Autoregulacija
Autoregulacija je proces unutar mnogih bioloških sistema, koji je rezultat unutrašnjeg adaptivnog mehanizma koji radi na prilagođavanju (ili ublažavanju) odgovora tog sistema na podražaje. Uz autonomnost i mogućnost autoreprodukcije, autoregulacije ja temeljna oznaka svih živih sistema, po čemu se i razlikuju od neživih (koji nemaju takve svojstvenosti)
Dok većina tjelesnih sistema pokazuje određeni stepen autoregulacije, to je najjasnije uočeno u bubrezima, srcu i mozgu.[1] Perfuzija ovih organa je neophodna za život, a putem autoregulacije tijelo može preusmjeriti krv (a time i kiseonik) tamo gdje je najpotrebnija.
Cerebralna autoregulacija
urediViše od većine drugih organa, mozak je vrlo osjetljiv na povećan ili smanjen protok krvi, a nekoliko mehanizama (metabolički, miogeni i neurogeni) uključeni su u održavanje odgovarajućeg cerebralnog krvnog pritiska. Autoregulacija moždanog krvotoka je ukinuta u nekoliko bolesnih stanja kao što su traumatske ozljede mozga,[2] moždani udar,[3] tumori na mozgu ili uporni abnormalno visoki nivoi CO2.[4][5]
Homeometrija i heterometrijska autoregulacija srca
urediHomeometrijska autoregulacija, u kontekstu cirkulacijskog sistema, je sposobnost srca da poveća kontraktilnost i obnovi udarni volumen kada se nakon opterećenja poveća.[6] Homeometrijska autoregulacija se dešava nezavisno od dužine vlakana kardiomiocita preko Bowditchovog i/ili Anrepovog efekata.[7]
- Via the Bowditch effect, positive inotropy occurs secondary to an increased cardiac frequency. The exact mechanism for this remains unknown, but it appears to be the result of an increased exposure of the heart to contractile substances arising from the increased flow caused by an increased cardiac frequency.[7]
- Preko Bowditchovog efekta, pozitivna inotropija se javlja kao posljedica povećane srčane frekvencije. Tačan mehanizam za to ostaje nepoznat, ali izgleda da je rezultat povećane izloženosti srca kontraktilnim supstancama koje proizlaze iz povećanog protoka uzrokovanog povećanom frekvencijom srca.[7]
- Preko Anrepovog efekta, pozitivna inotropija se javlja kao posljedica povećanog komorskog pritiska.[7]
Ovo je u suprotnosti sa heterometrijskom regulacijom, koja se reguliše Frank-Starlingovim zakonom, koji je rezultat povoljnijeg pozicioniranja aktinskih imiozinskih filamenata u kardiomiocitimaka, kao rezultat promjene dužine vlakana.[8]
Autoregulacija koronarne cirkulacije
urediBudući da je srce vrlo aerobni organ, potreban mu je kisik za efikasnu proizvodnju ATP-a i kreatin- fosfata iz masnih kiselina (iu manjoj mjeri glukoze i vrlo malo laktata), koronarna cirkulacija se automatski reguliše tako da srce prima pravo protok krvi, a time i dovoljna opskrba kisikom. Ako se zadovolji dovoljan protok kisika i otpor u koronarnoj cirkulaciji raste (možda zbog vazokonstrikcije), tada se koronarni perfuzijski pritisak (CPP) proporcionalno povećava, kako bi se održao isti protok. Na ovaj način se održava isti protok kroz koronarnu cirkulaciju u rasponu pritisaka. Ovaj dio regulacije koronarne cirkulacije poznat je kao autoregulacija i javlja se preko platoa, odražavajući konstantan protok krvi pri promjenjivom CPP-u i otporu. Nagib CBF (koronarnog krvotoka) u odnosu na CPP grafikon daje 1/otpor. Autoregulacija održava normalan protok krvi u opsegu pritiska od 70–110 mm Hg. Protok krvi je nezavisan od bp. Međutim, autoregulacija krvotoka u srcu nije tako dobro razvijena kao u mozgu.
Bubrežna autoregulacija
urediRegulacija bubrežnog krvotoka je važna za održavanje stabilne brzine glomerulske filtracije (GFR), uprkos promjenama sistemskog krvnog pritiska (unutar oko 80-180 mmHg). U mehanizmu koji se zove tubuloglomerularna povratna informacija, bubreg mijenja vlastiti protok krvi kao odgovor na promjene u koncentraciji natrija. Nivo natrij-hlorida u filtratu mokraće detektuju ćelije macula densa' na kraju uzlaznog uda. Kada su nivoi natrija umjereno povećani, macula densa oslobađa ATP[9] i smanjuje oslobađanje prostaglandina E2.[10] na jukstaglomerularne ćelije u blizini. Jukstaglomerularne ćelije u aferentnoj arterioli se sužavaju, a i u aferentnoj i u eferentnoj arterioli smanjuju svoju sekreciju renina. Ove radnje služe za smanjenje GFR. Daljnje povećanje koncentracije natrija dovodi do oslobađanja dušik-oksida, vazodilatirajuće supstance, kako bi se spriječila pretjerana vazokonstrikcija.[10] U suprotnom slučaju, jukstaglomerularne ćelije su stimulisane da oslobađaju više renina, koji stimuliše sistem renin-angiotenzin, proizvodeći angiotenzin I koji se konvertuje enzimom za pretvaranje angiotenzina (ACE) u angiotenzin II. Angiotenzin II tada uzrokuje prednost suženja eferentne arteriole glomerula i povećava GFR.
Autoregulacija gena
uredi
Ovo je takozvani "steady-state sistem". Primjer je sistem u kojem protein P koji je proizvod gena G "pozitivno regulira vlastitu proizvodnju, vezujući se za regulatorni element gena koji ga kodira",[11] a protein se koristi ili gubi brzinom koja raste kako se njegova koncentracija povećava. Ova povratna sprega stvara dva moguća stanja "uključeno" i "isključeno". Ako vanjski faktor poveća koncentraciju P do nekog praga, proizvodnja proteina P je "uključena", tj. P će održavati vlastitu koncentraciju na određenom nivou, sve dok je neki drugi stimulans ne spusti ispod nivoa praga, kada će koncentracija P biti nedovoljna da se gen G eksprimira brzinom kojom bi se prevazišao gubitak ili korištenje proteina P. Ovo stanje ("uključeno" ili "isključeno") se nasljeđuje nakon diobe ćelije, jer koncentracija proteina a obično ostaje ista nakon mitoze. Međutim, stanje se lahko može poremetiti vanjskim faktorima.[11]
Slično tome, ovaj fenomen nije ograničen samo na gene, već se može primijeniti i na druge genetičke jedinice, uključujući transkripte iRNK. Regulatorni segmenti iRNK zvani riboprekidač mogu autoregulirati njegovu transkripciju sekvestriranjem cis-regulatornih elemenata (posebno Shine-Dalgarno sekvenci smještenih na istom transkriptu kao i riboprekidač. Riboprekidač drška-petlja ima regiju komplementarnu Shine-Dalgarno, ali je odvojena komplementarnim uparivanjem baza u petlji. Uz dovoljno liganda, ligand se može vezati za petlju stabljike i poremetiti intermolekulsku vezu, što rezultira vezivanjem komplementarnog segmenta Shine-Dalgarno petlje stabljike za komplementarni segment riboprekidača, sprječavajući vezivanje ribosoma, inhibirajući translaciju.[12]
Također pogledajte
uredi
Reference
uredi- ^ "CV Physiology | Autoregulation of Organ Blood Flow". www.cvphysiology.com. Pristupljeno 12. 7. 2020.
- ^ Figaji, Anthony A.; Eugene Zwane; A. Graham Fieggen; Andrew C. Argent; Peter D. Le Roux; Peter Siesjo; Jonathan C. Peter (2009). "Pressure autoregulation, intracranial pressure, and brain tissue oxygenation in children with severe traumatic brain injury". Journal of Neurosurgery. Pediatrics. 4 (5): 420–428. doi:10.3171/2009.6.PEDS096. ISSN 1933-0715. PMID 19877773.
- ^ Budohoski K. P.; Czosnyka M.; Kirkpatrick P. J.; Smielewski P.; Pickard J. D. (2013). "Clinical relevance of cerebral autoregulation following subarachnoid haemorrhage". Nat. Rev. Neurol. 9 (3): 152–63. doi:10.1038/nrneurol.2013.11. PMID 23419369. S2CID 23424407.
- ^ Paulson, O. B.; S. Strandgaard; L. Edvinsson (1990). "Cerebral autoregulation". Cerebrovascular and Brain Metabolism Reviews. 2 (2): 161–192. ISSN 1040-8827. PMID 2201348.
- ^ Panerai, R. B.; S. T. Deverson; P. Mahony; P. Hayes; D. H. Evans (1999). "Effect of CO
2 on dynamic cerebral autoregulation measurement". Physiological Measurement. 20 (3): 265–75. doi:10.1088/0967-3334/20/3/304. ISSN 0967-3334. PMID 10475580. - ^ Sarnoff SJ, Mitchell JH, Gilmore JP, Remensnyder JP (1960). "Homeometric autoregulation in the heart" (PDF). Circulation Research. 8 (5): 1077–1091. doi:10.1161/01.res.8.5.1077. PMID 13746560. S2CID 14858415.
- ^ a b c d Monroe, R. G.; Gamble, W. J.; Lafarge, C. G.; Vatner, S. F. (1. 1. 1974). Porter, Ruth; Fitzsimons, David W. (ured.). Ciba Foundation Symposium 24 - Physiological Basis of Starling's Law of the Heart (jezik: engleski). John Wiley & Sons, Ltd. str. 257–290. doi:10.1002/9780470720066.ch14. ISBN 9780470720066.
- ^ Hall, John E. (2016). Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. Philadelphia: Elsevier. str. 119. ISBN 9781455770052.
- ^ Bell, P. Darwin; Peter Komlosi; Zhi-Ren Zhang (2009). "ATP as a mediator of macula densa cell signalling". Purinergic Signalling. 5 (4): 461–471. doi:10.1007/s11302-009-9148-0. ISSN 1573-9538. PMC 2776136. PMID 19330465.
- ^ a b Komlosi, P.; A. Fintha; P. D. Bell (2004). "Current mechanisms of macula densa cell signalling". Acta Physiologica Scandinavica. 181 (4): 463–469. doi:10.1111/j.1365-201X.2004.01319.x. ISSN 0001-6772. PMID 15283759.
- ^ a b Jablonka E.; Lachmann M.; Lamb M.J. (1992). "Evidence, Mechanisms and Models for the Inheritance of Acquired Characters". Journal of Theoretical Biology. 158 (2): 245–268. doi:10.1016/s0022-5193(05)80722-2.
- ^ Lin, Jong-Chin; Thirumalai, D. (25. 10. 2012). "Gene Regulation by Riboswitches with and without Negative Feedback Loop". Biophysical Journal. 103 (11): 2320–30. arXiv:1210.6998. Bibcode:2012BpJ...103.2320L. doi:10.1016/j.bpj.2012.10.026. PMC 3514527. PMID 23283231.