Endokrine Systeme Teil I 1. Einleitung 2. Hormondrüsen, -klassen, -wirkungen 3. Hormonrezeptoren 4. Das Hypothalamus-Hypophysen-System 5. Merkmale der Hormonregulation Quelle: B&S Kap.7 (& 8); Th. Kap. 6 1. EINLEITUNG Zwei große Kommunikationssysteme: (a) Nervensystem (b) Hormonsystem ANS + ES eng miteinander verknüpft, mit z.t. nahtlosen Übergängen (Beispiel: Sympathikus / NNM / A & NA) Anpassung an Umwelt, Homöostase Signalübermittlung im ANS über Neurone & Neurotransmitter, im ES über Hormone via Blutbahn (endokrin bedeutet "nach innen absondern") Unterschied: Geschwindigkeit der Übermittlung Bruchteile einer Sekunde beim NS Minuten bis Stunden ES Weitere Unterschiede: Alles-oder-Nichts-Prinzip versus graduell/analog und Wirkentfernung Psychoendokrinologie: Untersuchung der wechselseitigen Beziehungen zwischen Verhalten, Erleben und ES 2. HORMONDRÜSEN, -KLASSEN, -WIRKUNGEN Produktionsort von Hormonen Abb. RLB 5.1, Abb. Th 6.9 Abb. B&S 7.8a-c 1/6
Drüsen: - besitzen keinen Ausführungsgang (exokrine Drüsen wie Tränen-, Schweiß- und Speicheldrüsen besitzen einen Ausführungsgang) - Zirbeldrüse, Hypothalamus, Hypophyse, Schilddrüse, Nebennieren, Gonaden (Eierstöcke, Hoden) und Bauchspeicheldrüse Speicherung in Hormondrüsen in Vesikeln ( Speicherung in granulärer Form); Freisetzung via Exozytose Ausnahmen: Steroide (Zytoplasma), Schiddrüsenhormone (Kolloide) Körpergewebe, die nicht spezielle Hormondrüsen sind aber chemische Botenstoffe freisetzen: -Magen-Darm-Trakt, Nieren und Herz Hormonklassen Abb. RLB 5.7 Tab. RLB 5.1 Peptide oder Proteine: - Lange Aminosäurenketten, Präpro-Molekül als Vorläufer, wenig fettlöslich und können die Zellmembran nicht passieren. - hypothalamische Releasinghormone (CRH, GnRH (bzw. LHRH, GRH), TRH, GHRH), Hypophysenhormone (ACTH, TSH, GH, Vasopressin, Oxytocin, Prolaktin); Insulin und Glucagon Steroide: Abb. dtv-atlas der Physiologie: Biosynthese der Steroidhormone (nur zur Orientierung!) - Derivate des Cholesterin (Lipide), vier Kohlenstoffringe mit Atomen, fettlöslich, können Zellmembran passieren - Nebennierenrindenhormone (Glukocorticoide [Cortisol], Mineralcorticoide [Aldosteron]), Gonadenhormone (Androgene [z.b. Testosteron], Östrogene [z.b. Östradiol], Progestine [z.b. Progesteron]) 2/6
Aminhormone: - Umgewandelte Aminosäuren, Tyrosinderivate - Adrenalin, Noradrenalin, Melatonin, Schilddrüsenhormone - Adrenalin, Noradrenalin, Melatonin wasserlöslich / ABER: Schilddrüsenhormone sind fettlöslich und passieren Zellmembran Hormonwirkungen endokrin (klassische Wirkung): - Hormon wird in Blutstrom sezerniert und über diesen zum Zielorgan transportiert (Beispiel: ACTH, Cortisol) - Neuroendokrine Übertragung: Aktionspotential bewirkt die Freisetzung von Hormonen aus einer Nervenendigung einer Neuroendokrinen Zelle in die Blutbahn (Beispiel: CRH) Abbildungen B&S 7.2, 7.3, RLB 5.6 parakrin: - Hormon beeinflusst Zellen in unmittelbarer Nachbarschaft seines Produktionsortes (Gewebshormone wie Prostaglandine; aber auch klassische Hormone können parakrine Wirkungen haben) autokrin: - Hormon beeinflusst nach seiner Ausschüttung die Hormonproduzierende Zelle selbst 3. HORMONREZEPTOREN siehe B&S 5.1 (5. Auflage) Hormone binden in Zielzellen an Eiweißmoleküle (Rezeptoren) Schlüssel-Schloss-Prinzip als zu einfache Daumenregel : Ein Hormon (ein Ligand) passt in einen spezifischen Rezeptor und ein Rezeptor kann nur ein spezifisches Hormon binden (=Grundlage für spezifische Hormonwirkung) Agonisten aktivieren, Antagonisten blockieren den Rezeptor (Stichwort: Blocker) 3/6
Rezeptortypen: Abbildungen B&S 7.1, RLB 5.8, Th. 6.12 - Zellmembran-Rezeptoren: Auf der Zelloberfläche; Anbindung des Hormons bewirkt verschiedene intrazelluläre Veränderungen über Ionenkanalsteuerung und second messenger (z.b. camp); schnelle Hormonwirkung, Sekunden bis Minuten; Beispiel: Katecholamine, Peptid- u. Protein-Hormone - Zytoplasmatische Rezeptoren: Wirkmechanismus für Steroidhormone; Diffusion des Hormons über Zellmembran Anbindung an Rezeptor im Zytoplasma Aktivierung Translokalisierung in den Zellkern Anbindung an DNA Beeinflussung der Proteinsynthese (Transskription) (Stimulation oder Unterdrückung) Ligandenabhängige Transskriptionsfaktoren Langsamer als die Wirkung von Peptid-, Protein- und Aminhormonen. Es kann (muss aber nicht) mehrere Stunden dauern bis ein Steroidhormon einen Effekt ausübt. Beispiele: Glukocorticoide, Mineralcorticoide und Sexualhormone. - Zellkern-Rezeptoren: Abb. B&S 7.4 Schilddrüsenhormone können den Zellkern erreichen, Anbindung an Rezeptor im Zellkern beeinflusst Proteinsynthese (ähnlich zu Steroidrezeptoren) 4. Hypothalamus-Hypophysen-System Abbildungen B&S 7.8a-c, 7.9; Tabellen B&S 7.1, Tab.7.2 ZENTRALE SCHNITTSTELLE ZWISCHEN NEURONALEN UND HORMONELLEN REGELPROZESSEN Hypothalamus: lebenswichtiges Zentrum zur Steuerung vegetativer Funktionen: Körpertemperatur, Fortpflanzung, Nahrungsaufnahme, Stressantwort etc. liegt im Zwischenhirn, nur ca. 5 g schwer; enge anatomische und funktionelle Verbindung zum limbischen System (welches u.a. Emotionen und Motivationen reguliert) 4/6
Hormone werden hier in spezialisierten Nervenzellen gebildet ( Neurohormone ); diese dienen (a) zur Steuerung hypophysärer Hormone ( Releasing- bzw. Inhibiting- Hormone) (b) zur direkten Steuerung von Organfunktionen gebildete Hormone (u.a.): TRH, GnRH (LHRH), CRH, GHRH, PRH, GHIH, PIH, Vasopressin (AVP oder ADH Antidiuretisches Hormon ), Oxytocin Hypophyse: auf Schädelbasis liegende Drüse; spezialisiert auf Bildung zahlreicher Hormone zwei Bereiche: Hypophysenvorderlappen und -hinterlappen; hypothalamische Steuerhormone gelangen über das Pfortadersystem (d.h. über Blutbahnen) in den Hypophysenvorderlappen und führen dort zur Produktion und Ausschüttung von Hormonen Hormone aus Hypophysenhinterlappen: Vasopressin und Oxytocin gelangen über axoplasmatischen Transport in den Hypophysenhinterlappen, werden dort in die Blutbahn ausgeschüttet und gelangen von hier zu den Zielorganen (= nicht-glandotrope Hormone) Hormone aus Vorderlappen: ACTH, LH, FSH, TSH; diese gelangen nach Ausschüttung über die Blutbahn zum Zielorgan (= glandotrope Hormone); GH, Prolactin (=nicht-glandotrop) Übersicht über die wichtigsten Hormone Tab. Th 6.1, 6.2, Abb. Th 6.11, Tab. RLB 5.1 5. MERKMALE DER HORMONREGULATION rhythmische Freisetzung: infradian (z.b. lunar [Monat]), circadian [ca. 1 Tag], ultradian [< 1 Tag]) Abb. B&S 7.12b Pulsatilität der Freisetzung (Hormone werden in Pulsen ausgestoßen) Abb. Fig 3 & Fig 4 (siehe Abbildungen zu Zirkadiane Periodik ) 5/6
negatives Feedback (ausgeschüttetes Hormon inhibiert die weitere Freisetzung des Hormones über Rückkopplungsschleifen; Beispiel: Cortisol reduziert CRH- und ACTH-Sekretion); siehe hierzu auch Kap. 7.1.5 im B&S zu Regelkreise und Feedback Abb. B&S 7.12a Rezeptorregulation: Rezeptoren passen sich zur Erhaltung der Homöostase an die Verfügbarkeit des Liganden an (Up-Regulation bei niedrigem Hormonspiegel, Down-Regulation bei hohem Hormonspiegel). Wann kommt es dazu und wann nicht? Synergieeffekte: mehrere Hormone steuern die Freisetzung eines einzelnen Hormons (häufig, nicht immer!), synergistische Effekte sind möglich. Beispiel: Ca. 50% der CRH-Neurone im Hypothalamus enthalten auch AVP (Vasopressin). CRH & AVP bewirken synergistisch ACTH-Freisetzung Abb. HHNA-Achse aus Kirschbaum & Hellhammer verschiedene Hormonachsen beeinflussen sich wechselseitig (Beispiel: CRH hemmt GnRH) 6/6