Endokrinologie Teil I (Einführung) Vorlesung Physiologie SS PD Dr. Dr. Christian Grimm

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1 Endokrinologie Teil I (Einführung) Vorlesung Physiologie SS 2017 PD Dr. Dr. Christian Grimm Pharmakologie f. Naturwissenschaften & Center for Integrated Protein Science Munich (CIPSM)

2 Vorlesung: Hormone Teil I Einführung Teil II Schilddrüsenhormone Teil III Insulin Teil IV NNR-Hormone Teil V Nebenschilddrüsenhormone Teil VI Sexualhormone Examensfragen im Anschluss an jede Vorlesung

3 Endokrinologie Die Endokrinologie ist die Lehre von den Hormonen. Hormone beeinflussen im Körper verschiedene Funktionen Initialisierung und Regelung dieser Funktionen erfolgt dabei a) kurzfristig (innerhalb von Minuten) b) mittelfristig (innerhalb von Stunden) c) langfristig (innerhalb von Tagen) Die hormonelle Nachrichtenübermittlung dauert daher wesentlich länger als die nervale!

4 Endokrinologie Der klassischen Definition nach sind Hormone chemische Nachrichtenträger, die in spezialisierten Zellen (Drüsenzellen) produziert werden

5 Endokrinologie Der klassischen Definition nach sind Hormone chemische Nachrichtenträger, die in spezialisierten Zellen (Drüsenzellen) produziert werden Von dort werden sie in das Blut sezerniert und gelangen zu ihren Zielorganen oder Zielzellen, wo sie ihre spezifische Wirkung(en) vermitteln.

6 Endokrinologie Der klassischen Definition nach sind Hormone chemische Nachrichtenträger, die in spezialisierten Zellen (Drüsenzellen) produziert werden Von dort werden sie in das Blut sezerniert und gelangen zu ihren Zielorganen oder Zielzellen, wo sie ihre spezifische Wirkung(en) vermitteln. Diese Zielorgane (Zielzellen) besitzen entsprechende Rezeptoren für das entsprechende Hormon

7 Endokrinologie - Wenn die Substanz mit dem Blut über weite Strecken bis zum Effektor-organ transportiert wird,bevorsie ihre Wirkungzeigt: endokrin - Wirkung für die eigene Zelle bestimmt: autokrin - Wirkung für das Nachbargewebe bestimmt: parakrin

8 Endokrinologie Übersicht über die hormonale Kontrolle Art der Sekretion autokrin Wirkung Die durch einen Stimulus ausgeschüttete Substanz wirkt auf die produzierende Zelle zurück (Feedback) Beispiel Eicosanoide Prostaglandine Thromboxane Leukotriene Lipoxygenasen hydroxylierte Fettsäuren etc. parakrin Die durch einen Stimulus ausgeschüttete Substanz wirkt auf die Nachbarzelle (lokale Diffusion) Melatonin Serotonin Releasing-Hormone Histamine etc. endokrin Die durch einen Stimulus ausgeschüttete Substanz wird über die Blutbahn bis zum Zielorgan transportiert und wirkt erst dort. Thyroxin, Estrogen, Testosteron, Insulin etc. neurokrin Die durch einen Stimulus ausgeschüttete Substanz tritt über eine Nervenendigung aus (keine Synapse sondern die Substanz diffundiert in die Umgebung) Substanz P für Motilitätssteigerung im Darm Stickoxid bewirkt z.b. Vasodilatation, Relaxation im Darm etc.

9 Endokrines System =? Endokrinologie

10 Endokrinologie Endokrines System = Kommunikationssystem

11 Neurone Endokrinologie

12 Neurone Endokrinologie

13 Endokrinologie Neurone Hormone

14 Endokrinologie Neurone Hormone

15 Hormondrüsen Zirbeldrüse (Epiphyse; Melatonin aus Serotonin; Schlaf-Wach-Rhythmus)) Hypothalamus Hirnanhangdrüse (Hypophyse, HVL+HHL = Adeno- + Neurohypophyse) Schilddrüse, Nebenschilddrüsen Nebennieren Bauchspeicheldrüse Gonaden (Keimdrüsen: Ovarien, Hoden)

16 Hormonproduzierende Zellen Endokrine Drüsen: Zellen bilden ein kompaktes Organ Hypophyse Schilddrüse Nebenschilddrüse Nebennieren Bauchspeicheldrüse Ovarien Hoden Diffuse endokrine Organe Zellen sind Bestandteil verschiedener Organe oder Gewebe Darm Herz Leber Niere Haut Fettgewebe Nervensystem

17 Hormone: Einteilung

18 Hormone: prinzipielle Wirkmechanismen

19 Hormone: prinzipielle Wirkmechanismen Diffusion Endozytose Rezeptoraktivierung

20 Hormone: prinzipielle Wirkmechanismen Adenylylcyclase α-untereinheit wird vom Rezeptor freigesetzt und aktiviert eine Adenylylcyclase (AC) camp aktiviert eine Proteinkinase A Phosphorylierung einer Phosphorylase-Kinase Kinase aktiviert katalytisch eine Glycogenphosphorylase Abbau von Glykogen zu Glucose-1-phosphat

21 Hormone Hypothalamus/Hypophyse Somatotropin Prolactin Oxytocin ADH = Vasopressin Schilddrüse Nebenschilddrüse Gonaden Estrogene/Gestagene Androgene Pankreas Insulin Glukagon Nebennierenrinde Glukokortikoide Mineralokortikoide

22 Hormone Hypothalamus/Hypophyse Somatotropin Prolactin Oxytocin ADH = Vasopressin Schilddrüse Nebenschilddrüse Gonaden Estrogene/Gestagene Androgene Pankreas Insulin Glukagon Nebennierenrinde Glukokortikoide Mineralokortikoide Extravorlesung Katecholamine (Adrenalin, NA) Gastrointestinale Hormone RAA-System (Nierenphys.) = Renin-Angiotensin-Aldosteron ADH (Nierenphys.)

23 Hormonelle Regelkreise Vorwiegend peripher reguliert: Insulin, (reg. durch Glc, Inkretine, Gastrin,...) Aldosteron, (reg. durch RAAS-System, K + ) Parathormon (PTH), reg. durch Ca 2+

24 Hypothalamus und Hypophyse Vorwiegend zentral reguliert: Schilddrüsenhormone Glukokortikoide Sexualhormone involviert: Hypothalamus Hypophyse

25 Hypothalamus und Hypophyse Hypothalamus - Teil des Zwischenhirns (Diencephalon) mit Verbindungen zum Mittelhirn (Mesencephalon), dem Rautenhirn (Rhombencephalon), der Hirnrinde und dem Rückenmark

26 Hypothalamus und Hypophyse Hypothalamus - Teil des Zwischenhirns (Diencephalon) mit Verbindungen zum Mittelhirn (Mesencephalon), dem Rautenhirn (Rhombencephalon), der Hirnrinde und dem Rückenmark - zentrale Bedeutung bei Regulationsvorgängen: z.b. Hunger- und Durstempfinden, Körpertemperatur, Schweissekretion, Kreislaufsystem, Fettstoffwechselvorgänge, Sexualfunktionen

27 Hypothalamus und Hypophyse Hypothalamus - Teil des Zwischenhirns (Diencephalon) mit Verbindungen zum Mittelhirn (Mesencephalon), dem Rautenhirn (Rhombencephalon), der Hirnrinde und dem Rückenmark - zentrale Bedeutung bei Regulationsvorgängen: z.b. Hunger- und Durstempfinden, Körpertemperatur, Schweissekretion, Kreislaufsystem, Fettstoffwechselvorgänge, Sexualfunktionen - Verbindung zur Hypophyse über den Hypophysenstiel

28 Hypothalamus und Hypophyse Hypothalamus - Teil des Zwischenhirns (Diencephalon) mit Verbindungen zum Mittelhirn (Mesencephalon), dem Rautenhirn (Rhombencephalon), der Hirnrinde und dem Rückenmark - zentrale Bedeutung bei Regulationsvorgängen: z.b. Hunger- und Durstempfinden, Körpertemperatur, Schweissekretion, Kreislaufsystem, Fettstoffwechselvorgänge, Sexualfunktionen - Verbindung zur Hypophyse über den Hypophysenstiel Hypophyse - oberhalb der Keilbeinhöhle (Os sphenoidale) - Durchmesser 1,2-1,4 cm

29 Regulationsketten verschiedener Hormone

30 Hormone des Hypothalamus Hypophyseotrope Hormone: Liberine (releasing hormone: rh) Statine

31 Hormone des Hypothalamus Hypophyseotrope Hormone: - Liberine (releasing hormone: rh) Liberine: CRH: Corticotropin rh TRH: Thyrotropin rh GnRH: Gonadotropin rh GHRH: Growth hormone rh PRH: Prolactin rh

32 Hormone des Hypothalamus Hypophyseotrope Hormone: - Statine Statine: GHRIH growth hormone release inhibiting hormone (Somatostatin) PIH: prolactin inhibiting hormone (=Dopamin)

33 Hormone der Hypophyse Neurohypophyse (HHL): ADH Oxytocin Adenohypophyse (HVL): ACTH (aus POMC) Glykoproteinhormone (TSH, FSH, LH) Wachstumshormon (GH) Prolactin

34 Hormone der Hypophyse Neurohypophyse (HHL): ADH Oxytocin Adenohypophyse (HVL): ACTH (aus POMC) Glykoproteinhormone (TSH, FSH, LH) Wachstumshormon (GH) Prolactin

35 Hypophysenvorderlappen Jedes HVL-Hormon wird in einer eigenen Subpopulation von Zellen produziert (Beispiel hier GH)

36 Zusammenfassung allgemeine Hormonhierarchie Hormonachsen: GHRH-GH-IGF-1 TRH-TSH-Schilddrüse (T3, T4) CRH-ACTH-NNR GnRH-FSH/LH-Gonaden

37 Zusammenfassung allgemeine Hormonhierarchie Hormonachsen: GHRH-GH-IGF-1 TRH-TSH-Schilddrüse (T3, T4) CRH-ACTH-NNR GnRH-FSH/LH-Gonaden

38 Wachstumshormon (GH) und IGF-1 (Somatomedin C) GH (Somatotropin) Wirkungen: IGF-1 vermittelt GH setzt IGF-1 frei (alle Gewebe, haupts. Leber) Knochen, Muskel, Bindegewebe: Knochenwachstum Knorpelwachstum Muskelwachstum

39 IGF-1 und IGF-2 IGF-1 wird primär in der Leber produziert IGF-1 wird im Knochen produziert IGF-2 wird im Fetus produziert

40 Stoffwechselwirkungen des Wachstumshormons (GH) Kohlehydratstoffwechsel Blutzuckerspiegel (langfristig) periphere Insulinsensitivität (diabetogen) Glukosefreisetzung in der Leber Proteinstoffwechsel Aminosäureaufnahme in die Gewebe Aminosäureeinbau in Proteine Lipidstoffwechsel Lipolyse Fettzellproliferation Insulin-Like Growth Factor IGF-1 Produktion

41 Stoffwechselwirkungen von IGF-1 (Somatomedin C) Zellproliferation (Knochen, Knorpel, Muskel) Zelldifferenzierung Zellstoffwechsel Endokrine, autokrine and parakrine Funktionen Längenwachstum der Knochen (präpubertär) Dickenwachstum Knorpelwachstum Muskelaufbau

42 Somatotropin (Wachstumshormon) Robert Wadlow, 2.72m

43 Akromegalie Ursache: meist Hypophysentumor Robert Wadlow, 2.72m

44 Somatostatin

45 Somatostatin Gegenspieler von GH: Somatostatin - hemmt die Bildung von Somatotropin in der Hypophyse

46 Therapie von Akromegalie bzw. Zwergwuchs Akromegalie Therapie: - Operation (Tumorentfernung) - Strahlentherapie - Octreotid (Sandostatin, Somatostatin-Analogon) - Pegvisomat (GH-Rezeptor-Antagonist)

47 Therapie von Akromegalie bzw. Zwergwuchs Akromegalie Therapie: - Operation (Tumorentfernung) - Strahlentherapie - Octreotid (Sandostatin, Somatostatin-Analogon) - Pegvisomat (GH-Rezeptor-Antagonist) Hypophysärer Minder- und Zwergwuchs Mangel an GH während der Wachstumsphase Ursache: Mißbildungen, Infektionen, Tumore des ZNS, Schädel-Hirn- Verletzungen, Geburtstrauma etc. Therapie: Somatotropin (Genotropin )

48 Hypophysenvorderlappeninsuffizienz Komplette oder partielle HVL-Insuffizienz Ursachen: -Tumore -Verletzungen (Schädel-Hirn-Trauma, Geburtstrauma) -Hirnnekrosen -Entzündungen -Autoimmune Reaktionen -Unbekannt (idiopathisch)

49 Symptome des Somatotropin-Mangels Erwachsene mit angeborenem GH-Mangel - körperl. Unterentwicklung - kindl. wirkender Gesichtsausdruck - kleine Hände - verminderte Muskelmasse - dünne, gläsern wirkende Haut - erhöhtes Osteoporoserisiko Erwachsene mit spät erworbenem GH-Mangel - Abbau von Muskelmasse - Abnahme der körperl. Leistungsfähigkeit - abnehmende Gedächtnisleistung - Osteoporoserisiko mit spontanen Knochenbrüchen - Anstieg der Blutfettwerte - Herzmuskelschwäche - steigendes Arterioskleroserisiko - reduzierte Lebenserwartung

50 Ausfall von LH und FSH: Hypogonadismus - Ausbleiben der sexuellen Reife (bei Hypogonadismus in der Kindheit) - Ausbleiben des pubertären Wachstumsschubs - kleine Hände - fehlende bzw. Verlust der Genitalbehaarung - Rückbildung der Brustdrüsen - Libidoverlust - erektile Dysfunktion - Rückbildung der Hoden - verminderter Bartwuchs - verminderte Talg- und Schweissekretion - Depressive Verstimmungen

51 TSH-Mangel - niedriger Blutdruck - verminderte Herzleistung - erhöhtes Risiko einer Herzerkrankung - Gewichtszunahme - verminderte Nierentätigkeit - Wassereinlagerungen - Störungen im Fettstoffwechsel - Anstieg des LDL Cholesterins - Erhöhtes Arterioskleroserisiko - Erhöhtes Infektionsrisiko der oberen Luftwege - Depressive Verstimmungen, Angstzustände - Neigung zu Anämie - Zyklusstörungen - Fertilisationsstörungen - Libidoverlust - Potenzstörungen - körperliche Trägheit, Müdigkeit - Kälteempfindlichkeit, Frieren - Haarausfall, spröde Nägel

52 NNR/Glukokortikoide (Morbus Addison) ACTH-Mangel

53 Prolactin-Mangel v.a. während einer Schwangerschaft von Bedeutung -Prolactin stimuliert Reifung der Milchdrüsen im Verlauf der Schwangerschaft und stimuliert die Milchproduktion nach der Geburt (Laktation) -Sekretion von Prolactin wird inhibiert durch Dopamin