Materiały pomocne w pracy nad [ próbą przedstawienia współczesnej, sensownej, efektywnej definicji choroby ]

Materiały pomocne w pracy nad [ próbą przedstawienia " współczesnej, sensownej, efektywnej definicji choroby ] .

3. Rozważania nad pojęciem zdrowia, choroby, degeneracji, starzenia się i śmierci
3.1 Próba zdefiniowania pojęć ... zdrowia i choroby w oparciu o pojęcia

' wzorca struktury organizmu ' i pojęcia homeostazy.
Choroba jest to ogólne określenie każdego odstępstwa od stanu określanego jako pełnia zdrowia organizmu.
Dokładne sprecyzowanie stanu określanego jako choroba jest równie trudne jak określenie stanu pełni zdrowia, gdyż podlega subiektywnej ocenie. Nozologia to dziedzina wiedzy medycznej, zajmująca się podziałem (klasyfikacją) chorób i ich opisem.
Choroba polega na uszkodzeniu funkcji lub struktury organizmu. O zaistnieniu choroby można mówić wtedy, gdy działanie czynnika chorobotwórczego powoduje przekroczenie zdolności organizmu do adaptacji, co z kolei wywołuje niepożądane, szkodliwe następstwa.Patogeneza to mechanizm powstawania choroby.

Przebieg choroby

I. OKRES UTAJENIA (dla chorób zakaźnych OKRES WYLĘGANIA) Trwa od zadziałania czynnika chorobotwórczego do wystąpienia objawów.
II. OKRES ZWIASTUNÓW (prodromalny) Trwa od pojawienia się pierwszych objawów do pełnego rozwoju objawów klinicznych. Okres ten może kończyć się wyzdrowieniem, ponieważ mechanizmy obronne ustroju mogą być bardzo silne i zahamować rozwój choroby.
III. OKRES JAWNY To okres, w którym występują podstawowe objawy choroby:
podmiotowe (odczuwane przez pacjenta)

przedmiotowe (widoczne)

Przebieg tego okresu zależy od reakcji ustroju na bodzieć patologiczny. Pod względem nasilenia procesu chorobotwórczego dzielimy na:

ostre

podostre

przewlekłe

IV. OKRES ZDROWIENIA Pełne wyzdrowienie oznacza likwidację wszystkich zaburzeń i przywrócenie pełnej funkcji ustroju.

...................

Fragmenty z podręcznika Jan W. Guzek " Patofizjologia człowieka w zarysie "

W ujęciu Światowej Organizacji Zdrowia (definicja z roku 1974) zdrowie jest „stanem pełnego dobrego samopoczucia („dobrostanu") fizycznego, psy­chicznego i społecznego, a nie tylko nieobecnością choroby czy niedomaga­nia".

Pomińmy fakt, że definicja ta zakłada konieczność określenia, co rozu­miemy pod pojęciem „choroby lub niedomagania" i zwróćmy uwagę na uwzględnienie kryteriów nie tylko biologicznych (samopoczucie fizyczne), lecz także psychicznych i społecznych. Jest to słuszne o tyle, o ile zdrowie człowieka rzeczywiście zależy od podobnych uwarunkowań (wystarczy wska­zać choćby na możliwe skutki stresu emocjonalnego, wynikającego ze złych stosunków międzyludzkich). Definicja jest jednak oparta na kryteriach su­biektywnych (dobre samopoczucie!).

Co wię­cej, definicja ta bywa uważana za utopijną, budzi bowiem nieuzasadnione oczekiwania, jakoby można urzeczywistnić stan totalnego dobrego samopo­czucia nie tylko fizycznego i psychicznego, ale także społecznego. Prowa­dzić to może do niezaspakajalnych roszczeń, rodzi się bowiem tendencja do traktowania tak pojmowanego zdrowia (wraz z „dobrym samopoczuciem społecznym") jako normy socjalnej, o której zapewnienie powinna troszczyć się nie tyle jednostka, ile służba zdrowia, a także państwo.

Definicja ta nie może zresztą oprzeć się krytyce także i ze stanowiska czysto lekarskiego: medycyna dysponuje wystarczającymi środkami, aby w wielu przypadkach, mimo niewątpliwej choroby, utrzymać stan dobrego samopoczucia fizyczne­go i psychicznego (a nawet, w pewnym ujęciu, społecznego - jeżeli np. przy­wraca się choremu zdolność do pracy).

Dla przykładu można tu przytoczyć odpowiednio prowadzoną terapię substytucyjną.

W potocznym znaczeniu przez chorobę rozumiemy na ogół zły stan zdro­wia fizycznego lub/i psychicznego, czemu towarzyszy potrzeba pomocy le­karskiej czy społecznej.

Subiektywnie choroba pojmowana bywa jako złe samopoczucie, ból, uczucie zagrożenia, ograniczenie wydolności, często cier­pienie (to ostatnie nie zawsze towarzyszy chorobie: wystarczy wskazać na bezobjawowy okres choroby nowotworowej).

Od strony chorego sprawę może zaciemniać dysymulacja wobec lekarza, a czasem i wobec siebie samego.

Historia medycyny zna wiele definicji pojęcia choroby; na ogół miewały one usterki z punktu widzenia logiki medycyny. Równie liczne (i - chciałoby się powiedzieć - niemal równie niedoskonałe) są odpowiednie propozycje publikowane współcześnie.

Dla przykładu przytoczmy definicję podaną w znanym słowniku medycznym Dorlanda (Dorland's MedicalDictionary, 29th ed., W.B. Saunders Co., 2000, s. 511): (choroba jest to) „każde zaburzenie (zniszczenie lub dewiacja) prawidłowej struktury lub funkcji jakiejkolwiek części, narządu lub układu ustroju, objawiające się charakterystycznym ze­społem objawów, którego etiologia, patologia i rokowanie mogą być znane lub nieznane".

Tu również wyłania się pytanie: co to jest „prawidłowa" struk­tura lub funkcja? Co więcej, definicja ta uważa za istotną cechę choroby „manifestowanie się charakterystycznym zespołem objawów": cóż zatem, w tym ujęciu, powiedzieć o chorobie przebiegającej bezobjawowo?

Znaczna liczba bardzo rozmaitych określeń choroby, jakie można znaleźć w specjalistycznych podręcznikach, wynika głównie z trudności związanych z jednoznacznym zdefiniowaniem tak zdrowia, jak i choroby. Billewicz-Stankiewicz (1992 r.) określił chorobę następująco: „Chorobę należy uważać za złożony łańcuch wzajemnie ze sobą powiązanych zjawisk czynnościowych i morfologicznych jako następstw bezpośrednich uszkodzeń organizmu przez czynnik chorobotwórczy, a także zjawisk odczynowych, obronnych i przy­stosowawczych oraz zaburzeń regulacji". Jeżeli jednak uznajemy, iż u podstaw rozwoju każdej patologicznej zmiany strukturalnej (procesu morfolo­gicznego) leży zaburzenie regulacji funkcji na poziomie molekularnym, sub-komórkowym lub komórkowym, a także, jeśli mówiąc ogólnie o procesach regulacyjnych mamy na myśli wszystkie ich poziomy (od molekularnego po integracyjne procesy regulacji ogólnoustrojowej), to całość tej in extenso przy­toczonej definicji można sprowadzić do zaburzeń regulacji i korelacji funkcji ustroju (o czym jeszcze niżej - por. podrozdz. 3.3).
3.2.

Homeostaza i adaptacja

Zrozumienie, czym jest zdrowie i choroba, ułatwiają pojęcia homeostazy oraz adaptacji (przystosowania).

3.2.1.

Homeostaza

Homeostaza jest zdolnością ustroju do utrzymania, w dynamicznej równo­wadze, stałości środowiska wewnętrznego. Przez środowisko to rozumiemy płyn zewnątrzkomórkowy (na który składają się głównie płyn śródmiąższo-wy oraz osocze krwi). Granice stabilności środowiska wewnętrznego są za-stanawiająco wąskie. W warunkach prawidłowej czynności ustroju parame­try charakteryzujące jego środowisko wewnętrzne pozostają mianowicie względnie stałe. tj. ich oscylacje utrzymują się w stosunkowo wąskich grani­cach. Stan laki nazywamy równowagą homeostatyczną*. I tak stężenie skład­ników drobnocząsteczkowych płynu śródmiąższowego waha się stosunko­wo niewiele, podobnie jak prężność tlenu i dwutlenku węgla, stężenie jonów wodorowych, ciśnienie osmotyczne czy temperatura. Płyn śródmiąższowy pozostaje w równowadze (warunkowanej przez prawidłowe procesy dyfuzji) zosoczem krwi, którego skład i parametry fizykochemiczne wahają się wpraw­dzie, lecz również tylko w stosunkowo wąskich granicach. Wymiana wody oraz rozpuszczonych w niej związków drobnocząsteczkowych między krwią przepływającą przez naczynia włosowate a płynem śródmiąższowym, wraz z procesem stałego mieszania krwi krążącej, zapewniają jednolitość zarów­no składu, jak i (u ssaków oraz ptaków) temperatury. Cechy płynu śródmiąż­szowego i osocza krwi nie mają zatem charakteru stagnacji: wręcz przeciw­nie, można tu mówić o równowadze dynamicznej. Poszczególne substancje

z jednej strony przedostają się do płynu śródmiąższowego, z drugiej - są zeń usuwane. Aby utrzymać odpowiadającą tej równowadze stałość środowiska wewnętrznego, ustrój powinien szybko wyrównywać ewentualne odchyle­nia. Do utrzymania stałości środowiska wewnętrznego przyczyniają się licz­ne narządy i układy. Sprawna regulacja odczynów przystosowawczych jest więc podstawą zapewnienia właściwej czynności ustroju. Warunkiem odpo­wiedniej odnowy środowiska wewnętrznego jest przede wszystkim (ale nie wyłącznie) wydolność układu krążenia.

Czynniki patogenne (głównie zmiany środowiska zewnętrznego), a często także i okoliczności zwykłego trybu życia powodują naruszenie równowagi środowiska wewnętrznego, czemu przeciwdziałają stosowne mechanizmy regulacyjne (np. w czasie wysiłku fizycznego nasila się wentylacja płuc i zwiększa pojemność minutowa serca).

3.2.2.

Adaptacja

Przetrwanie ustroju w zmiennych warunkach otoczenia zależy od zdolności przystosowania się (adaptacji"), która jest ogółem odczynów czynnościo­wych i strukturalnych zmierzających do zachowania szeroko pojętej home­ostazy ustroju (tj. do utrzymania stabilnego środowiska wewnętrznego oraz optymalnej czynności ustroju) w warunkach długo trwającego działania na ustrój niekorzystnych wpływów środowiskowych (przede wszystkim długo się utrzymujących zmian środowiska zewnętrznego). Jeżeli mianowicie czyn­nik obciążający działa długo, lecz jego nasilenie nie przekracza tolerancji ustroju (tj. wywołane zmiany nie wkraczają lub wkraczają tylko w niewiel­kim stopniu w obszar patologicznej regulacji funkcji - por. podrozdz. 3.3), uruchamia się zazwyczaj proces przystosowania. Zmienia się wówczas punkt regulacyjny (tzn. wartość sygnału nastawczego - ang. set point) ukladu(ów) zaangażowanego(ych) w procesie przystosowania, a także poszerza się za­kres regulacji (w tym przypadku: zakres, w jakim oscylują odpowiednie pa­rametry wokół punktu równowagi odpowiadającego wartości ich sygnału nastawczego). Adaptacja prowadzi zatem z jednej strony do przestawienia wartości sygnału nastawczego na nowy poziom regulacyjny, z drugiej do zwiększenia amplitudy oscylacji (ryc. 3.2). Przykładem może być bradykar-dia towarzysząca przerostowi serca, a rozwijająca się u sportowców jako wyraz przystosowania układu krążenia do długotrwałego obciążenia ustroju wysiłkiem fizycznym.

■rc. 3.2. Zmiany wartości sygnału nasiawczego oraz zakresu regulacji funkcji w toku przy-

Bsowania do długo działającego czynnika obciążającego ustrój (wg Tiedta. zmodyfikowa-

:>. S. S,: punkt regulacyjny (wartość sygnału nastawczego) przed działaniem czynnika

•fcciażającego i w warunkach rozwiniętej adaptacji. R, R.: amplituda oscylacji (zakres pra-

•idlowcj regulacji funkcji) wokół wartości odpowiadającej sygnałowi nastawczemu przed

toałaniem czynnika obciążającego i w warunkach rozwiniętej adaptacji. F: zakres maksy-

Blnych odczynów regulacyjnych (granica możliwości wyrównawczych ustroju); F - R

■ipowiada potencjalnemu zakresowi regulacji funkcji przed wytworzeniem adaptacji; F -

- R odpowiada potencjalnemu zakresowi regulacji funkcji w warunkach rozwiniętej ada-

Mji: B: czynnik obciążający, działający od chwili 0; a: okres wytwarzania mechanizmu

Bfcptacyjnego. A: okres rozwiniętego przystosowania do c/.ynnika B; t: upływ czasu.

Procesy przystosowawcze wobec działających przewlekle czynników śro­dowiskowych trudno jest wyraźnie oddzielić od doraźnych procesów regula­cyjnych, opartych na ogół na zasadzie sprzężenia zwrotnego ujemnego i za-joeażowanych w bieżącym utrzymaniu dynamicznej równowagi homeosta-kcznej, a wyzwalanych przez bodźce raczej nagłe, przeważnie - lecz nie M«sze - o niezbyt długim czasie działania. Choć procesy regulacyjne za­pewniające równowagę homeostatyczną różnią się od procesów przystoso-•awczych czasem trwania oraz elementami mechanizmów regulacyjnych, to jedne i drugie związane są z procesami szeroko pojętej regulacji funkcji ustro-pwych, a więc służą temu samemu celowi nadrzędnemu: trwałemu zacho­waniu równowagi homeostatycznej i przetrwaniu ustroju w zmiennych wa-

mkach bytowania. Ten to cel stanowi jakby wspólny mianownik dla ogółu procesów adaptacji i homeostazy. Zarówno utrzymanie równowagi homeo-

Diycznej, jak i procesy adaptacyjne są procesami dynamicznymi, które za-•sze wymagają nakładu energii i dotyczą-jeśli chodzi o przystosowanie do

Lodowiska zewnętrznego - interakcji ustroju z tym środowiskiem. Nie tylko bowiem czynniki środowiskowe oddziałują na organizm - także ten ostatni noże zmieniać otaczające go środowisko.

Mechanizmy przystosowawcze dotyczą wszystkich poziomów regulacji cz>-nnościowej ustroju, od molekularnego poprzez komórkowy", tkankowy.

" Tu dobrym przykładem jest tachyfilaksja: coraz słabsze w miarę upływu czasu działanie |_ub substancji toksycznych, uwarunkowane coraz sprawniejszym ich unieczynnianiem k zmienionych procesów degradacji wewnątrzkomórkowej, głównie enzymatycznej.

....................

3.3.

Homeostaza a problem zdrowia i choroby

3.3.1.

Układy regulacyjne liniowe i nieliniowe

Parametry podstawowych czynności ustroju utrzymują się w wąskich granicach. Procesy kontrolujące całość tych zjawisk nazywamy procesami regulacji funkcji ustroju. Dotyczą one - tak można spojrzeć na organizm ludzki i zwierzęcy - hierarchicznie wzajemnie ze sobą powiązanych układów, z których każdy jest na ogół z jednej strony ogniwem w układzie lub układach nadrzędnych, z drugiej zaś sam składa się z podukładów bardziej elementarnych. Każdy układ włączony w procesy regulacyjne otrzymuje, a także wysyła pewną informację: odpowiednio tzw. sygnały wejścia (zwykle pochodzące od innych systemów) oraz sygnały wyjścia (skierowane ku innym, lecz niekiedy i ku własnemu systemowi). Połączenia nerwowe oraz zależności humoralne umożliwiają tworzenie w ustroju sieci układów regulacyjnych o złożonej strukturze materialnej i skomplikowanych zależnościach czynnościowych.

Zależność między bodźcem (tj. sygnałem wejścia) a odpowiedzią (tj. sygnałem wyjścia) może być liniowa lub nieliniowa*. Badając czynność żywego ustroju, zależności opisywane w kategoriach dynamiki liniowej wykazywano w zakresie ograniczonym (i często tylko w pewnym przedziale wartości rozpatrywanych parametrów). Rozwój metod matematycznych oraz ich zastosowanie do badań nad sygnałami aperiodycznymi doprowadziły do wniosku, iż procesy określane mianem „oscylacji nieliniowych" dotyczą prawdopodobnie bardzo wielu (jeżeli nie wszystkich) procesów fizjologicznych (Schmid-Schónbein, 1996).

Dynamika czynnościowych układów nieliniowych (również układów żywego ustroju) wykazuje dużą różnorodność. Układy te mogą zachowywać pewien stan względnej równowagi (ang. steady state), co w ustroju zwierząt ciepłokrwistych i człowieka może odpowiadać dynamicznej równowadze homeostatycznej, mogą też wykazywać wahania (oscylacje) regularne, tj. periodyczne o ustalonej okresowości. Wreszcie, układy nieliniowe mogą również popaść w stan określany jako „chaos", charakteryzujący się wahaniami nieperiodycznymi i chaotycznymi (tj. nieprzewidywalnymi), wynikającymi z rozchwiania czynnościowego. Taki bieg spraw prowadzi w żywym ustroju do głębokich zaburzeń homeostazy".

Jak wspomniano wyżej, przebieg wielu (może wszystkich) procesów biologicznych w organizmach żywych wykazuje oscylacje, których częstość waha się od niewielu milisekund do wielu lat. Oscylatory biologiczne mają więc duże znaczenie w kształtowaniu dynamicznej równowagi homeostatycznej. Zarysowuje się przeto konieczność rozszerzenia pojęcia homeostazy w sensie uwzględnienia procesów dynamicznych związanych z utrzymaniem i prawidłowym przebiegiem oscylacji biologicznych (np. rytmicznych zmian oporu naczyniowego czy napięcia układu autonomicznego). Jeżeli takie interakcje miałyby być przedmiotem modelowania matematycznego, potrzebne będzie globalne ujęcie omawianych zjawisk jako procesów nieliniowych.

Wyniki uzyskane w doświadczeniu przeprowadzonym na zwierzęciu można bowiem niekiedy ująć w postać równań matematycznych i na tej podstawie tworzyć modele pewnych zjawisk, zwłaszcza zależności regulacyjnych i korelacyjnych, zachodzących w żywym ustroju. Informacje uzyskane drogą operowania takimi modelami matematycznymi rozszerzają wiadomości

0 czynnościach organizmu, wymagają jednak zawsze potwierdzenia w bezpośrednim doświadczeniu na zwierzęciu.

Jak wyżej wspomniano, bliższe poznanie mechanizmów homeostatycz-nych wymaga uwzględnienia procesów dynamicznych skojarzonych z oscy-latorami biologicznymi. Jeżeli podobne interakcje miałyby być przedmiotem modelowania matematycznego, ujęcie zjawisk jako procesów przebiegających liniowo okaże się mało przydatne. Potrzebne będzie ujęcie nieliniowe, uwzględniające wielowymiarowość zjawisk oraz ich skomplikowany przebieg w czasie. Przypuszcza się więc, iż czynność ustroju w zdrowiu

1 chorobie można opisać w kategoriach dynamiki nieliniowej - dotychczas jednak zagadnienia tego nie rozwiązano. Postęp w tym zakresie może przynieść technika komputerowa stosowana do modelowania i symulacji procesów patologicznych. Będzie to, powtórzmy, szczególnie przydatne w zakresie badania układów nieliniowych (w którym to zakresie nasz sposób myślenia, przystosowany do „liniowej" oceny zjawisk, nie może sprostać wymaganiom wynikającym z kierunku pracy).

W ostatnich latach powstały i rozwinęły się teoretyczne badania matematyczne nad możliwym zastosowaniem tzw. teorii chaosu i analizy kauzalnej w naukach biomedycznych, m.in. dla poznania istoty zdrowia i choroby. Prace te opierają się na solidnych (i trudnych) teoriach matematycznych; definicje opisowe tłumaczą tu niewiele. Zastosowanie teorii chaosu do zagadnień fizjologii (prawidłowej i patologicznej), aczkolwiek próby takie już przeprowadzano*, jest ciągle jeszcze przedwczesne. Istnieje bowiem (w przyszłości może się okazać, iż jedynie pozorna) sprzeczność między wymaganiami teorii chaosu a prawami fizjologicznymi opartymi na związkach przyczynowych. To, co matematycy określają jako chaos, pojawia się mianowicie dopiero na wysokim poziomie abstrakcji - a wtedy w odpowiednim układzie dynamicznym przyczynowość (w ujęciu matematycznym) już wygasła (Urchs, 1996). Być może kluczowe znaczenie ma poziom obserwacji: rozwiązanie matematyczne może przedstawiać się inaczej dla zagadnień dotyczących regulacji molekularnej i komórkowej, inaczej w odniesieniu do ogólnoustrojowych procesów integracyjnych.
3.3.2.

Mechanizmy regulacji w warunkach prawidłowych i patologicznych

Jeżeli czynnik patogenny działa niezbyt długo, a jego nasilenie nie przekracza możliwości wyrównawczych ustroju, to proces normalizacji zaburzonych funkcji (tj. przywrócenie równowagi homeostatycznej) sprowadza się na poziomie ogólnoustrojowym przeważnie - choć nie wyłącznie - do uczynnienia kręgów regulacyjnych opartych na zasadzie sprzężenia zwrotnego ujemnego. Mechanizm ten jest przeważnie efektywny (tj. prowadzi do normalizacji funkcji) tak w przypadku odchyleń nie przekraczających progu regulacji patologicznej, jak i wówczas, gdy granica ta zostanie wprawdzie przekroczona, lecz nasilenie zaburzeń pozostanie w zakresie możliwości odwrócenia własnymi siłami ustroju (por. ryc. 3.4).

Czynniki wewnętrzne, przede wszystkim zaś różnorodne czynniki zewnętrzne, mogą zmierzać do zaburzenia dynamicznej równowagi homeostatycznej na wielu poziomach: od molekularnego i subcellularnego poprzez komórkowy, tkankowy, narządowy i układowy aż do wysoce zorganizowanych procesów integracyjnych ośrodkowego układu nerwowego. Działanie takich czynników spotyka się ze stosownymi odczynami przeciwdziałającymi ze strony mechanizmów regulacyjnych tak biochemicznych, jak i nerwowo-humoralnych. Mechanizmy te zmierzają do zminimalizowania zaburzeń i zachowania stałości środowiska wewnętrznego; dotyczą one wszystkich poziomów regulacyjnych, począwszy od molekularnego, aż do nerwowych i humoralnych układów integracyjnej regulacji ogólnoustrojowej.

Biochemiczne aspekty regulacji funkcji dotyczą procesów chemicznych związanych z czynnością komórek, a także ze zmianami płynu zewnątrzkomórkowego, wynikającymi z metabolizmu komórkowego. Na tym poziomie procesy regulacyjne pokrywają się w znacznej mierze z procesami, których badaniem zajmuje się biochemia i patobiochemia. Poznanie natomiast odczynów regulacyjnych na poziomie narządowym i układowym, zwłaszcza zaś badanie ogólnoustrojowych aspektów regulacji nerwowej i humoralnej, a tym bardziej integracyjne ujęcie procesów czynnościowych zdrowia oraz choroby wyraźnie wykraczają poza stanowisko redukcjonistyczne i wymagają holistycznego spojrzenia na całość żywego ustroju.

Na poziomie organelli komórkowych oraz struktur molekularnych głównymi mechanizmami regulacyjnymi są procesy utrzymujące równowagę reakcji chemicznych. Przykładem może tu być utrzymywanie dynamicznej równowagi między tworzeniem z ATP cyklicznego adenozynomonofosforanu (cAMP) a rozkładem cAMP przez fosfodiesterazy.

W procesach regulacyjnych na poziomie tkankowym i narządowym mają znaczenie miejscowe układy odnoszące się przede wszystkim do przemiany materii. Przykładem w tym zakresie może być metaboliczna autoregulacja przepływu krwi przez naczynia wieńcowe



Ryc. 3.3. Regulacja metaboliczna oparta na zasadzie ujemnego sprzężenia zwrotnego na przykładzie regulacji przepływu wieńcowego w warunkach zwiększenia zapotrzebowania tlenowego (wg Tiedta, zmodyfikowane). Komentarz w tekście.

serca: chodzi tu o dostosowanie podaży tlenu (co zależy od przepływu wieńcowego) do aktualnego zapotrzebowania na tlen (co wynika z nasilenia procesów przemiany materii w mięśniu sercowym). Obniżenie prężności tlenu w mięśniu sercowym (a więc skierowanie procesów glikolizy na tor beztlenowy) jest przyczyną nagromadzenia mleczanu, pirogronianu oraz adenozyny, a także obniżenia pH w mięśniu sercowym (ryc. 3.3). Prowadzi to do rozszerzenia naczyń wieńcowych, a więc do zwiększenia przepływu krwi, aż do ustalenia nowego poziomu równowagi między zapotrzebowaniem na tlen a jego podażą. Innym przykładem miejscowej regulacji narządowej jest dostosowanie przepływu krwi przez naczynia płucne (perfuzji płuc) do prężności tlenu w powietrzu pęcherzykowym. Najważniejszym bowiem czynnikiem determinującym stopień skurczu mięśni gładkich naczyń płucnych jest prężność tlenu w powietrzu pęcherzykowym. Przeciwnie do naczyń krążenia ogólnego, hipoksja powoduje zwężenie naczyń płucnych (efekt ten nasilany jest przez hiperkapnię). Tak więc miejscowa hipoksja, spowodowana np. niedostateczną wentylacją, jest w płucach przyczyną miejscowego zwężenia naczyń na obszarze, gdzie zachodzą te procesy. Prowadzi to do normalizacji na obszarze hipoksji stosunku stopnia wentylacji do stopnia perfuzji i przyczynia się do skierowania przepływu krwi do lepiej wentylowanych partii płuc. Jeżeli jednak zwężenie naczyń występuje na znacznej przestrzeni płuc, może być przyczyną zwiększenia ciśnienia krwi w całym układzie małego krążenia. Mechanizm tego zjawiska (zwanego efektem von Eulera-Liljestranda: patrz rozdz. 16) jest nieznany.

Na poziomie układowym mechanizmy utrzymujące równowagę homeostatyczną sprowadzają się przeważnie do kręgów regulacyjnych opartych na zasadzie zwrotnego sprzężenia ujemnego. O sprzężeniu wzajemnie zwrotnym mówimy, jeżeli odchylenie w układzie kontrolnym jest przyczyną dalszych zmian w tym układzie: sygnał wychodzący (sygnał wyjścia, sygnał eferentny) może pośrednio modyfikować sygnały wejścia (sygnały aferentne) własnego układu. W przypadku sprzężenia zwrotnego ujemnego zaburzenie równowagi układu jest przyczyną odczynów regulacyjnych, zmierzających do przywrócenia stanu równowagi pierwotnej. Układ sprzężenia zwrotnego ujemnego stabilizuje zatem czynności ustroju (typowym przykładem jest sprzężenie zwrotne regulujące stężenie hormonów we krwi - ryc. 14.1). Przeciwnie, sprzężenie zwrotne dodatnie jest przeważnie związane z progresywnym zaburzeniem równowagi homeostatycznej (tj. destabilizacją czynności ustroju), choć opisano także przykłady takiej regulacji w ustroju prawidłowym.

Układ nerwowo-dokrewny i immunologiczny a utrzymanie równowagi homeostatycznej. Mechanizmy utrzymujące równowagę homeostatyczną podlegają kontroli układu nerwowego i dokrewnego oraz układu immunologicznego. W takim ujęciu (por. podrozdz. 3.4.5) zarysowuje się ścisły związek czynnościowy tych trzech układów (układ nerwowy i dokrewny ujmuje się niekiedy łącznie jako układ nerwowo-dokrewny), których wzajemna interakcja leży u podstaw przystosowania ustroju do zmiennych warunków życia. Na komórkach immunologicznie kompetentnych znajdują się swoiste receptory, z którymi wiążą się hormony oraz neuromediatory, modyfikując czynność tych komórek (a więc i czynność układu immunologicznego). Odwrotnie, cytokiny (określane zresztą przez wielu autorów mianem hormonów tkankowych) tworzone w komórkach immunologicznie kompetentnych modyfikują czynność komórek układu nerwowo-dokrewnego. Co więcej, przynajmniej w niektórych komórkach układu nerwowego (np. w astrocy-tach tkanki glejowej, ściśle związanych z czynnością neuronów ośrodkowego układu nerwowego; por. rozdz. 15) powstają pewne cytokiny. Dlatego rozgraniczenie między hormonami, neuromediatorami oraz cytokinami bywa problematyczne (tę samą bowiem substancję można przyporządkować więcej niż jednej z trzech wymienionych kategorii). Noradrenalina np. jest hormonem komórek rdzenia nadnerczy, ale i neuromediatorem w autonomicznym oraz ośrodkowym układzie nerwowym.