Das Hormonsystem ist ein wichtiges und komplexes Thema der Vorklinik. Die Steuerung der Körperfunktionen durch die Botenstoffe (Hormone) des endokrinen Systems ist Thema der Anatomie, Physiologie und Biochemie, und auch für den klinischen Alltag ist ein genaues Verständnis der Hormone und ihrer Funktionen unerlässlich. Zu den endokrinen Organen im engeren Sinne gehören Hypophyse, Schilddrüse, Nebenschilddrüse, Nebenniere und Epiphyse. Sie sind durch ihren charakteristischen Aufbau im histologischen Präparat nicht schwer zu erkennen, trotzdem gibt es einige Dinge, die man beachten sollte. Dieser Artikel fasst die wichtigsten Fakten zu den endokrinen Organen für Sie zusammen.

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Schematische Darstellubng des Hypothalamus und der Hypophyse

Bild: “The Posterior Pituitary Complex” von Phil Schatz. Lizenz: CC BY 4.0


Endokrines System (Hormonsystem)

Das endokrine System besteht aus den Organen des Körpers, die Hormone produzieren. Über die Hormone werden viele verschiedene Funktionen des Körpers  koordiniert  und reguliert, wie z.B. die Stoffwechselregulation, der Wasser- und Elektrolytehaushalt, Reifungs- und Wachstumsprozesse und die Fortpflanzung.

Die als Botenstoffe dienenden Hormone gelangen über das Blut zu den Zielzellen.

Endokrine Organe

Endokrine Drüsen sind Drüsen, die Hormone bilden und in die Blutbahn abgeben. Im Gegensatz zu den exokrinen Drüsen besitzen endokrine Drüsen keine Ausführungsgänge. Sie geben ihr Produkt direkt in die Blutbahn ab, oder sie wirken autokrin oder parakrin. Die endokrinen Gewebe sind aus diesem Grund meist reich mit Blutkapillaren versehen.

Zu den endokrinen Drüsen im engeren Sinne zählen Hypophyse, Schilddrüse, Nebenschilddrüse, Nebenniere, und die Epiphyse.

Daneben gibt es Organe mit endokrinen Zellgruppen, wie z.B. in Ovar, Hoden, und im Magen-Darm-Trakt –  dieser enthält sogar mehr endokrine Zellen als die Adenophyophyse. Auch das Pankreas (Pankreas) mit seinen Inselzellen, Thymus, Herz und Niere produzieren Hormone. Da diese Organe aber noch wesentliche andere Aufgaben erfüllen, gelten sie nicht primär als endokrine Drüsen.

Besonderheiten endokriner Zellen

Peptidhormone (wie z.B. das Insulin) werden meist als Prohormon hergestellt und in Granula in der Zelle gespeichert. Zellen, die Peptidhormone bilden, weisen ein raues ER und einen prominenten Golgiapparat auf. Im Zytoplasma finden sich die kleinen Sekretgranula, deren Inhalt per Exozytose freigesetzt wird.

Steroidhormone sind lipophile Moleküle, deren Struktur sich vom Cholesterin ableitet. Beispiele für Steroidhormone sind z.B. Testosteron und Östrogen. Sie werden nicht gespeichert und verlassen die Zelle durch Diffusion. Steroidhormonbildende Zellen zeichnen sich aus durch ein glattes ER, tubuläre Mitochondrien und Lipideinschlüsse. Sekretionsgranula liegen dagegen in diesen Zellen nicht vor, denn die Steroidhormone diffundieren nach ihrer Synthese sofort ins Blut.

Formen der Hormonsekretion

Von endokriner Signalgebung spricht man, wenn ein endokrines Organ wie die Schilddrüse ihr Hormon ins Blut abgeben. Über das Blut verteilt sich das Hormon im Körper und gelangt so zu seinen Zielzellen. Nervenzellen können ebenfalls Hormone bilden. Wenn diese ins Blut abgegeben werden, spricht man von neuroendokriner Sekretion.

Bei der parakrinen Sekretion dagegen diffundieren die Hormone durch das Bindegewebe zu ihren Zielzellen. Diese liegen in der Nähe. Diese Hormone heißen auch Mediatoren oder Gewebshormone. Zu ihnen gehören unter anderem die Zytokine, Histamine, NO, Serotonin und Bradykinin.

Autokrine Sekretion bedeutet, dass das von der Zelle produzierte Hormon auf eben diese Zelle zurückwirkt. Die Zelle beeinflusst sich also selbst. Dieser Prozess ist besonders wichtig bei der Differenzierung von Zellen in der Embryonalentwicklung.

Autokrine und parakrine Signalgebung spielen unter anderem eine Rolle bei Entzündungsprozessen und Immunreaktionen. Die Grenzen zwischen den Mechanismen sind übrigens nicht völlig klar abgesteckt. Hormone wie das Insulin können sowohl endokrin als auch parakrin und autokrin wirken.

Hormonklasse Komponenten Beispiele
Aminhormone Aminosäuren mit modifizierten Gruppen Norepinephrine
Peptidhormone Kurze Ketten von verknüpften Aminosäuren Oxytocin
Proteinhormone Lange Ketten von verknüpften Aminosäuren Human Growth Hormone
Steroidhormone Vom lipiden Cholesterin abgeleitet Testosterone and Progesterone

Tabelle: “Types of Hormones” von Phil Schatz. Lizenz: CC BY 4.0Hypothalamus und Hypophyse

Hypothalamus und Hypophyse

Der Hypothalamus gehört zum Diencephalon (Zwischenhirn) und dient als übergeordnete Struktur des Hormonsystems und des vegetativen Nervensystems. Bestimmte Kerngebiete (Nervenzellen) des Hypothalamus bilden Steuerhormone, die die Hormonbildung der Adenohypophyse regulieren.

Außerdem produzieren die großen Perykaria der hypothalamischen Kerngebiete Ncl. supraopticus und Ncl. paraventrikularis die beiden Effektorhormone ADH und Oxytocin. Diese werden an Trägerproteine gebunden und entlang der Axone in die Neurohypophyse transportiert.

Die Neurohypophyse (Hypophysenhinterlappen) besteht aus Nervengewebe. Hier findet keine eigene Hormonherstellung statt. Stattdessen enden hier die  Axone aus den hypothalamischen Kernen, die Oxytocin und ADH produzieren. Sie werden hier ins Blut abgegeben, man spricht deshalb von einer Neurohämalregion.

Schematische Darstellubng des Hypothalamus und der Hypophyse

Bild: “The Posterior Pituitary Complex” von Phil Schatz. Lizenz: CC BY 4.0

ADH und Oxytocin sind Nonapeptide. ADH (Vasopressin) sorgt in der Niere für eine verringerte Wasserausscheidung. Entsteht z.B. durch eine traumatische Zerstörung des Hypophysenstiels ein ADH-Mangel, entsteht das Bild eines Diabetes insipidus. Hier werden große Mengen hypoosmolaren Urins ausgeschieden.

Die Zellen anderer Kerngebiete des Hypothalamus produzieren die Releasing- und Inhibiting-Hormone (Liberine und Statine). Diese werden axonal in die Eminentia mediana (Hypophysenstiel) transportiert und dort in die Blutbahn abgegeben. Über Portalgefäße gelangen die Hormone in die Adenophyophyse zu ihren Zielzellen. Auf diese wirken sie jeweils aktivierend oder hemmend.

Aufbau der Hypophyse

Die Hypophyse, lat. Glandula pituitaria, ist ca. haselnussgroß und wiegt 600g. Sie liegt an der Unterseite des Gehirns direkt unter dem Hypothalamus in der Sella turcica des Os sphenoidale. Sie ist eingefasst zwischen dem inneren und dem äußeren Blatt der Dura mater (harte Hirnhaut).

Im histologischen Schnittbild ist leicht erkennbar, dass die Hypophyse aus zwei Anteilen besteht: Adenohypophyse (Hypophysenvorderlappen) und Neurohypophyse (Hypophysenhinterlappen).

Neurohypophyse und Pfortadersystem

Über das Infundibulum, den Hypophysenstiel, ist die Neurohypophyse mit dem Hypothalamus verbunden. Die Neurohyophyse ist eine Ausstülpung des Zwischenhirns und besteht deshalb aus Nervengewebe. Hier enden die Axone der neurosekretorischen Neurone aus dem Ncl. supraopticus und Ncl. paraventrikularis. Deren Hormone Oxytocin und ADH werden hier in Granula gespeichert und bei Bedarf per Exocytose ins Blut freigesetzt.

In der Neurohypophyse selbst findet keine Hormonherstellung statt. Stattdessen gelangen die neuroendokrinen Hormone über axonalen Transport in den Hypophysenhinterlappen. Hier, in der sogenannten Neurohämalregion, werden sie schließlich ins Blut abgegeben. Die Neurohypophyse gehört also zu den sogenannten zirkumventrikulären Organen (umschriebene Bereiche, in denen die Blut-Hirn-Schranke aufgehoben ist).

Außerdem finden sich in der Neurohypophyse einzelne Gliazellen mit sichtbaren Zellkernen (Pituizyten) und Kapillaren mit Endothel.

Im Bereich des Infundibulums befindet sich auch das hypophysiale Pfortadersystem. Hier transportieren Gefäße der Eminentia mediana (ebenfalls eine Neurohämalregion) die im Hypothalamus gebildeten Releasing- und Inhibiting-Hormone zu ihren Zielzellen in die Adenohypophyse.

Regionen und Zellen der Adenohypophyse

Die Adenohypophyse (Hypophysenvorderlappen) ist epithelial aufgebaut und reich durchblutet. Sie lässt sich in drei Regionen gliedern: die vorne gelegene Pars distalis, die Pars intermedia mit dem Übergang zur Neurohypophyse, und die Pars tuberalis,  die sich dem Hypophysenstiel anlegt.

Sie besitzt drei verschiedene Zellarten:  azidophile Zellen (in der H.E.-Färbung rot), die Wachstumshormone und Prolactin produzieren, und basophile Zellen (in der H.E.-Färbung blau), die MSH, ACTH TSH, FSH, und LH sezernieren.

Dazu kommen die seltenen chromophoben Zellen, die ungefärbt sind und vermutlich aus erschöpften endokrinen Zellen sowie Stammzellen und Sternzellen bestehen. Die Gruppen Hormon bildender Zellen sind von einem Kapillarnetz umgeben.

Schilddrüse (Glandula thyreoidea)

Adenohypophyse Histologische Abbildung

Bild: “hypofýza” von Držiak. Lizenz: CC BY-SA 3.0

Die Schilddrüse (Gl. thyroidea) ist ein wichtiges endokrines Organ. Sie beeinflusst mit ihren Hormonen Thyroxin (T4) und Trijodthyronin (T3) den Stoffwechsel in fast allen Körperzellen und spielt eine wichtige Rolle für die Entwicklung des Nervensystems.

Mikroskopisch besteht die Schilddrüse aus den Schilddrüsenfollikeln. Diese sind mit einem einschichtigen Epithel ausgekleidet, dem Follikelepithel. Die Höhe des Follikelepithels variiert abhängig von seinem Funktionszustand. Werden gerade viele Hormone gebildet, sind die Epithelzellen höher.

Im Lumen der Follikel befindet sich eine homogene, in der H.E.-Färbung rosa gefärbte Masse, das Kolloid. Das Kolloid enthält Thyroglobulin, die Speicherform der Schilddrüsenhormone T3 und T4. Hier können die Hormone bis zu zwei Wochen lang extrazellulär gespeichert werden.

In Bindegewebssepten zwischen den Follikeln befinden sich Blutkapillaren und Lymphgefäße. Außen ist die Schilddrüse von einer bindegewebigen Kapsel umhüllt.

Die jodhaltigen Schilddrüsenhormone

Histopräparat Schilddrüse

Bild: “Tiroides, 400X; Hematoxilina-eosina” von Andrea Mazza. Lizenz: CC BY 3.0

Das Protein Thyroglobulin wird von den Follikelepithelzellen gebildet, welche es ins Kolloid transportieren. Hier wird es an seinen Tyrosinresten jodiert. Das dazu erforderliche Jod wird mit der Nahrung aufgenommen, der Bedarf liegt in Deutschland bei 200 μg pro Tag.

Durch den Rücktransport und die Hydrolyse des Thyroglobulins werden T4  und T3  freigesetzt. Diese bestehen aus 2 jodierten Tyrosinresten, wobei die T4  vier, T3  drei Jodatome besitzt. Aus dem Zytoplasma der Follikelepithelzelle diffundieren T4  und T3  schließlich ins Blut.

Reguliert werden die Funktionen des Follikelepithels durch TSH (Thyroidea-stimulierendes Hormon), das von der Adenohypophyse produziert wird.

C-Zellen und Calcitonin

Zwischen den Epithelzellen liegen vereinzelt die C-Zellen, die keinen Kontakt zu den Follikeln haben. Sie sind im H.E.-Präparat kaum zu erkennen und werden deshalb z.B. mit immunhistochemischen Methoden nachgewiesen. Die C-Zellen sind Zellen der Neuralleiste und wandern in der Embryonalperiode über den Ultimobranchialkörper in die Schilddrüse ein. Der Ultimobranchialkörper bildet sich beim Menschen vor der Geburt zurück.

Die C-Zellen produzieren das Peptidhormon Calcitonin, den Gegenspieler des Parathormons der Nebenschilddrüse. Calcitonin senkt den Calciumspiegel im Blut und fördert den Einbau von Calcium in die Knochen. Dieser Effekt wurde früher auch therapeutisch zur Behandlung von Osteoporose genutzt.

Struma

Eine Vergrößerung der Schilddrüse nennt sich Struma. Diese Vergrößerung kann Ausdruck von verschiedenen Erkrankungen der Schilddrüse sein.  Eine Hypothyreose (Schilddrüsenunterfunktion) kann zum Beispiel durch Jodmangel in der Nahrung entstehen. Auch die Hashimoto-Thyreoditis, eine Autoimmunerkrankung, führt zur Hypothyreose.

Beim Vorliegen einer Struma und normaler Hormonproduktion spricht man von einer euthyreoten Struma. Ebenso kann sich eine Struma manifestieren, wenn eine Hyperthyreose (Schilddrüsenüberfunktion) vorliegt. Dies ist vor allem beim Morbus Basedow der Fall.  Hier werden Autoantikörper gegen die TSH-Rezeptoren der Follikelepithelzellen gebildet und stimulieren diese.

Nebenschilddrüse (Glandulae parathyroideae)

Die Nebenschilddrüse (lat. Glandulae parathyroideae), auch Epithelkörperchen genannt, ist beim Menschen gleich viermal vorhanden: Je ein Paar am oberen bzw. unteren Schilddrüsenpol. Die Nebenschilddrüsen (Gll. parathyroideae) sind etwa so groß wie ein Weizenkorn und durch ihren einfachen histologischen Aufbau gekennzeichnet. Sie produzieren Parathormon, welches mit Vitamin-D-Hormon und Calcitonin den Calciumstoffwechsel steuert.

Im H.E.-Präparat erkennt man dicht gelagerte, kleine Epithelzellen, die in Knäueln angeordnet sind. Mit zunehmendem Alter finden sich zwischen den Epithelzellen auch immer mehr univakuoläre Fettzellen. Die Nebenschilddrüse ist gut vaskularisiert, das heißt es finden sich viele Kapillaren. Manchmal sind auch kleine Mini-Follikel zu sehen, die mit Kolloid gefüllt sind.

Die Epithelzellen der Nebenschilddrüse

Die endokrinen Drüsenzellen der Nebenschilddrüse sind die Hauptzellen. Es gibt helle Hauptzellen, die glykogenreich sind und sich im Ruhezustand befinden, also gerade wenig Hormon produzieren. Die dunklen Hauptzellen dagegen werden als die hormonell aktiven Zellen angesehen, da sie mehr Zellorganellen enthalten. Schließlich gibt es noch eine Sonderform der Hauptzellen, die sogenannten oxyphilen (azidophilen) Zellen. Sie sind groß und mitochondrienreich, haben ein rötliches Zytoplasma und machen weniger als 3 % der Epithelzellen aus.

Parathormon – Das Hormon der Nebenschilddrüse

Histopräparat Nebenschilddrüse

Bild: “Intermediate magnification micrograph of the parathyroid gland” von Nephron. Lizenz: CC BY 3.0

Die Epithelzellen bilden das Parathormon. Parathormon ist ein wichtiges Hormon im Calcium- und Phosphatstoffwechsel. Es verhindert, dass der Blutcalciumspiegel absinkt und aktiviert indirekt die Osteoklasten, die Calcium aus den Knochen herauslösen.

Merke: Parathormon stellt Calcium im Blut parat.

Nebenniere (Glandula adrenalis)

Die paarig angelegten Nebennieren (Gl. suprarenalis) liegen rechts und links wie eine Kappe dem oberen Pol der Nieren auf. Sie werden je über drei Arterien und eine Vene versorgt. Außen sind sie von einer Kapsel bedeckt.

Aufbau der Nebenniere

Die Nebennieren bestehen aus zwei entwicklungsgeschichtlich unterschiedlichen Anteilen, dem Nebennierenmark und der Nebennierenrinde. Die Rinde bildet ca. 80% des Organs und produziert z.B. Glucocorticoide wie das „Stresshormon“ Cortisol. Das kleinere Mark produziert Adrenalin und Noradrenalin. Eine histologische Besonderheit im Nierenmark sind die sogenannten Drosselvenen.

Gliederung der Nebennierenrinde

Die Nebennierenrinde (Kortex) gliedert sich in drei Zonen, die kontinuierlich ineinander übergehen. Die drei Zonen von außen nach innen:

  • Zona glomerulosa: Epithelzellen bilden Knäuel oder Arkaden. Hier findet die Produktion von Mineralocorticoiden (Aldosteron) statt.
  • Zona fasciculata: breitere Zone, polygonale Zellen mit hellem Zellkern und Lipidtropfen. Produziert Glucocorticoide (Cortisol) unter der Steuerung von ACTH aus der Hypophyse.
  • Zona reticularis: verzweigte Zellstränge mit azidophilem Zytoplasma, hier Bildung von Androgenen. Diese werden dann z.B. in Ovar und Hoden zu Testosteron und Östrogen umgewandelt.

Histologie_der_Nebenniere

Nebennierenmark (Medulla glandulae suprarenalis)

Das Nebennierenmark (Medulla) produziert Adrenalin und (zu einem geringeren Anteil) Noradrenalin. Diese Substanzen gehören zur Klasse der Katecholamine. Aufgrund ihrer Anfärbbarkeit spricht man auch von chromaffinen Zellen. (Weitere chromaffine Zellen sind z.B. die serotoninhaltigen Zellen im Magen-Darm-Trakt.)

Die Zellen des Nebennierenmarks

Die Markzellen sind modifizierte sympathische Neurone, die jedoch keinen Fortsatz besitzen. Sie werden wiederum von präganglionären cholinergen sympathischen Neuronen innerviert. Die Zellen des Nebennierenmarks können deshalb auch als endokrines sympathisches Ganglion angesehen werden, man spricht auch vom Paraganglion suprarenale.

Zwischen den Markzellen befinden sich Venenplexus. Die größeren Venen besitzen glatte Muskulatur und werden Drosselvenen genannt. Im Inneren des Marks befindet sich die Vena suprarenalis, die Zentralvene. Über sie gelangen Adrenalin und Noradrenalin in den großen Blutkreislauf.

85 % der Markzellen bilden Adrenalin, 15 % bilden Noradrenalin. Tumoren, die Katecholamine produzieren, heißen Phäochromozytom. Der Tumor geht in 90 % der Fälle von den Zellen des Nebennierenmarks aus.

Zirbeldrüse (Epiphyse)

Histopräparat Epiphyse

Bild: “Very high magnification micrograph of a normal pineal gland” von Nephron. Lizenz: CC BY 3.0

Die Epiphyse, auch Zirbeldrüse oder Corpus pineale genannt, hat eine Sonderstellung unter den endokrinen Organen inne. Genau genommen ist sie nämlich keine Drüse, sondern ein lichtrezeptives neuronendokrines Organ, das als Teil des Zwischenhirns den zirkadianen Rhythmus steuert. Die Zellen der Epiphyse, die Pinealozyten, bilden das Hormon Melatonin. Die Pinealozyten sind umgeben von interstitellen Gliazellen.

Melatonin wird aus Serotonin gebildet, seine Sekretion steigt in Dunkelheit und wird bei Tageslicht gebremst. In Tablettenform wird Melatonin auch zur Behandlung von Schlafstörungen und als Anti-Jetlag-Pille eingesetzt. Außerdem schützt es als Antioxidans vor Sauerstoffradikalen.

Lerntabelle: Endokrine Drüsen und ihre wichtigsten Hormone

Endokrine Drüse Entsprechende Hormone Chemische Bezeichnung Wirkung
Hypophyse(anterior) Wachstumshormone Protein Fördert das Wachstum von Körpergewebe
Prolactin Peptid Fördert die Milchproduktion
Thyreotropin (TSH) Glycoprotein Stimuliert Schilddrüsenhormonausschüttung
ACTH Peptide Stimuliert die Hormonausschüttung durch die Nebennierenrinde
Follikelstimulierendes Hormon (FSH) Glycoprotein Stimuliert die Gametenproduktion
Luteinisierungshormon (LH) Glycoprotein Stimuliert Androgenproduktion durch Gonaden
Hypophyse (posterior) ADH Peptid Stimuliert Wasserabsorption der Nieren
Oxytocin Peptid Stimuliert Uteruskontraktionen während der Geburt
Schilddrüse Thyroxin (T4); Triiodthyronin Amin Stimuliert basale Stoffwechselrate
Calcitonin Peptid Senkt Ca2+– Blutspiegel
Parat Parathormon Peptid Erhöht Ca2+– Blutspiegel
Nebennieren (cortex) Aldosteron Steroid Erhöht Na2+– Blutspiegel
Cortisol, Corticosteron, Cortison Steroid Erhöhen den Blutzuckerspiegel
Nebennieren (medulla) Adrenalin, Noradrenalin Amin Stimuliert Kampf- oder Fluchtreaktion
Pineal Melatonin Amin Steuert die Schlaf-Zyklen
Pankreas Insulin Protein Senkt den Blutzuckerspiegel
Glucagon Protein Erhöht den Blutzuckerspiegel
Hoden Testosteron Steroid Stimuliert die Entwicklung der männlichen sekundären Geschlechtsmerkmale und die Spermienproduktion
Eierstöcke Östrogen und Progesteron Steroid Stimulieren die Entwicklung der weiblichen sekundären Sexualeigenschaften und bereiten den Körper auf die Geburt vor

Tabelle: “Endocrine Glands and Their Major Hormones” von Phil Schatz. Lizenz: CC BY 4.0

Beliebte Prüfungsfragen zu den endokrinen Organen

Die Lösungen befinden sich unterhalb der Quellenangaben.

1. Die Hormone T3 und T4

  1. sind Cholesterinderivate
  2. senken den Grundumsatz
  3. werden in den C-Zellen der Schilddrüse gebildet
  4. werden extrazellulär gespeichert
  5. werden direkt ins Blut abgegeben

2. Das Phäochromozytom

  1. ist ein Tumor der Nebennierenrinde
  2. bildet Oxytocin und ADH
  3. geht in 90% der Fälle vom Nebennierenmark aus
  4. verursacht immer einen Bluthochdruck
  5. sorgt beim Patienten für eine starke Gesichtsrötung

 3. Welche Zuordnung ist richtig?

  1. Zona glomerulosa des Nebennierenmarks – Glucocorticoide
  2. Zona fasciculata – Aldosteron
  3. Zona reticularis – Testosteron
  4. C-Zellen der Schilddrüse – Parathormon
  5. Epiphyse – Melatonin

Quellen

Abdolvahab-Emminger: Physikum EXAKT, 3. Auflage – Thieme

Herold, G. und MA. Innere Medizin (2014) – Gerd Herold Verlag

Lüllmann-Rauch, Paulsen: Taschenlehrbuch Histologie, 4. Auflage 2012 – Thieme

Welsch: Lehrbuch Histologie, 3. Auflage 2010 – Urban & Fischer

Lösungen zu den Quizfragen: 1D, 2C, 3E

Weiterführende Links

E-Learning-Plattform der Universität Fribourg

Online-Histokurs der Universität Basel mit Präparaten

 

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