Bio 2
ZHAW_BSc_BMLD22_FS23_Biologie 2
ZHAW_BSc_BMLD22_FS23_Biologie 2
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Diese Lernkarten decken fortgeschrittene biologische Themen auf Universitätsniveau ab, mit Fokus auf Zellbiologie, Hormonsysteme und Leberfunktionen. Sie behandeln die Rolle von Rezeptoren, Neuronen und Proteinen, sowie die Produktion und Freisetzung von Hormonen. Besonders relevant sind die Auswirkungen auf das Gehirn, das ZNS und die Leber, einschließlich der Pathologien wie Leberzirrhose und Fibrose. Diese Karteikarten sind ideal für Medizinstudenten und Forscher, die ein tiefes Verständnis der zellulären und systemischen Prozesse im menschlichen Körper erlangen möchten.
Cartes-fiches
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Utilisateurs
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Langue
Allemand
Catégorie
Biologie
Niveau
Université
Créé / Mis à jour
22.02.2023 / 23.06.2024
Fibrose
- Überwucherung
- Verhärtung &/ oder Vernarbung
- übermässige Ablagerung von extrazellulären Matrixbestandteile, inkl. Kollagen
- einzelne Gewebe/ Organe oder ganze Organsysteme
- auch ohne blutende Wunde
- Infektion (bakteriell, viral, pilzartig)
- Bestrahlung (UV, Röntgen, Ionisation)
- chemisch (Entzündungsreaktion)
- Fremdkörper
- Immunantwort
- Ischämie (Verminderung/ Unterbrechung der Durchblutung) /Nekrose (Myokardinfarkt)
Entstehung der Fibrose
- Aktivierung der Makrophagen bei Gewäbsschädigung
- Zytokine und Wachstumsfaktoren
- Proliferation der Fibroblasten bzw. Myofibroblasten
- Kollagen und Glykosaminoglykane Synthese
- Verdichtung der ECM
- keine Terminierung des Prozesses -> die Faservermehrung verdrängt und ersetzt immer mehr Parenchym
Lungenfibrose
- Sekundärfolge anderer Krankheiten
- Autoimmunerkrankung
- Infektionen (Tuberkulose)
- Einatmen von Schadstoffen, Quarzstaub, Asbestfasern
- Rauchen
- COVID-19 Erkrankung
- ohne bekannte Ursache -> idiopatische Lungenfibrose
- die meisten Fälle
- erschwerter Sauerstofftransport
- vernarbtes und verdicktes Gewebe zwischen den Lungenbäschen (Alveolen)
Leberfibrose
- entsteht durch chronische Leberschädigung
- Anhäufung ECM-Proteinen
- verzerrt Leberarchidektur -> faserige Narbe -> Knötchen (Zirrhose)
- aus sich regenerierenden Hepatozyten
- Anhäufung ECM-Proteinen
- Hauptursachen
- chronische Hepatitis-C-Virus-Infektionen
- Alkoholmissbrauch
- nichtalkoholische Steatohepatitis (NASH) [Fettleber mit Entzündung]
- entzündliche Lymphozyten infiltrieren hepatisches Parenchym
- Hepatozyten werden apoptotisch
- Kupffer Zellen werden aktiviert und setzen fibrogene Mediatoren frei
- HSC proliferieren & werden aktiviert -> sondern viel ECM Proteine ab
- erhöhter Widerstand gegen den Blutfluss im hepatischen Sinusoid
- sinusoidale Endothelzellen verlieren Fenestration
Hepatozyten (Wiederholung)
- Etwa 60-80 % der Leberzellen
- werden "parenchymale" Zellen genannt
- Erfüllen die meisten Funktionen der Leber
- Eiweißsynthese
- Stoffwechselgleichgewicht (Lipid und Glukose)
- Stoffwechsel
- Entgiftung (Amonium und Bilirubin)
Kupffer Zellen (Wiederholung)
- ca. 10-15 % der Leberzellen
- Nicht-"parenchymale" Zellen
- Kupfferzellen sind ansässige Makrophagen
- säumen die Thesinusoide
- Verschlucken Partikel und Erreger → sind eine primäre Verteidigung für die Leber
- Sekretion von Zytokinen (Entzündungsreaktion)
Hepatische Sternzellen (Wiederholung)
- ca. 5 % der Leberzellen
- Nicht-"parenchymale" Zellen
- Dendritische Zellen
- Funktionen:
- Vitamin-A-Speicher
- Antigenpräsentation
- Phagozytose
- Bildung von Narbengewebe (ECM)
Störung der Funktion
functio laesa
Einfluss der hepatischen Sternzellen (HSC)
- bei chronischer Entzündung werden HSC (hepatische Sternzellen) aktiviert
- durch lösliche Mediatoren von Kupfferzellen, Endothelzellen oder Lyphozyten begünstigt
- typischer Aktivierungsmarker; α-Smoothmuscle-Aktin
- kontraktile Eigenschaften
- pro-inflammatorische Zytokinsynthese erhöht (aktivieren entzündungsprozesse)
- gesteigerte Synthese von Wachstumsfaktoren
- gesteigerte Synthese von ECM Proteine => Kollagen
- Fibrozyten (aus dem Knochenmark) wandern in die Leber -> differenzieren Zellen zu ECM produzierenden hepatischen Zellen um
TGF-β
- stimuliert Aktivierung von HSC zu Myofibroblasten
- steigert Matrixexpression
- inhibiert Matrixmetalloproteinase (MMP) [baut ECM ab]
- Hepatozytenapoptose
- hemmt Leberzellprofileration (Neuaufbau des Lebergewebes)
PDGF
- Proliferation aktivierter HSC -> ECM Synthese
Beeinträchtigung der Leberfunktion
- Mangelhafte Synthese wichtiger hepatischer Biomoleküle (Transportproteine, Gerinnungsfaktoren, Globuline)
- Einschränkung der Detoxifikation von endogenen (Bilirubin, Ammoniak, Steroidhormone) und exogenen (Medikamente) Giftstoffen
- Unzulänglichkeiten bei der Regulierung des Vitamin- und Spurenelementstoffwechsels
Endstadium Leberfibrose
- Organverhärtung
- narbige Schrumpfung
- Zerstörung der Läppchenstruktur mit meist knotigen Regenerationsprozessen
- Störung der Blutzirkulation in der Leber
- portale Hypertension (Bluthochdruck in der Pfortader)
Leberzirrhose
- chronisch
- Lebergewebe wird zunehmend zerstört
- Funktionsverlust
Antifibrotische Angriffspunkte
INPUT
- Gegenagenten
- Antioxidant
- Entzündungshemmende Mittel
- TGF-β Signalweg Störrer (Antikörper)
- Antikörper gegen CTGF
- Rho-Rock-Kinase-Inhibitoren
- Faktoren
- Reaktive Sauerstoffspezies
- TGF-β, CtGF, PDFG
- Rho-Rock-Kinase
- Entzündliche Zytokine
- EMT
OUTPUT
- Gegenagenten
- siRNA
- Prolylhydroxylase-Inhibitoren
- BMP-1-Hemmer
- Lysyloxidase und Transglutaminase-Inhibitoren
- Faktoren
- Kollagen-Biosynthese-Maschinerie
- Intrazelluläre postranslationale enzyme (Hydroxylierung, Glykosylierung)
- Exrazelluläre postranslationale Enzyme Prokollagen-clipping, Vernetzung
Behandlung der Leberfibrose
Bestimmung des Quick-Werts
- Thromboplastinzeit
- Gerinnbarkeit des Bluts
- Bestimmung
- Venöses Blut wird durch Citratzusatz (=> Kalziumkomplex) ungerinnbar gemacht
- Zentrifugation
- Kalziumüberschuss wird zu Plasma gegeben
- Zeit wird gemessen bis zur Bildung von Fibrinfäden (ca. 11-16 sec.)
- Angegeben in Prozent der Norm
- als Prothrombinratio (INR) → der INR-Wert ist im Gegensatz zum Quick-Wert unabhängig vom verwendeten Reagenz
Bestimmung Cholinesterase CHE
- Die Cholinesterase wird in den Hepatozyten gebildet, ist sie im klinischen Alltag ein guter Marker, um den Verlauf einer Lebererkrankung bzw. Leberzirrhose zu bestimmen
- Gemessen wird die Aktivität der Butyrylcholinesterase, die auch Plasmacholinesterase genannt wird
- Referenzbereich: Butyrylcholinesterase: 4 bis 13 kU/l
- Sinkt die Cholinesterase-Aktivität, ist das ein Zeichen für eine verminderte Syntheseleistung der Leber Sie ist meist durch eine Schädigung der Hepatozyten bedingt → Leberzirrhose
Child-Pugh-Score
- Stadieneinteilung der Leberzirrhose
- anhand dieser Stadien lässt sich die Prognose des Patienten abschätzen
- Es wird anhand von fünf Kriterien (drei Laborwerte und zwei klinische Befunde) eine Gesamtpunktzahl erstellt, wobei jeweils 1-3 Punkte vergeben werden, so dass ein Score von 5 bis 15 erreicht werden kann
Übersicht der Labordiagnostik bei Leberzirrose
Metabotrope Rezeptoren
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- Induktion einer Signalkaskade, welche über einen 7TM Rezeptor startet
- G-Protein gekoppelter Rezeptor
- Regulation und Amplifikation über Signalkaskade / metabotrop
- Wesentlich langsamer und variabler als direkte Signalweiterleitung, nicht
eindeutig hemmend oder erregend
Ionotrope Rezeptoren
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- schneller wie Metabotrope Rezeptoren, da keine biochemische Schritte notwendig sind
- Öffnen der Ionenkanäle und Einstrom bestimmter Ionen durch postsynaptische Membran
- De- oder Hyperpolarisation der postsynaptischen Zelle (EPSP oder IPSP)
- Enzymatischer Abbau der Neurotransmitter oder Resorption -> wichtig, da sonst Signal ständig weiter geleitet wird
Vorgänge an einer elektrischen Synapse
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- Direkter Übergang des Aktionspotentials durch Gap Junctions
- Schnelle Signalübertragung für stereotype, synchrone Bewegungen (Herzmuskel) oder Fluchtreflexe
Vorgänge an einer chemischen Synapsen
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- Chemische Umsetzung
- Vesikel mit Neurotransmittern diffundieren zum synaptischen Spalt und verschmelzen mit der Membran -> Exozytose (Dauer von Schritt 2-3 etwa 100 – 200 µs)
- Transmitter durchqueren synaptischen Spalt (30 nm in 0.6 µs)
- NT-Rezeptor-Interaktion an der postsynaptischen Membran
- Aktionspotential führt zu Depolarisation -> Ca2+ -Einstrom über spannungsabhängige Ca-Kanäle
- Exocytose der synaptischen Vesikel (enthalten Neurotransmitter)
- Ausschüttung von Neurotransmitter
- Diffusion der Neurotransmitter an postsynaptische Membran
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Entstehung eines Aktionspotentials am Axon
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- Da sich auf der Membran des Somas und der Dendriten nur Liganden-gesteuerte Ionenkanäle befinden, entstehen hier Potenziale, die aber über die Distanz abnehmen
- Nur, wenn genügend EPSPs am Axonhügel eintreffen und ein bestimmter Schwellenwert überschritten wird, entsteht ein
Aktionspotenzial
Was passiert an den Dentriten
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- Transmitter 1 erzeugt ein exzitatorisches postsynaptisches Potential (EPSP) durch
Nettoeinwärtsstrom (hauptsächlich Na+) ➔ positive Ladung ins Zellinnere - Transmitter 2 verursacht ein inhibitorisches postsynaptisches Potenzial (IPSP), da der von ihm bewirkte Leitfähigkeitsanstieg primär auf K+ und Cl--Ionen zurückgeht, die einen Nettoauswärtsstrom bewirken➔negative Ladung ins Zellinnere
-> wenn die EPSP bis zum Axonhügel überwiegen, wird ein Aktionspotential ausgelöst
Geschwindigkeit des Signals
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- Axone verschiedener Nervenzelltypen leiten das AP unterschiedlich schnell weiter (maximal 30 m/s – 120m/s)
- Selektionsvorteil z.B. bei Fluchtreaktionen oder Schutzreflexen
- Passive elektrische Eigenschaften: Je grösser der Durchmesser eines Axons, desto kleiner wird der Innenwiderstand im Vergleich zum Membranwiderstand (Ausbreitung des Stroms vorrangig im Inneren)
Refraktärzeit
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- Während der Ladungsumkehrung an der Membran (nach dem öffnen der Na- und K-Kanälen, bis Ruhepotential wieder eingestellt ist) kann kein neuer Reiz beantwortet werden
- kann bis zu 300 ms andauern
Aktionspotential
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- Ein Aktionspotential entsteht nur, wenn der Schwellenwert von -55mV erreicht
ist (Alles oder Nichts!!!) - Die Information kann daher nur über die Frequenz der Aktionspotentiale über das Axon, aber nicht über die Stärke der Aktionspotentiale kodiert werden
- Ruhepotential nur K-Hintergrundkanäle sind offen (K diffundiert aus dem Axon)
- Zellinneres ist negativ geladen
- Wenn Spannung -55 mV (genügend K-Kationen sind aus der Zelle diffundiert, Unterschied zur ECM wird kleiner)
- spannungsabhängige Na-Kanäle werden geöffnet
- Na-Kationen diffundieren in die Zelle
- Spannung nimmt stark ab -> Impuls
- -> Depolarisation
- abhängige K-Kanäle öffnen sich mit Verzögerung Na-Kanäle werden geschlossen
- Potential nimmt stark ab und fällt tiefer wie Ruhepotential
- -> Hyperpolarisation
- Die Na-Kanäle öffnen sich nacheinander in Richtung der Signalweiterleitung -> Impuls wird weitergeleitet
Spannungsabhängige K+-Kanäle
- Erfolgt eine Depolarisation der Membran, so öffnen sich die spannungsabhängigen Kaliumkanäle, aber verzögert (1-2ms)
Spannungsgesteuerter Natriumkanal
- Struktur: Transmembranprotein
- Öffnet sich, wenn die Membranspannung -50mV übersteigt -> Aktionspotential
- im Ruhepotential sind diese Kanäle geschlossen
- Durch Depolarisierung (Innenseite wird positiver) wird Schieberegler geöffnet
- Inaktivierungstor stoppt Na+-Einstrom
Ruhepotential
- 2 Strukturelemente der Zellmembran: Na+/K+-Pumpe, Ionenkanäle
- Die Zellmembran ist für Ionen unterschiedlich durchlässig (Tunnelproteine). Na+ Kanäle sind normalerweise geschlossen, K+ steht offen -> 3 Na+ raus/ 2 K+ rein
- Leckströme von Na+ in die Zelle: Na+/K+-Pumpen transportieren unter ATP-Verbrauch K+ Ionen in die Zelle und im Gegenzug Na+ aus der Zelle heraus → innerhalb der Zellen herrscht daher eine höhere K+ Konzentration.
- K+ diffundiert so lange nach außen, bis sich ein Gleichgewicht zwischen den osmotischen und den elektrischen Kräften einstellt
- Ladungsunterschied zwischen der Innen- und Außenseite der Zellmembran, erzeugt Ruhepotential, das beim Menschen zwischen -70 und -80 mV beträgt. Dabei ist die Innenseite der Zellmembran negativ, während die Außenseite positiv geladen ist
Molekulare Transportmechanismen
- Diffusion (Passiver Transport)
- Hydrophobe Moleküle und (sehr langsam) kleine, ungeladene, polare Moleküle können durch die Lipiddoppelschicht diffundieren
- Erleichterte Diffusion (Passiver Transport)
- Hydrophile Substanzen einschliesslich ders Wassers difundieren mithilfe von Transportproteinen durch die Membran
- Aktiver Transport
- Manche Transportproteine arbeiten als Pumpen und transportieren Sunbstanzen entgegen ihrem Konzentrationsgefälle durch die Membran. Die Energie für diese Arbeit liefert in der Regel das ATP
Unterschiedliche Formen der Neuronen
Neuronalle Zellen und ihre Aufgaben
- sensorische Zellen; leiten Signale von Sinnesorgane ans ZNS
- motorische Zellen; leiten Signale von ZNS an Muskelzellen weiter
- Interneuronen; verbinden Nervenzellen mit Nervenzellen und leiten Signale weiter
Gliazellen und ihre Aufgaben
Gliazellen sind nicht elektrish-erregbare Zellen des Nervensystems
- Astrozyten; strukturieren neuronale Netzwerke und schirmen Neuronen voneinander ab
- Oligodendrozyten; nur im ZNS umwickeln Axone von Nervenzellen
- Schwan'sche Zellen; ist eine Hüll- & Stützzelle um das Axon von peripheren Nervenzellen
- Mikroglia; Immunzellen des Gehirns sind im ganzen ZNS vorhanden
Funktion der Soma
- Genexpression und Proteinsynthese
- Aufrechterhalten des ionischen Gleichgewichts
- Lipid- und Membranproduktion
- Integration von Signal von anderen Neuronen
- Generieren des Aktionspotential am Axonhügel -> Ionensignal/ Ionenstrahl diffundiert durch Soma und wird am Axonhügel in ein elektrisches Aktionspotential umgewandelt
Aufbau der Soma (Bild von ganzer Nervenzelle)
Soma ist der Zellkörper der Nervenzelle
Funktion des Axon
- Aufrechterhaltung des ionischen Gleichgewichts
- Aufrechterhaltung der Struktur
- Signalweiterleitung
- Axonaler Transport (Retrograd -> Signal kommt zurück und Anterograd -> Signal geht weiter)
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Mikroglia
- Teil des "Immunsystems" des Gehirns
- Wandern in grossen Mengen in beschädigte oder entzündete Hirnbereiche
Astrozyten
- erhalten Gleichgewicht
- Stoffwechsel zwischen Neuronen und Gliazellen
- Glucoseaufnahme aus den Blutkapillaren
- Glycolyse zur oxidativen Phosphorylierung
- verstoffwechseln Glucse zu Lactat, Neuronen gewinnen Energie aus Lactat
- beeinflussen neuronale Weiterleitung an der Synapse
- Entfernen überrschüssiges Glutamat (Neurotransmitter)
Uni- oder monopolare Neuronen
eine Nervenfaser, kein Dendrit
Bipolare Neuronen
eine Nervenfaser, ein Dendriten
Multipolare Neuronen
eine Nervenfaser, mehrere Dendriten
sensorische/ afferente Nerven
- leiten von Rezeptoren der Sinnesorgane/ Organe an Gehirn und Rückenmark oder Nervenzellen des Darms
- Wahrnehmung
- Bewegungskoordination
motorische/ efferente Nerven
- Impuls von Gehirn/ Rückenmark zu Muskel/ Drüsen
- Kontraktion Muskelzellen
- Hormonausschüttung
Interneuronen
- verarbeiten Informationen in lokalen Schaltkreisen
- vermitteln Signale über weite Entfernungen zwischen Körperbereichen
- Vermittlerfunktion
Hirnnerven
- alle Nervenfaserbündel, welche oberhalb des Rückenmarks das ZNS verlassen
- 12 Paare von Hirnneerven
- Abkürrzuung HN oder N. = Nervus
Nervus Vagus
- 10. Hirnnerv (Eingeidenerv)
- Hauptnerv des Parasymathikus
- reguliert Tätigkeit vieler inneren Organe von den Halsorganen bis Brust- und Baucheingeweide
vegetatives Nervensystem
- Synonyme: autonomses/ viszerales Nervensystem
- Steuert lebensnotendige Organfunktionen (Atmung, Kreislauf, Stoffwechsel)
- unbewusst/ unwillkürlich
- untertelung in Parasymathikus, Symathikus und Darmnervensystem
Parasympathikus und Wirkung auf Organe
Sympathikus und Wirkung auf Organe
Darmnervensystem (enterisches Nervensystem ENS)
- Komplexes Geflecht aus Nervenzellen innerhalb der Darmwand, das Gastrointestinaltrakt durchzieht
- Zahl der Neuronen entspricht etwa der des Rückenmarks
- Reguliert unabhängig die Bewegung des Darms bei der Verdauung
- Funktion: starken Einfluss auf den Verdauungsprozess
- die Darmmotilität
- den mit Sekretion und Absorption verbundenen Ionentransport
- den gastrointestinalen Blutfluss
Hirnhäute
- strukturierte Bindegewebsschichten, die das gesamte Gehirn umschliessen und sich als Rückenmarkshäute fortsetzen. Gehören zu den Meningen
- Von innen nach aussen:
- Dura mater (harte Hirnhaut)
- Arachnoidea (Spinngewebshaut)
- Zwischen Archnoidea und Pia mater befindet sich der Liquor
- Pia mater (weiche Hirnhaut)
Dura mater
- Die Dura mater ist die Äußerste der drei Hirnhäute und recht straff
- Derbe Schicht aus zwei Blättern, die im Schädel miteinander verwachsen sind
- Kleidet die Schädelhöhle aus und besteht aus zwei Bindegewebsschichten:
- einer niedrigen, inneren Epithelschicht
- einer äusseren Schicht, in der Gefässe verlaufen
- versorgt den Schädelknochen und ist gleichzeitig die
Knochenhaut (Periost) des Schädelknochens.
- versorgt den Schädelknochen und ist gleichzeitig die
Hirnhautentzündung
Wo kommt der Liquor her ?
Arachnoidea
- Besteht aus Bindegewebe
- gefässlos
- verbindet sich auf der Innenseite über kleine Bälkchen und Häutchen mit der darunter liegenden, inneren Hirnhaut (Pia mater)
- bildet nach aussen (zur Dura mater) eine Abschlussmembran für den Liquor
- Liquor kann diese Grenze nicht passieren
- Bildet zottenartige bindegewebige, gefässlose Auswüchse (Arachnoidalzotten)
- reichen in Dura mater, Venen und Schädelknochen
- resorbiert Liquor aus dem Subarachnoidalraum und gibt ihn ins Blut ab
Pia mater
- Liegt direkt auf dem Gehirn auf und enthält zahlreiche Blutgefässe
- Folgt den Furchen und Vertiefungen des Gross- und Kleinhirns
- Führt die Gefässe und Nerven, die in das Gehirn hineinführen
- Reicht auch in die Hirnkammern hinein
Ablauf der Mineralisation durch Osteoblasten
- Osteoblasten schnüren Vesikel in den Extrazellulärraum ab
- Vesikel enthalten Enzyme (bspw. alkalische Phosphatase), die die lokale Phosphatkonzentration durch Spaltung von Glyzerol 3P
- Kalzium-bindende Moleküle im Vesikel dienen wahrscheinlich als Kristallisationskern
- Bildung erster Hydroxylapatit-Kristalle um die Kristallisationskerne in den Vesikeln
- Eigenständiges Heranwachsen der Kristalle, bis die Vesikelmembran durchstoßen wird
- Freisetzung der Kristalle in den Extrazellulärraum
- Heranwachsen der Kristalle im Extrazellulärraum und Anlagerung an Kollagenfibrillen
Hierarchie des Hormonsystems
- Tätigkeit von einigen Hormondrüsen wird über das Hypothalamus-
Hypophysensystem gesteuert- hypothalamisch-hypophysär-gonadotrope Achse
- hypothalamisch-hypophysär-adrenotrope Achse
- hypothalamisch-hypophysär-thyreotrope Achse
Wirkmechanismus über nukleäre Rezeptoren – Typ 2
- Schilddrüsenhormone diffundieren direkt in den Zellkern, wo der Rezeptor bereits an die DNA gebunden ist
Wirkmechanismus über nukleäre Rezeptoren – Typ 1
- Der Rezeptor stellt einen Transkriptionsfaktor dar, welcher eine Liganden (Hormon) Bindungsdomäne und eine DNA Bindungsdomäne aufweist (komplexiert mit einen Hitzeschockprotein
- Typ 1 Rezeptoren (Beispiel: Androgenrezeptor) binden an den Rezeptor und veranlassen dadurch die Freisetzung des Hitzeschockproteins
- Nach Dimerisierung, Translokation in den Nucleus und Bindung von Co-Faktoren kann er die Transkription veranlassen
Proteohormone und Peptidhormone
- lipidunlösliche/lipophobe
- Beispiele Insulin, EPO und PTH
Wirkung:
- Bindung an einen Rezeptor
- Intrazelluläre Antwort über
- Proteinkinase Aktivitäten des Rezeptors
- G-Protein und second messengern (z.B. cAMP, IP3)
- Rezeptor stellt einen Ionenkanal dar, der Leitfähigkeit für bestimmte
Ionen verändert
Aminosäurederivate
- kleine Moleküle, die aus einer einzelnen Aminosäure synthetisiert werden
- Tyrosinabkömmlinge: Adrenalin und Thyroxin
- Thyroxin ist lipidlöslich
- Adrenalin ist wasserlöslich
- Unterschiedliche Transportmechanismen und Lokalisation der Rezeptoren
Steroidhormone
- Aus Cholesterolmolekülen synthetisiert
- Besiepiele: Corticosteroide (Nebenniere) und die
steroidalen Sexualhormone (Gonanden)
Aglanduläre Hormone
- Werden in spezialisierten Einzelzellen gebildet
- Gelangen durch Diffusion im Interstitium zum Erfolgsorgan (parakriner Mechanismus)
- Beispiel: Gastrin
Glanduläre Hormone
- In Drüsen gebildet und an die Blutbahn abgegeben
- Adrenotrope Hormone kontrollieren die Nebenniere (ACTH)
- Periphere Hormone wirken auf andere Organe (Cortisol, Insulin)
Neurosekretorische Hormone
- Ausgeschüttet von neurosekretorischen Zellen (besondere Neuronen) im Hypothalamus
- Gelangen über einen meist kurzen Transportweg zu ihren Zielorganen
- Beispiel: Corticotropes-Releasing Hormon (CRH)
lipidlösliche Hormone
- haben meistens eine Steroidstruktur
- überwinden die Zellmembran und wirken daher direkt am Zellkern über Transkription und Translation auf die Neusynthese von Proteinen
- z.B. Geschlechtshormone, Glukokortikoide, Mineralkortikoide
wasserlösliche Hormone
- Meist Peptide wie z.B. Insulin, ADH (antidiuretisches Hormon), oder kleine Proteine wie Wachstumshormon
- Hormone mit Aminstruktur wie z.B. Adrenalin, Schilddrüsenhormone
- können die Zellwand nicht überwinden; Rezeptoren befinden sich auf der Zellmembran
- Bildung von sekundären Botenstoffen im Zellinneren ( z.B. cAMP)
Hormone und Hormonsystem
- chemische Botenstoffe
- werden in spezialisierten Geweben der Hormondrüsen gebildet
- werden direkt ins Blut oder Gewebsflüssigkeit abgegeben (Transport zum Wirkort)
- Hormone ändern spezifisch die Aktivität ihrer Zielzellen
- Hormonsystem besteht aus einzelnen Organen an festgelegten Orten
- Lösliche Botenstoffe mit Fernwirkung
- Nervensystem: weitreichende Zellen aber kurze Wege für Botenstoffe (Neurotransmitter)
- Hormonsystem: begrenzte Organe aber weitwirkende Botenstoffe (Hormone)
Rezeptor-Tyrosin-Kinase (RTK)
- Die RTK liegt im unaktivierten Zustand als nicht-phosphoryliertes Monomer zum Teil in der Zellmembran
- Die Rezeptoren ragen aus der Zelle heraus, die Peptidmonomere mit den Tyrosingruppen ins Zellinnere hinein
- Bindet ein Ligand an die extrazelluläre Domäne der RTK, dimerisieren zwei RTKs
- Nach der Dimerisierung überträgt jede RTK eine Phosphatgruppe von ATP auf die andere RTK = Autophosphorylierung
- Nach der Autophosphorylierung fungieren die Phosphotyrosine als Bindungs- und Aktivierungsstellen für weitere Proteine, in der Regel für Enzyme
G-Protein gekoppelter Rezeptor (GPCRs)
- Inaktiver Zustand:
- G-Protein ist aus einem Heterotrimer (α-, β- und γ-Untereinheit) aufgebaut und daran gebunden
- GDP ist an die α-Einheit gebunden
- Durch Interaktion des Liganden mit dem GPCR wird in der intrazellulären Domäne des Rezeptors eine Konformationsänderung induziert → Abspaltung der Heterodimeren β- γ-Einheit und Bindung von GTP → Aktivierung des G-Proteins
- Folglich wird durch die aktive α-Untereinheit die Signalkaskade eingeleitet
7TM Rezeptor
- Signaltransduktionswege der 7TM-Rezeptoren laufen über G-Proteine. Daher bezeichnet man sie häufig auch als G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs)
- Gehören zu den Membranrezeptoren deren gemeinsames Merkmal die 7-Helix-Bündelstruktur ist
- Hierzu gehören alle G-Protein gekoppelten rezeptoren
- Zur Gruppe der 7-Transmembranhelix-Rezeptoren zählen:
- Lichtrezeptoren
- Geruchsrezeptoren
- Hormonrezeptoren
Prinzip der Signalübertragung
- Signalwahrnehmung durch Interaktion mit Zelloberflächenrezeptor:
- Ausschüttung eines primären Botenstoffs
- Signalmoleküle (Ligand) binden an Rezeptoren in der Zellmembran
- Übertragen der Information an das Zellinnere, dass Molekül gebunden hat
- Verstärkung des Signals durch Aktivierung bestimmter Kaskaden:
- Konformationsänderung wird durch sekundäre Botenstoffe weitervermittelt
- Konzentrationsänderung von sekundären Botenstoffen wie z. B. cAMP, cGMP oder der Ca2+-Ionen tritt ein
- Übertragung des Signals durch Aktivierung von Effektoren:
- Effektoren wirken direkt auf physiologische Reaktion ein
- Pumpen oder Kanäle werden geöffnet, Enzyme oder Transkriptionsfaktoren aktiviert
- Auslösung von Reaktionen:
- Steuerung von Stoffwechselwegen, Genexpression, Durchlässigkeit von Membranen
- Rückkopplungsmechanismen steuern Signalübertragungsvorgang und beenden dann die Signalübertragung.
Natwort auf Langzeitstress
Wirkung von Mineralcorticoiden:
- Zurückhaltung von Natriumionen und Wasser durch die Nieren
- Erhöhung von Blutvolumen und Blutdruck
Wirkung von Glucocorticoiden:
- Abbau von Proteinen und Fetten und deren Umwandlung zu Glucose, was den Blutzuckerspiegel erhöht
- Immunsystem wird möglicherweise gehemmt
Cortisolwerte
- Bestimmung im Blutserum, Speichel und Urin.
- Im Serum ist Cortisol vorwiegend an Plasmaproteine (z.B. Transcortin) gebunden
- Im Speichel und Urin liegt das freie (biologisch aktive) Cortisol vor
- In der Regel führt man ergänzend Funktionstests durch:
- Dexamethason-Suppressionstest
- ACTH-Stimulationstest
- CRH-Test
- Cortisol-Werte sind Zeitabhängig
