Regelkreis

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 31. Januar 2017
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Regelkreise im menschlichen Körper erhalten verschiedene lebenswichtige Größen und Vorgänge aufrecht. Der pH-Wert, der Bluthormonspiegel, die Körpertemperatur oder die Sauerstoffspannung des Blutes werden mithilfe von Regelkreisen konstant gehalten.

Inhaltsverzeichnis

Was ist ein Regelkreis?

Ein Regelkreis ist ein Steuerungssystem, das verschiedene Prozesse und Funktionen im Organismus kontrollieren kann. Dabei verfügen die meisten Funktionen über ihren eigenen Regelkreis.

Ein Regelkreis kann entweder im Zielorgan selbst ablaufen oder aber von einem übergeordneten Organ gesteuert werden. Solche übergeordneten Organe sind beispielsweise das zentrale Nervensystem (ZNS) oder Hormondrüsen.

Ziel eines Regelkreises ist es, eine Regelgröße konstant zu halten bzw. auf einen gewünschten Soll-Wert zu bringen. Dieser Soll-Wert wird von verschiedenen Rezeptoren gemessen und mit dem aktuellen Ist-Wert verglichen. Das Stellglied im Regelkreis korrigiert dann den Ist-Wert so lange, bis er mit dem Soll-Wert übereinstimmt. Die meisten Regelkreise im menschlichen Körper laufen nach dem Prinzip der negativen Rückkopplung ab.

Funktion & Aufgabe

Ein bekannter Regelkreis im menschlichen Körper ist der thyreotrope Regelkreis, der die Hormonaktivität der Schilddrüse reguliert. Die Schilddrüse (Glandula thyreoidea) produziert die Hormone Triiodthyronin (T3), Thyroxin (T4) und Calcitonin. Die beiden iodhaltigen Hormone T3 und T4 werden in den Follikelepithelzellen der Schilddrüse gebildet. Sie spielen eine wichtige Rolle im Energiestoffwechsel und beeinflussen das Wachstum des Organismus.

Die Funktion der Schilddrüse wird über den thyreotropen Regelkreis vom Hypothalamus und der Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) gesteuert. Die Hirnanhangsdrüse sezerniert das Thyreoidea stimulierende Hormon (TSH). Dieses gelangt über die Blutbahn zu den Schilddrüsenzellen. Dort fördert TSH zum einen die Produktion von T3 und T4 und regt zum anderen das Wachstum der Schilddrüse an. Ein höherer Gehalt von T3 und T4 im Blut hemmt wiederum die Ausschüttung von TSH. Dadurch werden die Schilddrüsenwerte im Blut abhängig vom Bedarf reguliert und normalerweise relativ konstant gehalten.

Der thyreotrope Regelkreis ist ein Beispiel für eine negative Rückkopplung. Der Sollwert des Regelkreises wird allerdings nicht von der Hypophyse, sondern vom Hypothalamus vorgegeben. Dieser produziert das Thyrotropin releasing Hormon (TRH).

Ein Regelkreis ist ein Steuerungssystem, das verschiedene Prozesse und Funktionen im Organismus kontrollieren kann. So wird z.B. der pH-Wert mithilfe von Regelkreisen konstant gehalten.

Auch der Wärmehaushalt des Körpers wird über einen Regelkreis reguliert. Ziel dieses Regelkreises ist es, die Temperatur im Körper konstant bei etwa 37°C zu halten. Dabei beeinflusst die Umgebungstemperatur die Körpertemperatur. Auch intensive körperliche Betätigung hat beispielsweise einen Einfluss auf die Temperatur.

Temperaturmesser befinden sich überall im Körper verteilt. Die Wärmefühler sind jedoch insbesondere im Rückenmark, im Hypothalamus und in der Haut lokalisiert. Eine wichtige Rolle bei der Regulation der Temperatur spielt der Hypothalamus. Hier werden alle Istwert-Informationen aus dem Körper gesammelt. Auch über alle körperlichen Bedürfnisse wird der Hypothalamus unterrichtet. Aus diesen ganzen Eingängen berechnet das Steuerzentrum im Hypothalamus nun den gewünschten Sollwert sowie die Differenz zwischen diesem Sollwert und dem Istwert. Normalerweise liegt der Sollwert bei 36°C bis 37°C.

Der Sollwert im Körper verstellt sich beispielsweise bei Infektionen mit Fieber. Auch während des Eisprungs bei Frauen verändert sich die Körpertemperatur. Stimmen beide Werte überein, ist keine Regulation nötig. Ergibt sich jedoch beim Vergleich eine Differenz, so leitet der Körper eine Reaktion ein. Er verändert einzelne Stellglieder im Regelkreis. Ein mögliches Stellglied bei der Regulierung der Temperatur ist beispielsweise die Muskulatur. Bei Kälte zittern die Muskeln und erzeugen so Wärme.

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Krankheiten & Beschwerden

Störungen im Regelkreis können an jeder Stelle auftreten. So können beispielsweise die Zielorgane, die Fühler oder die Stellglieder beeinträchtigt sein. Diese Veränderungen wirken sich auf den gesamten Regelkreis aus.

Störungen im thyreotropen Regelkreis führen meist entweder zu einer Schilddrüsenunterfunktion (Hypothyreose) oder zu einer Schilddrüsenüberfunktion (Hyperthyreose). Bei einer primären Schilddrüsenunterfunktion findet sich die Ursache im Zielorgan des Regelkreises, also in der Schilddrüse selbst. Ursache einer solchen primären Hypothyreose sind u.a. Schilddrüsenoperationen, Radiojodtherapie, Thyreostatika oder extremer Selen- bzw. Jodmangel.

Bei der sekundären Hypothyreose findet sich die Ursache in der Hypophyse. Dort wird zu wenig TSH produziert. Der Regelkreis ist also schon vor der Schilddrüse beeinträchtigt. Die Folgen einer primären und einer sekundären Hyperthyreose ähneln sich. Es kommt zu Müdigkeit, Kraftverlust, Depressionen, Haarausfall, Verstopfung, Erektionsstörungen und zu den typischen Myxödemen.

Störungen im Regelkreis der Schilddrüse können allerdings auch zu einer Hyperthyreose führen. Ursächlich sind häufig Autonomie- oder Autoimmunprozesse. Ein Beispiel für eine Störung im thyreotropen Regelkreis, die zu einer Überfunktion der Schilddrüse führt, ist der Morbus Basedow. Der Morbus Basedow ist eine Autoimmunerkrankung unklarer Genese (Entstehung). Der Körper bildet dabei Antikörper gegen Rezeptoren an der Schilddrüse.

Diese Rezeptoren sind eigentlich für TSH bestimmt. Jedoch binden sich die Antikörper an die Rezeptoren und rufen dort eine ähnliche Wirkung wie das TSH hervor. Infolge dessen bildet die Schilddrüse vermehrt Schilddrüsenhormone. Dies geschieht allerdings vollkommen unabhängig vom eigentlichen Regelkreis. Beim Morbus Basedow sinkt der TSH-Wert fast auf 0, da zu jeder Zeit zu viele Schilddrüsenhormone im Blut vorhanden sind. Typische Symptome einer Schilddrüsenüberfunktion sind Gewichtsabnahme, Durchfall, Gereiztheit, Nervosität, Haarausfall und Wärmeintoleranz.

Pathologische Regelkreise bezeichnet man auch als Teufelskreis oder Circulus vitiosus. In diesem Fall beeinflussen sich zwei gestörte Körperfunktionen gegenseitig und verstärken dabei bereits bestehende Erkrankungen oder erhalten Erkrankungen aufrecht. Pathologische Regelkreise finden sich bei Erkrankungen wie der Herzinsuffizienz oder beim Diabetes mellitus. Ihnen liegt meist eine positive Rückkopplung zugrunde.

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