01. Grundlagen

• Immunsystem: Cytokine

• Nervensystem: Neurotransmiter

• Hormonsystem: Hormone

• Immunzellen wirken über Zytokine auf Gehirn und endokrine Zellen

• Endokrine Zellen beeinflussen über Hormone Gehirn und Immunsystem

• Nervenzellen bilden Katecholamine und Neuropeptide, auf die Immunzellen und endokrine Zellen reagieren

Wirkung auf dieselbe Zelle

• Interleukin-2:

  —> IL-2 wir von T-Zellen ausgeschüttet und regt u. a. die Proliferation und Differenzierung von B- und T-Lymphozyten

Wirkung auf benachbarte Zellen

• Prostaglandine:

  —> werden von vielen Geweben ausgeschüttet, spielen eine Rolle im Schmerzgeschehen und wirken u.a. regulierend auf Muskelzellen

Übertragung über die Blutbahn

• Insulin

  —> wird von den ß-Zellen im Pankreas ausgeschüttet und reguliert u.a. den Blutzuckerspiege

  —> Wirkung z.B. auf die Glucoseaufnahme in der Leber

Wirkung über chemische Synapsen

• Acetylcholin und Noradrenalin sind Neurotransmitter, die u.a. die Herzfrequenz steuern

  —> Verhältnis von Noradrenalin zu Adrenalin ist im Körper 80:20 und im Gehirn 20:80

• Synaptischer Spalt und motorische Endplatten

Übertragung von Nervenzellen über die Blutbahn

• Adrenalin und Noradrenalin

  —> wirken zusammen und spielen u. a. bei der Stressreaktion eine Rolle

• sind Signaltransmitter.

• werden als Antwort auf bestimmte Stimuli ausgeschüttet

• binden an Rezeptoren auf der Zelloberfläche oder in der Zelle

• wirken in relativ geringen Konzentrationen

• Differenzierung und Entwicklung

• Fortpflanzung und Embryogenese

• Wachstumsprozesse

• Hunger, Nahrungsaufnahme und Verdauung

• Blutdruck

• Stress

• Hypothalamus: Liberine

• Hypophyse: Somatotropin (Wachstumshormon)

• Epiphyse: Epiphysin,Melathonin (regelt den Tagesrhytmus)

• Thymus: Thymosin

  —> Immunabwehr

• Schilddrüse: Thyroxin

  —> Wachstum, Regelung der Stoffwechselaktivität

• Herz (Vorhof): ANF

• Pankreas: Insulin und Glucagon

  —> Blutzuckerregulation

• Nebenschilddrüse: Parathormon

  —> Regulierung des Mineralstoffwechsels

• Nebennieren:

  —> Mark: Adrenalin

  —> Rinde: Cortisol

  —> Blutdrucksteigerung, Blutzuckererhöhung, Wasserhaushalt

• Fettgewebe: Leptin

• Ovarien: Progesteron, Östradiol

• Hoden: Testosteron

• Hormone des Hypothalamus

  —> Liberin: Release Hormon

  —> Statin: Inhibitor Hormon

1. Katecholamine

2. Peptidhormone

3. Proteinhormone

4. Steroidhormone

• Beispiele: Insulin, Glucagon, Hypophysenhormone, ANF

• 3- >300 AS

• Synthese aus Prohormonen

• Aktivierung durch proteolytische Spaltung

• wirken immer über Rezeptoren auf der Zelloberfläche und über Second Messenger

• terminale Enden können modifiziert sein

Das Proopiomelanocortin-(POMC)Gen codiert für ein langes Polypeptid, aus dem mind. 9 biologisch aktive Peptide hervorgehen

• Beispiele:

  • Adrenocorticotropin (ACTH)

  • Corticotropin-like intermediate peptide (CLIP)

  • Melanozyten-stimulierende Hormone (MSH): α-MSH, β-MSH und γ-MSH

  • β-Endorphin

  • Met-Enkephalin

• Beispiel: Adrenalin und Noradrenalin (=Epinephrin, Norepinephrin)

  —> Stresshormone, kleine, nicht membrangängige Strukturen

• Dihydroxybenzol-Derivate

• wirken als Neurotransmitter (Gehirn und Nervengewebe)

• Syntheseort = Nebennierenmark, Nervenzellen

  —> Synthese aus Tyrosin im Nebennierenmark

• werden wie Peptidhormone „auf Vorrat“ synthetisiert und bei Bedarf freigesetzt

• wirken über Rezeptoren auf der Zelloberfläche und Second Messenger

• bewirken Reaktionen auf akuten Stress

• Beispiel: Prostaglandine, Thromboxane, Leukotriene

• werden aus Omega-3-, Omega-6-Fettsäuren und bei Bedarf aus Arachidonsäure (Omega-6-Fettsäure) synthetisiert (nicht auf Vorrat)

• Wirken auf Plasmamembranrezeptoren und als Second Messenger

• können von den meisten Zellen mit Hilfe von Cyclooxigenasen (COX-1; COX-2 ) hergestellt werden

  —> Aspirin und Ibuprofen sind COX Hemmer, unterdrücken Schmerz

• wirken parakrin auf viele Gewebe

• fördern Kontraktion der glatten Muskulatur (einschl. Darm und Uterus)

• vermitteln Schmerzen und Entzündungen

• Synthesewege bieten Angriffspunkte für Schmerzmittel und Entzündungshemmer

• Triiodthyronin (T3), Thyroxin (T4)

• werden aus Tyrosin gebildet, das aus dem Vorläuferprotein Thyreoglobulin stammt

• wirken über Kernrezeptoren

  —> Regulation der Transkription

• regen den Energie liefernden Stoffwechsel an (besonders in Leber und Muskulatur)

• Beispiel: Östradiol, Testosteron, Aldosteron, Cortisol / Cortison

• Hormone aus der Nebennierenrinde

• sind Cholesterin-Derivate

• binden vornehmlich an intrazelluläre Rezeptoren

  —> vor allem im Zellkern, Regulation der Transkription

• regulieren Genexpression

• membrangängig

  —> brauchen Transporterproteine für den Transport im Blut

• Beispiel: Calcitriol

• werden aus Cholistern synthetisiert

• reguliert die Ca2+-Konz. im Blut über Aufnahme aus dem Darm

• Reguliert das Gleichgewicht zwischen Ablagerung und Mobilisation von Ca2+ in Knochen

• Binden an Rezeptoren im Zellkern und regulieren die Transkription

• entstehen aus Prohormon Retinol (Vitamin A1), das in der Leber aus β- Carotin synthetisiert wird

• Umwandlung von Retinolin Retinsäure erfolgt in vielen Geweben

• alle Gewebe sind ein mögliches Ziel für Retinoide

• steuern das Wachstum, das Überleben und die Differenzierung von Zellen

  —> Wirkung auch im Zellkern, Transkriptionsregulation

• Das reaktive 11-cis-Retinal bildet zusammen mit dem Glycoprotein (Scot)Opsin das Rhodopsin, das Sehpigment

• freies Radikal

• wirkt parakrin auf Gefäßmuskelzellen

  —> bewirkt eine lokale Entspannung der Blutgefäße

  —> Wirkmechanismus von Viagra

• wird auf einen Reiz (neuronal oder Rezeptor- vermittelt) durch NO-Synthase aus molekularem Sauerstoff und Arginin synthetisiert

• aktiviert in der Zielzelle das Enzym Guanylatcyclase

  —> Rezeptor im Cytosol

• Second Messenger für CMP

• sekrundäre Botenstoffe

• niedermolekulare, intrazelluläre Substanzen

• dienen der Übertragung Rezeptor-gesteuerter Primärsignale innerhalb der Zelle

• gehören zur Signaltransduktionskaskade

1. Hydrophile Moleküle (zytosolisch):

   —> cAMP, cGMP, IP3 (Inositoltrisphosphat) und Ca2+

   —> Signalübertragung durch Konzentrationsänderung im Zytosol

2. Hydrophobe Moleküle (Membran-gebunden):

   —> DAG (Diacylglycerol) und PIP (Phosphatidylinositol-Phosphate)

   —> Signalübertragung auf Membran-assoziierte Effektor-Proteine

3. Gase (diffundieren in Membran und Zytosol):

   —> Stickoxide (NO)

   —> Signalübertragung durch Aktivierung der cGMP-Bildung

1. Über Membran- Rezeptoren (mit second Messenger)

   —> z.B. Peptidhormone oder Catecholamine

   —> Rezeptoren auf der Zelloberfläche

   —> Weitergabe des Signals über Second Messenger

   —> Ergebnis: Veränderte Aktivität eines bereits vorhandenen Enzyms

   —> Schnelle Wirkung

2. Im Zellkern (ohne second Messenger)

   —> z.B. Steroid- oder Schilddrüsenhormone

   —> Dringen in Zellen ein

   —> Hormon-Rezeptor- Komplex wirkt im Zellkern

   —> Ergebnis: Veränderte Menge neu synthetisierter Proteine

   —> Langsame Wirkung

• Verschiedene Signale können den gleichen Second Messenger erzeugen.

• Ein Second Messenger kann mehrere Reaktionen auslösen, abhängig vom Zelltyp oder dem Zustand der Zelle

• Reaktion auf einen Rezeptorreiz, hängt vom Gewebe bzw. Zelltyp und von der Verfügbarkeit der Enzyme und der Second Messenger in der Umgebung der Rezeptoren ab