Der Fachbereich Endokrinologie befasst sich in der Übersetzung mit dem Hormonsystem. Dazu gehören u. a. die Funktion der Hormone, die Anatomie und Physiologie der Hormondrüsen und die Regelkreise der hormonellen Steuerung. In diesem Beitrag wird die Physiologie des Hormonsystems beschrieben und anhand von Grafiken bildlich dargestellt. Die Physiologie des Hormonsystems ist ein umfangreiches Gebiet, das in allen Fachbereichen der Medizin Berücksichtigung findet und den Medizinstudenten von Anfang an fordert. 

Tipp: Keine Lust zu lesen? Dann starten Sie doch einfach kostenlos unseren Online-Physiologie-Kurs.

Hypothalamus–Pituitary Complex

Bild: “Hypothalamus–Pituitary Complex” von Phil Schatz. Lizenz: CC BY 4.0


Endokrine Drüsen und exokrine Drüsen

Endokrine Drüsen sind solche, die Hormone in das Interstitium, also den Raum zwischen den Zellen abgeben. Exokrine Drüsen sind solche, die über Ausführgänge verfügen. Ein Beispiel dafür sind die Schweißdrüsen.

Endokrine Drüsen und ihre Physiologie

Die wichtigsten Hormonproduzierenden Stätten sind:

  • Hypothalamus (befindet sich im unteren Abschnitt des Zwischenhirns)
  • Hypophyse (Hirnanhangdrüse)
  • Schilddrüse Nebenschilddrüse (Glandula thyroidea)
  • Nebenschilddrüse (Glandula parathyroidea, Epithelkörperchen)
  • Epiphyse (Zirbeldrüse)
  • Bauchspeicheldrüse (Pankreas)
  • Nebennieren (Glandulae)
  • Keimdrüsen (Gonaden und Ovar)
  • Thymus (bildet sich mit der Pubertät zurück)
Das endokrine System

Bild: “Endocrine System” von Phil Schatz. Lizenz: CC BY 4.0

Abgesehen vom Hypothalamus schütten diese Organe die Hormone in den Blutkreislauf aus. Die meisten Hormone des Hypothalamus gelangen in das Pfortadersystem.

Hormone sind Signalstoffe

Hormone sind chemische Signalstoffe, die vom Körper gebildet werden. Sie bringen Informationen zu den Zielorganen und ermöglichen so die Koordination von Funktion und Stoffwechsel. Die hormonale Kommunikation ist dabei etwas langsamer, als der Informationsaustausch auf neuronalem Weg. Zur Erklärung: Der neuronale Austausch vollzieht sich innerhalb weniger Sekunden. Hormone hingegen benötigen mindestens Minuten, ggf. auch erheblich mehr. Hormone werden nach Bildungsort und chemischer Struktur (Syntheseprinzipien) unterschieden.

Die Unterteilung nach Bildungsort

Zu den Hormonen nach Bildungsort gehören glanduläre Hormone, aglanduläre Hormone, neurosekretorische Hormone und Mediatorstoffe.

Glanduläre und aglanduläre Hormone

Glanduläre Hormone werden in den Hormondrüsen gebildet und von dort ins Blut abgegeben. Der Vorgang wird als endokrine Sekretion bezeichnet. So gelangen die Hormone vom Bildungsort an den Wirkungsort. Glanduläre Hormone werden ihrerseits aber auch in adenotrope Hormone und peripher wirkende Hormone unterteilt. Ein Beispiel für adenotrope Hormone ist das ACTH (adrenocorticotropes Hormon). Ein peripher wirkendes Hormon ist z. B. das Insulin. Aglanduläre Hormone hingegen sind Hormone, die auch als Gewebshormone bezeichnet werden, weil sie in spezialisierten Zellen im Gewebe produziert werden. Ihr Transport gelingt über die Diffusion zum Erfolgsorgan (parakriner Regulationsmechanismus). Bildungsort und Wirkungsort können dabei sehr nah beeinander liegen oder auch weit voneinander entfernt sein. Ein Beispiel für ein aglanduläres Hormon ist das Gastrin, ein Peptidhormon des Magen-Darm-Traktes.

Neurosekretorische Hormone und Mediatorstoffe

Neurosekretorische Stoffe sind z. B. Hormone des Hypothalamus. Ihre Produktion erfolgt in spezialisierten sekretorischen Nervenzellen. Die Hormone gelangen dann über das Blut zum Erfolgsorgan. Mediatorstoffe sind chemische Signalstoffe, die nicht streng von Neurotransmittern abgegrenzt werden können. Sie sind chemische Signalstoffe, die in vielen Zellen gebildet werden können. Meist wirken sie nur lokal, da sie sehr schnell wieder abgebaut werden. Ein Beispiel für einen Mediatorstoff ist das Histamin.

Hormone, die nach chemischer Struktur eingeteilt werden

In diese Gruppe gehören Steroidhormone, Eicosanoide und Hormone aus Aminosäuren.

Synthese von Steroidhormonen

Steroidhormone besitzen ein Sterangerüst. Sie werden nicht in Drüsen gespeichert, sondern gelangen nach ihrer Herstellung ins Blut. Entsprechend wird schon die Synthese reguliert, um eine Überproduktion zu vermeiden.

Synthese von Hormonen aus Aminosäuren

Zu den Steroidhormonen gehören niedermolekulare Aminosäurenderivate, Peptide (Polypeptide) und Proteine (Proteohormone). Dabei gibt es deutliche Unterschiede in der Bildung und auch ihrer Wirkung. Bei der Herstellung (Biosynthese) der Proteohormone werden zunächst Präprohormone gebildet. Dabei handelt es sich um lange Polypeptidketten. Die Peptide werden in das endoplasmatische Retikulum geschleust. Im Anschluss spaltet sich die Signalfrequenz ab. Das Ergebnis wird als Prohormon bezeichnet. Es verändert sich unter dem Einfluss der posttranslationalen Modifikation weiter. Im Anschluss wird es in Granula gespeichert, wo es bei entsprechender Stimulation (Exozytose) freigesetzt wird.

Synthese von Eicosanoiden

Eicosanoide sind z. B. Prostaglandine. Sie können nicht nur hormonelle Signale aussenden und werden in unterschiedlichen Geweben, aber auch in Zellen gebildet.

Die Wirkprinzipien von Hormonen

Hormone wirken meist in den Erfolgsorganen. Dort koppeln sie sich an den spezifischen Rezeptor (Proteine). Diese Proteine verfügen über eine:

  • große Affinität
  • geringe Kapazität
  • hohe Spezifität

Hormone übermitteln die Wirkung, indem sie die Genaktivität beeinflussen und „second messengers“ aktivieren. Die Genaktivität betrifft vor allem Steroidhormone. Aber auch das Thyroxin wirkt auf diese Weise. Second messengers sind Bogenstoffe, die ein Signal in der Zielzelle setzen. Damit erreichen sie einen verstärkenden Effekt und können verschiedene Wirkungen auslösen. Hormone haben außerdem Einfluss auf den Stoffwechsel.

Hormone im Hypothalamus

Der Hypothalamus befindet sich unterhalb des Thalamus und koordiniert den Wasserhaushalt, den Salzhaushalt und den Blutdruck. Außerdem kontrolliert er die Körpertemperatur und die Nahrungsaufnahme. Weiterhin steuert er das Sexualverhalten und den Schlaf. Innerhalb des Hormonsystems reguliert der Hypothalamus die Produktionsmenge der Hormone. Die Synthese der dafür nötigen Hormone findet in Nervenzellen statt. Auch die Ausschüttung der Hormone im Hypthalamus ist hormonell gesteuert. Hormone des Hypothalamus sind das GnRH (Gonadotropin-releasing Hormon), TRH (Thyreotropin-releasing Hormon), GH-RH (Growth hormone-releasing Hormon) und CRH (Corticotropiin-releasing Hormon).

Hypothalamus–Pituitary Complex

Bild: “Hypothalamus–Pituitary Complex” von Phil Schatz. Lizenz: CC BY 4.0

Hormone der Hypophyse

Zu den Hormonen der Hypophyse gehört das ACTH (Adreno-corticotropes Hormon). Es steuert die Cortisol Ausschüttung und wird als „Stresshormon“ bezeichnet. Weitere Hormone sind TSH (Thyroideo-stimulierendes Hormon, das auf die Schilddrüse wirkt und dort Einfluss auf die Ausschüttung von T3 und T4 nimmt. Außerdem bildet die Hypophyse das FSH (Follikel-stimulierendes Hormon) und das LH (Luteinisierungs-Hormon. Beide sind für die Ausbildung des Geschlechts und die Fruchtbarkeit notwendig. Auch das Prolaktin wird hier synthetisiert. Es wirkt auf die Brustdrüse und löst die Milchbildung aus. Ein weiteres Hormon aus der Hypophyse ist das Wachstumshormon, das das Größenwachstum steuert, wenn auch nicht direkt, sondern über eine Stimulation eines weiteren Hormons.

Hormone in der Schilddrüse

In der Schilddrüse werden die Hormone Thyroxin (T4) und Trijodthyronin (T3) gebildet. Beide Hormone sind frei im Blut nachweisbar, sind aber auch an Proteine gebunden (Trägerproteine).  Das Hormon Thyreotropin (TSH) hingegen wird in der Hirnanhangdrüse produziert und über das Blut zur Schilddrüse transportiert. Seine Aufgabe ist die Regulation der Schilddrüsenhormone T3 und T4. Besteht der Verdacht einer SD-Erkrankung, wird zumeist erst das TSH kontrolliert. Die Untergrenze für Männer lieg bei 0,4 Mikroeinheiten pro Milliliter, die Obergrenze bei 2,5. Bei Frauen liegt die Untergrenze bei 0,3 Mikroeinheiten und die Obergrenze bei 1,0. In der  Glandula parathyroidea (Nebenschilddrüse) wird das Parathormon für das richtige Verhältnis von Kalzium und Phosphat im Blut produziert.

Schilddrüse

Bild: “Thyroid Gland“ von Phil Schatz. Lizenz: CC BY 4.0

Hormone der Epiphyse (Zirbeldrüse)

In der Epiphyse werden die Hormone Epiphysin und Melatonin gebildet, die den Tagesrhythmus festlegen.

Hormone der Pankreas (Bauchspeicheldrüse)

Im Pankreas werden die Hormone Insulin, Somatostatin und Glukagon hergestellt.  Insulin und Glukagon dienen der Regulierung des Blutzuckers. .Somatostatin hemmt die Ausschüttung von Verdauungssäften Die Synthese von Insulin und Glukagon findet in den sogenannten Langerhans-Inseln statt. Das Glukagon wird in den alpha-Zellen, das Insulin in den beta-Zellen produziert. Die Herstellung von Somatostatin erfolgt in den delta-Zellen.  Die Freisetzung der Hormone erfolgt durch die Nahrungsaufnahme. So führt ein hoher Blutzuckerspiegel zur Ausschüttung von Insulin. Sinkt der Blutzuckerspiegel, wird Glukagon freigesetzt, um den Blutzuckerspiegel anzuheben. Die Hemmung der Hormone erfolgt durch die  Amylin und Pankreatostatin.

Pankreas

Bild: Pancreas“ von Phil Schatz. Lizenz: CC BY 4.0

Hormone der Nebennieren

In der Nebennierenrinde werden verschiedene Hormone produziert. Sie werden in drei Hauptgruppen unterteilt, Kortisol, Aldoesteron und Androgene. Bei diesen Hormonen handelt es sich um Steroidhormone. Die Stimulation erfolgt über das ACTH aus der Hypophyse, während das ACTH vom CRH aus dem Hypothalamus gesteuert wird. Die Hormone stehen untereinander in Wechselwirkung. Dabei handelt es sich um einen sogenannten Regelkreis. Kortisol wird den Glukokortikoiden zugerechnet und wirkt auf den Stoffwechsel. Dazu gehört der Abbau von Fett und Eiweiß, aber auch die Bildung von Zucker. Außerdem hemmt es Entzündungen und unterdrückt das Immunsystem. Aldosteron ist nötig für den Wasserhaushalt und den Salzhaushalt und hält Natrium und Kalium auf dem für die Gesunderhaltung erforderlichen Niveau. Über das Natrium, das Wasser bindet, wird zudem das Blutvolumen erhöht und der Blutdruck angehoben. Bei Androgenen handelt es sich um Sexualhormone. Beim Mann werden etwa 5% der Androgene in der Nebennierenrinde produziert.

Nebennieren

Bild: “Adrenal Glands“ von Phil Schatz. Lizenz: CC BY 4.0

Hormone der Keimdrüsen (Ovar und Testis)

In den Gonaden werden die geschlechtsspezifischen Sexualhormone gebildet. Das sind die Eierstöcke (Testis) und die Hoden (Testis). Bei den gebildeten Hormonen handelt es sich um Androgene, Gestagene und Östrogene. Die Bildung dieser Hormone muss erst durch weitere Hormone angeregt werden.

Östrogen ist nötig, damit die Schleimhaut in der Gebärmutter wächst, was eine Voraussetzung für die Entstehung einer Schwangerschaft ist. Auch an der Schwangerschaft sind zahlreiche Hormone beteiligt. Testosteron gehört zu den Androgenen und bewirkt das geschlechtsspezifische Aussehen und den Sexualtrieb beim Mann. Dabei unterliegen die Hormone einem Regelkreis aus Hypothalamus, Hypophyse und Gonaden.

Hormone des Thymus

Thymus ist ein Organ, das bei der Geburt voll ausgebildet ist, sich dann mit Eintritt in die Geschlechtsreife zurückbildet. Der Thymus ist wichtig für die Ausbildung des Immunsystems und des Wachstums. Die Hormone werden in den Thymus-Epithelzellen gebildet. Dazu gehören Peptide, wie Thymosin, Thymopoetin und Thymosterin.

Pathologie der Endokrinologie

Mögliche Erkrankungen der Schilddrüse

Sonogramm eines zystischen Knotens in der Schilddrüse prätracheal

Bild: “Sonogramm eines zystischen Knotens in der Schilddrüse prätracheal” von Drahreg01. Lizenz: CC BY-SA 3.0

Niedrige TSH-Werte können ein Hinweis auf eine Überfunktion der Schilddrüse, eine Krebserkrankung oder eine sekundäre SD-Unterfunktion sein. Hohe Werte sind ein Hinweis auf eine primäre Unterfunktion. Auch ein Struma (Kropf) ist möglich, wie auch eine Schildddrüsenentzündung.

Mögliche Erkrankungen des Pankreas

Diabetes mellitus Typ 2 ist eine der häufigsten Erkrankungen des Pankreas, in dessen Folge es zu einer Insulinresistenz kommt. Aber auch ein Hormonmangel ist Teil der Erkrankung. Ausgelöst wird Diabetes Typ 2 durch eine übermäßige Ernährung, Bewegungsmangel und eine genetische Disposition. Diabetes Typ 1 ist hingegen ein Autoimmunprozess, der zum absoluten Insulinmangel führt. Der Patient ist insulinpflichtig. Diese Form des Diabetes folgt oft auf akute Erkrankungen, wie Magen-Darm-Erkrankungen oder Infektionskrankheiten. Endgültig erforscht ist der Prozess jedoch nicht.

Mögliche Erkrankungen der Nebennierenrinde

Häufige Erkrankungen der Nebennierenrinde ist Morbus Cushing, bei der es zu einer verstärkten Cortisol-Bildung kommt. Eine mögliche Ursache ist ein Tumor, der seinerseits Hormone bildet, die die Ausschüttung von Cortisols fördert. Morbus Cushing kann weitere Erkrankungen auslösen, wie z. B. Diabetes. Eine Überproduktion von Aldosteron kann das Conn-Syndrom auslösen. Im Rahmen der Erkrankung kommt es zu einem erhöhten Butdruck, ausgelöst durch den sinkenden Kaliumspiegel.

Beliebte Prüfungsfragen zum Hormonsystem

Die Lösungen befinden sich unterhalb der Quellenangaben.

1. Hormone, die nach chemischer Struktur unterteilt werden sind:

  1. Neurosekretorische Hormone
  2. Alle Hormone aus dem Hypothalamus
  3. Steroidhormone, Eicosanoide und Hormone aus Aminosäuren
  4. Glanduläre Hormone, aglanduläre Hormone, neurosekretorische Hormone und Mediatorstoffe
  5. periphär wirkende Hormone

2. Welche Antwort trifft zu?

  1. Die Schilddrüse produziert TSH
  2. Mediatorstoffe wirken streng von Neurotransmittern abgegrenzt
  3. Hormone werden immer auf dem Blutweg transportiert
  4. Histamin ist ein Mediatorstoff
  5. Niedrige TSH-Werte sind ein Hinweis auf eine SD-Unterfunktion

3. Welche Antwort trifft zu?

  1. Im Pankreas stehen die Hormone nicht in einer Wechselwirkung
  2. Im Pankreas sorgt das Glukagon für einen Anstieg des Blutzuckers
  3. Das Insulin wirkt zusammen mit Glukagon regulierend auf einen hohen Blutzuckerspiegel
  4. Die beta-Zellen bilden das Glukagon
  5. Somatostatin wird in den alpa-Zellen gebildet

 

 

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind markiert *