B2: KV1 Endokrine Regulation

- Einführung - Klassifikation von Hormonen - Hypothalamus-Hypophysen-Achse - Rezeptoren - Wachstumshormon

- Einführung - Klassifikation von Hormonen - Hypothalamus-Hypophysen-Achse - Rezeptoren - Wachstumshormon


S. K.
Diese Lernkarten behandeln die endokrine Regulation des Wachstums auf Universitätsniveau. Sie konzentrieren sich auf die Rolle von Wachstumshormon (GH), IGF-1, Rezeptoren und deren Regulation durch den Hypothalamus und Hypophysenvorderlappen. Die Karteikarten erklären die Wirkungen von Hormonen wie Insulin, Schilddrüsenhormonen und Sexualhormonen auf das Wachstum, sowie die Auswirkungen von GH-Mangel oder -Überschuss. Ideal für Medizinstudenten und Pharmazie-Studierende, die die komplexen Zusammenhänge der endokrinen Regulation verstehen möchten.
Cartes-fiches
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Langue
Allemand
Catégorie
Médecine/Pharmacie
Niveau
Université
Créé / Mis à jour
23.05.2015 / 24.04.2024

Cartes-fiches

Wie kann Wachstumshormon seine Effekte vermitteln (ohne GPCR)?

Der Rezeptor von GH besitzt Janus-Kinase-Domäne (gehört zur Familie der intrazellulären Non-Rezeptor-Tyrosinkinasen). Tyrosin-Kinase kann Proteine phosphorylieren.

Synthese von Aminosäurenhormonen

- Ort

- Ablauf

  • Nebennierenmark
  • Aus Tyrosin entsteht durch die Tyrosinhydroxylase  (Hydroxylierung) DOPA (= Dihydroxyphenylalanin)
  • DOPA wird durch die Aminosäuren-Decarboxylase (Entfernung CO2) zu Dopamin umgewandelt.
  • Aus Dopamin kann durch die Dopamin-Beta-Hydroxylase (Hydroxylierung) Noradrenalin hergestellt werden.
  • Aus Noradrenalin kann mithilfe des Enzyms Phenylethanolamin-N-Methyltransferase Adrenalin hergestellt werden.

Wo und wie wird das Aminosäurenhormon Serotonin hergestellt werden?

  • Endokrinzellen der Darmmukosa
  • Aus Tryptophan macht die Tryptophan-Hydroxylase (Hydroxylierung) 5-Hydroxytroptophan.
  • Aus 5-Hydroxytryptophan kann durch das Enzym 5-Hydroxytryptophan-Decarboxylase (-CO2) Serotonin (= 5-Hydroxytryptamin) hergestellt werden.

Gibt es bei den Aminosäurenhormone Feedback-Mechanismen?

Nein. Die Hormonspiegel werden im Blut nicht detektiert. Es gibt aber ein indirektes Feedback: Der physiologische Effekt wird detektiert (z.B. Blutdruck durch Dehnungsrezeptoren).

Synthese der Steroidhormone

- Ort

- Ablauf

  • Nebennierenrinde oder Geschlechtsorgane (Gonaden)
  • Steroidhormone werden aus Cholesterin hergestellt, das entweder via LDL (80%) aufgenommen wird oder de-novo synthetisiert (20%) wird. Detaillierte Syntheseweg siehe später.

Wie vermitteln Steroidhormone ihre Effekte?

1. Steroidhormone gelangen durch einfache Diffusion in die Zielzellen.

2. Sie binden an nukleare Rezeptoren im Zytosol (oder im Nukleus). Erfolgt mit hoher Affinität.

3. Die Bindung verändert die Konformation des Rezeptors (heat shock protein wird abgespalten), so dass der aktive Rezeptor-Hormon-Komplex entsteht. Er bindet mit hoher Affinität an spezifische DNA-Sequenzen -> sog. SRE  = steroid responsive element

Welche Hormonrezeptoren liegen im Zellkern der Zielzellen?

Rezeptoren für die Schilddrüsenhormone

Wie heissen die Rezeptoren der Steroidhormone?

Zink-Finger-Rezeptoren (können auch Transkriptionsfaktoren sein, binden spezifisch an DNA oder RNA und können somit die Gentranskription beeinflussen).

Zu welcher Gruppe gehört das Wachstumshormon?

= Peptidhormon

In welcher Entwicklungsphase des Menschen findet eine ausgeprägte GH-Produktion statt?

Während der Wachstumsphase/Pubertät.

Um welche Uhrzeit wird am meisten GH produziert?

Während des Schlafes (während der ersten Schlafstunden).

Wie erfolgt die Sezernierung von GH?

pulsartig/pulsatil

Welche Faktoren können den GH-Spiegel steigern?

  • Sport
  • Stress
  • proteinreiche Mahlzeiten
  • Fasten

Wie liegt GH im Plasma vor?

  • 60% frei
  • 40% gebunden am GH-binding protein (erhöht die Halbwertszeit)

Die Wirkung von GH in einem Wort beschreiben?!

Anabol.

Synthese von Growth Hormon

  1. Growth hormon releasing hormon wird vom Hypothalamus syntetisiert und gelangt in die Portalgefässe.
  2. GHRH wirkt auf somatotrope Zellen des Hypophysenvorderlappens. Es bindet an einen G-Protein-gekoppelten Rezeptor, wodurch die G-alpha-Untereinheit aktiviert wird.
  3. Die Untereinheit aktiviert die Adenylatzyklase, die ATP in cAMP umwandelt. cAMP stimuliert die Gentranskription und die Synthese von GH. Ausserdem stimuliert es die Öffnung von Ca-Kanälen über die Proteinkinase A. Ein erhöhter intrazellulärer Ca-Spiegel führt zur Freisetzung von GH.
  4. GH wirkt nun an verschiedenen Orten des Körpers.

Wie reguliert Somatostatin die GH-Produktion?

Somatostatin stimuliert beim G-Protein die G-inhibierende Untereinheit, wodurch die Adenylatzyklase gehemmt wird. Es wird kein oder weniger GH ausgeschüttet.

Wie ist der zelluläre Wirkungsmechanismus des Growth hormon?

GH wirkt auf Tyrosin-Kinase-assoziierte GH-Rezeptoren (= Janus-Kinasen) der Leber. Der Rezeptor formt ein Dimer, sobald GH (Ligand) bindet. Die Konformationsänderung zum Dimer erhöht die Aktivität der Tyrosin-Kinase. Die Tyrosin-Kinasen phosphorylieren Enzyme und modulieren so die Aktivität der Zielzelle.

Wie wird die Synthese von IGF-1 stimuliert?

Durch GH, das auf die Leber wirkt.

Weshalb der Name Insulin-like growth factor?

Weil die Gensequenz von IGF derjenigen von Insulin ähnelt, die Wirkungen jedoch denen vom Wachstumshormon gleichen.

Insulin-like Growth factors werden so genannt, weil sie Insulin-ähnliche Aktionen in isolierten Fetttzellen auslösen und eine Hypoglykämie verursachen können. IGF-1 wird v.a. in der Leber produziert. IGF-1 ist vom zirkulierenden GH abhängig (IGF-2 weniger)

Indirekte Wirkungen via IGF-1

  • Stimuliert die Teilung & Vermehrung der Chondrozyten = Knorpelzellen in den Knorpelgeweben und bewirkt eine vermehrte Kollagensynthese
  • bis zum Ende der Pubertät ausgeschüttetes GH stimuliert die Bildung von Chondrozyten in den Epiphysenfugen. Gegen Ende der Pubertät kommt es dann mit dem Absinken des GH-Spiegels und der Bildung von Sexualhormonen (Testosteron, Östrogen) zu einer Verknöcherung der Knorpelmasse und zum Abschluss der Epiphysenfugen.
  • Erhaltung der Knochendichte- und Härte (im Erwachsenenalter)
  • fördert die Aufnahme von Sulfationen in Knorpel- und Knochengewebe

 = Stimulation des Knorpelwachstums sowie des Längenwachstums der Knochen bis zum Ende der Pubertät.

Wo wird IGF-1 synthetisiert?

Es stammt zum grössten Teil aus der Leber. IGF-1 wird aber auch in Geweben wie Muskel, Knorpel, Knochen hergestellt (dort hat es dann parakrine und autokrine Wirkung).

Wie wirkt IGF-1?

Seine Effekte erfolgen über dne Tyrosin-Kinase-Rezeptor. Rezeptor-Autophosphorylierung & Phosphorylierung von Enzymen.

Was sind die direkten Wirkungen via GH-Rezeptoren?

  • erhöhte Lipolyse im Fett (freigesetzte FS weren als Energieträger für die Proteinsynthese benötigt)
  • erhöhte Glukoneogenese (Leber)
  • erhöhte Glykogenolyse (Leber)
  • verminderte Glukoseaufnahme in Muskelzellen

= bei energieverbrauchenden Prozessen (körperliche Aktivität, psychischer Stress, Fasten, Diät mit hohem Proteinanteil) bewirkt GH eine Insulin-antagonistische (diabetogene) Antwort

Wirkungen von GH über verschiedene Rezeptoren

  • indirekte Wirkung via IGF-1-Rezeptoren: langanhaltend
    • erhöhte Chondrogenese
    • erhöhte Osteogenese
    • erhöhte Proteinsynthese im Muskel
    • erhöhte Zellteilung
  • direkte Wirkung via GH-Rezeptoren: akut
    • erhöhte Lipolyse
    • erhöhte Glukoneogenese
    • erhöhte Glykogenolyse
    • verminderte Glukoseaufnahme im Muskel

Wie wirkt das GH im Erwachsenenalter?

Über GH, nicht mehr über IGF-1.

IGF-2

- Bedeutung

- Funktion

- NB (Ausschüttung)

  • IGF-II ist beim Fötus und im frühen Kinderstadium wichtig. Ansonsten hat es ähnliche Wachstumswirkungen wie IGF-1 und kann eine Hypoglykämie (wie Insulin) verursachen.
  • Wirkungen:
    • Embryonalentwicklung: Stimulation des Wachstums und der Entwicklung
    • anabole Funktionen: Glukoseaufnahme in Fett- und Muskelzellen
    • Follikulogenese: Stimulation der Proliferation der Theca- und Granulosazellen
    • Nach der Ovulation: Stimulation der Progesteronsekretion
  • IGF-2 wird nicht aufgrund von GH ausgeschütet!

Welche Bedeutung haben GH und IGF-1 während den Entwicklungstadien des Körpers?

  • vor der Geburt: IGF-2
  • frühes Kinderstadium: es findet ein starkes Wachstum statt, welches nicht mit IGF-1 korreliert
  • während der Pubertät: Spitze des Wachstums korreliert mit dem IGF-1-Gipfel, GH-Spiegel ebenfalls hoch
  • Nach der Pubertät: kein Längenwachstum mehr. GH und IGF-1 sind weiterhin wichtige Regulatoren des Körpers (Muskelaufbau, Fettabbau)
  • Vor und nach der Pubertät korreliert der Plasmaspiegel von IGF-2 nicht mehr mit den Wachstumsraten.

Regulationsmechanismen der GH-Ausschüttung

  • GHRH = releasing hormon
  • Somatostatin = growth hormon inhibiting hormon
  • IGF-1
  • GH
  • energieverbrauchende Prozesse

Wie reguliert GHRH die Ausschüttung von GH?

GHRH (im Hypothalamus produziert) bewirkt eine Ausschüttung von GH (wirkt auf Hypophysenvorderlappen).

Wie regulieren energieverbrauchende Prozesse (körperliche Tätigkeit, psychischer Stress, Hungern) sich auf die GH-Ausschüttung aus?

Die Sekretion von GH wird stimuliert.

Was bewirkt Somatostatin bei der GH-Sekretion?

GH wird negativ durch Somatostatin (= Growth hormon inhibitin Hormon) reguliert, welches vom Hypothalamus (periventrikuläre Region, 14 AS) gebildet wird.Somatostatin bindet an den GPCR auf somatotropen Zellen und aktiviert die G alpha inhibierende Untereinheit, welche die Adenylatzyklase hemmt. Der Calcium-Spiegel nimmt ab. GH wird nicht oder vermindert ausgeschüttet.

Wie wirkt sich IGF-1 auf die GH-Sezernierung aus?

1. IGF-1 hemmt (indirekt) die GHRH-Sezernierung im Hypothalamus.

2. IGH-1 hemmt die Ausschüttung von GH indirekt durch Stimulierung der Sekretion von Somatostatin in den Kernen der periventrikulären Region.

3. IGF-1 hemmt direkt die Ausschüttung von GH in somatotropen Zellen des Hypophysenvorderlappens (vermutlich via IGF-Tyrosin-Kinase-Rezeptor).

Wie reguliert GH seine eigene Ausschüttung?

GH hemmt seine eigene Sezernierung in den somatotropen Zellen = short loop feedback

Wann kommt es zum Gigantismus (= ausgeprägten, proportionierten Hochwuchs des Menschen)?

  • Überproduktion von GH während der Wachstumsphase

Wann kommt es zum Zwergwuchs?

  • Defizit von GH während der Wachstusmsphase

Wann kommt es zu Akromegalie (Riesenwuchs der Körperendteile; Hände, Füsse, Gesicht)?

  • Überproduktion von GH nach der Pubertät

Wozu führt ein Defizit an GH nach der Pubertät?

Keine wichtigen Konsequenzen.

Weshalb entsteht Akromegalie? Wie ist es gekennzeichnet?

Überproduktion von GH nach der Pubertät. = übermässiges Wachstum an den noch nicht verknöcherten Zonen und Weichteilen (Nase, Kinn, Finger, Schädelknochen, Zunge). Wachstum von Knochen, Haut, Muskeln, Herz, Leber und GIT. Dabei kommt es aber nicht zu einem Längenwachstum der Knochen, da die Epiphysenfugen bereits geschlossen sind (= Ende Pubertät). Deshalb leiden Patienten mit Akromegalie unter einer Verdickung von Knochen und Weichteilen von Kopf, Händen, Füssen und andere Körperteile. Wenn keine Behandlung stattfindet, kommt es zum Tod durch Gelenkdeformitäten, Bluthochdruck, pulmonale Insuffizienz und Herzversagen.

Welchen Hormonen ist das Wachstumshormon homolog?

  • Prolaktin
  • Plazentolaktogene (hCS1 und 2)
  • placent-variant GH (pvGH)

Étudier