Hormonsystem und Sport. von Christian Haslbeck

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1 Hormonsystem und Sport von Christian Haslbeck

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einführung 2. Hormondrüsen 2.1 Hypophyse 2.2 Nebenniere 2.3 Schilddrüse 2.4 Nebenschilddrüse 2.5 Bauchspeicheldrüse 2.6 Keimdrüsen 2.7 Epiphysen 2.8Thymus 3. Literatur 2

3 1.1 Definition Hormone werden vom Körper selbst hergestellt Sie werden meist in endokrinen Organen bzw. Drüsen produziert Sie dienen als Regulations- und Wirkstoffe Der Transport zu den Zielorganen geschieht über das Transportsystem Blut Hormone beeinflussen den Stoffwechsel und die Wirkungsweise von Organen und Systemen 3

4 1.2 Was regulieren Hormone? Als Regulations-und Wirkstoffe regulieren sie vor allem: Stoffwechsel Elektrolythaushalt Wasserhaushalt Sexualfunktionen 4

5 1.3 Wie funktionieren Hormone? Sie nehmen nicht unmittelbar am Stoffwechsel des Organismus teil Hormone hemmen bzw. fördern viel mehr bestimmte Transportmechanismen Außerdem wirken sie als Enzyminduktoren, das heißt die Bildung von Enzymen wird durch sie angeregt Sie wirken als Biokatalysatoren, ermöglichen bzw. beschleunigen also biochemische Reaktionen Hormone wirken bereits in kleinen Mengen 5

6 1.4 Drüsenhormone vs. Gewebshormone Gewebshormone: werden im Gegensatz zu den Drüsenhormonen nicht ausschließlich in bestimmten Organen produziert können in verschiedenen Geweben gebildet werden Drüsenhormone: werden in abgegrenzten Organen produziert diese Organe bezeichnet man als endokrin 6

7 1.5 Wie funktioniert der Transport? Die Ausschüttung der Hormone erfolgt überwiegend in das Blut Im Blut sind Hormone größtenteils an Blutproteine gebunden Diese Art des Transportes verhindert eine vorzeitige Ausscheidung der Hormone über die Nieren 7

8 1.6 Wie funktioniert die Hormonregulierung? Die Hormonkonzentrationen im Körper werden neuronal kontrolliert und gesteuert Humorale Rückkopplung: Mangel à Erhöhung der Hormonproduktion Überschuss à Drosselung der Hormonproduktion Hormon-produzierende Gewebe stehen in Interaktion und Wechselwirkung 8

9 2. Hormondrüsen Hypophyse = Hirnanhangdrüse Epiphyse = Zirbeldrüse Nebenschilddrüse Schilddrüse Thymus = innere Brustdrüse Nebennieren Langerhans-Inseln in der Bauchspeicheldrüse Keimdrüsen (Hoden beim Mann, Eierstöcke bei der Frau) 9

10 Pituitary gland = Hirnanhangdrüse = Hypophyse Thyroid gland = Schilddrüse Parathyroid gland = Nebenschilddrüse Pancreas = Bauchspeicheldrüse Adrenal glands = Nebenniere Thymus = Innere Brustdrüse = Bries Pineal gland = Zirbeldrüse Testicles = Hoden Ovary = Eierstock 10

11 2.1Hypophyse sehr kleine Drüse wiegt nur ca. 0,5 Gramm steuert zusammen mit dem Hypothalamus (oberstes Regulationszentrum für vegetative und endokrine Vorgänge) quasi alle anderen endokrinen Organe Man unterscheidet unter den Hormonen der Hypophyse: Hormone des Hypophysenvorderlappens (HVL) Hormone des Hypophysenhinterlappens (HHL) 11

12 2.1.1Hormone des Hypophysenvorderlappens Human Growth Hormone TSH (thyreotropes Hormon) ACTH (adrenokortikotropes Hormon) Gonadotrope Hormone FSH (follikelstimulierendes Hormon) LH (luteinisierendes Hormon) LTH (luteotropes Hormon) Alle unterstrichenen Hormone wirken als Steuerhormone auf andere endokrine Drüsen, man bezeichnet diese Hormone als glandotrope Hormone 12

13 Human Growth Hormone (HGH) andere Begriffe: Wachstumshormon somatotropes Hormon (STH) Somatotropin beeinflussen das Wachstum von Knochen, der Haut und der inneren Organe zuständig und wichtig für den Muskelaufbau Überproduktion im Kindesalter: Riesenwuchs Unterproduktion im Kindesalter: Kleinwüchsige 13

14 Human Growth Hormone (HGH) anabole (proteinaufbauende) Wirkung àunmittelbare Wirkung auf die Proteinsynthese àbeschleunigtes Einschleusen von Aminosäuren in die Zelle wirkt hemmend auf die Lipogenese, also auf die Herstellung von Fettsäuren wirkt fördernd auf die Lipolyse, also auf den Abbau von Fettsäuren hemmt die Glykolyse in der Muskulatur in Form eines Insulinantagonisten à Anstieg im Blutzuckerspiegel fördert in der Leber die Glukoneogenese, also den Aufbau von Glykogen 14

15 Human Growth Hormone (HGH) während Ausdauerbelastungen mit mittleren Intensitäten steigt der HGH-Spiegel im Blut an somit wird die Energiebereitstellung über eine andauernde Fettmobilisation (lipolytische Wirkung!) gewährleistet sowohl bei Trainierten als auch bei Untrainierten steigt der HGH-Spiegel im Blut an, er bleibt jedoch nur beim Trainierten über längere Zeit hinweg konstant bzw. fällt nicht stark ab 15

16 Human Growth Hormone (HGH) Fördert Hemmt + Proteinaufbau + Einschleusen von Aminosäuren in die Zelle + Lipolyse + Glukoneogenese in der Leber - Lipogenese - Glykolyse in der Muskulatur 16

17 Thyreotropes Hormon (TSH) wird auch als Thyreotropin bzw. thyroideastimulierendes Hormon bezeichnet wirkt auf die Iodaufnahme, die Hormonbildung und das Wachstum der Schilddrüse àsehr wichtig für eine normale Schilddrüsenfunktion Die Ausschüttung dieses Hormons wird reguliert über: Schilddrüsenhormone à negative Rückkoppelung Hypothalamus 17

18 Adrenocorticotropes Hormon (ACTH) wird auch als Corticotropin bezeichnet reguliert die Funktion der Nebennierenrinde (NNR) wird unter dem Einfluss des Corticotropin-Releasing-Hormons (aus dem Hypothalamus) ausgeschüttet regt NNR zur Synthese von Glukokortikoiden an nimmt in indirekter Weise Einfluss auf die Insulinproduktion körperliche Aktivität ist ein Stressor, durch den die ACTH-Ausschüttung provoziert wird à bei Trainierten fällt dieser Anstieg geringer aus, somit wird eine hormonelle Erschöpfung vermieden 18

19 Gonadotrope Hormone beeinflussen Bildung und Wirkung der Sexualhormone in den Hoden bzw. den Eierstöcken es gibt drei Arten von gonadotropen Hormonen: follikelstimulierendes Hormon (FS) luteinisierendes Hormon (LH) luteotropes Hormon (LTH) 19

20 Follikelstimulierendes Hormon (FSH) bei Frauen: Förderung der Follikelreifung im Ovar setzt die Östrogenproduktion (zusammen mit LH) in Gang bei Männern: regt die Samenbildung an 20

21 Luteinisierendes Hormon (LH) bei Frauen: setzt die Östrogenproduktion (zusammen mit FSH) in Gang bei Männern: stimuliert die Testosteronbildung 21

22 Luteotropes Hormon (LTH) stimuliert die Entwicklung der Brustdrüse sowie gemeinsam mit anderen Hormonen die Milchbildung 22

23 2.1.2 Hormone des Hypophysenhinterlappens (HHL) Oxytocin HHL dient lediglich als Speicherort regt bei Frauen u.a. Milchdrüsentätigkeit an spielt vermutlich bei Kontraktion der Prostata eine Rolle Vasopressin, auch als Adiuretin bzw. antidiuretisches Hormon (ADH) bezeichnet: HHL dient lediglich als Speicherort vermindert die Wasserausscheidung erhöht den Blutdruck reguliert Blutdruck in Belastungssituationen erhöhte ADH-Ausschüttung bei intensiven bzw. langen körperlichen Belastungen à Wasserretention 23

24 2.2 Nebennieren man unterscheidet unter den Hormonen der Nebennieren zwischen: Hormonen der Nebennierenrinde Hormonen des Nebennierenmarks 24

25 2.2.1 Hormone des Nebennierenmarks Adrenalin und Noradrenalin werden als sogenannte Katecholamine bezeichnet stark erhöhte Ausschüttung von Adrenalin und Noradrenalin während körperlichen oder psychischen Belastungssituationen es wird sowohl die Aktivität des gesamten Stoffwechsels als auch des Herz-Kreislauf-Systems erhöht und für die anstehenden Aufgaben aktiviert Erhöhung der Herzfrequenz und des Schlagvolumens mögliche Veränderung der Stimmung hinzu einer gewissen Aggressivität möglich 25

26 Adrenalin und Noradrenalin Vorbereitung des Stoffwechsels auf anstehende Anforderungen: Hormone lösen eine Vasokonstriktion in bestimmten Organen zugunsten einer erhöhten Blutzufuhr in die Arbeitsmuskulatur aus Adrenalin aktiviert Leberphosphorylase à Freisetzung von Glukose Adrenalin aktiviert Lipase à Freisetzung von Fettsäuren Belastungsintensität und Katecholaminausschüttung stehen in Korrelation zueinander à je höher die Intensität desto mehr wird ausgeschüttet 10-fache Erhöhung der Katecholaminkonzentration im Vergleich zu Ruhezustand möglich 26

27 Adrenalin und Noradrenalin bei gleicher Leistung steigt die Noradrenalinkonzentration beim Untrainierten in stärkerem Maße an als beim Trainierten deshalb: Verminderung der Katecholaminantwort durch Training à Ökonomisierungseffekt Noradrenalinausschüttung ist ein Ausdruck für körperlichen Stress à gleiche Belastung ruft beim Trainierten geringeren physischen Stress hervor Spitzensportler weisen die Fähigkeit auf, sich kognitiv und physisch zu mobilisieren, so dass die Katecholaminkonzentration sehr hoch sein kann für maximale Leistungen ist eine hohe Konzentration an Katecholaminen notwendig 27

28 2.2.2 Hormone der Nebennierenrinde Funktion der Nebennierenrinde durch Corticotropin beeinflusst Hormone aus der Nebennierenrinde werden als Kortikosteroide bezeichnet Nebennierenrinde ist das cholesterinreichste Gewebe des menschlichen Körpers Ausgangsprodukt aller Kortikosteroide ist Cholesterin Generell unterscheidet man: Glukokortikoide Mineralkortikoide Androgene sportliches Training kann sowohl Funktion als auch Morphologie (Form) der Nebennierenrinde positiv beeinflussen 28

29 Glukokortikoide stellen schnell verwertbare Substrate für den Energiestoffwechsel zur Verfügung Hormonrezeptor: Glukokortikoidrezeptor (GR) vor allem Kortisol und Kortikosteron wichtig Wirkungen: Glukoneogenese (siehe nächste Folie) Lipolyse à erhöhte Mobilisation von Fettsäuren Hemmung von Entzündungen à Einsatz bei Entzündungen während körperlicher Belastungen steigt die Ausschüttung von Glukokortikoiden, beim Trainierten jedoch in geringerem Maße als beim Untrainierten (bei gleicher Intensität) bei langandauernden Belastungen fällt die Konzentration der Glukokortikoide und somit die Leistungsfähigkeit beim Trainierten (im Gegensatz zum Untrainierten) nicht ab 29

30 Glukoneogenese Neubildung von Glykogen = Glukoneogenese haben eine katabole Wirkung, fördern den Abbau von Proteinen in Muskulatur und Knochen Folgen: Muskelabbau Osteoporose durch Entmineralisierung des Knochens frei werdende Aminosäuren werden von der Leber abgebaut à Gewinnung von Glykogen bzw. Glukose durch Proteinabbau bei langandauernden sportlichen Belastungen 30

31 Mineralkortikoide beeinflussen den Elektrolythaushalt bzw. den Mineralstoffwechsel Hormonrezeptor: Mineralkortikoidrezeptor (HR) fördern die Rückresorption von Natrium und Wasser u.a. in der Niere die wichtigsten Mineralkortikoide sind: Aldosteron Deoxycorticosteron im Mineralstoffwechsel sehr aktiv ist Aldosteron halten Kochsalzgehalt im Blut konstant begünstigen Austritt von Kalium aus der Zelle begünstigen Eintritt von Natrium in die Zelle verändern bzw. regulieren somit den Wassergehalt vom Kompartimenten 31

32 Aldosteron im Sport Aldosteron reguliert unter anderem den Blutdruck bzw. das Blutvolumen bei belastungsinduzierter Dehydrierung steigt die Konzentration von Aldosteron an, wodurch mehr Wasser gebunden wird und das Blutvolumen steigt Untrainierte leiden bei intensiven, längeren Belastungen unter einem Mangel an Aldosteron bzw. unter einem Abfall desselbigen, somit kommt es zu Störungen des Wasserhaushalts und des Elektrolythaushalts, die Folgen sind: à Müdigkeit à Schwäche à Leistungseinbuße à Belastungsabbruch 32

33 Androgene Androgene haben eine anabole Wirkung, unterstützen also die Proteinsynthese steuern die Entwicklung der männlichen Geschlechtsmerkmale das wichtigste Androgen ist das Testosteron 33

34 2.3 Schilddrüse eine ca g leichte Hormondrüse sie liegt ventral der Luftröhre auf Höhe von C6-C7 sie besitzt einen hohen Jodgehalt die Schilddrüse produziert die Schilddrüsenhormone: Trijodthyronin (T3) Thyroxin (T4) Calcitonin die Funktion der Schilddrüse wird reguliert über: thyrotropin releasing hormone (TRH) aus dem Hypothalamus thyroideastimulierendes Hormon (TSH) aus der Hypophyse à thyreotroper Regelkreis wichtig für die Bildung von Schilddrüsenhormonen ist eine ausreichende Jodzufuhr 34

35 T3 und T4 T3 mit drei-bis viermal höherer Wirkung als T4 T3 wirkt stark an den Rezeptoren des kardiovaskuläre Systems T4 wirkt stark auf die Funktion des zentralen Nervensystems (ZNS) sowie auf die Hypophyse sowohl T3 als auch T4 steigern den Energiestoffwechsel auf Zellebene die Folgen sind: erhöhter Grundumsatz erhöhte Wärmeproduktion erhöhter Sauerstoffverbrauch erhöhter Energiebedarf 35

36 T3 und T4 fördern das Wachstum der Zellen sowie die Zellteilung besitzen anabole (aufbauende) Wirkungen im Eiweißstoffwechsel T4 erhöht die Glykogenolyse (physiologischer Abbau von Glykogen) in der Leber und in der Skelettmuskulatur T4 erhöht die Glukoseaufnahme aus dem Darm erhöhte Mobilisierung von Speicherfett à vermehrt freie Fettsäuren im Blutplasma sie wirken auf fast alle Zellen des menschlichen Körpers 36

37 T3 und T4 Durch den Stressor körperliche Aktivität kommt es zu einer vermehrten Ausschüttung von Schilddrüsenhormonen Trainierte Sportler weisen einen höheren Umsatz von Schilddrüsenhormonen auf durch sportliches Training kommt es sowohl zu einer funktionellen Verbesserung als auch zu einer morphologischen Anpassung der Schilddrüse (im Sinne einer Hypertrophie) 37

38 Calcitonon Wird im Wesentlichen in den C-Zellen der Schilddrüse gebildet Antagonist zum Parathormon, das in der Nebenschilddrüse gebildet wird Calcitonin senkt den Kalziumspiegel im Blut über folgende Wirkmechanismen: Aktivität der Osteoklasten (knochenabbauende Substanzen) wird gehemmt Gesteigerte Ausscheidung von Kalzium und Phosphat aus der Niere Verringerte Kalziumresorption (Aufnahme) im Darm 38

39 2.4 Nebenschilddrüsen bei ca. 95% der Personen existieren 4 Nebenschilddrüsen sie sind etwa so groß wie eine Linse das Gewicht liegt bei ca mg sind uständig für die Bildung des Parathormons 39

40 Parathormon Antagonist zum Calcitonin, das in der Schilddrüse produziert wird Das Parathormon wirkt an folgenden Organen: Knochen: Freisetzung von Kalzium, Steigerung des Knochenabbaus (über eine Aktivierung der Osteoklasten) Niere: Hemmt die Rückresorption von Phosphat und ist mitbeteiligt an der Vitamin D-Bildung Darm: Zunahme der Kalzium- und Phosphataufnahme Ziel: Extrazelluläres Kalzium soll im Normbereich gehalten werden Regulation des Kalziumspiegels in der extrazellulären Flüssigkeit bzw. im Blut über die beiden Hormone: Parathormon: kalziumsteigerndes Hormon Calcitonin: kalziumsenkendes Hormon 40

41 2.5 Bauchspeicheldrüse Gewicht: ca Gramm Länge: 15 bis 20 cm Liegt zwischen Milz, 12-Finger-Darm und Magen besitzt einen sog. Inselapparat (Inselzellen), der aus Alpha-Zellen und Beta-Zellen besteht In diesen Inselzellen werden Hormone produziert, die den Blutzuckerspeigel (BZS) regulieren: Alpha-Zellen: Glukagon --> hebt BZS Beta-Zellen: Insulin à senkt BZS 41

42 2.5 Bauchspeicheldrüse Langerhans-Inseln werden auch als Inselzellen bezeichnet In diesen werden Glucagon und Insulin produziert, sie regulieren den Blutglukosespiegel Auffällig ist die starke Kapillarisierung (hohe Vernetzung mit Blutgefäßen) in diesem Bereich Direkter Kontakt mit dem Blutsystem ist gegeben Zellen messen den Blutzuckerspiegel und schütten Insulin oder Glukagon in das Gefäßsystem aus 42

43 Glucagon Glucagon steigert den Blutzuckerspiegel Stimuliert den Abbau von Glykogen in der Leber (Glykogenolyse) und fördert die Glukoneogenese ein abgesenkter Blutzuckerspiegel (sog. Hypoglykämie) führt zu einer erhöhten Ausschüttung von Glucagon in den Blutkreislauf Die Glucagonausschüttung wird ebenso stimuliert durch: Mahlzeiten mit hohem Proteinanteil (körperlichen) Stress bzw. Sport 43

44 Insulin Insulin erhöht bzw. ermöglicht die Aufnahme von Glucose in Körperzellen (z.b. in die Muskulatur, im Fettgewebe und in der Leber) Es wirkt somit senkend auf den Blutzuckerspiegel erhöhte Sekretion von Insulin vor allem durch einen erhöhten Blutzuckerspiegel (Hyperglykämie) Wirkungen: fördert die Glykogenbildung (Glykogensynthese) und die Glykogenspeicherung im Skelettmuskel und in der Leber Glykogenvorräte werden von der Leber in die Muskulatur verschoben fördert die Biosynthese von Proteinen hemmt die Lipolyse (Fettsäureabbau) hemmt die Glykogenolyse (Glykogenabbau) hemmt Proteolyse (Proteinabbau) 44

45 Insulin und sportliches Training 45

46 Insulin 46

47 EXKURS: Diabetes mellitus Diabetes mellitus ist die sog. Zuckerkrankheit übersetzt: honigsüßes Durchfließen Störung des Zuckerstoffwechsels mit dauerhaft erhöhten Blutzuckerwerten (Hyperglykämie) Diabetes mellitus Typ 1: ca. 5 % aller Diabetes-Erkrankungen häufig in jungen Jahren diagnostiziert Beta-Zellen in der Bauchspeicheldrüse werden vom eigenen Körper zerstört, somit ist keine Insulinproduktion möglich Diabetes mellitus Typ 2: häufigste der Diabetes-Erkrankungen! Insulinproduktion läuft, der Insulinbedarf kann jedoch nicht mehr gedeckt werden Insulinrezeptoren an Zellmembranen nehmen ab à Insulinresistenz à keine Aufnahme von Glucose in die Zelle möglich Hauptursachen: Übergewicht (80% der Typ 2 Diabetiker sind übergewichtig), Bewegungsmangel (!) 47

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50 2.6 Keimdrüsen Keimdrüsen werden auch als Gonaden bezeichnet In ihnen werden produziert: geschlechtsspezifische Sexualhormone die Keimzellen für die Fortpflanzung Die weibliche Keimdrüsen werden als Eierstock (Ovar) bezeichnet Die männlichen Keimdrüsen werden als Hoden (Testis) bezeichnet Die Aktivität der Keimdrüsen wird über Hormone anderer endokriner Systeme sowie über das Nervensystem gesteuert Weibliche Sexualhormone werden als Östrogene bezeichnet Männliche Sexualhormone werden als Androgene bezeichnet ABER: auch im weiblichen Körper werden geringe Mengen Androgene gebildet 50

51 Östrogene Wichtigstes Östrogen ist Östradiol Im Gegensatz zu den Androgenen beim Mann haben Östrogene nur eine geringe protein-anabole (aufbauende) Wirkung Östrogene hingegen fördern den Aufbau des subkutanen Fettgewebes bei der Frau Das LDL-Cholesterin wird gesenkt, das HDL-Cholesterin wird erhöht à Frauen haben von Natur aus einen erhöhten HDL-Anteil Sie erhöhen ebenso die Gerinnungsfähigkeit des Blutes Östrogene stimulieren die Neubildung von Knochengewebe Der Schluss der Wachstumsfugen (Epiphysenfugen) im Jugendalter wird beschleunigt Östrogene fördern die Retention von Natrium, Calcium und Phosphat 51

52 Östrogene Bei Frauen kommt es auf Grund der Hormonsituation zu einer erhöhten Aktivität des Fettstoffwechsels bei Belastung, sprich: die Lipolyse wird vermehrt aktiviert Die Glukoseaufnahme in die Muskulatur und in die Leber sind bei Frauen erhöht Östrogene bilden die weiblichen Geschlechtsmerkmale aus (Brustbildung, Entwicklung der Gebärmutter, Aufbau der Milchdrüsen) In Folge von geringen Östrogenspiegeln kommt es zu einer erniedrigten Belastbarkeit von Psyche und Körper sowie zu einer gesteigerten Aggressivität 52

53 Androgene Produktionsort der Androgene sind der Hoden (Mann), der Eierstock (Frau) sowie die Nebennierenrinde Wichtigstes und bekanntestes Androgen: Testosteron Weitere Androgene: Dehydroepiandrosteron (DHEA) Dihydrotestosteron (DHT) Androstendiol Androstendion Androsteron 53

54 Androgene Ausbildung der Geschlechtsmerkmale (Genitalien, Bartwuchs, etc.) Anabole (aufbauende) Wirkung, die zu einer Zunahme an Muskelmasse führt (Muskelhypertrophie) Durch Krafttraining steigt der Testosteronspiegel an Abfall der Testosteronwerte durch sehr lange und exzessive Ausdauerbelastungen Verringerte Fetteinlagerung Verringerte Wasserspeicherung Psychische Regulation: viel Testosteron à Aggressivität, Antrieb wenig Testosteron à Antriebslosigkeit, Depressivität 54

55 Sexualhormone im Sport Aktivität bzw. Ausschüttung der Sexualhormone wird über die sogenannte Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden-Achse gesteuert Durch ein Krafttraining steigt das Testosteronlevel (anabole Wirkung) Exzessives, langes Ausdauertraining erniedrigt die Aktivität der Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden-Achse 55

56 2.7 Epiphyse Wird auch als Zirbeldrüse bezeichnet befindet sich im Gehirn im Bereich der Hypophyse, des Pons und des Kleinhirns Produktion des Hormons Melatonin, welches unter anderem den Schlaf-Wach-Rhythmus steuert 56

57 2.8 Thymus Der Thymus wird auch als Bries bezeichnet Hormone des Thymus wirken auf die T-Zellen des Immunsystems Bis zum Kindesalter voll ausgebildet, danach findet eine Rückbildung statt Hormone die hier produziert werden: Thymosin Thymusfaktor 57

58 3. Literatur Jahreis, G., Kauf, E., FrohnerT, G., & Schmidti, H. E. (1991). Influence of Intensive Exercise on Insulin like Growth Factor I, Thyroid and Steroid Hormones in Female Gymnasts. Age [years], , 20. Weineck, J. (2004). Sportbiologie. Spitta Verlag GmbH & Co. KG. Powers, S. (2014). Exercise physiology: Theory and application to fitness and performance. McGraw-Hill Higher Education. Stand:

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