Überblick - Endokrine Hormondrüsen

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1 Überblick - Endokrine Hormondrüsen Hormondrüse Hormone Wirkung Hypophyse Somatotropin Knochenwachstum, Eiweißsynthese Thyreotropin (TSH) Corticotropin (ACTH) Follikel-Stimulierendes Hormon (FSH) Luteinisierendes Hormon (LH) Adiuretin Oxytocin Anregung der Schilddrüse Anregung der Nebennieren Reifung des Follikels, Östrogenbildung Anregung der Progesteronbildung, Eisprung Regelung des Wasserhaushalts Auslösen der Wehen Schilddrüse Thyroxin Steigerung des Grundumsatzes, Wachstum Nebennieren- Glycogenabbau Cortisol Rinde Verminderung der Bildung von Antikörpern Nebennieren- Glycogenabbau Adrenalin Mark Ab- und Umbau von Eiweißen zu Glucose Bauchspeicheldrüse Ovarien Hoden Insulin Glucagon Östrogene (Follikel) Progesteron (Gelbkörper) Testosteron Glycogenbildung (Senkung des Blutzuckers) Glycogenabbau (Steigerung des Blutzuckers) Ausbildung weiblicher Geschlechtsmerkmale Aufbau der Uterusschleimhaut Ausbildung männlicher Geschlechtsmerkmale, Muskelzunahme Biologie J1 / Endokrine Hormondrüsen / Wunder 2013

2 Hierarchie der hormonellen Sekretion (S. 189) Die von den Hormondrüsen ins Blut ausgeschütteten Hormonmengen sind minimal (z.b. Konzentration des Schilddrüsenhormons Thyroxin im Blut µg/l). Schon geringfügige Konzentrationsänderungen können tief greifende Folgen haben. Von daher muss die Hormonsekretion exakt gesteuert werden. Dies geschieht durch Regelkreise. Der oberste Regler des Hormonsystems ist meist der Hypothalamus. Dort laufen viele Informationen aus dem Großhirn (aus der Außenwelt und dem inneren Milieu) zusammen. Außerdem findet dort eine Verknüpfung mit dem vegetativen Nervensystem statt. Der Hypothalamus beeinflusst über Releasing-Hormone (= fördernd) und über Inhibiting-Hormone (= hemmend) einen zweiten Regler, den Hypophysen- Vorderlappen. Der Hypophysen-Vorderlappen gibt glandotrope Hormone (glandotrop = auf Drüsen einwirkend) ab, die die untergeordneten Hormondrüsen beeinflussen. Die untergeordneten Hormondrüsen selbst, z.b. die Schilddrüse, stehen als letzte in dieser Hierarchie. Diese Drüsen und beeinflussen nun direkt durch periphere Hormone den Stoffwechsel, der ihnen zugeordneten Zielzellen in den verschiedenen Organen. Die freigesetzten Drüsenhormone erreichen über den Blutweg alle Körperregionen, also auch wieder den Hypothalamus und die Hypophyse, die über Rezeptoren den erhöhten Hormon-Spiegel im Blut wahrnehmen. Dadurch wird die Bildung der Releasing-Hormone des Hypothalamus und der glandotropen Hormone der Hypophyse gehemmt. Dies wird als negative Rückkopplung bezeichnet. Übertragen Sie die Hierarchie der Hormonregulation in das vorgegebene Schema. Hypothalamus: Releasing-Hormone Hypophysenvorderlappen: Glandotrope Hormone negative Rückkopplung (= Rückmeldung) Hormondrüsen: Periphere Hormone Rezeptoren messen Stoffwechseleffekte Zielzellen: Stoffwechseleffekte Biologie JS1 / Hormone / Wunder 2013 / Quelle: Schäffler; Biologie-Anatomie-Physiologie; Urban & Fischer-Verlag

3 Hierarchie der hormonellen Sekretion (S. 189) Die von den Hormondrüsen ins Blut ausgeschütteten Hormonmengen sind minimal (z.b. Konzentration des Schilddrüsenhormons Thyroxin im Blut µg/l). Schon geringfügige Konzentrationsänderungen können tief greifende Folgen haben. Von daher muss die Hormonsekretion exakt gesteuert werden. Dies geschieht durch Regelkreise. Der oberste Regler des Hormonsystems ist meist der Hypothalamus. Dort laufen viele Informationen aus dem Großhirn (aus der Außenwelt und dem inneren Milieu) zusammen. Außerdem findet dort eine Verknüpfung mit dem vegetativen Nervensystem statt. Der Hypothalamus beeinflusst über Releasing-Hormone (= fördernd) und über Inhibiting-Hormone (= hemmend) einen zweiten Regler, den Hypophysen- Vorderlappen. Der Hypophysen-Vorderlappen gibt glandotrope Hormone (glandotrop = auf Drüsen einwirkend) ab, die die untergeordneten Hormondrüsen beeinflussen. Die untergeordneten Hormondrüsen selbst, z.b. die Schilddrüse, stehen als letzte in dieser Hierarchie. Diese Drüsen und beeinflussen nun direkt durch periphere Hormone den Stoffwechsel, der ihnen zugeordneten Zielzellen in den verschiedenen Organen. Die freigesetzten Drüsenhormone erreichen über den Blutweg alle Körperregionen, also auch wieder den Hypothalamus und die Hypophyse, die über Rezeptoren den erhöhten Hormon-Spiegel im Blut wahrnehmen. Dadurch wird die Bildung der Releasing-Hormone des Hypothalamus und der glandotropen Hormone der Hypophyse gehemmt. Dies wird als negative Rückkopplung bezeichnet. Übertragen Sie die Hierarchie der Hormonregulation in das vorgegebene Schema. Hypothalamus: Releasing-Hormone Hypophysenvorderlappen: Glandotrope Hormone negative Rückkopplung (= Rückmeldung) Hormondrüsen: Periphere Hormone Rezeptoren messen Stoffwechseleffekte Zielzellen: Stoffwechseleffekte Biologie JS1 / Hormone / Wunder 2013 / Quelle: Schäffler; Biologie-Anatomie-Physiologie; Urban & Fischer-Verlag

4 Wirkungsmechanismen der Hormone Gen-Aktivierungsmechanismus 1. Welche besonderen Eigenschaft haben Steroid-Hormone? Sie können die Zellmembran direkt durchdringen und so in die Zelle eintreten. 2. Wozu sind die Steroid-Hormone innerhalb der Zelle in der Lage? Hormone verbinden sich mit den ihnen entsprechenden Rezeptormolekülen. Der entstandene Hormon-Rezeptor-Komplex ist in der Lage, in den Zellkern einzudringen. 3. Welche Wirkung haben die Hormone innerhalb des Zellkerns? Inaktivierung der Repressoren (=Unterdrücker) der entsprechenden Gene. Gene können nun transkribiert werden. Synthese der zellspezifischen Proteine oder Enzyme setzt ein. Biologie J1 / Hormone_Wirkmechanismen / Wunder 2013

5 Der camp-mechanismus 1. Woran erkennt das Hormon die Empfängerzelle? Zellen der Empfängerorgane besitzen hoch spezialisierte Rezeptormoleküle Die Struktur der Rezeptoren sind eine Art Negativ der Molekülstruktur der Hormone.(z.B. verbindet sich Adrenalin mit speziellen Adrenalinrezeptoren, die sich auf der Oberfläche der Leberzellen befinden) 2. Welches Enzym befindet sich in der Nähe des Rezeptors auf der inneren Zellmembran? => das Enzymmolekül Adenylcyclase 3. Welche Reaktionen werden durch Adenylcyclase in der Zelle ausgelöst? Adenylcyclase wandelt ATP um in camp (cyclisches Adenosin Monophosphat) camp aktiviert ein weiteres Enzym, das den Glycogen-Abbau bewirkt 4. Welche Zellantwort löst dann Adrenalin in den Leberzellen aus? Es entsteht Glucose, die in die Blutbahn abgegeben wird. 5. Wodurch unterscheiden sich der 1. und der 2. Bote (= second messenger) in ihrer Wirkung? Das Hormon (=1. Bote) verbindet sich mit den Rezeptoren der Zelle, dadurch wird in der Zelle der second messenger freigesetzt Der second messenger aktiviert in der Zelle weitere Enzymaktivitäten, die der Aufgabe der Zelle entsprechen. 6. Welche Vorgänge werden von Adrenalin und den Peptid-Hormonen beeinflusst? Wirken im Fett-, Protein- und Glucosestoffwechsel sowie bei Zellteilungs- und Differenzierungsvorgängen. 7. Welche Hormone gehören zu den Peptid-Hormonen? Glucagon, Insulin, Calcitonin, Parathormon Hormone und das vegetative Nervensystem 1. Welche Teile des Nerven- und des Hormonsystems werden vom Hypothalamus gesteuert? Hypothalamus steuert den Sympathikus und Parasympathikus Hypothalamus steuert über Neurohormone die Hypophyse 2. Welche Bedeutung hat die Hypophyse für das Hormonsystem? Sie beeinflusst über glandotrope Hormone die ihr untergeordneten Hormone. 3. Was versteht man unter einem Rückkopplungskreis? Einige Drüsenhormone wirken auf die Hypophyse und den Hypothalamus zurück (=negative Rückkopplung). Biologie J1 / Hormone_Wirkmechanismen / Wunder 2013

6 Die Schilddrüse Lage Die Schilddrüse ist die größte Drüse im Halsbereich. Sie liegt im vorderen Teil des Halses unterhalb des Schildknorpels; ihre seitlichen Teile umschlingen die Luftröhre. Hormone T 4 (Thyroxin) und T 3 (Trijodthyronin) werden aus der Aminosäure Tyrosin durch Anlagern von Jod gebildet. T 4 ist biologisch weniger wirksam als T 3, dafür aber in 10fach höherer Konzentration im Blut vorhanden. Nach der Sekretion geht der Großteil von Thyroxin in Trijodthyronin über. (Außerdem wird noch das Hormon Calzitonin produziert, das den Ca 2+ -Stoffwechsel regelt.) Wirkungsweise von T 4 und T 3 T 3 und T 4 gelangen als hydrophobe Stoffe problemlos durch die Membran fast aller Zellen. In den Zellen binden sie an einen Rezeptor. Dieser Hormon-Rezeptor-Komplex lagert sich an bestimmte Stellen der DNA im Zellkern an. Durch diese Anlagerung werden Gene aktiviert, die z. B. zur Herstellung der ATP-Synthase führen. T 4 und T 3 bewirken: Steigerung des Grundumsatzes, durch die Aufnahme von Sauerstoff in die Zellen und den Abbau von Glycogen u. Fetten. ( Steigerung der Herztätigkeit und Erhöhung der Körpertemperatur) Förderung des Knochenwachstums und der Organreifung, durch verstärkte Proteinsynthese. Förderung der intellektuellen Entwicklung bei Kindern, durch vermehrte Vernetzung der Neurone im Gehirn. Regulation der Schilddrüsenaktivität Hypothalamus Kälte/Arbeit/Stress +TSH +TRH Hypophyse - - Fühler Negative Rückkopplung Thyroxin + Anstieg des Thyroxin Spiegels im Blut Abbau Schilddrüse TRH = Thyreotropin Releasing - Hormon TSH = Thyreoidea Stimulierendes Hormon Biologie J1 / Schilddrüse-Regelkreis / Wunder 2013

7 Erkrankungen der Schilddrüse Unterfunktion (=Hypo thyreose) Überfunktion (=Hyper thyreose) Grundumsatz - + Appetit - + Körpergewicht + - Puls - + Körpertemperatur - + Ursachen Jodmangel bakterielle Entzündung der Schilddrüse chronische Entzündung (=Morbus Hashimoto) keine Reaktion auf TSH Tumor am HVL Entzündung Autoimmunerkrankung (Antikörper besetzen die TSH-Rezeptoren -> Überaktivierung des Gewebes) Folgen Therapie Müdigkeit Kropfbildung Myxödem (Einlagerung von Wasser und nicht vollständig abgebauten Stoffwechselendprodukten) Kretinismus (bei Kindern irreversible Verzögerung der körperlichen und geistigen Entwicklung) Jodtabletten Kropfoperation Thyroxin als Medikament Schlaflosigkeit weicher Kropf Unruhe Basedow (Glotzäugigkeit) Bei Kindern Riesenwuchs Thyreostatika (Substanzen, die Jod von seinem Wirkort verdrängen Jodblockade) radioaktives Jod ( Zerstörung der Knoten) Biologie J1 / Schilddrüse-Regelkreis / Wunder 2013

8 Erkrankungen der Schilddrüse Unterfunktion (=Hypo thyreose) Überfunktion (=Hyper thyreose) Grundumsatz - + Appetit - + Körpergewicht + - Puls - + Körpertemperatur - + Ursachen Jodmangel bakterielle Entzündung der Schilddrüse chronische Entzündung (=Morbus Hashimoto) keine Reaktion auf TSH Tumor am HVL Entzündung Autoimmunerkrankung (Antikörper besetzen die TSH-Rezeptoren -> Überaktivierung des Gewebes) Folgen Therapie Müdigkeit Kropfbildung Myxödem (Einlagerung von Wasser und nicht vollständig abgebauten Stoffwechselendprodukten) Kretinismus (bei Kindern irreversible Verzögerung der körperlichen und geistigen Entwicklung) Jodtabletten Kropfoperation Thyroxin als Medikament Schlaflosigkeit weicher Kropf Unruhe Basedow (Glotzäugigkeit) Bei Kindern Riesenwuchs Thyreostatika (Substanzen, die Jod von seinem Wirkort verdrängen Jodblockade) radioaktives Jod ( Zerstörung der Knoten) Biologie J1 / Schilddrüse-Erkrankungen / Wunder 2013

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10 Historie: Sie ist die erste Drüse, deren Bedeutung als Hormondrüse erkannt wurde (Kropf). Wahrscheinlich ist sie auch die älteste Hormondrüse der Wirbeltiere. Lage: Die Schilddrüse ist die größte Drüse im Halsbereich. Sie liegt im vorderen Teil des Halses unter der Haut und den Muskeln, ist schmetterlingsförmig und besteht aus Follikelzellen. Hormone: Aus der AS Tyrosin wird T4 (= Tetrajodthyronin =Thyroxin) und T3 (=Trijodthyronin). T4 ist weniger wirksam als T3, aber im Blut in 10-fach höherer Konzentration vorhanden, wo es in T3 umgewandelt wird. T3 und T4 sind jodhaltig, wirken in fast allen Körperzellen und regen dort den Energiestoffwechsel an, dienen also zur Regelung des Grundumsatzes. Neben T4 und T3 wird noch das Hormon Calzitonin produziert (regelt den Ca + -Stoffwechsel ). Allgemeine Wirkung und Primärwirkung von T4 und T3: T3 und T4 gelangen als hydrophobe Stoffe problemlos durch die Membran fast aller Zellen, binden dort an einen zytoplasmatischen Rezeptor, der sich an bestimmte Stellen der DNA im Zellkern anlagert und dort Gene aktiviert. Insgesamt wird das Knochenwachstum und die Organreifung beeinflusst, die Vernetzung der Neuronen im Gehirn gefördert, der Herzschlag und Pulsschlag erhöht. Weiterhin wird die Wärmeproduktion und die Sauerstoffaufnahme erhöht, die allgemeine Proteinsynthese und damit das Wachstum verstärkt. Auch die Fettsynthese und der Fettabbau und der Wasser- und Salzhaushalt werden angeregt.

11 Hypothalamus Arbeit, Kälte, Stress + TSH TRH Hypophyse - Thyroxinspiegel Drosselung bei zu hohem Thyroxinspiegel Thyroxin + im - Abbau, Ausscheidung Schilddrüse Blut

12 Thyroxin - Regelkreis

13 Erkrankungen der Schilddrüse Grundumsatz Appetit Körpergewicht Puls Körpertemperatur Unterfunktion- Hpothyreose Überfunktion- Hyperthyreose

14 Ursachen Jodmangel genetischer Defekt Entzündung der Schilddrüse (bakteriell, chronisch: Morbus Hashimoto) Keine Reaktion auf TSH Tumor am HVL Entzündung überaktives Gewebe LATS-Produktion

15 Folgen Müdigkeit Kropf Kretinismus ( von Geburt an ) Eine irreversible Verzögerung der körperlichen und geistigen Entwicklung mit hochgradiger geistiger Behinderung (Kretinismus). Kretinismus ist als Zwergwuchs gepaart mit Idiotie zu beschreiben, da T 3 das Wachstum von Knochen und Gehirn positiv beeinflusst. Diese Krankheit ist genetisch bedingt und kann bereits mittels Fruchtwasseruntersuchung festgestellt werden. Eine Behandlung und eine Minderung der oben beschriebenen Symptome erfolgt durch Gabe von Schilddrüsenhormonen während der ersten 6 Lebensmonate. Da in Deutschland bei jedem Neugeborenen die Schilddrüsenfunktion überprüft wird, ist er sehr selten geworden. Schlaflosigkeit weicher Kropf Unruhe Basedow ( Glotzäugigkeit ) Riesenwuchs bei Kindern Myxödem ( Einlagerung von Schleim und Wasser Stoffwechselendprodukte )

16 Therapie Jodtabletten jodiertes Speisesalz Kropfoperation Medikamente ( Thyroxin ) Thyreostatika ( Substanzen, die Jod kompetitiv von seinen Wirkorten verdrängen Jodblockade ) radioaktives Jod

17 Die Radiojodtherapie Strahlenbehandlung bei Schilddrüsenüberfunktion Von Uschi Müller Zu viel Schilddrüsenhormone lassen das Leben innerlich und äußerlich auf Hochtouren laufen. Herzrasen, Atemnot, Schwindel, Unruhe und das Gefühl permanenter Rastlosigkeit können Symptome für eine Schilddrüsenüberfunktion (Hyperthyreose) sein. Der Arzt kann diese mit Hilfe von Ultraschall, Szintigramm und Blutuntersuchungen diagnostizieren und die Ursache herausfinden. Es gibt mehrere Gründe für ein Zuviel an Schilddrüsenhormonen im Blut. Sowohl bei der diffusen als auch bei der lokalisierten Form der Hyperthyreose (autonomes Adenom) kommt die Radiojodtherapie zum Einsatz. Bei der Radiojodtherapie wird dem Körper radioaktives Jod zugeführt, das die Knoten zerstört. Aus Angst vor Radioaktivität lehnen viele Patienten immer noch diese Behandlung ab. Dabei zerstört die Radioaktivitätsmenge, die dem Körper zugeführt wird, lediglich die kranken Stellen, ohne andere Körperzellen zu schädigen. Die Schilddrüse ist nämlich das einzige Organ, das Jod aufnehmen kann.

18 Autonomes Adenom ( heißer Knoten ) Als autonomes ( selbständiges ) Adenom wird überaktives Gewebe in der Schilddrüse bezeichnet, das nicht mehr der Steuerung durch die Hirnanhangdrüse unterliegt. Die gesunden Zellen können kaum noch Jod aufnehmen. Die autonomen Schilddrüsenzellen lagern dagegen besonders intensiv Jod ein. Sie können aber nicht zwischen künstlichem und radioaktiv hergestelltem Jod unterscheiden. Der Patient erhält eine für ihn individuell ermittelte Menge des Radiojods, das entweder in Wasser oder als Kapsel gereicht wird. Vom Darm wird es über die Blutbahn zur Schilddrüse transportiert. Dort entfaltet es seine zerstörerische Wirkung, die aber für den Patienten heilsam ist. Die Menge des Radiojods, die nicht von der Schilddrüse aufgenommen wird, wird vollständig über den Urin ausgeschieden. Für Schwangere kommt die Therapie wegen der Strahlenbelastung nicht in Frage. Die Strahlenschutzbestimmungen der Bundesrepublik verlangen, dass Radiojodpatienten zwischen zwei Tagen und bis zu zwei Wochen unter Quarantänebestimmungen verbringen müssen. Der Patient darf während dieser Zeit keinen Besuch empfangen. In anderen europäischen Ländern und den USA existiert diese Form der Quarantäne nach der Radiojodtherapie nicht.

19 Tumor oder heißer Knoten Jod 131 radioaktiv

20 Nebenwirkungen Nach einer Radiojodbehandlung kann es zu einer Unterfunktion der Schilddrüse kommen, das bedeutet, der Patient muss danach synthetisch hergestellte Schilddrüsenhormone einnehmen. Eine Alternative ist die Operation, sie gilt allerdings als risikoreicher. Denn sowohl die Nebenschilddrüsen als auch der Nerv, der die Kehlkopfmuskeln versorgt, können dabei geschädigt werden. Ältere Patienten erholen sich außerdem schlechter von einer Operation. Quelle: weitere Links: (Alles über Radiojodtherapie, die Erkrankungen sowie Informationen über das TZR in Hürth)

21 Zusammenwirken von Hormon- und Nervensystem bei der Stressreaktion Stressoren: Lärm, Verletzungen, Hunger, Durst, Hitze, Kälte, psychische Belastungen Aufnahme von Reizen: optische, akustische Verarbeitung der Reize in der Großhirnrinde Nervenimpulse an den Hypothalamus Hypothalamus erregt über das Hormon CRH 1 die Hypophyse Hypophyse stimuliert durch das Hormon ACTH 2 die Nebennierenrinde Nebennierenrinde setzt Hormon Cortisol frei Hypothalamus erregt über Nervenimpulse den Sympathikus Sympathikus stimuliert durch Nervenimpulse das Nebennierenmark Nebennierenmark setzt Hormon Adrenalin frei Cortisol bewirkt innerhalb von Minuten: Hemmung der Proteinbiosynthese Förderung des Proteinabbaus in Muskeln, Knochen und lymphatischen Geweben Freisetzung von freien AS führt zum Aufbau von Glucose Anstieg des Blutzuckerspiegels Biologische Bedeutung: verringerte Bildung von Antikörpern verlangsamte Abwehrreaktion bei Infektionen entzündungshemmend Allgemeines AnpassungsSyndrom (AAS) Langfristige Stresswirkung kann zu einer Vergrößerung der Nebennierenrinde führen: Bluthochdruck Spannungskopfschmerz Schlafstörungen Distress, wenn Erholung fehlt Adrenalin bewirkt innerhalb von Sekunden: Steigerung der Herzschlagfrequenz Verengung der Blutgefäße (außer Skelettmuskeln) Erhöhung des Blutdrucks Glycogenabbau in Leber und Muskeln Anstieg des Blutzuckerspiegels Biologische Bedeutung: Schnelle Aktivierung von Energiereserven bei Angriff oder Flucht Fight-or-Flight-Syndrom (FFS) Kurzfristige Stresswirkung kann unangenehm sein ist nicht krankmachend Eustress, wenn Erholung vorhanden ist 1 Corticotropes Releasing Hormon 2 AdrenoCortikoTropes Hormon Biologie JS1 / Stress / Wunder 2013

22 Fragen: Biologie JS1 / Stress / Wunder 2013