Folie 1 Endokrinologie Anatomie Physiologie Matthias Coenen ZAS Frankfurt am Main Folie 2 Übersicht Was sind Hormone? Was ist ihre Aufgabe? Übergeordnete Strukturen Prinzip des Regelkreislaufs Aufbau, Abbau und Transport Rezeptoren Krankheiten 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 2 Folie 3 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 3
Folie 4 Was sind Hormone? Unterscheidung in 3 Klassen: a). Aminosäureabkömmlinge Wasserlöslich (Ausnahme: Schilddrüsenhormone) b). Peptidhormone Aminosäureketten wasserlöslich c). Steroidhormone Cholesterinabkömmlinge Fettlöslich 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 4 Folie 5 Aufgaben der Hormone Regulierung des inneren Milieus Regulierung der Energiebalance Reaktion auf Belastungssituationen: Streß Durst, Hunger Infektionen Etc. Förderung von Wachstum und Entwicklung Steuerung der Reproduktion: Eizell- und Spermienreifung Versorgung des Kindes vor und nach der Geburt 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 5 Folie 6 Übergeordnete Strukturen I Hypothalamus: Sitz im unteren Abschnitt des Zwischenhirns Produziert Releasing und Inhibiting Hormone Spezielle Kerngebiete produzieren Hormone mit direkter Zielwirkung (Oxytocin und Vasopressin) 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 6
Folie 7 Übergeordnete Strukturen II Hypophyse: Hirnanhangsdrüse Besteht aus Vorderlappen (Adenohypophyse) und Hinterlappen (Neurohypophyse) Vorderlappen produziert Tropine und Statine Hinterlappen speichert Hormone (Oxytocin und Vasopressin) aus dem Hypothalamus 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 7 Folie 8 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 8 Folie 9 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 9
Folie 10 Abbau und Ausscheidung Abbau in den jeweiligen Zielorganen Abbauprodukte werden über Niere oder Leber ausgeschieden Hier können sie nachgewiesen werden z.b. Vanillin-Mandelsäure im 24h-Urin zur Bestimmung des Katecholamingehalts des Blutes 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 10 Folie 11 Transport Vor allem fettlösliche (aber auch manche wasserlöslichen) Hormone benötigen Transportproteine z.b. Thyroxinbindendes Globulin für die Schilddrüsenhormone Fehlende Transportproteine können die Hormonwirkungen abschwächen 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 11 Folie 12 Rezeptoren I Um ihre Wirkung zu entfalten müssen Hormone an Rezeptoren binden Rezeptoren kommen vor: a). an der Zellmembran b). intrazellulär 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 12
Folie 13 Rezeptoren II - Membranrezeptor 1. Das Hormon (=first messanger) dockt an 2. Über ein sog. G-Protein wird die Adenylatzyklase aktiviert 3. Die Adenylatzyklase wandelt ATP in camp (=second messanger) um 4.cAMP aktiviert Proteinkinasen 5.Proteinkinasen bewirken über die Bildung von Enzymen den gewünschten Effekt 6. camp wird von der Phosphodiesterase abgebaut 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 13 Folie 14 Rezeptoren III intrazellulärer Rezeptor 1. Das lipophile Hormon durchdringt die Zellmembran 2. Das Hormon lagert sich an den Rezeptor an (meist direkt am Zellkern lokalisiert) 3. Aktivierung bestimmter DNA-Abschnitte mit Bildung von Enzymen, die den gewünschten Effekt auslösen 4. Das Hormon wird abgebaut 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 14 Folie 15 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 15
Folie 16 Pharmakologische Aspekte der Hormonwirkung Auf Ebene der übergeordneten Strukturen Bei der Synthese Am Rezeptor: Aktivierung oder Blockade Abbau des second messangers Beim Abbau 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 16 Folie 17 Die Schilddrüse I ca. 25 g schweres, hufeisenförmiges Organ der Halsregion Liegt direkt vor der Trachea unterhalb des Schildknorpels und ist sehr gut durchblutet CAVE: wird bei Tracheotomie leicht verletzt Besteht aus zwei Lappen und einem Isthmus Produziert Thyroxin(T4) und Trijodthyronin(T3) 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 17 Folie 18 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 18
Folie 19 Die Schilddrüse II Unterteilt sich mikroskopisch in kleine Läppchen, die wiederum aus kleinen Bläschen (Follikeln) bestehen Die Follikel bilden und speichern die Schilddrüsenhormone Für die Synthese wird Jod benötigt!!! 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 19 Folie 20 Wirkung der Schilddrüsenhormone Steigerung des Grundumsatzes: Herzarbeit Körpertemperatur Abbau von Fett und Glykogen Förderung von Wachstum und Gehirnentwicklung Aktivitätszunahme des Nervensystems Steigerung der Muskelreflexe 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 20 Folie 21 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 21
Folie 22 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 22 Folie 23 Die Nebenschilddrüsen Syn. Epithelkörperchen 4 weizenkorngroße Knötchen an der Rückseite der Schilddrüse Produzieren Parathormon (Parathyrin) Keine Stimulation durch übergeordnete Strukturen 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 23 Folie 24 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 24
Folie 25 Der Kalziumstoffwechsel Calzium ist ein wichtiges Elektrolyt des Muskelstoffwechsels Der Serumcalziumspiegel muss in engen Grenzen (2,2 2,6 mmol/l) gehalten werden Das Serumcalzium liegt jeweils zur Hälfte gebunden an Albumin und in freier Form vor Calzium wird im Darm resorbiert und in der Niere aktiv rückresorbiert Die Knochen sind ein großer Calziumspeicher (ca. 1,5% des Körpergewichts besteht aus Calzium) Der Calzium- ist eng an den Phosphathaushalt gekoppelt 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 25 Folie 26 Hormone des Kalziumstoffwechsels I: Parathormon Calziumfreisetzung aus dem Knochen Calziumausscheidung über die Niere Synthese von Vitamin-D-Hormon (Calcitriol) in der Niere Stimulation durch: a). Calziumspiegel 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 26 Folie 27 Hormone des Kalziumstoffwechsels II: Calcitriol Entstehung in der Haut durch UV- Bestrahlung Modifizierung in der Leber Fertigstellung in der Niere Calziumresorption im Darm Calziumeinbau in den Knochen Stimulation durch a). Parathormon 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 27
Folie 28 Hormone des Kalziumstoffwechsels III: Calzitonin Bildung in den sog. C-Zellen die in der Schilddrüse vorkommen Calziumausscheidung in der Niere Calziumeinbau in den Knochen Stimulation durch a). Calziumkonzentration b). Gastrointestinale Hormone 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 28 Folie 29 Die Nebennieren Paarig ca. 5g schwer Hütchenförmig Sitzen beidseits den oberen Nierenpolen auf (haben aber sonst mit der Niere nur den Namen gemein) Unterteilt in Rinde und Mark Produktionsort verschiedenster Hormone 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 29 Folie 30 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 30
Folie 31 Die Nebennierenrinde I Unterteilung in 3 Zonen (von außen nach innen): a). Zona glomerulosa b). Zona fasciculata c). Zona reticularis GFR = ALCAN 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 31 Folie 32 Die Nebennierenrinde II Synthese von: a). Mineralcorticoiden (Aldosteron) b). Glukokortikoiden (Cortisol) c). Sexualhormonen Die Nebennierenrindenhormone leiten sich vom Cholesterin ab (Steroidhormone) und sind damit fettlöslich 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 32 Folie 33 Das Renin Bildung in der Niere (im juxtaglomerulären Apparat) Bildung bei: a). RR-Abfall in der Niere b). Na-Konzentrationsabfall im distalen Tubulus Aktiviert Angiotensin 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 33
Folie 34 Das Angiotensin Vorstufe: Angiotensinogen (Bildung in der Leber) Spaltung durch Renin zu Angiotensin I Spaltung durch Angiotensin-Converting- Enzym zu Angiotensin II Wikungen des Angiotensin II: a). Ausschüttung des Aldosterons aus der Nebenniere b). Direkte vasokonstriktorische Wirkung an den Arteriolen => RR 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 34 Folie 35 Das RAAS 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 35 Folie 36 Das Aldosteron Wirkung auf die Niere: a). Wasserrückresorption =>RR b). Natriumrückresorption =>Na-Spiegel c). Kaliumausscheidung =>K-Spiegel Aktivierung durch das Renin-Angiotensin- Aldosteron System 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 36
Folie 37 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 37 Folie 38 Das Cortisol I Regulation durch hypothalamischhypophysären Regelkreis 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 38 Folie 39 Das Cortisol II Das Cortisol unterliegt tageszeitlichen Schwankungen (zirkadiane Rhythmik) 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 39
Folie 40 Das Cortisol III Eiweißabbau in Muskulatur, Haut und Fettgewebe (kataboler Effekt) Steigerung Gluconeogenese =>BZ Fettabbau in der Peripherie (Lipolyse) Ausdünnung der Knochen (osteoporotischer Effekt) Antientzündlich/ antiallergisch Immunsuppressiv durch Hemmung der Abwehrzellen => Cortisol ist ein Stresshormon 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 40 Folie 41 Die Sexualhormone I 1. männliche Sexualhormone (Androgene) z.b. Testosteron 2. weibliche Sexualhormone z.b. Östrogene, Progesteron Hauptbildungsort sind die Hoden bzw. die Eierstöcke 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 41 Folie 42 Die Sexualhormone II 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 42
Folie 43 Das Nebennierenmark Synthese und Speicherung von: a). Katecholaminen (Adrenalin, Noradrenalin) Entwicklungsgeschichtlich ein Abkömmling des vegetativen Nervensystems In Stresssituationen erfolgt ein starker Katecholaminausstoß 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 43 Folie 44 Das Adrenalin Bildung aus einer Vorstufe: dem Dopamin Bindung an verschiedene Rezeptortypen (α- bzw. β-rezeptoren) Kurze Plasmahalbwertszeit von ca. 1-2 Minuten Das akute Streßhormon (kurzfristige Steigerung des Plasmaspiegels auf das bis zu 1000fache möglich) 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 44 Folie 45 Adrenalinwirkung I Herz (β1): Herzfrequenz (pos. chronotrop) Schlagkraft (pos. inotrop) Reizleitungsgeschwindigkeit (pos. dromotrop) Bronchien (β2): Erschlaffung der glatten Muskulatur Niere (β1): Reninsekretion Gefäße (α1): Kontraktion 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 45
Folie 46 Adrenalinwirkung II Leber (β2): Glukoneogenese, Glykogenolyse =>BZ Skelettmuskel (β2): Glukoseaufnahme Auge (α1): Mydriasis 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 46 Folie 47 Das Dopamin Wichtiger Neurotransmitter (Mangel führt zu Parkinson) Katecholaminerge Wirkung im Restorganismus, daher medikamentöse Verwendung (dosisabhängig): 2-5 µg/kg KG/min => Nierendurchblutung (Diurese ) 5-10 µg/kg KG/min => zusätzlich pos. Inotrop 10-20 µg/kg KG/min => zusätzlich Gefäßverengung (RR ) 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 47 Folie 48 Die Niere als Hormondrüse Produziert: a). Renin (s.o.) b). Calcitriol (s.o.) c). Erythropoetin 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 48
Folie 49 Erythropoetin Eiweißhormon Ausschüttung bei arteriellem O2- Partialdruck Stimulation der Erythropoese im Knochenmark Nötig z.b. für die Höhenanpassung Deshalb trainieren Sportler im Gebirge (oder schlucken Epo) 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 49 Folie 50 Die Hypophyse als Hormondrüse 1. vorderer Hypophysenlappen (Adenohypophyse): a). Prolaktin b). Somatotropes Hormon c). Melanozytenstimulierendes Hormon 2. hinterer Hypophysenlappen (Neurohypophyse): a). Oxytocin b). ADH (Vasopressin) 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 50 Folie 51 Das Prolaktin Stimulierung der Milchproduktion in der Brustdrüse Produktion wird durch den Saugreiz an der Mamille aufrechterhalten 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 51
Folie 52 Somatotropes Hormon Peptidhormon Fördert Zellwachstum und Zellvermehrung Überproduktion führt: a). Im Kindes- und Jugendalter zu Gigantismus b). Im Erwachsenenalter zur Akromegalie (Wachstum von Gesichtsknochen, Händen und Füßen) Unterproduktion führt: a). Zu proportioniertem Zwergwuchs 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 52 Folie 53 Das Oxytocin Bildung im Hypothalamus (im N. paraventricularis) Speicherung und Ausschüttung aus der Neurohypophyse Bewirkt die Wehenaulösung über adrenerge β2- Rezeptoren =>Wehenhemmung mit β2- Sympathikolytika z.b. Fenoterol (Partusisten ) Leitet nach der Schwangerschaft den Milcheinschuß ein 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 53 Folie 54 Das Adiuretin (ADH, Vasopressin) Bildung im Hypothalamus (im N. supraopticus) Speicherung und Ausschüttung aus der Neurohypophyse Bewirkt Wasserrückresorption im distalen Tubulus und Sammelrohr der Niere Regulierung über Rezeptoren, die den osmotischen Druck im Blut messen (osm. Druck => ADH ) Bei Unterproduktion: Diabetes insipidus 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 54
Folie 55 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 55 Folie 56 Das Herz als Hormondrüse Bildet atriales natriuretisches Peptid (Atriopeptin) Stimulation über Dehnungsrezeptoren im Herzvorhof Bewirkt verstärkte Ausscheidung von Natrium und damit von Wasser 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 56 Folie 57 Das Histamin Ausschüttung durch Immunzellen Wichtiger Mediator bei allergischen Reaktionen Bewirkt über die Stimulation von H- Rezeptoren eine Vasodilatation =>RR Antiallergika sind H-Rezeptorenblocker (z.b. Fenistil ) 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 57
Folie 58 Die Epiphyse (Zirbeldrüse) Erbsengroße Drüse oberhalb des Mittelhirns Produziert Melatonin Verstärkte Ausschüttung bei Dunkelheit Wahrscheinlich Beteiligung am Schlaf- Wach-Rhythmus Ansatz der medikamentösen Behandlung von Schlafstörungen 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 58 Folie 59 Der Verdauungstrakt I 1. Magenschleimhaut: a). Gastrin (HCl-Bildung, Gallen- und Pankreassekretion, Magenbewegung ) 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 59 Folie 60 Der Verdauungstrakt II 2. Darmschleimhaut: a). Cholecystokinin (Pankreassekretion, Gallenblasenkontraktion, Darmbeweglichkeit, Magenbeweglichkeit ) b). Sekretin (Alkalisierung des Pankreassekrets, Gallenbildung, Magenbeweglichkeit ) c). Vasoaktives intestinales Peptid (Tonus der glatten Muskulatur, Darmdurchblutung ) d). Somatostatin (Magensaftsekretion, Pankreassekretion ) 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 60
Folie 61 Das Pankreas In den sog. Langerhans-Inseln werden die wichtigsten Hormone für den Zuckerstoffwechsel gebildet: 1. B-Zellen bilden das Insulin (BZ ) 2. A-Zellen bilden das Glucagon (BZ ) 3. D-Zellen bilden Somatostatin 4. PP-Zellen bilden das pankreatische Polypeptid (hemmt Sekretion des exokrinen Pankreas) 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 61 Folie 62 Das Insulin Peptidhormon (muss parenteral zugeführt werden) Wirkungen: a). Steigerung der Glucoseaufnahme an Muskelund Fettgewebszellen b). Förderung der Umwandlung von Glucose zu Glycogen (Speicherform) in der Leber c). Aufnahme und Speicherung von Fett in Leber und Fettgewebe (Anlage von Depotfett) 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 62 Folie 63 Das Glukagon Gegenspieler des Insulins Wirkungen: a). Steigerung der Umwandlung von Glycogen in Glukose in der Leber b). Abbau von Fettsäuren 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 63
Folie 64 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 64 Folie 65 Diabetes mellitus - Definition Diabetes mellitus ist eine erbliche chronische Stoffwechselerkrankung, die auf einem absoluten oder relativem Mangel an Insulin beruht und in deren Folge zumeist erst nach längerer Krankheitsdauer Schäden an Blutgefäßen und Nervensystem auftreten können. 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 65 Folie 66 Diabetes mellitus - Epidemiologie Die Zahl der Typ-2-Diabetiker in einer Population steigt mit dem Ausmaß der Überernährung! Die Prävalenz manifester Diabetiker ist altersabhängig! 10% im Alter über 65! Im Durchschnitt ca. 5%! 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 66
Folie 67 Diabetes mellitus Ätiologie Typ 1-Diabetes: ß-Zelldestruktion, die zum absoluten Insulinmangel führt - immunologisch bedingt - idiopathisch Typ 2-Diabetes: Dieses kann sich erstrecken von einer vorwiegenden Insulinresistenz mit relativem Insulinmangel bis zu einem vorwiegend sekretorischen Defekt mit Insulinresistenz 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 67 Folie 68 Diabetes mellitus Ätiologie Andere Typen: - genetische Defekte - chronische Pankreatitis - Endokrinopathien (Phäochromozytom) - medikamentös induziert (Glukokort.) - Infektionen (CMV) 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 68 Folie 69 Typ 1-Diabetes Zerstörung der ß-Zellen durch Autoimmuninsulitis mit absolutem Insulinmangel! Infiltration der Langerhans Inseln mit autoreaktiven T-Lymphozyten Nachweis von Inselzell-Autoantikörpern 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 69
Folie 70 Typ 2-Diabetes 9 von 10 aller Fälle! Gestörte Insulinsekretion (Ursache unklar) Herabgesetzte Insulinwirkung (Rezeptordefekt) Merke: Überernährung mit Adipositas sind die Entscheidenden Manifestationsfaktoren des Typ 2- Diabetes mellitus! 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 70 Folie 71 Gestationsdiabetes Während der Schwangerschaft festgestellte Störung des Kohlehydratstoffwechsels Verschwindet in der Mehrzahl der Fälle nach Beendigung der Schwangerschaft! 3 % aller Schwangeren! Erhöhtes Risiko für Präeklampsie und erhöhte Perinatale Morbidität! 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 71 Folie 72 Klinik des Diabetes mellitus Müdigkeit Leistungsabfall Heißhunger, Schwitzen, Kopfschmerzen (intermittierend) Polyurie, Durst, Polydipsie, Gewichtsverlust Nächtliche Wadenkrämpfe, Sehstörungen Pruritus, Hautinfektionen Potenzstörungen, Amenorrhoe 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 72
Folie 73 Komplikationen Makro-/Mikroangiopathie - KHK, pavk, ischämischer Hirninfarkt, Nekrose der Akren Diabetische Nephropathie - Glomerulosklerose, Makroalbuminurie, Niereninsuffizienz Diabetische Retinopathie - 30% aller Erblindungen! Intraretinale Blutungen, Ischämie Diabetische Neuropathie - Polyneuropathie, Parästhesien der Extremitäten 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 73 Folie 74 Diabetes mellitus - Therapie Diät, Gewichtsnormalisierung Körperliche Aktivität Medikamente (orale Antidiabetika, Insulin) Patientenschulung und kontrollen Prophylaxe und Therapie von Komplikationen 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 74 Folie 75 Diabetes mellitus als Notfall Hypoglykämie und Hypoglykämischer Schock - Definition: BZ < 40 mg/dl oder Whipple-Trias: BZ < 45mg/dl + hypoglykämische Syptome + Verschwinden dieser Symptome unter Glukosegabe 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 75
Folie 76 Diabetes mellitus als Notfall Ursachen: 1. Nüchternhypoglykämie (Insulinome) 2. Reaktive Hypoglykämie (Anfangsstadium eines Diabetes mell.) 3. Exogene Hypoglykämie (Überdosierung von Insulin/Medikamenten, Alkoholexzeß) 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 76 Folie 77 Diabetes mellitus als Notfall Klinik: Autonome Symptome: - Heißhunger, Schwitzen, Unruhe, Tremor, Übelkeit, Erbrechen, Schwäche, Tachykardie Hypertonus Zentralnervöse Störungen: - Kopfschmerzen, Aggressivität, Verwirrtheit, Konzentrationschwäche, Hemiplegien! 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 77 Folie 78 Diabetes mellitus als Notfall DD s: - Psychosen, Epilepsien, Schlaganfall Diagnose: - BZ Messung Therapie: -100ml 20%ige Glukoselösung als Kurzinfusion 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 78
Folie 79 Fragen! Wie erkennt ein Hormon seine Zielzelle? In welche chemischen Klassen lassen sich Hormone einteilen? Wie heißt das oberste Zentrum des Hormonsystems? Welche Wirkung haben die Schilddrüsenhormone? Welche Wirkung hat das Parathormon? Welche Hormone werden in der Nebenniere produziert? Welche Hormone bildet die Niere? 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 79 Folie 80 Fragen? Danke für die Aufmerksamkeit!...jetzt sind Sie dran! 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 80 Folie 81 Gruppenarbeit! 1. Osteoporose 2. Schilddrüsenüberfunktion 3. Schilddrüsenunterfunktion 4. Cushing-Syndrom 5. Gicht 20.01.2009 Matthias Coenen 3/2005 81