Positive Rückkopplung

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 28. Februar 2024

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Die positive Rückkopplung ist ein Rückkopplungsmechanismus innerhalb des Körpers. Man spricht immer dann von einer positiven Rückkopplung, wenn die Ausgangsgröße in einem Regelkreis verstärkend auf sich selbst wirkt. Während die negative Rückkopplung versucht die Veränderungen in den beteiligten Größen eher so gering wie möglich zu halten, sorgt die positive Rückkopplung für möglichst große Veränderungen.

Was ist die positive Rückkopplung?

Ein Beispiel für einen gewünschten positiven Rückkopplungsmechanismus ist das Aufschaukeln des Potentials bei der Erregungsleitung. Je höher das eintreffende Potential ist, also der Reiz, der auf eine Nervenzelle tritt, desto mehr Natrium-Ionenkanäle werden geöffnet.

Die positive Rückkopplung wird auch als positiver Feedback-Mechanismus bezeichnet. Mithilfe der positiven Rückkopplung werden bestimmte Größen innerhalb eines Regelkreises laufend korrigiert. Während bei der negativen Rückkopplung das Endprodukt in einem Regelkreis hemmend auf die Ausgangsgröße wirkt, liegt bei einem positiven Feedback eine eigengesetzlich fortlaufende Verstärkung vor.

Vorgänge, bei denen positive Rückkopplungen eine Rolle spielen, beginnen eher langsam und werden dann schnell intensiver. Bei physiologischen positiven Rückkopplungen gibt es ein Stoppsignal, welches den Vorgang zum Stillstand bringt. Bei pathologischen positiven Feedbackmechanismen ist dies nicht der Fall, sodass es zu einem Teufelskreis, dem Circulus vitiosus, kommt.

Funktion & Aufgabe

Ein weiteres Beispiel für eine positive Rückkopplung ist die Reaktion des Magens auf Giftstoffe. Normalerweise zieht sich die Muskulatur des Magens in regelmäßigen Abständen gleichmäßig zusammen und entspannt sich dann wieder. So wird die Nahrung sanft durchgemischt. Bei Registrierung eines Giftstoffes kommt es durch eine positive Rückkopplungsschleife zu einer kräftigen Kontraktion des Magens. Dadurch wird der Mageninhalt rückwärts durch die Speiseröhre in Richtung Mund getrieben und dann erbrochen.

Ein Hormon, dessen Ausschüttung unter anderem durch positive Rückkopplung gesteuert wird, ist das Oxytocin. Oxytocin spielt eine wichtige Rolle bei der Milchbildung (Laktation). Die Saugbewegungen des Säuglings an der Brust regen die Ausschüttung und Produktion von Oxytocin an. Das Oxytocin regt wiederum die Milchbildung an. Saugt der Säugling vermehrt an der Brust, wird wieder mehr Oxytocin gebildet und der Milchfluss wird weiter stimuliert. Der Stoppmechanismus ist hier ebenfalls der Säugling. Trinkt er länger nicht an der Brust, so fällt der Oxytocinspiegel ab und die Milchproduktion wird verringert.

Krankheiten & Beschwerden

Durch eine Aktivierung des Sympathikusnervs werden die Herzfrequenz und die Kontraktionskraft des Herzens so weit wie möglich gesteigert. In der Folge wird der Körper anfänglich tatsächlich besser versorgt, allerdings belasten der erhöhte Blutdruck und die vermehrte Herztätigkeit das schon geschwächte Herz und führen über kurz oder lang zu einer Verschlechterung der Situation. Daraufhin werden die Kompensationsmechanismen verstärkt, diese wiederum schädigen auf Dauer das Herz. Im schlimmsten Fall wird durch diesen Teufelskreis eine Herztransplantation unumgänglich.

Ein weiteres Beispiel für eine gefährliche positive Rückkopplung ist der Schock. Ist die Schockspirale in Gang gesetzt, kann dies tödlich enden. Die Ursachen eines Schocks können unterschiedlich sein. Ein gutes Beispiel für die positive Rückkopplung ist aber der Volumenmangelschock.

Zu einem Volumenmangelschock kommt es, wenn dem Körper nicht ausreichend Blutvolumen zur Verfügung steht. Dies kann zum Beispiel nach einem Unfall oder bei Flüssigkeitsmangel der Fall sein. Damit die lebenswichtigen Organe trotzdem versorgt werden, erfolgt eine sogenannte Zentralisierung. Das bedeutet, dass die Gefäße in den Armen und in den Beinen eng gestellt werden. Dadurch steht den inneren Organen und insbesondere dem Gehirn mehr Blut zur Verfügung. Auf den ersten Blick ist der Mechanismus der Zentralisierung also durchaus sinnvoll.

Aufgrund der geringen Durchblutung bilden sich in der Peripherie allerdings saure Stoffwechselendprodukte. Es kommt zu einer sogenannten Azidose. Diese führt zu einer höheren Gefäßdurchlässigkeit und gleichzeitig auch zu einer Gefäßweitstellung. In der Folge passiert genau das, was durch die Zentralisation eigentlich vermieden werden sollte. Das Blut versackt in der Peripherie und fehlt im Körperkreislauf. Durch den Schock kann es zu akutem Nierenversagen, akutem Lungen- oder akutem Leberversagen kommen.

Auch der Insulinresistenz beim Diabetes mellitus liegt ein Teufelskreis zugrunde. Bei Nahrungsaufnahme schüttet die Bauchspeicheldrüse vermehrt Insulin aus. Das Insulin sorgt dafür, dass der Zucker aus der Nahrung vom Blut in die Zellen gelangt. Aufgrund verschiedener Faktoren kann es zu einer Insulinresistenz der Körperzellen kommen. Damit der Zucker trotzdem von den Zellen aufgenommen wird, muss deutlich mehr Insulin ausgeschüttet werden. Höhere Insulinspiegel führen zu einer Gewichtszunahme, diese verstärkt jedoch die Insulinresistenz. Das führt wiederum zu einer erhöhten Insulinausschüttung.

Quellen

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