Endokrines System

 

Definitionen

Hormone sind biochemische Botenstoffe, die von 8 Hormondrüsen[1] sowie hormonproduzierenden Zellen produziert werden. Sie gelangen als körpereigene Wirkstoffe über Blut, Lymphe in das sie umgebende Gewebe zu ihren Zielzellen, wo sie lebenswichtige Regulationen und Steuerungsprozesse wie Stoffwechsel, Wachstum und Reproduktion in Gang setzen.

 

Alle ihre Bestandteile werden als Endokrines System zusammengefasst. Dessen wichtigsten Organe sind die Hormondrüsen. Mit dazu gehören alle Gewebshormone aus im Körper verstreuten hormonproduzierenden Zellen.[2]

 

Endokrine Drüsen besitzen, im Gegensatz zu exokrinen Drüsen, keinen Ausführungsgang. Sie geben ihre Produkte direkt in Blut und Gewebe ab, wodurch sie über im ganzen Körper verteilt werden.

 

Merkmale

• Hormone wirken in sehr geringen Konzentrationen.
• Am Ziel angekommen docken sie an Rezeptoren an. Dort passen sie wie der Schlüssel zum Schloss.[3]
• Sie gehören chemischen Klassen wie Peptiden und Steroiden an.[4]
• Die Wissenschaft, die sich mit Hormonen beschäftigt, heißt Endokrinologie und das Berufsbild ist der Endokrinologe.

 

Zentrale Funktionen

Das Endokrine System reguliert langsam und anhaltend, während das Nervensystem schnelle, kurzzeitige elektrische Impulse feuert. Rückkopplungsmechanismen gewährleisten bedarfsgerechte Hormonproduktionsraten.

 

Die Vermittler in Synapsen sind neuronale Hormone, werden aber zur besseren Unterscheidung Neurotransmitter genannt.

 

Die wichtigsten endokrinen Drüsen sind Hypophyse, Schilddrüse, Nebenschilddrüsen, Nebennieren, Inselapparat und die Geschlechtsorgane. Alle gemeinsam sind sie für die Homöostase und das innere Gleichgewicht des Körpers von zentraler Bedeutung.

 

Endokrine Drüsen im Überblick

Name		Stichwort
Zirbeldrüse	Epiphyse	Schlafrhythmus
Hypothalamus & Hypophyse	Schaltstelle Nervensystem  Endokrines System Hirnanhangdrüse	Steuerung
Schilddrüse	Thyreoidea	Stoffwechsel
Nebenschilddrüsen	Parathyreoidea	Calciumregulation
Nebennieren: Nebennierenrinde & Nebennierenmark[5]		Stresshormone
Inselzellen des Pankreas[6]		Blutzucker
Eierstöcke Hoden	Ovarien Testes	Zyklus Muskelaufbau
Mutterkuchen	Plazenta	Aufrechterhaltung der Schwangerschaft
Gewebshormone		Autoregulationen

 

Gewebshormone

Viele, vielleicht sogar alle Organe und Gewebe produzieren Hormone in diffus verstreuten parakrinen und autokrinen Zellen. Sie werden Gewebshormone genannt.

 

Bespiele

• Nieren: bilden das Hormon Erythropoetin (EPO), welches die Produktion der Erythrozyten stimuliert
• Herz: bildet das Atriale natriuretische Peptid (ANP) in Muskelzellen, welches den Salz- und Wasserhaushalt reguliert
• Leber: produziert Angiotensinogen und insulinähnliche Wachstumsfaktoren (IGF)
• Fettgewebe: Adipozyten setzen Hormone wie Leptin frei, die den Energiehaushalt und das Hungergefühl beeinflussen
• Haut: das Vitamin-Hormon D3 entsteht durch UV-Licht in der Unterhaut

 

Regelkreise

Alle Hormonausschüttungen und die darauffolgenden hormonellen Wirkungen in den entsprechenden Zielzellen werden durch Regelkreise gesteuert. So regulieren sie den inneren Ausgleich aller Körperprozesse; die schon bekannte Homöostase.

 

Negative Rückkopplung

Das Hormon TSH der Schilddrüse[7] wird freigesetzt und löst in den Zielzellen fördernde Signale aus. Der Körper wächst oder sein Stoffwechsel wird angeregt.

 

Steigt der TSH-Spiegel über einen Schwellenwert, drosselt die Schilddrüse ihre Hormonausschüttung wieder. Fällt der Wert daraufhin ab, wird das Signal schwächer und die Hormonausschüttung beginnt erneut. Das Gleichgewicht im Körper bleibt erhalten.

Der Anstieg eines Hormons führt zu zur Drosselung,
eine negative Rückkopplung findet statt.

 

Positive Rückkopplung

Steigt der Östrogenspiegel kurz vor dem Eisprung über
einen Schwellenwert, fördert Östrogen die Ausschüttung der Hormone LH und FSH[8] aus der Hypophyse und bereitet damit die Empfängnisbereitschaft und Schwangerschaft vor. Ein neuer Zustand wird im Körper hergestellt.

 

Der Anstieg eines Hormons führt zu zur Förderung,

eine positive Rückkopplung findet statt.

 

Hypothalamus und Hypophyse

Die zentrale Schaltstelle zwischen Nervensystem und Endokrinem System ist der Hypothalamus. Er liegt im Gehirn unterhalb des Thalamus.

 

Der Hypothalamus kontrolliert lebenswichtige Körperfunktionen wie Temperatur, Kreislauf, Nahrungsaufnahme, Flüssigkeitshaushalt und Sexualverhalten. Über hormonelle Signale und neuronale Verknüpfungen werden viele Prozesse gesteuert und beeinflusst.

 

Über zweierlei Wege steht der Hypothalamus mit der
Hypophyse in Verbindung:

• Freisetzungshormone (Releasing-Hormone) gelangen über das Blut zum Hypophysenvorderlappen.
• Der Hypophysenhinterlappen ist über Nervenfasern (Axone) direkt mit dem Hypothalamus verbunden. Von hier aus erfolgt die Ausschüttung zahlreicher weiterer Hormone zur Stimulation vom Stoffwechsel, Entwicklung der Geschlechtsorgane, Schilddrüse und die Regulation der Milchproduktion.

 

Hypophyse

Die Hypophyse ist über den Hypophysenstiel mit dem Hypothalamus verbunden. Sie wiegt ein halbes Gramm und liegt in einer knöchernen Vertiefung der Schädelbasis.

 

Die von der Hypophyse gebildeten Hormone beeinflussen zahlreiche, insbesondere übergeordnete Funktionen im gesamten Organismus.

 

Hormone der Hypophyse

• Die wichtigsten Hormone des Hypophysenvorderlappens[9] werden vielfach genannt. Besonders wichtig ist ACTH zur Förderung der Produktion weiterer Hormone in den Nebennierenrinden, sowie TSH, welches die Aktivität der Schilddrüse stimuliert.
• Der Hypophysenhinterlappen[10] setzt Oxytocin[11] frei, welches Wehen auslöst und die Milchsekretion unterstützt, sowie ADH[12] zur Wasserrückresorption in den Nieren.[13]

 

Zirbeldrüse = Epiphyse

Über die tief im Gehirn gelegene Zirbeldrüse ist erstaunlich wenig bekannt.[14] Ihr Hauptprodukt ist das Hormon Melatonin, dessen Ausschüttung in der Dunkelheit gefördert und durch Licht gehemmt wird.

Melatonin reguliert die innere biologische Uhr, indem es den
circadianen Rhythmus und die Schlafqualität entscheidend beeinflusst. Vor allem der Tiefschlaf profitiert von einem erhöhten
Melatoninspiegel und unterstützt die nächtliche Regeneration.

Melatonin wird in den USA, und zunehmend auch in Europa, als Präparat vor allem zur Linderung von Jetlag und zur Unterstützung bei Schichtarbeit nachgefragt. Ein Ungleichgewicht von sowohl zu hohem als auch zu niedrigem Melatoninspiegel kann zu Störungen des Schlaf-Wach-Rhythmus führen.

 

Melatonin fördert Müdigkeit, Tiefschlaf und Regeneration.[15] Eine Anti-Aging-Wirkung durch Melatonin wurde bislang wissenschaftlich nicht nachgewiesen.

 

Schilddrüse = Glandula thyreoidea

Die Schilddrüse besteht aus zwei Lappen, die in der Mitte durch eine schmale Gewebebrücke, den Isthmus, verbunden sind. Sie liegt vorne am Hals unterhalb des namensgebenden Schildknorpels direkt vor der Luftröhre und wiegt 20 bis 30 Gramm.

 

Die Schilddrüse zählt zu den am stärksten durchbluteten Organen des Körpers im Verhältnis zu ihrer Größe und geringem Gewicht.

 

Die in der Schilddrüse unter der Hypophysen-Wirkung von TSH (Thyreoidea stimulierendes Hormon) produzierten Hormone Triiodthyronin (T₃) und Thyroxin (T₄) wirken im ganzen Körper stoffwechselfördernd.

 

Name	Abkürzung	Wirkung
Thyreoidea stimulierendes Hormon	TSH	Anregung der Schilddrüse
Trijodthyronin	T3	rasche Stoffwechselanregung
Tetrajodthyronin	T4	langsame Stoffwechselanregung
Calcitonin	CTn	Kalziumeinlagerung in Knochen

 

Die _{tiefgestellten} Zahlen 3 und 4 geben die Anzahl der Jod-Ionen an, die in dem jeweiligen Schilddrüsen-Hormon eingebettet sind.

Die Hormone T₃ und T₄ können nur mit Hilfe von Jod synthetisiert werden. Daher ist die Schilddrüse auf eine gleichmäßige Jodzufuhr aus der Nahrung angewiesen.

 

Von allen Organen des Körpers besitzt die Schilddrüse den höchsten Selengehalt. Sollte die Schilddrüse ungenügend arbeiten, kann eine Zuführung von Selen hilfreich sein.[16]

 

Calcitonin ist das dritte Hormon der Schilddrüse und wird von deren C-Zellen gebildet. Calcitonin senkt den Kalziumspiegel im Blut, indem es die Aktivität der knochenabbauenden Zellen (Osteoklasten) hemmt. Dadurch wird weniger Kalzium aus den Knochen freigesetzt, was indirekt die Kalziumeinlagerung in die Knochen fördert.

 

Nebenschilddrüsen = Glandulae parathyreoideae

Der Gegenspieler des Calcitonins ist das in den Nebenschilddrüsen gebildete Parathormon. Es hat eine umgekehrte Wirkung auf den Kalziumhaushalt und fördert die Osteoklasten, damit sie die Knochen abbauen und damit den Kalziumspiegel im Blut heben.

 

Merksatz: Parathormon stellt Kalzium im Blut parat

• Förderung der Resorption von Kalzium aus der Nahrung im Darm
• Aktivierung der Osteoklasten in den Knochen zum Kalziumabbau
• Anregung der Nieren zur Rückhaltung von Kalzium und damit Anhebung des Kalzium-Spiegels im Blut

 

Nebennieren

Die Nebennieren sitzen auf den oberen Polen der Nieren und wiegen je 5 Gramm. Im Querschnitt sind drei Zonen der Nebennierenrinde erkennbar, die das zentral gelegene
Nebennierenmark ringförmig umgeben.

Jede Zone der Nebennierenrinde produziert unterschiedliche Hormone.

 

Übersicht über die drei Zonen der Nebennierenrinde

Lage	Hormongruppe	Beispiel
äußere Zone	Mineralokortikoide	Aldosteron[17]
mittlere Zone	Glukokortikoide	Cortisol
innere Zone	Sexualhormone	Androgene

 

Im Nebennierenmark werden die Stresshormone Adrenalin und Noradrenalin produziert und bei Bedarf von dort ins Blut abgegeben.

 

Übersicht über alle Bereiche der Nebennieren

Name des Bereichs	Hormongruppe	Wirkung
Zona glomerulosa Nebennierenrinde	Mineralcorticoide	Regulierung von Wasser- und Mineralhaushalt
Zona fascicolata Nebennierenrinde	Glucocorticoide Stresshormone	Regulierung des Zuckerhaushalts Stressmodulation
Zona reticularis Nebennierenrinde	Sexualhormone	Regulierung der Reifung und Fortpflanzung
Medulla adrenalis Nebennierenmark	Adrenalin, Noradrenalin	Regulierung des Stoffwechsels, des Kreislaufs und Alarmreaktionen

 

Die Nebennieren sind absolut überlebenswichtig und sehr gut durchblutet. Ihre Hormone modulieren insbesondere Stressreaktionen wie Fight or flight, den Wasserhaushalt, das Immunsystem und die Sexualhormone.

 

Stimulation

• Die Stimulation der Nebennierenrinde unterliegt dem hypothalamisch-hypophysären Regelkreis mit Hilfe von ACTH (Adrenocorticotropes Hormon).
• Die Ausschüttung der Nebennierenmarkshormone wird vom Sympathikus gesteuert.

 

Pankreas = Bauchspeicheldrüse

Der exokrine Teil des Pankreas, in dem der Bauchspeichel produziert wird, wurde bereits besprochen. Im endokrinen Teil werden in einer Million Inselzellen Hormone produziert, die auf den Blutzuckerspiegel einwirken: Insulin und Glukagon.

 

Name	Wirkung
Insulin	senkt den Blutzuckerspiegel ⬇️
Glukagon	hebt   den Blutzuckerspiegel ⬆️

Die Herstellung dieser beiden Hormone geschieht im Pankreas autonom. Die Langerhans-Inseln werden von keiner übergeordneten Drüse angesteuert.

 

Normaler Blutzuckerspiegel = BZ
alte Einheit:	70 - 110 mg / dl
neue Einheit:	3,8 - 6,4 mmol / l
Die alten und die neuen Einheiten werden parallel verwendet.[18]

 

 

Geschlechtshormone

Weibliche Geschlechtshormone

Viele Hormone sind am weiblichen Zyklus, der Schwangerschaft, Geburtsvorbereitung, Geburt und Milchbildung beteiligt. Die wichtigsten sind Östrogene[19] und Progesterone aus den
Eierstöcken (Ovarien). Weitere beteiligte Hormone sind FSH und LH[20] für den Zyklus sowie Prolaktin und Oxytocin für die Milchbildung und Geburt.

 

Östrogene bereiten den weiblichen Organismus auf die Empfängnis (Konzeption) und Schwangerschaft (Gravidität) vor, während Progesterone die Schwangerschaft aufrechterhalten.

 

Zusätzlich fördern Östrogene die Bildung von Fettgewebe, insbesondere des Unterhautfettgewebes als Schutz und Nahrungsreserve. Auch beeinflussen sie die weibliche Fettverteilung an Hüften, Gesäß und Oberschenkeln.

 

Mit Beginn einer Schwangerschaft beginnt auch der Mutterkuchen (Plazenta), zahlreiche Plazentahormone zu bilden, welche der Entwicklung der Frucht[21] und schlussendlich der Geburtsvorbereitung dienen.

 

Die Anti-Baby-Pille[22] täuscht dem Organismus den Beginn einer Schwangerschaft vor und verhindert damit einen erneuten Eisprung[23] (Ovulation).

Testosteron, Östrogene, FSH, LH und Neurohormone im Gehirn fördern zyklusabhängig die Libido, das Sexualverhalten und Geruchsempfinden der Frau.

 

Männliche Geschlechtshormone

Testosteron wird zu 95% in den Hoden und zu 5% in den Nebennieren produziert. Zusammen mit anderen Androgenen (männliche Geschlechtshormone), FSH und LH wirkt es auf die Bildung und Reifung der Spermien (Spermatogenese), Wachstum und Funktion der Genitalien, der Prostata und der Kehlkopfgröße. Testosteron fördert die Libido und das Sexualverhalten des Mannes[24], unter Umständen auch aggressives Verhalten[25].

 

Das im Gehirn ausgeschüttete Oxytocin[26] fördert beim Mann Empathie und Treueverhalten und spielt eine wichtige Rolle für die Paarbindung sowie Bindung zum Kind.

 

Zusätzlich wirkt Testosteron anabol auf den Muskelstoffwechsel. Neben medizinischen Indikationen wird es von Männern zur Leistungssteigerung und von Sportlerinnen zum Doping benutzt.[27]

 

Verteilung der Geschlechtshormone bei Mann und Frau

Jeder Mann produziert in kleinen Mengen auch Östrogene, jede Frau in kleinen Dosen auch Testosteron. Kehren sich die Verteilungsverhältnisse durch Alter, Medikamente oder Krankheit um, kann dies zur Ausbildung gegengeschlechtlicher Merkmale führen. Dann kommt es zur Vermännlichung (Virilisierung) der Frau mit Bartwuchs und tieferer Stimme oder zur Verweiblichung (Feminisierung) des Mannes mit Rückbildung der Muskulatur, Brustentwicklung (Gynäkomastie) und Verlust der Schambehaarung.

 

Der starke Östrogengebrauch in der Landwirtschaft und die Gewässerbelastungen mit Rückständen der Anti-Baby-Pille können Männern verweiblichen und die Entwicklung der Gonaden und Spermatogenese stören.

 

Hormondrüsen mit deren Hauptfunktionen

Hormondrüse	Stichwort
Hypophyse	übergeordnete Regulation
Schilddrüse	Wachstumsförderung
Nebennieren	Stressregulation Mineralhaushalt Wasserhaushalt
Pankreas	Kohlenhydratstoffwechsel
Ovarien	Östrogenproduktion
Hoden	Testosteronproduktion

 

Renin-Angiotensin-Aldosteron-System - RAAS

Gewebshormone

Neben den klassischen Hormondrüsen wie Hypophyse, Schilddrüse und Nebennieren sind viele Organe und Gewebe des Körpers an der Hormonproduktion beteiligt. Vielleicht sogar alle; das ist bislang nicht sicher erforscht.

 

RAAS

Einige dieser Hormone sind bestens bekannt und übernehmen zentrale regulatorische Aufgaben. Ein Beispiel ist Renin, das im Rahmen einer Hormonkaskade die Aktivierung des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems einleitet, wodurch zahlreiche physiologische Prozesse beeinflusst werden.[28]

 

Zunächst Blutdruckabfall

• In diesem Beispiel geht es nun darum, dass der Blutdruck abgefallen ist und nun durch unterschiedliche Regulationsmechanismen des Körpers wieder auf normale Werte angehoben werden soll.
• Eine Schlüsselrolle übernehmen dabei die Nieren, deren Juxtaglomerulärer Apparat fortlaufend den Blutdruck überwacht.

Anschließend die Kaskade

• In den Nieren wird bei Blutdruckabfall das Hormon Renin freigesetzt.
• Dieses Hormon bewirkt die Aktivierung der Hormon-Vorstufe Angiotensinogen zum Hormon Angiotensin I, welches vom Blut bereitgestellt wird.
• Angiotensin I wandelt sich unter dem Einfluss des Converting Enzyms der Lungen in Angiotensin II[29] um.
• Und entfaltet anschließend die folgenden Wirkungen:

 

1. Die Nebennieren schütten Aldosteron aus. Dadurch wird die Ausscheidung von Salz und Wasser reduziert.
2. Es entsteht das Verlangen nach Salz.
3. Es entsteht Durst.
4. Weniger Harnfluss zur Zurückhaltung von Wasser.
5. Verengung aller Blutgefäße.[30]

Als Ziel Blutdruckanstieg

• Es entsteht Mundtrockenheit, starker Durst, Salzhunger, es wird weniger oder gar kein Wasser mehr ausgeschieden und die Blutgefäße verengen sich.
• Alles gemeinsam führt dazu, dass der Blutdruck steigt, woraufhin die Renin-Ausschüttung wieder gestoppt werden kann. Das Ziel ist erreicht.[31]