負のフィードバックループが体内でどのように機能するか

負のフィードバックループは、人体のシステムの多くが制御を維持する上で重要な役割を果たします。抑制性ループとしても知られる負のフィードバックループは、自己調節システムの一種です。負帰還ループでは、出力が増加しますからシステムは将来の生産を阻害します沿ってシステム。言い換えれば、システムは、出力レベルまたは蓄積された製品の量が高くなりすぎたときに製造をシャットダウンすることによって、製品の量を制御します。

負のフィードバックシステムは、人体の多くの種類のホルモン調節に関与しています。それらは、比較的一定レベルの出力を維持するのに優れています。

負のフィードバックループは生産を管理します

ボディが製品Xを製造する工場であると想像してください。さらに、製品Xを作りすぎると、費用がかかり無駄になると想像してください。したがって、十分な製品Xが製造されたときに、ボディは工場をシャットダウンする方法を必要とします。これは、負帰還ループを介して行われます。つまり、生産の速度は製品Xの量に敏感です。それが蓄積し始めると、生産は遅くなり、その後停止します。

工場を、最後に棚に供給する大きな大きな組立ラインと考えると役立つかもしれません。棚がいっぱいになると、ラインが遅くなる必要があります。製品を置く場所がありません。ただし、棚が空の場合は、十分なスペースがあります。組み立てラインは、棚が再びいっぱいになるまでスピードアップできます。組立ラインの応答性が高いほど、工場は棚を常に適切なレベルに保つことができます。

これの反対は正のフィードバックループです。その場合、製品Xが多ければ多いほど、プラントの生産速度は速くなります。このタイプのシステムは簡単に制御不能になります。対照的に、負帰還ループは自己調整型です。

例

非常によく理解されている負のフィードバックループの1つは、女性の月経周期です。視床下部は、ゴナドトロピン放出ホルモン（GnRH）を生成します。 GnRHは下垂体に信号を送り、卵胞刺激ホルモン（FSH）を産生します。 FSHは卵巣にエストロゲンを産生するように指示します。高レベルのエストロゲン（および同様のループを介して調節されるプロゲステロンとテストステロン）は、GnRHの産生を阻害します。これにより、下垂体のFSHが減少し、卵巣のエストロゲンが減少します。

別の負のフィードバックループは、膣の酸性度を調節します。通常の膣のpHは約4で、弱酸性です。これは、問題のある細菌や性感染症の増殖を防ぐのに役立ちます。実際、細菌性膣炎の特徴の1つは、pHが5を超えることです。このpHを維持する乳酸は、通常の膣内細菌叢の一部である乳酸桿菌によって作られます。これらのバクテリアはより速く成長し、より高いpHでより多くの酸を生成します。次に、pHが4に近づくと、速度が低下して停止します。これは、pHが膣内で調節される方法です。また、さまざまな女性の膣のpHの違いのいくつかを説明します。 pHは、存在する特定の細菌によって異なります。

恒常性を求めて

負のフィードバックループを理解する上で重要な1つのキーワードは恒常性。恒常性は、システムの安定性への傾向として定義されます。恒常性は人体にとって非常に重要です。多くのシステムは、体が健康に最適な範囲にとどまるために自己調節する必要があります。

ホメオスタシスを達成するために負のフィードバックを介して調整するいくつかのシステムは次のとおりです。

• 血圧
• 体温
• 血糖

個人がこれらのシステムを維持するのに問題があるとき、それは責任ある負のフィードバックループに影響を与える病状が原因である可能性があります。

たとえば、糖尿病では、膵臓はより多くのインスリンを生成することによって高血糖に適切に反応しません。1型糖尿病では、これはインスリンを作るために利用できる細胞がないためです。人の免疫システムが「工場」を損傷または破壊しました。

2型糖尿病では、これは膵臓が体からの血糖信号にそれほど敏感ではないためです。したがって、それは生成されません足りる 血糖値に反応してインスリンが上昇します。どちらの場合でも、その人は、医学的または行動的介入の助けなしに、血糖システムの恒常性を維持することができなくなります。