양성 되먹임
음성 되먹임과 반대되는 현상을 양성 되먹임(positive feedback)이라고 합니다. 이 경우 효과기의 작용은 효과기를 자극했던 변화를 오히려 증폭시킵니다. 궁극적으로 항상성은 양성 되먹임 기전보다는 음성 되먹임 기전에 의해 유지되어야 합니다. 그러나 어떤 음성 되먹임 고리의 효과는 음성 되먹임 반응의 작용을 증폭시키는 양성 되먹임 기전에 의해 증가합니다.
예를 들어 혈액 응고는 응고인자의 연쇄적 활성화 반응의 결과로 나타나는데, 한 응고인자의 활성화가 많은 반응을 다단계 양성 되먹임 (positive feedback cascade) 활성화합니다. 이처럼 하나의 변화가 증폭하여 혈액 응고를 일으킵니다.
우리 몸에서 일어나는 양성 되먹임의 또 다른 2개의 예는 모두 여성의 생식계와 연관되어 있다. 그 예의 하나는 난소로부터 분비되는 에스트로젠 (여성호르몬, estrogen)이 뇌하수체 샘을 자극하여 황체형성호르몬(luteinizing hormone)을 분비합니다. 이 자극적인 양성 되먹임 효과는 배란을 유도하는 황체형성호르몬 농도를 급상승시킵니다.
흥미롭게도 배란 후 에스트로젠 분비는 황체형성호르몬 준비에 억제의 음성 되먹임 작용합니다. 그리고 또 다른 양성 되먹임의 예는 분만 중 자궁이 촉진되고, 옥시토신의 분비는 출산 중 자궁의 수축으로부터 오는 감각 되먹임에 의해 증가합니다. 따라서 출산 중 자궁수축의 세기는 양성 되먹임 메커니즘을 통해 증가합니다.
신경과 내분비 조절
항상성은 일반적으로 내인성(intrinsic)과 외인성(extrinsic) 조절 기전에 의해 유지됩니다. 내인성 조절 기전은 기관 자체에 존재하는 조절 기전이고, 외인성 조절 기전은 신경계와 내분비계에 의하여 기관의 기능이 조절됩니다. 내분비계는 몸의 대사 과정을 조절하고 통합하고 항상성을 유지하는 데 있어 신경계와 밀접하게 작용합니다. 신경계는 많은 내분비샘의 분비를 통제하고 호르몬은 신경계의 기능에 영향을 줍니다. 신경계와 내분비계 모두 몸의 대사조절에 함께 관여합니다.
내분비계에 의한 조절은 호르몬(hormone)에 의해 이루어지는데, 호르몬은 혈액을 통해 온몸의 모든 기관에 운반됩니다. 호르몬에 특이하게 반응하는 특정 기관을 표적기관(target organ)이라고 합니다.
신경섬유는 기관을 자극합니다. 신경섬유는 자극받았을 때 전기화 학적 신경 자극(또는 충격)을 일으키는데, 이는 섬유로부터 섬유에 의해 자극받은 표적기관의 말단부에 전달됩니다. 표적기관은 항상성 유지를 위해 효과기로 작용하는 근육이나 샘(gland)입니다.
심장박동수를 부분적으로 조정하여 항상성을 유지하는 음성 되먹임고리의 예를 생각해보면, 모든 조건이 동일한 경우, 혈압은 감소한 심장박동수에 의해 떨어지고 증가한 심장 박동수에 의해 증가합니다. 이는 자율신경계의 활성을 조절함으로써 이루어집니다. 누워 있는 자세로부터 일어선 자세로 갈 때 발생하는 혈압 저하는 더 빠른 심장박동수에 의해 보완됩니다. 음성 되먹임 고리에 의해 심장박동수는 빠르게 올라갔다가 떨어지는 과정을 거치면서 혈압은 정상 범위 내 유지됩니다.
호르몬 분비의 되먹임 통제
호르몬 분비는 특정 화학적 자극에 의해 일어납니다. 예를 들어 혈장 포도당 농도의 증가는 이자 (췌장)의 랑게르한스섬으로부터 인슐린 분비를 자극합니다. 호르몬은 또한 신경 자극(또는 충격)과 다른 호르몬 자극에 의해 분비됩니다.
호르몬 분비는 음성 되먹임 작용으로 억제됩니다. 예를 들어 혈액 포도당의 증가가 인슐린 분비를 자극하기 때문에 인슐린 작용에 의한 혈액 포도당의 감소는 더 이 상의 인슐린 분비를 억제하게 됩니다. 이러한 폐쇄-고리 통제 시스템(closed-loop control system)을 음성 되먹임 억제(negative feedback inhibition)라고 합니다.
혈액 포도당 농도의 항상성 유지는 에너지 대사 과정에서 매우 중요합니다. 뇌는 혈액 포도당을 주요한 에너지원으로 사용하고 인슐린 호르몬은 포도당 농도를 조절합니다. 따라서 혈액 포도당 농도가 감소하는 단식 기간에는 여러 기전을 이용하여 포도당의 급격한 감소를 방지합니다.
첫째, 인슐린 분비의 감소는 근육, 간과 지방세포가 혈액으로부터 과량의 포도당을 흡수하는 것을 방지합니다. 둘째, 인슐린에 대해 길항적인 작용을 하는 호르몬인 글루카곤의 분비가 증가합니다. 글루카곤은 저장된 글리코겐(glycogen)의 분해를 촉진하여 포도당을 혈액으로 분비합니다. 이러한 결합적 음성 되먹임 기전을 통해 혈액 포도당 농도는 항상성 범위 내 유지됩니다.
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