Bild: „Hypothalamus-Hypophysen-Komplex“ von Phil Schatz. Lizenz: CC BY 4.0

Endokrine Drüsen und exokrine Drüsen

Endokrine Drüsen setzen Hormone im Interstitium, d.h. im Raum zwischen den Zellen, frei. Exokrine Drüsen verfügen über spezielle Ausführungsgänge. Ein Beispiel sind die Schweißdrüsen.

Endokrine Drüsen und ihre Physiologie

Die wichtigsten hormonproduzierenden Stellen sind:

• Hypothalamus (im unteren Teil des Zwischenhirns gelegen)
• Hypophyse (Hirnanhangsdrüse)
• Schilddrüse (glandula thyroidea)
• Nebenschilddrüse (glandula parathyroidea)
• Epiphyse (Zirbeldrüse)
• Bauchspeicheldrüse
• Nebennieren (glandulae)
• Keimdrüsen (Keimdrüsen und Eierstock)
• Thymus (er bildet sich in der Pubertät zurück)

Abgesehen vom Hypothalamus, geben alle diese Organe ihre Hormone in den Blutkreislauf ab. Die meisten Hormone des Hypothalamus werden in das Pfortadersystem abgegeben.

Hormone sind Botenstoffe

Hormone sind chemische Botenstoffe, die vom Körper produziert werden. Sie transportieren Informationen zu den Zielorganen und ermöglichen so die Koordination von Funktion und Stoffwechsel. Hormonelle Kommunikation ist etwas langsamer als der Informationsaustausch über Neuronen. Die neuronale Kommunikation erfolgt innerhalb weniger Sekunden, während Hormone mindestens einige Minuten – wenn nicht länger – benötigen. Hormone werden nach ihrem Produktionsort und ihrer chemischen Struktur (Syntheseprinzipien) unterschieden.

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Differenzierung nach dem Ort der Produktion

Zu den Hormonen, die nach ihrem Entstehungsort unterschieden werden, gehören Drüsenhormone, Gewebshormone, neurosekretorische Hormone und Mediatorsubstanzen.

Drüsen- und Gewebshormone

Drüsenhormone werden von endokrinen Drüsen produziert und in die Blutbahn abgegeben. Dieser Vorgang wird auch als endokrine Sekretion bezeichnet. Hormone werden von ihrem Produktionsort zum Wirkort transportiert. Bei den Drüsenhormonen wird weiter unterschieden in adenotrophe Hormone und periphere Hormone. Ein Beispiel für ein adenotropes Hormon ist ACTH (adrenocorticotropes Hormon). Ein peripheres Hormon ist z.B. das Insulin.

Gewebshormone verdanken ihren Namen der Tatsache, dass sie in spezialisierten Gewebezellen produziert werden. Sie werden durch Diffusion zu ihrem Zielorgan transportiert (parakrine Regulation). Produktions- und Wirkungsort können sehr nahe beieinander liegen, aber auch sehr weit voneinander entfernt sein. Ein Beispiel für ein Gewebshormon ist Gastrin, ein Peptidhormon, das im Magen-Darm-Trakt vorkommt.

Neurosekretorische Hormone und Mediatorsubstanzen

Neurosekretorische Substanzen sind zum Beispiel die Hormone des Hypothalamus. Sie werden in spezialisierten neurosekretorischen Zellen gebildet. Die Hormone werden über die Blutbahn zu ihrem Zielorgan transportiert.

Mediatorsubstanzen sind chemische Signalstoffe, die nicht streng von Neurotransmittern getrennt werden können. Sie können in vielen verschiedenen Zellen produziert werden. Sie wirken meist lokal, weil sie sehr schnell abgebaut werden können. Ein Beispiel für einen Botenstoff ist Histamin.

Differenzierung nach chemischer Struktur

Steroidhormone, Eicosanoide und von Aminosäuren abgeleitete Hormone gehören zu dieser Gruppe.

Synthese von Steroidhormonen

Steroidhormone haben eine Grundstruktur aus Steran. Sie werden nicht in Drüsen gespeichert, sondern gleich nach ihrer Produktion ins Blut abgegeben. Daher wird ihre Synthese streng reguliert, um eine Überproduktion zu verhindern.

Synthese von Hormonen, die sich von Aminosäuren ableiten

Zur Gruppe der Steroidhormone gehören niedermolekulare Aminosäurederivate, Peptide (Polypeptide) und Proteine (Proteohormone). Es gibt große Unterschiede in der Herstellung – und auch in der Wirkung – der von Aminosäuren abgeleiteten Hormone. Bei der Herstellung (Biosynthese) von Proteohormonen werden in einem ersten Schritt Präprohormone gebildet. Dies sind lange Polypeptidketten. Die Peptide werden in das endoplasmatische Retikulum gebracht, und dann wird die Signalsequenz abgespalten. Das Ergebnis wird Peptidhormon genannt.

Peptidhormone werden im Prozess der posttranslationalen Modifikation weiter verändert. Danach werden sie in Granula gespeichert, aus denen sie bei entsprechender Stimulation (Exozytose) freigesetzt werden können.

Synthese von Eicosanoiden

Eicosanoide sind zum Beispiel Prostaglandine. Sie können nicht nur hormonelle Signale aussenden und werden in verschiedenen Gewebetypen sowie in Zellen gebildet.

Die Wirkungsweise von Hormonen

Hormone wirken meist im Zielorgan. Sie binden an einen bestimmten Rezeptor (Proteine) am Zielort. Diese Proteine haben:

• Hohe Affinität
• Niedrige Kapazität
• Hohe Spezifität

Hormone übertragen ihre Wirkung durch Beeinflussung der Genaktivität und Aktivierung von „second messengers“. Die Genaktivität wird besonders von Steroidhormonen beeinflusst. Auch Thyroxin wirkt auf diese Weise. Second messengers sind Signalmoleküle, die ein Signal an eine Zielzelle senden. Dies führt zu einer verstärkten Wirkung, die verschiedene Folgen auslösen kann. Außerdem können Hormone den Stoffwechsel beeinflussen.

Hormone des Hypothalamus

Der Hypothalamus befindet sich unterhalb des Thalamus und koordiniert den Wasserhaushalt, den Salzstoffwechsel und den Blutdruck. Außerdem steuert er die Körpertemperatur und die Nahrungsaufnahme. Er steuert auch das Sexualverhalten und den Schlaf. Innerhalb des Hormonsystems regelt der Hypothalamus die Menge der produzierten Hormone. Die Synthese aller für diesen Prozess notwendigen Hormone findet innerhalb der Neuronen statt. Auch die Freisetzung der Hormone des Hypothalamus wird durch Hormone gesteuert.

Hormone des Hypothalamus sind GnRH (Gonadotropin-Releasing-Hormon), TRH (Thyreotropin-Releasing-Hormon), GH-RH (Wachstumshormon-Releasing-Hormon) und CRH (Corticotropin-Releasing-Hormon).

Hormone der Hypophyse

ACTH (Adrenocorticotropes Hormon) gehört zu dieser Gruppe von Hormonen. Es steuert die Ausschüttung von Cortisol und wird auch als „Stresshormon“ bezeichnet. Weitere Hormone sind TSH (schilddrüsenstimulierende Hormone), die auf die Schilddrüse wirken und die Ausschüttung von T3 und T4 beeinflussen.

Darüber hinaus produziert die Hypophyse FSH (follikelstimulierendes Hormon) und LH (luteinisierendes Hormon). Beide sind wichtig für die Entwicklung von Geschlecht und Fruchtbarkeit. Auch das Prolaktin wird von der Hypophyse synthetisiert. Es wirkt auf die Brustdrüse und regt die Milchproduktion an. Ein weiteres Hormon der Hypophyse ist das Wachstumshormon, das das Wachstum reguliert. Es reguliert das Wachstum jedoch nicht direkt, sondern durch die Stimulierung eines anderen Hormons.

Hormone der Schilddrüse

Thyroxin (T4) und Trijodthyronin (T3) werden von der Schilddrüse produziert. Beide Hormone befinden sich frei im Blut, können aber auch an Proteine (Trägerproteine) gebunden werden. Das Hormon Thyreotropin (TSH) hingegen wird von der Hirnanhangsdrüse produziert und über die Blutbahn zur Schilddrüse transportiert. Seine Aufgabe ist es, die Schilddrüsenhormone T3 und T4 zu regulieren. Bei Verdacht auf eine Schilddrüsenerkrankung wird TSH in der Regel 1. kontrolliert.

Der untere Grenzwert für Männer liegt bei 0,4 µU/mL, der obere Grenzwert bei 2,5. Der untere Grenzwert für Frauen liegt bei 0,3 µU/ml, der obere Grenzwert bei 1,0. Die Glandula parathyroidea (Nebenschilddrüse) produziert das Parathormon, das für den Ausgleich des Verhältnisses zwischen Kalzium und Phosphat im Blut verantwortlich ist.

Hormone der Epiphyse (Zirbeldrüse)

Die Epiphyse produziert die Hormone Epiphysin und Melatonin, die den Tagesrhythmus regulieren.

Hormone der Bauchspeicheldrüse

Die Bauchspeicheldrüse produziert Insulin, Somatostatin und Glukagon. Insulin und Glukagon regulieren den Blutzuckerspiegel. Somatostatin hemmt die Freisetzung von Verdauungssäften. Insulin und Glukagon werden in den so genannten Langerhans-Inseln synthetisiert. Glukagon wird in den Alpha-Zellen, Insulin in den Beta-Zellen produziert. Die Produktion von Somatostatin findet in den Delta-Zellen statt. Alle 3 Arten von Hormonen werden nach der Nahrungsaufnahme freigesetzt. Ein hoher Blutzuckerspiegel führt zur Freisetzung von Insulin. Sinkt der Blutzuckerspiegel, wird Glukagon freigesetzt, um den Blutzuckerspiegel wieder zu erhöhen. Insulin und Glukagon können durch Amylin und Pankreatostatin gehemmt werden.

Hormone der Nebennieren

Die Nebennieren produzieren verschiedene Hormone, die in drei große Gruppen eingeteilt werden: Cortisol, Aldosteron und Androgene. Diese Hormone sind Steroidhormone. Sie werden durch ACTH aus der Hypophyse stimuliert. Das ACTH wird durch CRH aus dem Hypothalamus gesteuert. Die Hormone stehen in ständiger Wechselwirkung zueinander. Dies wird auch als Regelkreis bezeichnet. Cortisol gehört zur Gruppe der Glukokortikoide und wirkt sich auf den Stoffwechsel aus. Dazu gehört der Fett- und Eiweißabbau, aber auch die Zuckersynthese.

Außerdem hemmt es Entzündungen und unterdrückt das Immunsystem. Aldosteron ist notwendig für den Wasserhaushalt und den Salzstoffwechsel.

Es enthält Natrium und Kalium in der für die Erhaltung der Gesundheit erforderlichen Menge. Natrium kann Wasser binden, was das Blutvolumen und den Blutdruck erhöht. Androgene sind die Sexualhormone. Etwa 5 % aller Androgene des Mannes werden in den Nebennieren produziert.

Hormone der Keimdrüsen (Eierstock und Hoden)

Die geschlechtsspezifischen Sexualhormone werden von den Keimdrüsen, also den Eierstöcken und den Hoden, produziert. Die produzierten Hormone sind Androgene, Gestagene und Östrogene. Die Produktion dieser Hormone muss durch andere Hormone angeregt werden.

Östrogen ist notwendig, damit die Schleimhaut in der Gebärmutter wachsen kann, was eine Voraussetzung für jede Schwangerschaft ist. Die Schwangerschaft selbst wird durch zahlreiche Hormone reguliert. Testosteron gehört zur Gruppe der Androgene und ist für das geschlechtsspezifische äußere Erscheinungsbild und den Geschlechtstrieb des Mannes verantwortlich. Diese Hormone unterliegen einem Regelkreis aus Hypothalamus, Hypophyse und Keimdrüsen.

Hormone des Thymus

Der Thymus ist ein Organ, das bei der Geburt voll entwickelt ist und sich in der Pubertät zurückbildet. Der Thymus ist wichtig für die Entwicklung des Immunsystems und des Wachstums. Die Hormone werden in den Thymusepithelzellen gebildet und umfassen Peptide wie Thymosin, Thymopoetin und Thymosterin.

Pathologien in der Endokrinologie

Mögliche Erkrankungen der Schilddrüse

Niedrige TSH-Werte können auf eine Schilddrüsenüberfunktion, eine Krebserkrankung oder eine sekundäre Schilddrüsenunterfunktion hinweisen. Hohe Werte sind ein Hinweis auf eine primäre Unterfunktion. Eine Struma (Kropf) ist eine Entzündung der Schilddrüse.

Mögliche Erkrankungen der Bauchspeicheldrüse

Diabetes mellitus Typ 2 ist eine der häufigsten Erkrankungen der Bauchspeicheldrüse. Sie führt zu einer Insulinresistenz. Aber auch Hormonmangel ist Teil der Krankheit. Diabetes Typ 2 entsteht durch eine übermäßige Nahrungsaufnahme, Bewegungsmangel und genetische Veranlagung. Diabetes Typ 1 hingegen ist ein Autoimmunprozess, der zu einem totalen Insulinmangel führt. Der Patient ist insulinabhängig. Diese Art von Diabetes tritt häufig nach akuten Erkrankungen wie Magen-Darm-Erkrankungen oder Infektionskrankheiten auf. Die Erforschung dieses Prozesses ist jedoch noch nicht abgeschlossen.

Mögliche Erkrankungen der Nebennieren

Eine häufige Erkrankung der Nebennieren ist der Morbus Cushing, der zu einer erhöhten Produktion von Cortisol führt. Eine mögliche Ursache für diese Erkrankung könnte ein Tumor sein, der selbst Hormone produziert, die die Ausschüttung von Cortisol fördern. Morbus Cushing kann weitere Krankheiten wie z.B. Diabetes auslösen. Eine Überproduktion von Aldosteron kann das Conn-Syndrom verursachen. Diese Krankheit führt zu einem erhöhten Blutdruck aufgrund eines sinkenden Kaliumspiegels.