Biology for Major II

各器官系は身体に対して特定の機能を果たし、通常、個々の器官系について個別に学習します。 しかし、臓器系はまた、体が恒常性を維持するために協働する。

水レベル

たとえば、心血管、尿、およびリンパ系はすべて、体が水バランスを制御することを支援する。 循環器系とリンパ系は体液を全身に運び、溶質と水の両方のレベルを感知して圧力を調節するのに役立つ。 水分レベルが高くなりすぎると、泌尿器系はより希薄な尿（水分を多く含む尿）を作り、余分な水分を排出するのを助ける。

体内温度

同様に、循環器系、消化器系（皮膚および関連構造）、呼吸器系、筋系が連携して、体の内部温度を安定させるのに役立っている。 体温が上昇すると、皮膚の血管が拡張し、皮膚の表面付近により多くの血液が流れるようになります。 これにより、熱が皮膚から周囲の空気中に放散されます。 また、体が熱くなると、皮膚から汗が出ることがあります。汗が蒸発すると、体を冷やすのに役立ちます。 また、呼吸を早くすることで、体内の余分な熱を排出することができます。 激しい運動をすると、汗をかいたり、息苦しくなったり、顔が赤くなったりするのは、こうした体温上昇に対する反応があるからです（運動中の激しい呼吸も、筋肉に多くの酸素を送り込み、筋肉で発生した余分な二酸化炭素を排出する方法の一つです）。 筋肉は急激に収縮・弛緩し、熱を発生させて体を温める。 また、皮膚の毛が盛り上がり、断熱効果の高い空気が皮膚の近くに多く閉じ込められます。 このような体温低下に対する反応が、寒さで体が震えたり、「鳥肌」が立ったり、四肢が冷たく青白くなったりする理由です。 発熱

では、熱が出るとどうなるのでしょうか。 エアコンが壊れたら家が暑くなりすぎるのと同じように、体が恒常性を保てなくなるということでしょうか。

極端な場合、発熱は緊急事態となりますが、発熱は特定の感染性物質に対する体の適応的な生理反応なのです。 発熱物質と呼ばれる特定の化学物質が視床下部を刺激して、設定温度をより高い値にシフトさせるのです。 これは、暑い日に日中家にいない人が節電するために、家のサーモスタットの温度を高く設定するようなものです。 これらのパイロゲンは、あなたに感染する微生物から来ることができ、またはそれらは何らかの感染に応答してあなたの体細胞によって生成されることができる。

練習問題

1. パイロゲンのレベルがあなたの血中で増加し、セットポイントが高くリセットされると、化学受容体は現在視床下部を刺激し、むしろ変数として体温に応答する熱受容体に応答して_____に反応している。
   1. 体温
   2. アンドロゲン
   3. 心拍数
   4. 血圧
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   オプションbが正しいです。 血中のパイロジェン化学物質の増加は、発熱反応の上限温度をリセットする受容体を刺激しています。 通常の体温調節では温度が変数となりますが、このシナリオでは違います。 血液は発熱反応を刺激する化学物質を運んでいますが、心拍数はこの受容体を直接刺激しません。

2. 制御中枢は_________である。
   1. 骨格筋
   2. 汗腺
   3. 血管
   4. 視床下部
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   答えdが正解です。 視床下部は、正常な体温の恒常性と発熱反応の両方を制御する中枢である。

3. 設定温度を上げたため、本来なら健康な範囲の体温であるにもかかわらず、寒さを感じるようになった。 これが、熱が出たときに感じる「寒気」です。 これに対して、視床下部は体温を上昇させるように働きます。
   1. 視床下部は汗腺を刺激し、血管を拡張して体を冷やします。
   2. 視床下部は骨格筋を刺激して体を震わせ、血管を収縮させます。
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   Option bが正しいです。 体温を上昇させることになる。 選択肢aは体温を下げることになります。

   根拠は間接的ですが、発熱は体の免疫反応を高めると考えられています。 体温の上昇は、通常の恒常的な体温域で最もよく生き延びるように適応した感染性の細菌やウイルスの複製を実際に損なわせる可能性があります。 このため、免疫細胞は、微生物が急速に増殖して体内で広がる前に、微生物を破壊する機会を得ることができるのです。 また、体温が上昇すると、いくつかの代謝反応がわずかに変化し、免疫系がより効率的に機能するようになるという間接的な証拠もあります。

   練習問題

   1. 新しく高くなった設定点に達すると、体温受容器が制御中枢である_________を刺激する。
      1. 骨格筋
      2. 汗腺
      3. 血管
      4. 視床下部
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      選択肢dは正解です。 視床下部は、正常な体温の恒常性と発熱反応の両方を制御する中枢である。 筋肉、汗腺、血管はエフェクターであり、コントロールセンターとしての役割はない。
   2. これに対応して、汗腺や血管（エフェクター）は______に刺激される。
      1. 汗を分泌して蒸発させ、血管を拡張して皮膚表面近くの血液からの熱損失を増加させる。
      2. 震えて熱を作り出し、血管を収縮させて皮膚表面から血液を遠ざけることによって熱を保存する。 これは体を冷やすことになります。 選択肢bは体を温めます。

残念なことに、いくつかの感染症ではパイロジェンレベルが「波」を描いています。 これは、あなたの温度設定点を上下に調整します。 パイロジェンレベルが下がると、発熱のもう一つの症状が出ます。 「汗をかき、顔が赤くなります。

練習問題

1. 感染がコントロールされてパイロゲンレベルが下がると、_______（コントロールセンター）は高い設定点を平常にリセットします。
   1. thermoreceptors
   2. chemoreceptors
   3. hypothalamus
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   選択肢cが正しいです。 視床下部は、やはり何らかの受容体からの刺激に反応する制御中枢である。 体温受容器や化学受容器は、監視する変数（この場合は体温）の変化に応じて制御中枢を刺激する。

   あなたの体は、体の正常な上限と下限の間を行ったり来たりし続けますが、今はあなたの「正常」な体温範囲内なので、おそらくあなたの体がまだこの変数の恒常性を維持しながら働いていることに気づきません。

   練習問題

   1. 患者はしばしば術後に熱を出します。
      1. 手術による組織の外傷が、体細胞を刺激して発熱物質を放出させた。
      2. 予防措置にもかかわらず、手術中にいくつかの細菌が患者に感染した。
      3. 手術により体温受容器が損傷した
      4. 手術後の薬が免疫系に影響を与え、発熱物質が放出された
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      オプションcは正しいです。 体温受容体は全身に存在するため、手術によってすべての受容体に直接ダメージを与えることは考えにくいです。

      Homeostasis of Ion

      心拍の調節、筋肉の収縮、酵素の活性化、細胞のコミュニケーションなどの身体機能には、カルシウム濃度が厳密に調節されていることが必要です。 通常、私たちは食事から多くのカルシウムを摂取しています。 小腸は消化された食物からカルシウムを吸収する。

      内分泌系は、血中カルシウムのホメオスタシスを調節するためのコントロールセンターである。 副甲状腺と甲状腺には、血液中のカルシウムのレベルに反応する受容体がある。 このフィードバック系では、血中カルシウム濃度は環境に反応して変化するため、変数となります。 血中カルシウム濃度の変化は、次のような影響を及ぼす。

      • 血中カルシウムが低くなると、副甲状腺から副甲状腺ホルモンが分泌される。 このホルモンは、効果器官（腎臓と骨）がカルシウム値を上昇させるように反応するようにします。 腎臓は、カルシウムが尿中に排泄されないようにします。
      • 血中カルシウム濃度が高くなると、甲状腺からカルシトニンが放出される。 カルシトニンは、腎臓が濾液から再吸収するカルシウムを少なくして、過剰なカルシウムを尿として体外に排出するようにさせる。 また、カルシトニンは腎臓での活性型ビタミンDの生成を抑制する。ビタミンDがないと、小腸での食事からのカルシウムの吸収が悪くなる。 カルシトニンによって刺激された骨芽細胞は、血液中のカルシウムを利用して骨組織に追加する。

      練習問題

      上記のカルシウムの恒常性の説明に基づいて、以下の質問に答えてみてください：

      変数とは何ですか？ 受容体とは？ コントロールセンターとは何ですか？ エフェクターとは？

      尿 内分泌系 副甲状腺ホルモンまたはカルシトニン カルシウム値

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      ここで、フィードバックループは完成しています。

      

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      1. 選択肢dは正解です。
      2. 選択肢bは正しい：内分泌系は受容体である。 内分泌系は多くのものを調節する。
      3. 選択肢bは正しい：内分泌系は制御中枢である。 内分泌系はカルシウム濃度を感知することも調節することもできる。 副甲状腺ホルモンとカルシトニンはエフェクターです。
      4. 選択肢cは正しい：副甲状腺ホルモンとカルシトニンはエフェクターです；腎臓と骨の機能を変化させてカルシウムのホメオスタシスを維持するのです。

      血液中のカルシウムのバランスが崩れると、病気になったり、死に至ることもあります。 低カルシウム血症は、血液中のカルシウム濃度が低い状態を指します。 低カルシウム血症の兆候としては、筋肉のけいれんや心臓の機能不全などがあります。 高カルシウム血症は、血液中のカルシウム濃度が正常値より高い場合に起こります。 高カルシウム血症は、心臓の機能不全だけでなく、筋力低下や腎臓結石の原因にもなります。

      診療質問

      カルシウムの恒常性機能不全はどのような問題ですか／関連するものがありますか？

      1. 心臓病
      2. 骨病
      3. 両方
      4. どちらも

      Show Answer

      選択肢cが正しいです。 心臓は短期的な大きなカルシウムの変化の影響を受けることが多く、骨は長期的な小さなカルシウムの変化の影響を受けることが多い。 また、カルシウムのホメオスタシス機能障害は、筋肉の機能に影響を与え、腎臓結石を形成することもある。

      ホメオスタシスと臓器系に関する別のディスカッションについては、このビデオをご覧ください：

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