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Innere Homöostase

Physiologie des MenschenUnser Organismus ist einer stark wechselhaften Umgebung (Temperatur, Feuchtigkeit, Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln, etc.) ausgesetzt. Doch Leben ist nur möglich, wenn die inneren Bedingungen im Körper, das sog. innere Milieu, in engen Grenzen konstant bleibt. Hierunter versteht man z.B. eine Körpertemperatur von 37° C (100° Fahrenheit), Ionenkonzentration, konstanter Salzgehalt, Wassergehalt von 60 – 70 %, Glukosekonzentration im Blut, pH – Wert ~7,2, etc. Der Gleichgewichtszustand, der bei der Konstanterhaltung des inneren Milieus eintritt, wird als Homöostase bezeichnet. Erhalten bleibt die Homöostase durch die Hirnregion Hypothalamus. Bestimmte Mechanismen (z.B. Fieber) sorgen also dafür, dass trotz der sich wechselnden Umweltbedingungen die chemische Zusammensetzung des Organismus konstant erhalten bleibt. Weil dazu Energie verbraucht wird, spricht man eigentlich nicht von einem Gleichgewicht, sondern von einem aufrechterhaltenen Ungleichgewicht, dem sog. steady state.

Gleichgewicht: keine Energie, Systemparameter konstant
Ungleichgewicht: Energieverbrauch, Systemparameter variabel
steady state: Energieverbrauch, Systemparameter konstant

Kenntnisse über die Homöostase sind nicht nur für Mediziner, Biologen oder andere Forscher wichtig, sondern auch für andere Bereiche. Ambitionierte Sportstudenten, aber auch Fitnesstrainer sollten über diese Kenntnisse verfügen. Vermittelt werden diese beispielsweise im Fernstudium Sportmanagement und auch bei der Ausbildung zum Physiotherapeuten oder in dem Sportstudium für angehende Lehrkräfte.

Der Organismus und seine Kompartimente

Der Körper besteht zu 60 - 70 % des Gewichtes aus Wasser, d.h bei einem Körpergewicht von 70 kg aus ungefähr 45 Liter. Diese sind wie folgt aufgeteilt:

30 Liter in Form von intrazellulärer Flüssigkeit (LIC)
12 Liter in Form von interstitieller Flüssigkeit (LEC)
3 Liter in Form von Plasma (LEC)

Die interstitielle Flüssigkeit (= Flüssigkeit zwischen den Zellen) und das Plasma (= Flüssigkeitsanteil im Blut) bilden zusammen die extrazelluläre Flüssigkeit (LEC). Die intrazelluläre Flüssigkeit ist von der interstitiellen Flüssigkeit durch die Zellmembran getrennt. Die interstitielle Flüssigkeit ist vom Plasma durch die Kapillarwände getrennt. Die Wasserkonzentration ist in allen drei Teilen gleich groß, weil die Wände wasserdurchlässig sind.

Die Zusammensetzung der Flüssigkeiten kann angegeben werden in mmol / l (=beruht auf Menge Substanz), in mosm/l (=Osmole, die osmotisch aktiv sind) oder für die Ionen in Eq = Aequivalent = mEq / l.
Die Einheit Eq nimmt Rücksicht auf die Ladung: 1 mol Cl- = 1 Eq ; 1 mol Ca 2+ = 2 Eq
Die Zusammensetzung der Flüssgikeiten im Organismus in mmol/l:


Grösster extra-/intrazellulärer Gradient ist bei den Ca2+ - Ionen !!

Beispiel: 1 mol NaCl = 1 mol Cl- + 1 mol Na+ = 2 Osmole

Die Zusammensetzung in mmol/l zeigt, dass jede Flüssigkeit im Körper die gleiche Osmolalität hat, das hießt 0,3 Osmole / kg Wasser bzw. 300 mOsm. Das bedeutet, dass die Konzentration von Wasser in allen Kompartimenten gleichmäßig ist, da unsere Zellmembranen nicht fest sind und keinen osmotischen Druck aushalten können.

Jedes Kompartiment muss gleich viele positive wie negative Ladungen haben damit die Elektroneutralität gewährleistet ist. Doch: Eine Differenz von wenigen Ladungen stört die Elektroneutralität nicht, kann aber schon einen Strom erzeugen.

Hämodialyse

Unter Hämodialyse verstehen wir eine externe „Blutwäsche“ als Ersatz für eine defekte Niere . Blut und Dialyseflüssigkeit fliessen einander entgegen. › Gegenstromprinzip
Sie sind durch eine semipermeable Wand getrennt. Der Austausch von Substanzen erfolgt über diese Wand: schädliche, kleine Stoffe (z.B. Harn) diffundieren; lebenswichtige, grosse Stoffe (z.B. Proteine) diffundieren nicht.

J: Fluss
C: Konzentration

Beim Stoffaustausch müssen gewisse Regeln beachtet werden:

  • Gegenstromprinzip
  • grosse Oberfläche des Dialyseapparates damit Austausch gewährleistet ist
  • Membran muss semipermeabel sein
  • Massenerhaltung = Alles was rein geht, muss auch wieder raus!

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