2 Anatomisch-physiologische Grundlagen: Hormonsystem

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1 C Du hast Nerven! 2 Anatomisch-physiologische Grundlagen: Hormonsystem Pia, Olga und Tim sitzen in der Schulpause zusammen. Tim hat eine naturwissenschaftliche Zeitschrift dabei, für die er von seinem Onkel ein Abo geschenkt bekommen hat. Hört euch das mal an, sagt er, und liest vor: Leonid Stadnik wurde in das Guiness-Buch der Rekorde aufgenommen. Der Mann hat ein Problem: Er kann nicht aufhören zu wachsen. Schuld daran ist vermutlich eine Gehirn operation. Wie groß ist er denn? will Olga wissen. Aktuell ist er bei 2,57 Metern. Oje, der hat bestimmt eine Menge Probleme. 1 Versuchen Sie sich den Zusammenhang zwischen einer Hirnoperation und verstärktem Wachstum zu erklären. 2 Welche Hormone kennen Sie bereits? Hormone sind chemische Botenstoffe, die langsame Regulationsvorgänge im Körper steuern. Das Hormonsystem beeinfl usst die biologischen Abläufe im Körper sowie die Empfi ndungen und das Verhalten eines Menschen. Leonid Stadnik Hormone regulieren die chemische Zusammensetzung des inneren Millieus eines Organismus, den Stoffwechsel und Energiehaushalt, unterstützen den Körper bei Belastungssituationen, z. B. Infektionen, Stress, fördern Wachstum und Entwicklung, steuern die Fortpfl anzung, z. B. Eizell- und Spermienbildung. Hormone werden von endokrinen Geweben abgegeben und mit dem Blut im Körper verteilt. Organe, an denen Hormone wirken, nennt man Erfolgsorgane. Sie haben spezifi sche Hormonrezeptoren (Schlüssel-Schloss-Prinzip). Die Hormonausschüttung wird über so genannte Releasing (auslösende) Hormone und Inhibiting (hemmende) Hormone gesteuert. Jedes Hormon passt an spezielle Rezeptoren eines Erfolgsorgans 152

2 Hormonsystem Das Hormonsystem wird gebildet durch: Hypothalamus und Hypophyse Epiphyse Schilddrüse Thymus Nebenschilddrüse Nebennieren Eierstöcke bzw. Hoden viele endokrine Zellen, z. B. Langerhans-Insel-Zellen in der Bauchspeicheldrüse Verteilung der Hormondrüsen im Körper 2.1 Hypothalamus Der Hypothalamus ist die übergeordnete Hormondrüse und kann nervale Reize in hormonelle Botschaften umsetzen. Er produziert die Hormone Oxytocin und Adiuretin (ADH), die im Hypophysenhinterlappen gespeichert werden. Oxytocin ist u. a. verantwortlich für das Auslösen der Wehen vor der Geburt. Adiuretin, auch als antidiuretisches Hormon (ADH) bezeichnet, ist ein Hormon, das bei Wassermangel im Körper ausgeschüttet wird und auf das Nierengewebe einwirkt. 153

3 C Du hast Nerven! Außerdem steuert der Hypothalamus die Hormonproduktion in den Körperdrüsen indirekt durch Releasing und Inhibiting Hormone. Diese Hormone bewirken in der Hypophyse das Ausschütten von Hormonen, die direkt an der Drüse wirken: für die Schilddrüse: TRH (Thyreotropin Releasing Hormon) Für die Nebennieren: CRH (Corticotropin Releasing Hormon) für die Sexualorgane: Gn-RH (Releasing Hormon für FSH und LH aus der Hypophyse Wachstumhormone : GH-RH (Growth Hormon Releasing Hormon) GH-IH (Somatostatin) für die Milchdrüsen: PRL-RH (Prolaktin Releasing Hormon) PRL-IH (Prolaktin Inhibiting Hormon) Alkohol verringert die Wirkung von Adiuretin 2.2 Hypophyse Die Hypophyse liegt unterhalb des Hypothalamus (Hirnanhangdrüse) und wird in zwei Lappen aufgeteilt, 75 % der Hypophyse bilden den Hypophysenvorderlappen (HVL), 25 % bilden den Hypophysenhinterlappen. Die Hypophyse steuert die Funktion der anderen Hormondrüsen über die glandotrope (auf eine Drüse bezogen) und nicht glandotrope Hormone. Hormone der Hypophyse Hormon der Hypophyse TSH Thyreoidea stimulierendes Hormon ACTH Adrenocorticotropes Hormon FSH Follikel stimulierendes Hormon LH Luteinisierendes Hormon Funktion stimuliert die Hormone der Schilddrüse beeinfl usst die Hormonbildung der Nebennierenrinde stimuliert die Follikelreifung in den Eierstöcken fördert Bildung der Spermien stimuliert Eierstöcke und die Spermienentwicklung Die Epiphyse (Zirbeldrüse) ist noch wenig erforscht. Sie liegt ebenfalls im Gehirn und bildet das Hormon Melatonin. Die Funktion des Melatonin ist noch nicht genau bekannt. Vermutlich steuert es den Tag-Nacht-Rhythmus des Körpers. 154

4 Hormonsystem 2.3 Schilddrüse Die Schilddrüse liegt im Halsbereich, rechts und links vom Kehlkopf. Hormon der Schilddrüse und Nebenschilddrüse Thyroxin (Tetrajodthyronin T4) Trijodthyronin (T3) Parathormon (Nebenschilddrüse) Calcitonin (Nebenschilddrüse) Funktion erhöhen die Aktivität des Nervensystems fördern das Wachstum und die Reifung des Gehirns steigern den Energieumsatz im Körper erhöht den Kalziumspiegel im Blut, indem es körpereigene Reserven angreift senkt den Blutkalziumspiegel und hemmt den Knochenabbau durch Einlagerung von Kalzium Es gibt einige nicht selten auftretende Krankheiten, die auf einer Fehlfunktion der Schilddrüse beruhen. Da die Hormone der Schilddrüse Jod benötigen, wirkt sich Jodmangel negativ auf die Funktion der Schilddrüse aus. Der geringe Hormonspiegel im Blut bewirkt, dass vermehrt TSH von der Hypophyse gebildet wird, was u. a. zu einem Wachstum der Schilddrüse führt (Struma). Eine Hyperthyreose (Schilddrüsenüberfunktion) verursacht eine vermehrten Grundstoffwechsel, schnellen Herzschlag, Gewichtsabnahme. Eine Hypothyreose bewirkt einen sehr geringen Grundumsatz mit einer geringen Leistungsfähigkeit, Gewichtszunahme und teigiger Haut (Myxödem). Erkrankungen der Schilddrüse Band 3, C 4.4 Medikamentöse Therapie von Schilddrüsenerkrankungen Band 4, D

5 C Du hast Nerven! 2.4 Thymus Der Thymus liegt im Brustkorb über dem Herzbeutel. Er ist nur bei Kindern und Jugendlichen voll ausgebildet. Dann produziert er das Hormon Thymosin oder Thymopoetin zur Reifung der Immunzellen. Beim Erwachsenen ist er inaktiv. 2.5 Nebennieren Anatomisch sitzen die Nebennieren wie Mützen auf den Nieren. Man unterteilt diese kleinen Organe noch in Nebennierenrinde und Nebennierenmark, da beide Strukturen sehr unterschiedliche Hormone produzieren. Hormon der Nebennierenrinde Glukokortikoide (Cortison) Aldosteron Sexualhormone (Androgene) Funktion wirkt entzündungshemmend fördert die Rückresorption von Natrium in der Niere verursacht Durstgefühl beeinfl ussen und entwickeln der männlichen Geschlechtsorgane Hormone des Nebennierenmarks Adrenalin /Noradrenalin Funktion erhöhen den Blutzuckerspiegel (Abbau von Glykogen) steigern den Grundstoffwechsel als Stresshormon ; werden bei Stress ausgeschüttet (erhöhter Herzschlag, weite Bronchiolen usw.; siehe Sympathikus) Höchstleistungen mit Adrenalin 156

6 Hormonsystem 2.6 Hoden Die Hoden sind die Keimdrüsen beim Mann. Sie produzieren die männlichen Geschlechtshormone (Androgene), von denen das wichtigste das Testosteron ist. Testosteron ist verantwortlich für die Ausprägung der männlichen Geschlechtsmerkmale und fördert das Wachstum der Muskulatur. Geschlechtsorgane Band 2, B Eierstöcke Die fruchtbare Phase einer Frau beginnt mit der Pubertät und hält in der Regel 40 Jahre an. Jeden Monat, im Durchschnitt dauert der Zyklus von Eisprung und Regelblutung 28 Tage, bereitet sich ihr Körper auf eine Schwangerschaft vor. Ausgelöst und gesteuert wird dieser Vorgang von den Sexualhormonen Östrogen und Progesteron (Gelbkörperhormon), die jeweils in den Eierstöcken bzw. Letzteres vorwiegend im Gelbkörper und im Mutterkuchen (Plazenta) produziert wird. Weiterhin spielen zwei Hormone der Hypophyse eine entscheidene Rolle: FSH (follikelstimulierendes Hormon) und LH (luteinisierendes Hormon). Der weibliche Zyklus wird in mehrere Phasen eingeteilt, deren Ablauf von dem jeweiligen Zustand der Gebärmutterschleimhaut abhängig ist. Für eine genaue Beschreibung des Zyklus können vier Phasen unterschieden werden: Menstruationsphase (Blutungsphase) Proliferationsphase (Aufbauphase) Sekretionsphase (Gelbkörperphase) Ischämiephase (Sauerstoffmangelphase) Menstruationsphase Proliferationsphase Sekretionsphase Ischämiephase 1. bis 7. Tag 5. bis 14. Tag 15. bis 28. Tag Ende des Zyklus Mit dem ersten Tag der Menstruation beginnt der Zyklus. Die oberste Schicht der Gebärmutterschleimhaut (Funktionalis) löst sich und vermischt sich mit Blut, das wiederum mit Unterstützung der Gebärmuttermuskulatur ausgeschieden wird. Unter dem Einfl uss von Östrogenen, die das Follikel im Eierstock ausschüttet, wird die Funktionalis der Gebärmutterschleimhaut wieder aufgebaut. Übersteigt die Konzentration von Östrogen im Blut ein bestimmtes Maß, beginnt die Hypophyse mit der vermehrten Ausschüttung von LH, welches wiederum den Eisprung auslöst. Nach dem Eisprung gibt der Gelbkörper Progesteron ab, was die Drüsen der Gebärmutterschleimhaut zu einer vermehrten Produktion von Sekret anregt. So kann in die Gebärmutterschleimhaut vermehrt Glykogen (Speicherform von Glukose) eingelagert werden, zur Ernährung eines möglichen Embryos in den ersten Wochen. Bei ausbleibender Schwangerschaft stellt der Gelbkörper die Produktion von Progesteron ein. Die Arterien der Gebärmutter verengen sich und es entsteht ein Sauerstoffmangel (Ischämie), der wiederum zum Absterben der Funktionalis führt. 157

7 C Du hast Nerven! 2.8 Hormone produzierende Zellen Im gesamten Körper befi nden sich einzelne Zellen, die Hormone produzieren. Am bekanntesten sind die Zellen, die sich im Verdauungstrakt befi nden und den Verdauungsprozess beeinfl ussen. Dazu gehören die Zellen der Bauchspeicheldrüse, z. B. die Langerhans-Inseln. Bei der Beschreibung der Funktion dieser Hormone muss man beachten, dass viele von ihnen ihre Wirkung nur im Zusammenspiel mit anderen Molekülen erreichen. Einige dieser Stoffe, z. B. Serotonin, wirken im Gewebe als Hormon und gleichzeitig im Nervensystem als Neurotransmitter. 158

8 Hormonsystem Hormone produzierende Zellen und ihre Funktion Zellen Hormon ausgewählte Funktionen ß-Zellen (Langerhans-Inseln) der Bauchspeicheldrüse Insulin senkt Blutzuckerspiegel -Zellen Glukagon erhöht den Blutzuckerspiegel -Zellen Somatostatin hemmt Ausschüttung von Insulin und Glukagon -Zellen Gastrin fördert die Magensäurebildung Zellen der Dünndarmschleimhaut Zellen der Dünndarmschleimhaut Cholezystokinin- Pankreozymin Sekretin fördert Peristaltik; Gallenblasenmuskulatur hemmt Gastrin; stimuliert Insulin Zellen der Darmschleimhaut Serotonin fördert Darmperistaltik Zellen des Nierengewebes Renin wirkt regulierend bei Blutdruckabfall Leberzellen Angiotensin blutdruckregulierend gefäßverengend; wird aktiviert durch Renin Nervenzellen Histamin vielfältige Funktionen; u. a. Jucken und Schmerz bei Entzündungen (wichtig bei Allergien) Zellen aller Gewebe Prostaglandin sehr vielfältig; u. a. Gefäßkontraktion, auslösen von Wehen 1 Nennen Sie mindestens vier Organe, die Hormone produzieren. 2 Erklären Sie die Funktion der Hypophyse. 3 Nennen Sie Hormone, die von der Schilddrüse produziert werden. Wie werden sie beeinfl usst? 4 Nennen Sie hormonproduzierende Zellen und deren Funktion. 5 Nennen Sie das Hormon, das auch als Stresshormon bezeichnet wird. Erklären Sie seine Bedeutung für den menschlichen Körper. 6 Erläutern Sie in einen Regelkreis der Hormone am Beispiel der Schilddrüse. Zeichnen Sie einen Zeitstrahl über einen Monat. Tragen Sie anschließend die Phasen des weiblichen Zyklus ein (Beginn der Blutung, möglicher Zeitpunkt der Ovulation, erneuter Beginn der Blutung). Zeichnen Sie anschließend die ungefähre Verteilung der Hormone Östrogen und Progesteron ein. 159