Endokrine Systeme

• Endokrinologie: Lehre von Hormonen

• Endokrines System: System verschiedener Organe, Gewebe und Zellgruppen steuert komplexe Körperfunktionen mithilfe von Hormonen

  • beteiligt and Vermittlung des Einflusses zentralenervöser Prozesse auf körperliche Funktionen

  • rückwirkende Effekte von Hormonen auf zentralnervöse Funktionen

• Endokrine Drüse: Hormon-Drüse, Produktabgabe direkt ins Blut

  • Schilddrüse, Hoden, Eierstöcke, etc.

• Exokrine Drüse: Drüse, Produktabgabe in Hohlräume oder Ausführungsgänge des Körpers

  • Schweiß, Speichel, Tränen, Pankreas

• Hormone: chemische Botenstoffe, Bildung an spezialisierten Hormon-Drüsen, direkte Freisetzung in Blutbahn und Bindung an spezifische Rezeptoren in der Zellmembran/im Zellinneren

EE: Kastration von jungen Hähnen (Berthold 1849)

• Gruppe I: Kontrollgruppe

  • normaler Körperbau

  • Paarungs- und Kampfverhalten

• Gruppe II: Hoden entfernt (keine normale Entwicklung)

  • verkümmerter Körperbau

  • kein Paarungs-/Kampfverhalten

• Gruppe III: Entfernung + Relokation (normale Entwicklung)

  • keine nervale Verbindung = Wirkung über Stoffe in Blutbahn (“Hormone”)

  • normaler Körperbau

  • Paarungs-/Kampfverhalten

• Interpretation: Stoffabgabe von Hoden an den Körper, die zu männlichen Phänotypen (Verhalten/Aussehen) führen

  • i.d.F. Testosteron

• abgestufte Wirkung

• Veränderung in Intensität und Auftretenswirksamkeit eines Verhaltens

• kein An-/Abschalten

• reziproker Zusammenhang zwischen Hormonen und Verhalten/Umwelt, Genen

Multiple Hormon-Wirkung

1. Ein Hormon kann mehrere Organe/Verhaltensweisen beeinflussen

2. Ein Verhalten kann auch durch mehrere Hormone verursacht werden

Ablauf

1. Pulsartige Ausschüttung in kleinen Mengen mehrmals täglich

2. rhythmische Veränderung (circadiane Rhythmen)

3. Hormoninteraktion, Veränderung der Wirkung

4. Wirkung an Zielzellen mit spezifischen Rezeptoren (Membran, Zytoplasma und Zellkern)

5. Wirkung bestimmt durch Art und Dichte der Hormonrezeptoren

6. Lokale Spezialisierung der Hormonwirikung, Unterschiede von Wirkung durch Art des Gewebes

• Synaptische / Neuronale Kommunikation

  • Präsynapse > NT im synaptische Spalt > Spannungsänderung an Postsynapse

• Endokrine Kommunikation

  • Hormonbildung in endokrinen Zellen (Drüsenzellen)

  • Sekretion in Blutkreislauf

  • Wirkung auf entfernte Zellen mit spezifischem Rezeptor

• Autokirne Kommunikation

  • NT/Hormon wirkt an eigener Zelle

• Parakrine Kommunikation

  • NT/Hormon wirkt an Nachbarzelle

• Pheromone Kommunikation

  • zwischen Individuen einer Art über Hormone (“Pheromone”)

• Allomone Kommunikation

  • zwischen Individuen verschiedener Arten über abgesonderte Hormone (“Allomone”)

• Stoffe zur Kommunikation

• Bildung und Speicherung für spätere Ausschüttung

• Bindung an Rezeptoren

• Wirkung über second messenger

• Einteilung auf Basis der chemischen Struktur

Proteinhormone

• Aneinanderreihung von Aminosäuren (Aminosäurekette)

  • Peptid (<100)

  • Protein (>100)

• häufigste Hormonart

• Bindung an Rezeptor der Zellmembran und Aktivierung second messenger System

• z.B. ACTH, Insulin, TSH, CRH

Aminhormone / Aminosäurenderivate

• Abkömmlinge der Aminosäure Tyrosine

  • eine Aminosäure, Umwandlung in verwandtes Molekül

• kleine Hormone

• Bindung an Rezeptor der Zellmembran und Aktivierung second messenger System

• z.B. Katecholamine, Schilddrüsenhormone, Melatonin

Steroidhormone

• Synthese aus Cholesterin

• vier Kohlenstoffringe + angehängte Atome

• Diffusion durch Membran und Bindung an intrazelluläre Rezeptoren und Bindung an DNA

• z.B. Gonaden: Androgene, Nebenniere: Glucoticoide, Mineralcorticoide

Lipophobe Hormone

• nicht fettlöslich

• keine Diffusion durch Zellmembran (Doppellipidschicht)

  • Bindung an membranständigen Rezeptoren (Membranrezeptoren, meist G-gekoppelt > secon messenger)

  • kein direkter Durchtritt durch Blut-Hirn-Schranke

    • zentralnervöse Wirkung auf indirektem Weg

• Proteinhormonem, Aminhormone

Lipophile Hormone

• fettliebend

• Diffusion durch Zellmembran (Doppellipidschicht)

  • Bindung an intrazelluläre und mebranständige Rezeptoren

  • direkter Durchtritt durch Blut-Hirn-Schranke (zentralnervöse Wirkung)

• Steroidhormone

• langsamer genomischer Wirkung

  • passive Diffusion durch Zellmembran

  • Bindung an intrazelluläre Rezeptoren

  • Veränderung der Gentranskription (> Proteinbiosynthese)

    • Bestimmung Spezifität auch durch Cofaktoren

• schneller nicht-genomischer Weg

  • Membranrezeptoren

1. Epiphyse/Zirbeldrüse

2. Hypophyse

3. Schilddrüse

4. Thymus

5. Nebennierenrinde

6. Nebennierenmark

7. Gonaden

   • Hoden

   • Eierstöcke

auch: Bauchspeicheldrüse, Eingweide

• bedeutende Rolle von Hypothalamus und Hypophyse bei zentralnervöse Regulation der Hormonausschüttung

• “Schnittstelle”, über die Hypothalamus mit Körper kommuniziert

• Hypophyse mit zwei Bestandteilen

  • Adenohypophyse (vorderer Teil)

  • Neurohypophyse (hinterer Teil)

• Hormonbildung in neuroendokrine Zellen des Hypothalamus (nucleus paraentricularis und nucleus supraoptikus)

  • Oxytocin

    • Peptidhormon

    • Indizierung Geburtswehen

    • Milchejektion bei stillenden Müttern

    • zentralnervös als Neuropeptid

      • wichtig bei sozialem Verhalten (Bindungsverhalten, Vertrauen)

  • Vasopressin / ADH

    • Peptidhormin

    • Hemmung Wasserausscheidung aus der Niere

      • stärkere Harnkonzentration

      • erhöhter Blutdruck

• Axonaler Transport zu Synapsen

• Aktionspotential führt zur Ausschüttung von Hormonen in den Blutkreislauf

  • Speicherung effektorischer Hormone des Hypothalamus und Abgabe ans Blut

• Aktivierung neurosekretorischer Zellen im Hypothalamus

• Ausschüttung von Releasing-Hormonen oder Inhibiting-Hormonen in das Pfortadersystem (kein axonaler Transport da nicht über Axone verbunden)

  • Transport zum HVL

• Bindung von Releasing-Hormonen oder Inhibiting-Hormonen reguliert die Ausschüttung von (glando)tropen Hormonen aus endokrinen Zellen

• glandotrope Hormone wirken auf endokrine Drüsen in der Körperperipherie

  • Abgabe an Blutstrom + Wanderung zu einzelnen Drüsen

  • Regulation Produktion und Ausschüttung weiterer Hormone (Kontrolle über negatives Feedback)

    • direkt über Hormon oder indirekt über einen Marker der biologischen Reaktion

    • Anpassung des Soll-Werts an Umstände, Tageszeiten, etc.

• ACTH - Nebennierenrinde

• TSH - Schilddrüse

• LH - Gonaden

• FSH - Gonaden

• unterhalb des Kehlkopfes

• Produktion von Thyroxin (T4) und Trijodthyronin (T3)

  • benötigt Iod

  • Steigerung von Energieumsatz und Herzaktivität, Erhalt kognitiver Funktionalität/Wachsamkeit

  • Erhalt der normalen Leistungsfähigkeit

• Aminhormon

  • Verhalten wir Steroidhormone

    • lipophil

    • Bindung an intrazelluläre Rezeptoren

    • Regulation der Genexpression

• Produktion von Calcitonin

  • Calciumeinlagerungen in Knochen

TRH - TSH - Schilddrüse - T4/T3/Calcitonin

• Hypothalamus-Hypophysen-Schilddrüsenachse

Androgene Sexualsteroide

• v.a. Testosteron

  • organisierende Effekte (Entwicklung)

    • primäre und sekundäre Geschlechtsmerkmale

  • aktivierende Effekte (kurzweilig)

    • eiweißanabol (Aufbau von Muskel- und Knochengewebe)

    • Libido, allgemeine Aktivität/Antrieb, dominantes/aggressives Verhalten

• Produktion in Leydig-Zellen angeregt durch LH und FSH

• FSH + Testosteron beeinflussen Spermatogenese in Sertoli-Zellen

Sexualsteroide der Frau

• Östrogene, v.a. Östradiol

• Gestagene, v.a. Progesteron

• Produktion abhängig von GnRH, GnIH und LH, FSH

  • spezifischer Verlauf über Menstruationszyklus

    • Entwicklung von Eizelle, Follikel, Eisprung, Entwicklung des Gelbkörpers

    • auch Wirkung auf Körperfunktionen (kardiovaskulärer System, Haut, Knochen)

GnRH/GnIH - LH/FSH - Gonaden- Testosteron/Östrogene

• Proteinhormon, effektorisch nicht glandotrop

• Milchdrsenentwicklung

• Brustwachstum während Pubertät und Schwangerschaft

• Milchproduktion in Brustdüsen während Schwangerschaft und Stillzeit

• Hemmt GnRH

  • hemmt Menstruationszyklus

Prolactin-releasing/inhibiting-peptide - Prolaktin - Milchdrüsen

• Wachstumshormon

• anabole Wirkung auf Leber, Knochen und Muskeln

• mobilisiert Fettsäuren (Lipolyse)

  • Feinregulation der Energiebereitstellung

• essentiell für normales Wachstum in Kindheit

  • Minderwuchs/Zwergwuchs bei Mangel

  • Riesenwuchs/Akromegalie bei Überschuss

Somatocrinin/Somatostatin - Somatotropin (GH) - Knochen

• auf Blutseite der Blut-Hirn-Schranke (ze3ntrumventrikuläres Organ)

• Produktion von Melatonin

  • Schlaf-Wach-Rhythmus (Licht hemmt)

  • Synchronisation circadianer Aktivität

• Exokrine Drüse, Verdauungsenzyme an Zwölf-Finger.-Darm

• endokrine Zellen in Langerhans-Inseln

• Alpha-Zellen (15-20%): Glucagon (Umwandlung Glykogen in Glucose, Erhöhung Blutzuckerspiegel)

• Beta-Zellen (60-80%): Insulin (Umwandlung von Glucose in Glykogen, Aufnahme Zucker in Zellen, Senkung Blutzuckerspiegel)

• Delta-Zellen (5-15%): Somatostatin

• Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrindenachse

• Regulation über CRH und ACTH

  • Sekretion von Steroidhormonen aus Nenbennierenrinde

  • v.a. Glucorticoide wie Cortisol

CRH - ACTH - Cortisol

• Sympatho-adrenomeduläres System (SAM)

  • Innervation des Nebennierenmarks innen über synaptisches Nervensystem

    • Sekretion von Aminohormonen

    • Adrenalin und Noradrenalin