In de biologie en geneeskunde dienen feedbackmechanismen om verschillende evenwichtstoestanden binnen een systeem in stand te houden. Dit wordt ook wel homeostase genoemd. Dergelijke terugkoppelingen worden bijvoorbeeld in het lichaam aangetroffen bij het op peil houden van de lichaamstemperatuur en in het hormonale systeem. Feedback wordt ook wel feedback genoemd.
Wat is feedback?
Een voorbeeld van positieve feedback is melk productie bij vrouwen die onlangs zijn bevallen. Door aan de borst van de moeder te zuigen, wordt de aanmaak van het hormoon gestimuleerd oxytocine Bij feedback wordt onderscheid gemaakt tussen contra- en co-feedbackprocessen. Bij negatieve feedback is dit meestal een negatieve feedback. Hier heeft de uitgangsvariabele in het systeem een remmende werking op de ingangsvariabele. De positieve feedback daarentegen, behoren tot de positieve feedbackprocessen. Het feedbackmechanisme is precies het tegenovergestelde van het negatieve feedbackmechanisme. Hier versterkt de uitgangsvariabele de ingangsvariabele. Een voorbeeld van een positieve feedback is de zogenaamde Circulus vitiosus.
Functie en taak
Feedbackmechanismen zijn essentieel voor het handhaven van evenwicht binnen verschillende lichaamssystemen. Homeostase (evenwicht) is op zijn beurt belangrijk voor alle lichamelijke processen om op een fysiologische manier te verlopen. Bijvoorbeeld zelfs kleine schommelingen in bloed pH heeft levensbedreigende gevolgen voor het menselijk lichaam. Negatieve feedback, een vorm van negatieve feedback, is een belangrijk element van de homeostatische regelkring. Het doel van tegenkoppeling is om een bepaalde variabele binnen de regellus te stabiliseren. Negatieve feedback treedt altijd op als het eindproduct in de regellus een remmende werking heeft op het product aan het begin van de reactieketen. Negatieve feedback is daarom een zelfreducerend mechanisme. Dit behoort tot de basisreacties in de stofwisselingsregulatie en maakt dus deel uit van veel processen in het lichaam. Een voorbeeld van een negatief feedbackmechanisme is de hormonale regellus van de schildklier, ook wel de thyrotrope regellus genoemd. De schildklier produceert en slaat het hormonen trijoodthyronine (T3) en tetrajoodthyronine (T4). Wanneer en in wat concentratie de hormonen worden vrijgegeven in de bloed wordt bepaald door de hormonale regellus. De hypothalamus en hypofyse spelen een belangrijke rol in deze regellus. De hypofyse maatregelen schildklierhormoonspiegels in de bloed en geeft schildklierstimulerend hormoon vrij (TSH) wanneer T3 en T4 een tekort hebben. TSH, ook bekend als thyrotropine, heeft een groeistimulerend effect op de schildklier en stimuleert ook de productie van hormonen. Omgekeerd, te veel schildklier hormonen in het bloed remmen de afgifte van TSH, zodat de schildklier bijgevolg de productie van schildklierhormonen Naast deze hoofdregellus zijn er nog andere feedbackloops in de schildklierregellus, zoals de Brokken-Wiersinga-Prummel regellus of regeling door terugkoppeling met de hypothalamus en met het thyrotropine-afgevende hormoon (TRH) dat daar wordt geproduceerd. Positieve feedback is altijd aanwezig wanneer de uitgangsvariabele in een systeem een versterkend effect op zichzelf heeft. Het maakt deel uit van de positieve feedback. Er zijn zeer weinig fysiologische positieve feedbackmechanismen in het lichaam. Een voorbeeld van positieve feedback is melk productie bij vrouwen in het kraambed. Door aan de borst van de moeder te zuigen, wordt de aanmaak van het hormoon gestimuleerd oxytocine Dit stimuleert weer melk productie in de borst. Als gevolg hiervan drinkt de baby meer, meer oxytocine komt daardoor vrij en de melkproductie stijgt weer. Als het kind niet meer aan de borst wordt gelegd om te drinken, daalt het oxytocinegehalte en neemt de melkproductie af. Pathologische positieve feedbackprocessen in de vorm van een vicieuze cirkel komen vaker voor in het lichaam.
Ziekten en kwalen
Een voorbeeld van een positief feedbackmechanisme in het beloop van een ziekte is hart- mislukking. Hart mislukking zou optreden wanneer het hart niet langer in staat is om de volume bloed dat het lichaam nodig heeft. Als gevolg hiervan is er een verminderde fysieke capaciteit. Veelvoorkomende oorzaken van hart- mislukking zijn hartaanval, hoge bloeddruk or boezemfibrilleren Hartklepdefecten kunnen ook leiden tot hartfalenHet lichaam probeert dit nu te compenseren hartfalen door de weerstand van het bloed te verlagen schepen zodat het hart minder kracht hoeft uit te oefenen tijdens het pompen. Daarnaast wordt de pompcapaciteit van het hart per minuut vergroot, waardoor het hart sneller klopt. Als gevolg van de verbreding van de schepenkomt er te weinig bloed in de perifere bloedvaten, bijvoorbeeld in de nieren. In de nier schepen, registreren gespecialiseerde cellen het bloeddruk en, als de bloeddruk te laag is, deze verhogen via een hormonaal controlecircuit, de renine-angiotensine-aldosteron systeem. Om dit te bereiken, meer water wordt gewonnen uit de urine, zodat het bloed volume stijgt en daarmee de druk in de bloedvaten. Om het verhoogde bloed te pompen volume door het lichaam moet het beschadigde hart nu nog meer kracht uitoefenen dan voorheen. De voorwaarde van het hart verslechtert en hartfalen stijgt. Ziekten in het lichaam kunnen echter ook het gevolg zijn van verstoringen in negatieve terugkoppelingslussen. In het schildkliercontrolecircuit, storingen in de feedbacklus leiden naar Ofwel hyperthyreoïdie or hypothyreoïdie Bij schildklierautonomie werkt de schildklier volledig onafhankelijk van de regellus. Een storing in de regelkring kan ook worden veroorzaakt door een auto-immuunziekte. In Ziekte van GravesHet lichaam maakt bijvoorbeeld de zogenaamde TSH-receptor aan autoantilichamen Deze hebben hetzelfde effect op de schildklier als de TSH van de hypofyse, zodat deze TSH-receptor autoantilichamen leiden tot een verhoogde productie van schildklierhormonen De hypofyse heeft dan geen enkele invloed meer op de activiteiten van de schildklier en het gehele negatieve feedbackmechanisme blijft volledig ineffectief. Het resultaat is hyperthyreoïdie met symptomen zoals haaruitval, diarree, warmte-intolerantie, gewichtsverlies, en osteoporose.