Endokrinsystem

• Endokrinologie: Lehre der Hormone
• Hormon: chemischer Botenstoff, der in speziellen Drüsenzellen produziert wird, in die Blutbahn gelangt und an den Zielorganen eine spezifische Wirkung auslösen (Schlüssel-Schloss-Prinzip). Hormonproduzierende Drüsen werden als endokrine Drüsen bezeichnet.
• Gewebshormon: Die Hormonproduktion findet nicht nur in den speziellen endokrinen Drüsen statt, sondern sie findet auch in spezialisierten Zellen in Geweben statt, die andere Aufgaben erfüllen. Diese Botenstoffe werden als Gewebshormone bezeichnet und finden sich beispielsweise im Magendarmtrakt, in dem sie den komplexen Ablauf der Verdauung steuern.

• Signalübermittlung:
  • Nervensystem: elektrisch (Neuron, Axon) und chemisch (Synapse)
  • Hormonsystem: chemisch (Hormone)
• Zielzellen:
  • Nervensystem: Muskelzellen, Drüsenzellen, andere Nervenzellen
  • Hormonsystem: Alle Körperzellen mit passendem (spezifischem) Hormonrezeptor
• Wirkungseintritt:
  • Nervensystem: Millisekunden bis Sekunden
  • Hormonsystem: Sekunden bis Monate
• Folgereaktion:
  • Nervensystem: Muskelkontraktion, Drüsensekretion oder Aktivierung anderer Nervenzellen
  • Hormonsystem: Vor allem Änderung der Stoffwechselaktivität (z.B. Wachstum)

• Die Zusammensetzung des inneren Milieus (Elektrolyte, Blutdruck, Wasser, u.a.)
• Den Organstoffwechsel und die Energiebilanz (z.B. Blutzucker)
• Reaktionen auf Stress, Verletzungen, Infektionen, Durst, Hunger und Temperaturextreme
• Wachstum und Entwicklung
• Fortpflanzungsvorgänge wie Eisprung, Reifung der Samenzellen, Befruchtung, Versorgung des Kindes im Mutterleib, Geburt sowie Ernährung des Neugeborenen

• Der Hypothalamus
• Die Hypophyse
• Die Epiphyse (Zirbeldrüse)
• Die Schilddrüse
• Die Nebenschilddrüsen
• Die Nebennieren
• Die Bauchspeicheldrüse
• Die Ovarien bei der Frau, Hoden beim Mann
• Die Plazenta der schwangeren Frau

• Endokrine Regulationen lassen sich als ein Regelkreis beschreiben, in dem der Erfolg der Regelfunktion eines Hormons dem regelnden Teil direkt oder indirekt zurückgemeldet wird.
• Im Normalfall ist diese Rückkopplung negativ. Ein regelndes Hormon wird ausgeschüttet, seine Konzentration und somit Wirkung auf die Zellen der Erfolgsorgane, wird an die hormonproduzierenden Zellen rückgemeldet und dadurch im Falle des negativen Feedbacks seine Ausschüttung gebremst. Die rückkoppelnde Wirkung  kann entweder humoral, das heisst durch Messung der Bluthormonkonzentration im Regler, oder auf nervalem Wege erfolgen. => wenn genug vorhanden ist, wird kein Hormon produziert
• Sehr selten besteht eine positive Rückkopplung. Bei diesem positiven Feedback löst ein Hormon an der Zielzelle eine Reaktion aus, die verstärkend auf seine eigene Ausschüttung wirkt. => muss noch produziert werden - einziger positiver Prozess ist der Stillprozess => Milchdrüsenproduktion solange Säugling an der Brustwarze zieht, wird es produziert
• Hypothalamus ist der oberste Regler
• Ist-Wert, die Menge des zirkulierenden effektorischen Hormons wird im Hypothalamus gemessen und mit dem Soll-Wert verglichen, der durch äussere und innere Faktoren, wie psychische Vorgänge, mitbestimmt wird.

• Die Regulationen der vegetativen Körperfunktionen werden über das endokrine System und über das vegetative Nervensystem gesteuert. Das Zusammenspiel dieser beiden System erfordert eine enge Koordination, für die der Hypothalamus verantwortlich ist. In ihm liegen die wichtigsten Hirngebiete für die Regelung des Inneren Milieus und die übergeordneten vegetativen Zentren, die die Aktivität des vegetativen Nervensystems und der Hormonabgabe der Hypophyse steuern.
• So bilden der Hypothalamus und die Hypophyse eine übergeordnete Funktionseinheit für die verschiedenen hormonalen Regulationen, welche als hypothalamisch-hypophysäres System bezeichnet wird. Es ist das Zentrum vieler Hormonregelkreise und wird durch Anteile des ZNS, wie beispielsweise dem limbischen System in seiner Funktion beeinflusst.

• Glandotrope Hormone: wirken auf andere, im Regelkreis nachgeschaltete hormonelle Drüsen und steuern deren Hormonausschüttung. Die meisten Hormone des Hypothalamus und der Hypophyse sind glandotrope Hormone
• Effektorische Hormone wirken direkt auf die Zielorgane und lösen dort eine spezifische Zellantwort aus.

• Der Hypothalamus, der Boden des Zwischenhirns, produziert zahlreiche glandotrope und effektorische Hormone. Die Hypophyse, ein erbsengrosses Organ, liegt in der Sella turcica (Türkensattel, knöcherne Grube der Schädelbasis) und steht über dem Hypophysenstil mit dem Zwischenhirn in Verbindung. Sie gliedert sich in zwei Anteile:
  • Der Hypothalamus steht über Nervenbahnen (Axone) mit der Hypophysenhinterlappen in Verbindung
  • Der grössere Anteil der Hypophyse, der Hypophysenvorderlappen ist von Kapillaren umgeben. Der Hypophysenvorderlappen weist keine Nervenverbindungen zum Hypothalamus auf, sondern die Regulation erfolgt über den Blutweg. Dabei werden die Releasing und Inhibiting Hormone  des Hypothalamus in die Adenhypophysenkapillaren abgegeben, die in den hypophysären Portalkreislauf münden, der auch als Pfortadersystem bezeichnet wird. Dieser verzweigt sich im Hypophysenvorderlappen zu einem zweiten Kapillarnetz.

• Das Wachstumshormon Somatropin
  • Das Wachstumshormon, ein Hormon des Hypophysenvorderlappens, stellt für das Wachstum des Menschen ein essentielles Hormon dar. Seine Ausschüttung wird durch ein Releasinghormon des Hypothalamus gefördert und durch ein Inhibitinghormon gedämpft. Das somatotrope Hormon = Somatotropin = Wachstumshormon besitzt ein sehr breites Wirkungsspektrum und sein Zielorgan sind alle Zellen im Körper. Das Somatotropin lässt den Blutzucker ansteigen. Dieser steht der stimulierten Zelle somit zum Wachstum zur Verfügung. Im Stoffwechsel entwickelt das Somatotropin somit eine anabole (aufbauende) Wirkung und stimuliert das Knochen. Und Knorpelwachstum, die Proteinsynthese und die Zellteilung. Beim Jugendlichen steigert dies die Aktivität des Epipyhsenknorpels und damit das Längenwachstum. Die volle Wirkung des STH wird aber nur erreicht, wenn gleichzeitig Schilddrüsen-, Nebennierenrinden- und Sexualhormone in physiologischen Konzentrationen vorhanden sind.
• Das Prolaktin
  • Das im Hypophysenvorderlappen gebildete Prolaktin findet sich sowohl beim Mann wie auch bei der Frau. Eine Funktion ist jedoch nur bei der Frau bekannt. Während der Schwangerschaft bewirken das Östrogen und das Progesteron in der Brust die Bildung ovn Milchgängen und der sezernierenden Endstücke des Drüsengewebes. Prolaktin wirkt gegen Ende der Schwangerschaft auf die Brustdrüse und bewirkt dort die Milchproduktion. Die gemeinsame Wirkung aller 3 Hormone kann zu einer starken Vergrösserung der Brust führen. Das Prolaktin dämpft zudem die Bildung des Releasinghomrons der Sexualhormone und somit das FSH und LH. Stillt eine Frau nach der Geburt ihr Kind, wird über die Bruststimulation die Prolaktinproduktion aufrechterhalten, und in den ersten Monaten kann so der weibliche Zyklus durch das Stillen, als unzuverlässige Schwangerschaftsverhütung, unterdrückt werden.

Adiuretin (ADH) und das Oxytoxin

Die rund 25g schwere Thyroidea = Schilddrüse besteht aus zwei Drüsenlappen, die seitlich der Trachea in Höhe des 2. und 4. Trachealknorpels liegen und dem Isthmus an der Tracheavorderseite. Dieser Isthmus verbindet als schmale Gewebebrücke die beiden Lappen. Beim Gesunden ist die Thyroidea von aussen nicht sichtbar und nur grenzwertig tastbar. Histologisch baut sich die Schilddrüse aus unregelmässig gestalteten Bläschen (Follikeln) auf, deren Wand von einem einschichtigen hormonproduzierendem Epithel gebildet wird. Im inneren der Follikel werden die Schilddrüsenhormone T3 und T4 gespeichert. Bei Bedarf können die Hormone in den Körper freigesetzt werden.

• Thyroxin T4
• Trijodthyronin T3
• Calcitonin, senkt Kalziumspiegel und reguliert mit Vitamin D3 - Gegenspieler vom Parathormon

• Zur Synthese dieser Hormone verwendet die Schilddrüse Jod. Da Jod für den Menschen durch den Bedarf der Schilddrüse eine essentielles Spurenelement ist. Im Alpengebiet aber selten vorkommt, ist die Schweiz ein Jodmangelgebiet. Bei einem eingeschränkten Jodangebot ist die Hormonproduktion der Schilddrüse erschwert, so dass die Thyroidea durch die erhöhte Stimulation durch die glandotropen Hormone mit einer Volumenzunahme reagiert. So kann der Jodmangel eine der Ursachen für ein Struma (Kropf) sein.
• Die Schilddrüsenhormone entwickeln ihre Wirkung in praktisch allen Organen und stimulieren den gesamten Metabolismus. So finden sich folgende Wirkungen:
  • Stimulation des Stoffwechsels erhöht sich der Energieumsatz, die Wärmeproduktion und folglich der Sauerstoffbedarf. Der Fett- und Kohlenhydratabbau wird gefördert.
  • Die jodhaltigen Hormone bewirken eine Steigerung der Herztätigkeit. Sie steigern nicht nur die Kontraktilität sondern bewirken auch eine Zunahme der Erregungsbildungs- und der Erregungsleitungsgeschwindigkeit.
  • Der Aktivitätszustand des Nervensystems wird durch die Schilddrüsenhormone erhöht
  • Die Schilddrüsenhormone fördern das Körperwachstum und die Hirnentwicklung beim Kind. Vor allem im Säuglings- und Kindesalter hinterlässt eine Schilddrüsenunterfunktion, bspw. Durch Jodmangel, schlimme Folgen, da die Kinder irreversibel geist retardiert und kleinwüchsig bleiben.

Das Calcitonin wird in der Schilddrüse produziert und ist im Zusammenspiel mit Vitamin D und dem Parathormon, das in den Nebenschilddrüsen produziert wird, wichtig für den Kalzium- und Phosphatstoffwechsel.

Parathormon erhöht den Kalziumspiegel im Blut. Dabei wirkt es im Bezug auf das Kalzium antagonistisch zum Calcitonin der Thyroidea, welches eine Kalziumblutspiegelsenkung anstrebt.

Erhöht den Blutkalziumspiegel. In der Niere macht das Vitamin D3 Hormon, dass es zu einer Steigerung der Kalziumrückresorption  kommt. Genau so wie im Darm.

• Zwei 5-7g schwere, pyramidenförmige Drüsen, sitzen den oberen Nierenpolen auf. Sie werden von den Nieren durch eine dünne Fettschicht getrennt und sind dank drei versorgenden Arterien sehr gut durchblutet. Histologisch und funktionell besteht die Nebenniere aus zwei Hormondrüsen mit unterschiedlichem entwicklungsgeschichtlichem Ursprung.
  • Nebennierenrinde
  • Nebennierenmark

• Mineralcorticoide
  • Sind Steroidhormone mit ihrem Hauptvertreter Aldosteron und sind an der Regulation des Elektrolyt- und Wasserhaushaltes beteiligt. 
  • Die Sekretion des Aldosterons aus der NNR wird über zwei Mechanismen gesteuert, wobei die beiden Stimuli des Natriummangels und der Blutvolumenabnahme von wesentlicher Bedeutung sind.
    • Die NNR reagiert direkt auf die Konzentration von Natrium und Kalium im Blu
• Glucocorticoide
  • Lebenswichtige Glucocorticoide werden die Hormone wie das Cortisol (aktive Form), das Cortison (inaktive Form) und das Corticosteron (Zwischenprodukt bei der Synthese von Steroidhormonen) zusammengefasst. Dabei stellt das Cortisol das häufigste und wirksamste Gluccorticoid dar. Wie alle Hormone der Nebennierenrinde gehören die Glucocorticoide zu den Steroidhormonen. Die Glucocorticoide steuern, gemeinsam mit anderen Hormonen, viele Stoffwechselvorgänge des Körpers im Sinne einer Bereitstellung von Energieträgern für Stresssituationen. Diese Energieträger sind vor allem Glucose und Fettsäuren. Die Ausschüttung der Glucocortcoide wird durch ein hypothalamisches Releasinghormon (CRH) bzw. das hypophysäre ACTH (Adrenocorticotropes Hormon) gesteuert.
• Androgene (männliche Sexualhormone)
  • Die NNR beider Geschlechter produziert einen kleinen Teil Androgene, der männlichen Sexualhormone, die zu den Steroidhormonen gehören. Die Androgenvertreter aus der NNR erreichen im Gegensatz zum Testosteron der Hoden nur eine geringe Konzentration, so dass sie im gesunden Körper nur eine untergeordnete Rolle spielen.

• Im Rahmen einer Stressreaktion werden die Glucocorticoide in grossen Mengen sezerniert und regulieren zusammen mit den Hormonen des NNM (Adrenalin und Noradrenalin) die Reaktion des Körpers. Unter normalen physiologischen Bedingungen stehen folgende Wirkungen der Glucocorticoide im Vordergrund:
  • Stoffwechselwirkung
    • Erhöhung der Zuckerneubildung (Gluconeogenese) und der Glygogensynthese in der Leber, daraus resultiert eine Erhöhung der Glucosekonzentration im Blut.
    • Verstärkter Proteinabbau (Proteolyse) mit erhöhter  Glukosebildung aus den freigesetzten Aminosäuren
    • Fettabbau (Lipolyse)  in der Peripherie und damit Freisetzung von Fettsäuren ins Blut
  • Daneben sind noch weitere Effekte bekannt, die zur Stressbewältigung beitragen
    • Reduktion der Lymphozyten und anderer Leukozyten und somit Entzündungshemmung
    • Erhöhung der zentralnervösen Erregbarkeit
    • Steigerung der Widerstandsfähigkeit gegen Stress
    • Steigerung des Effektes von Adrenalin und Noradrenalin
• Der Regelkreis der Glucocorticoid Sekretion wird durch den Mechanismus der negativen Rückkoppelung mitgesteuert. Sowohl die CRH- , wie auch die ACTH-Freisetzung wir durch hohe Glucocorticoid Konzentrationen im Blut gehemmt. Höhere Zentren des ZNS beeinflussen die Glucorortoidauschüttung im Sinne einer Soll-Wertverstellung bspw. Im Rahmen einer Stressreaktion.

• Therapeutische Wirkungen
  • Die Entzündungshemmung durch Herabsetzung der Funktionen des Immunsystems wird bei chronischen Entzündungen und Autoimmunkrankheiten ausgenützt
  • Die antiallergische Wirkung basiert auf einer verminderten Antikörperbildung und Reduktion der Histaminfreisetzung
• Nebenwirkungen:
  • Erhöhte Infektanfälligkeit durch die Immunsuppression (Schwächung der Immunsystemreaktivität)
  • Erhöhung des Blutzuckers (Steroiddiabetes)
  • Umverteilung des Fettes führt zu einem Vollmondgesicht, einer Stammfettsucht und einem Stiernacken
  • Magen- und Duodenalulcera (Geschwür) bei gleichzeitigem Gebrauch von nichtsteroidalen Entzündungshemmern (Gruppe der Schmerzmittel) durch verminderte Schleimhautresistenz
  • Knochenschwund (Osteoporose)
  • Atrophie (Abbau) der Haut bei lokaler Anwendung
  • Bluthochdruck
  • Katarbildung im Auge (grauer Star)
  • Hemmung der Fibroblastenzellteilung führt zu schlecht heilenden Wunden
  • Emotionale Labilität (Steroidpsychose)
  • Bei chronisch erhöhten Glucocorticoid Dosen versiegt, durch die negative Rückkopplung der CRH- und ACTH-Ausschüttung, die körpereigene Glucocorticoid Produktion. Daher atrophiert die unstimulierte mittlere Zone der NNR. Daher dürfen chronische Cortisol Medikationen nur schrittweise reduziert werden, damit die NNR die Eigenproduktion wieder aufbauen kann.

• Aufgrund der Innervation durch den Sympathikus ist das Nebennierenmark keine Hormondrüse im engeren Sinn, sondern wird als verlängerter Arm des Sympathikus bezeichnet. So produzieren die Zellen des NNM das Adrenalin und das Noradrenalin. Diese wirken auch als Neurotransmitter im Nervensystem.
  • Steigerung der Herzfrequenz und Kontraktionskraft, Erhöhung des Blutdrucks
  • Erhöhung der Muskeldruchblutung
  • Erweiterung der Bronchien
  • Erhöhung des Blutzuckerspiegels im Sinne einer Energiebereitstellung
  • Denken zugunsten schematischer Fluchtreaktionen erschwert
  • Hemmung des Magen-Darm-Traktes

• Der Sympathikus, als Teil des vegetativen Nervensystems, passt die Körperfunktion äusseren Belastungen an und stellt ihn so auf eine nach aussen gerichtete Leistung, im Extremfall auf eine Kampf- oder Fluchtreaktion ein. So spielt er eine entscheidende Rolle zur Bewältigung von Stressreaktionen. Im NNM bewirkt der Sympathikus die Ausschüttung von Adrenalin und Noradrenalin in die Blutbahn und erreicht dadurch eine globale Stimulierung des Körpers im Sinne des Sympathikus.

• Über den Sympathikus wird innert Sekunden eine Ausschüttung der Katecholamine Adrenalin und Noradrenalin ins Blut ausgelöst. Ihre Wirkung dominiert kurzfristig die Stressreaktion, das heisst alle Organfunktionen, die zum Überleben notwendig sind, werden aktiviert.
• Gleichzeitig stimuliert die hypothalamische Ausschüttung von CRH (ein Realisinghormon) bzw. ACTH der Hypophyse die Nebennierenrinde zur Bildung von Cortisol. Langfristig, vor allem bei Dauerstress, dominieren neben den psychischen Effekten die Glucocorticoide, die deshalb auch als die eigentlichen Stresshormone gelten.
  • Durch die Immunschwächung treten Infektionen häufiger auf und werden nur langsam überwunden
  • Der Betroffene entwickelt eine innere Unruhe und leidet an Schlafstörungen
  • Die Lern- und Konzentrationsfähigkeit nimmt ab.

• Der endokrine Teil ist für die Synthese der Hormone, Insulin und Glucagon zuständig, welche den Glucosegehalt  des Blutes und die Zuckeraufnahme in die Zellen regulieren. Die Synthese der endokrinen Pankreashormone Insulin und Glucagon findet in spezialisierten Zellen statt. Diese sind in kleinen Inseln, den Lagerhans-Inseln (Inselorgane), in der ganzen Pankreas verteilt zu finden. Mit speziellen Färbemethoden lassen sich verschiedene Zellarten unterscheiden, die spezifisch ein Hormon ausschütten:
  • Die A-Zellen machen rund 25% der Inselorgane aus und synthetisieren das Glucagon
  • Etwa 60% der Inselzellen produzieren als B-Zellen das Insulin

Cortisol und Adrenalin

Im Mittelhirn findet sich die kleine Epiphyse (Zirbeldrüse). Diese Hormondrüse steuert mit ihrem Hormon Melatonin die innere biologische Uhr und wirkt somit auf den Schlaf-Wach-Rhythmus, die jahreszeitlichen Veränderungen der menschlichen Psyche und die Sexualfunktionen. Das Melatonin übt einen hemmenden Einfluss auf die Entwicklung der Keimdrüsen und die Sexualfunktion aus. Vieles über die Rolle der Epiphyse ist noch unbekannt, doch nach neusten Forschungsergebnissen wird sie zudem für den Alterungsprozess des menschlichen Körpers verantwortlich gemacht. Die Ausschüttung von Melatonin wird durch den Lichteinfall in die Rezeptoren der Netzhaut gesteuert. Dabei hemmt der Lichteinfall die Melatoninausschüttung, Dunkelheit fördert die Produktion.

• FSH und LH
• Männliche Androgene zu denen Testosteron gehört
• Weibliche Östrogene und der Gestagene

• Die Niere als Vitamin-D3-produzierendes Organ siehe Nebenschilddrüse in den oberen Lernzielen.
• Die Mitwirkung der Niere an der Regulation des Blutdruckes und des Elektrolyt- und Wasserhaushaltes über die Reninproduktion siehe Nebennierenrinde und Kurs Urologie.
• Zudem ist die Niere der Bildungsort des Hormons Erythropoetin (EPO) Sauerstoffmangel im Nierengewebe stimuliert die renale Produktion von Eryhtropoetin, das über den Blutweg zum Knochenmark gelangt und dort spezifisch von Erythrocyten steuert.