Endokrine Systeme II 1. Einleitung 2. Hypothalamus und Hypophyse 2.1. Überblick 2.2. Nicht-glandotrope HVL Hormone 2.3. HHL-Hormone 3. Schilddrüse 4. Nebennierenhormone 4.1. Nebennierenmark 4.2. Nebennierenrinde 5. Geschlechtshormone 6. Pankreas / Bauchspeicheldrüse 7. Einige Weitere Hormonsysteme 7.1. Epiphyse / Zirbeldrüse 7.2. Regulation des Kalzium- und Phosphathaushaltes Quelle: B&S Kap. 7 & 8; Thompson Kap. 6 Hinweis: Allgemein, in diesem und anderen Skripten ist das Kürzel (+) als stimuliert, fördert, steigert zu verstehen. Das Kürzel (-) steht entsprechend für hemmt, senkt. 1. EINLEITUNG Abb. RLB 5.1. 2. HYPOTHALAMUS UND HYPOPHYSE 2.1. Überblick Das Hypothalamus-Hypophysen-System ist die zentrale Schaltstelle der Hormonregulation in unserem Organismus. Abb B&S 7.8., 7.9; RLB 5.14. Tab B&S 7.2., 7.1 2.2. Nicht-glandotrope HVL Hormone Wachstumshormon: Abb B&S 5.7 (5. Auflage)., B&S 8.3; Abb GH deficiency & Akromegalie Wachstumshormon (GH) = Somatotropes Hormon (STH) 1/7
Sekretion in 3-4 Pulsen pro Tag; nachts gegenläufig zu Cortisol Funktionen normale kindliche Entwicklung; (+) Somatomedine (z.b. IGF) (+) Zellwachstum & Zellteilung; (+) Synapsenbildung im ZNS Bezug zu Lernen Prolaktin: Hauptfunktion Milchsynthese in Brustdrüse / ABER auch beteiligt u.a. an Salz-Wasser-Haushalt, Metabolismus; Zellwachstum und reifung; Einfluss auf Immunfunktionen / Stressresponsiv; Im Tierexp.: (-) männliches Sexualverhalten, (+) weibliches Aufzuchtverhalten Steuerung vor allem (aber nicht nur) über PRH & PIH 2.3. HHL-Hormone 2 Neurohormone aus N. supraopticus & N. paraventricularis über axonalen Transport durch Hypohysenstiel in Hypophysenhinterlappen ziehen dort Speicherung Beide sind kurzkettige Peptidhormone aus nur 9 Aminosäuren ADH / Vasopressin: Abb RAAS ADH = Antidiuretisches Hormo = Vasopressin Funktion Wichtige Rolle bei Kontrolle des Salz-Wasser- Haushaltes bzw. des Natrium-/Kalium-Haushaltes; ADH (-) Wasserausscheidung in der Niere; ADH-Mechanismus im Renin- Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS) siehe Abbildung / (+) Lern- und Gedächtnisprozesse; Releasinghormon für ACTH Bezug zur HHNA & Stress Bei ADH-Mangel möglich Diabetes insipidus: (+) Urinausscheidung + Durst; Therapie über ADH-Substitution Oxytozin: Abb B&S 7.10. Funktion Milchejektionsreflex; Einleitung der Wehentätgkeit (Ferguson-Reflex); (+) sexuelle Appetenz; (im Tierversuch) Bezug zu Stärke sozialer Bindungen 3. SCHILDDRÜSE Abb B&S 7.11.; Abb. M. Basedow =Thyreoidea; 25-30g schwer Hypothalamus-Hypophysen-Schilddrüsen-System: Schilddrüse gesteuert durch TSH aus dem HVL; TSH wird gesteuert durch TRH 2/7
aus Hypothalamus (HT); Schilddrüsenhormone negatives Feedback auf HVL & HT Synthese, Speicherung & Sekretion: Zunächst Bildung des (hochmolekularen) Thyreoglobulin; dort Anlagerung von Jodmolekülen (1 oder 2) an AS Tyrosin; je 2 der jodierten Thyrosinmoleküle verbinden sich es entsteht Thyroxin (=T 4 ) und Trijodthyronin (=T 3 ); Lagerung des veränderten Thyreoglobulins in Schilddrüsenfollikeln; (Jod- Aufnahme über Nahrung; ~ 150µg/Tag) Freisetzung: Rückführung in Drüsenzellen und Abbau zu T 3 & T 4 Blutkreislauf; nur T 3 ist biologisch aktiv; im Blut z.t. Anlagerung an Eiweiße (Inaktivierung); z.t. Abspaltung eines Jodatoms von T 4 im Blut Enstehung von T 3. Funktion des T 3 Vor allem Kalorische Wirkung, d.h. (+) Energieumsatz / Wachstum (+) Verknöcherung Wachstumsfugen, Körpergröße, Hirnreifung Pathologie Hypothyreose: Meist Strumabildung; Absinken Grundumsatz um bis zu 50% / Symptome: u.a. Müdigkeit, Frieren, (-) Leistungsfähigkeit, Störungen im Wachstum & Knochenbau; wenn stark ausgeprägt in früher Kindheit Kretinismus / Therapie Gabe von Jod bzw. Schilddrüsenhormonen / Ursachen: verschieden; häufigste ist Hashimoto s disease Hyperthyreose: Eine Form Morbus Basedow mit (+) Stoffwechselsteigerung, Exophthalmus, Reizbarkeit, Nervosität, Schlafprobleme, Schwitzen, starker Appetit / Therapie Thyreostatika 4. NEBENNIERENHORMONE Nebenniere Abb. RLB 5.15 Paarig; 2 Anteile Nebennierenrinde (NNR) und Nebennierenmark (NNM). 4.1. Nebennierenmark Drüsenzellen sind modifizierte (postganglionäre) Zellen des sympathischen NS; NNM als Teil des ANS; Sekretion von Adrenalin und Noradrenalin (etwa im Verhältnis 80:20) 3/7
Funktion: A & NA haben gleiche Erfolgsorgane Sympathikus; u.a. (+) Glykogenolyse, Mobilisierung freier Fettsäuren LC / NE System: (=Sympathikoadrenalen Syst.) neben der HHNA (s.u.) das 2. wichtige stresssensitive System; Aktivierung des NNM über limbisches System, Hypothalamus & NA Neurone im Locus coeruleus; Bei Belastung bis 10fach gesteigerte A & NA Ausschüttung (sog. Notfallreaktion ) 4.2. Nebennierenrinde Abb B&S 7.12, Abb Biosynthese der Steroide, B&S Box 7.5 3 Schichten: 1) Zona reticularis (primär Androgene, s.u.), 2) Zona fasciculata (primär Glukocorticoide), 3) Zona glomerulosa (primär Mineralocorticoide); insgesamt produziert die NNR >40 Steroidhormone Stichworte zu Mineralocorticoiden: Aldosteron als wichtigstes MC; regulieren Salzhaushalt und Urinmenge sowie Balance des Ionenverhältnisses (v.a. Na+ & K+) Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse & Glucocorticoide WICHTIGER HINWEIS: CORTISOL / HHNA WERDEN HIER AUSGESPART, DA SIE AUSFÜHRLICH IN DER VERTIEFUNG VORGESTELLT WERDEN. INHALT DER VORLESUNG (UND DAMIT PRÜFUNGSRELEVANT SIND DIE ENTSPRECHENDEN ABSCHNITTE AUS KAP. 5 und KAP. 6 DES BIRBAUMER & SCHMIDT Erkrankungen der NNR: Morbus Cushing: Hypercortisolismus meist infolge NNR- oder HVL-Tumor / Hauptsymptome: Fettsucht (v.a. Gesicht und Körperstamm), (+) Blutzuckerspiegel, (+) H20- und Nacl- Retention, Hypertonie, Osteoporose, kognitive Störungen Morbus Addison: (-) alle NNR Hormone / Hauptsymptome: Störungen Salz-Wasser-Haushalt, (+) Pigmentierung (Bezug zu ACTH / POMC / MSH) 4/7
5. GESCHLECHTSHORMONE Abb Biosynthese der Steroide, RLB 5.17 a&b, B&S 7.9,, B&S 7.14 Steroide; primär von Gonaden sezerniert Alle Sexualsteroide bei Männern & Frauen. Alle haben chemisch ähnliche Struktur. Nur Mengenverhältnisse unterschiedlich bei Männern & Frauen Hoden: Produktion von Testosteron und anderen Androgenen / 30% der Androgene beim Mann, und der größte Teil bei der Frau stammen aus NNR Ovarien: Produktion von Östrogenen (v.a. Östradiol) und Progestinen (v.a. Progesteron). Freisetzung verläuft zyklisch Die Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden-Achse Gonaden gesteuert durch FSH & LH; diese gesteuert durch LHRH (=GnRH) / GnRH: pulsatile Freisetzung Mann: 3-4 Std- Rhythmus, Frau: 90 min (Zyklusphase 1), 3-4 Std. (Phase 2) Effekte von Hormonen auf GnRH-Produktion: DA (-), 5-HT stark (-), NA (+), Östradiol & Progesteron (+), Testosteron (-) LH & FSH: Frau: LH & FSH steuern Wachstum und Transformation des Follikels in Ovarien und Östrogenproduktion; zyklische Ausschüttung (Menstruationszyklus) siehe Abb BS 25.14 & 25.15 sowie erläuternden Text Mann: FH & FSH (+) Spermatogenese und Testosteron- Produktion; negatives Feedback von Testosteron auf GnRH (Weitere) Funktionen Allgemein Androgene: Entwicklung primärer & sekundärer männl. Sexualmerkmale / Östrogene: Entwicklung primärer und sekundärer weibl. Sexualmerkmale / Progestine: Vorbereitung der Uterusschleimhaut für befruchtetes Ei (s.u.), Vorbereitung der Brust für Milchsekretion Sexuelle Differenzierung und Sexualhormone Sensitive Perioden für Androgenwirkungen: v.a. 8.-22. SSW, Woche 0-6 postnatal, Pubertät / v.a. pränatal geschlechtsspezifische Formung des ZNS (u.a. Hypothalamus & Limbisches System); 7. und 8. SSW: Beginn Androgenproduktion & Beginn Bildung männlicher Geschlechtsorgane (bei XY) bzw. weiblicher Geschlechtsorgane (bei XX) Sexuelle Differenzierung und Gehirn 5/7
U.a.: Nucleus präopticus in HT (ab der Pubertät bei Frauen zyklische LH & FSH Aktivität) / Corpus Callosum größer bei Frauen / Gehirn bei Männern größer & mehr Neurone / Bei Frauen linke Hemisphäre dicker, bei Männern rechte Geschlecht, Testosteron und Aggressivität Komplexe und z.t. widersprüchliche Befundlage mit derzeitigem Fazit Testosteron-Effekte auf Verhalten eher organisierender Natur während Embryonalentwicklung. Späteres Leben: Keine direkte Korrelation zw. Testosteron & Aggression. Aggressives Verhalten aber unwahrscheinlicher bei sehr niedrigem oder fehlendem Testosteron 6. PANKREAS / BAUCHSPEICHELDRÜSE Abb B&S 12.1., B&S 7.6., RLB 5.19. Regulation des Blutzuckerspiegels; Konstanthaltung auf 80-100mg / 100 ml Blut über Insulin & Glukagon; Funktionsprinzip Regelkreis in Abb. en verdeutlicht. Pankreas: enthält Langerhans sche Inseln einige 1000 Zellen eingestreut ; produzieren 3 Peptid-Hormone: B-Zellen (ca. 60%, Insulin); A-Zellen (ca. 25%, Glukagon), D-Zellen (ca. 15%, Somatostatin) Insulin: Bei Anstieg Blutzuckerspiegel Insulinanstieg Blutzuckersenkung durch (+) Glucose-Verbrauch in Zellen, Glykogenese, Speicherung als Fett in Fettzellen Glukagon: Bei Absinken Blutzuckerspiegel Insulinhemmung und Glukagonfreisetzung Somatostatin: Parakrin (-) auf A- und B-Zellen; auch (-) Magen-Darm- Trakt, Gallenblase & Verdauungssäfte insgesamt Verlangsamung der Verdauungsaktivität Pathologie: Diabetes mellitus (juveniler D. m.): Verschiedene Formen, hier Typ I; Prävalenz ~ 4%, primär genetische Faktoren Insulinmangel mit vielen Symptomen. U.a. Ansteigen Blutglucose auf 300-1200 mg / 100 ml, Diurese (Entwässerung), versch. Fettstoffwechselstörungen (u.a. Arteriosklerose) Therapie: strenge Diät (bei Resteigenproduktion), sonst Insulininjektion + strenge Diät 6/7
7. EINIGE WEITERE HORMONSYSTEME (STICHWORTE) 7.1. Epiphyse / Zirbeldrüse Abbildung B&S 8.4. Peptid-Hormon Melatonin; unter Kontrolle des N. suprachiasmaticus im HT ( siehe Vorlesung Zircadiane Rhythmen ); Ausschüttung bei Dunkelheit ausgeschüttet Funktion: Synchronisation vieler endogener Rhythmen, schlafanstoßend (Bezug zu Jet-Lag ) 7.2. Regulation des Kalzium- und Phosphathaushaltes Abbildung B&S 5.10 (5. Auflage) Parathormon (PTH), Kalzitonin, Vitamin-D-Hormon Kalzium & Phosphor wichtig für Erregungsprozesse (Stichworte ATP und Kalzium als Ion Ca2+) und Knochenbau Bildungsort Parathormon (Nebenschilddrüse), Kalzitonin (Drüsenzellen verstreut in Schilddrüse), Vitamin-D-Hormon (Synthese aus Vit D in Leber & Niere) Pathologie: Rachitis: Vitamin-D-Hormon-Mangel mit Störungen des Knochenwachstums, z.b. O-Beine Hypoparathyreodismus: Unterfunktion der Nebenschilddrüsen mit erniedrigtem Kalziumspiegel und Erhöhung der neuromuskulären Erregbbarkeit Krämpfe, Tetanie Hyperparathyreodismus: Benigne PTH produzierende Tumore (Adenome) an Nebenschilddrüse. Erhöhte Kalziumspiegel mit erhöhtem Harnvolumen & erhöhtem Durst, Reflexabschwächungen, EEG-Veränderungen und Kalkeinlagerungen in Gefäßen & Niere (Nierensteine) Osteoporose: Abbau von Knochenmasse; primär durch Östrogenmangel; oft bei Frauen nach Menopause 7/7