie Muskelstarre, Muskelzittern oder Haltungsinstabilität.

Kann die Homöostase des Gehirns durch Beeinträchtigungen der Blut-Hirn-Schranke nicht aufrechterhalten werden, so kommt es zu Erkrankungen wie Meningitis (einer Hirnhautentzündung) oder Enzephalitis (einer Gehirnentzündung). Alkohol, Nikotin und elektromagnetische Wellen beeinflussen die Blut-Hirn-Schranke und erhöhen die Anfälligkeit für neurologische Erkrankungen.

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