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Hormonsystem

Alles unter strenger Kontrolle

15.02.2011
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Hormone sind neben dem zentralen Nervensystem das wichtigste Steuerungssystem, um die physiologischen Vorgänge im Organismus zu kontrollieren. Die vielfältigen Wirkmechanismen der Botenstoffe stellte Professor Dr. Klaus Mohr von der Universität Bonn vor.

Die Kommunikation mithilfe von Hormonen beginnt ausgesprochen früh. »Bereits in der zweiten Woche seiner Existenz bringt der Embryo durch Ausschütten von humanem Choriongonadotropin den mütterlichen Organismus durcheinander«, sagte Mohr. Der Embryo verhindert dadurch die Menstruation und erhält die Schwangerschaft. Das Hormon, das auch im Schwangerschaftstest nachgewiesen wird, ist der erste im Laufe seines Lebens vom Menschen gebildete Botenstoff. Die Freisetzung von humanem Chorion­gonadotropin sei somit eine »zwischenmenschliche Hormonpremiere«, sagte Mohr.

Im Laufe der Entwicklung produziert der menschliche Körper eine ganze Reihe weiterer Hormone. Sie sind definiert als Botenstoffe, die ihre Zielzellen über die Blutbahn erreichen und dort ein Signal übermitteln. So können sie entweder direkt in einem Zielgewebe einen Effekt erzielen oder die Freisetzung von weite­ren Hormonen steuern. Dann entstünden sogenannte Botenketten, die den Vorteil hätten, dass sie fein reguliert werden könnten, so Mohr. Ein Beispiel hierfür sei das Hypothalamus-Hypophysen-System. Es ist eine zentrale Schalt­stel­le zwischen der neuronalen und der humoralen Steuerung.

 

Der Hypothalamus ist Teil des Zwischen­hirns. Auf Nervenzellimpulse hin setzt er Steuerungshormone frei, die die Aus­schüt­tung der Hypophysenhormone kontrollieren. Als Beispiel nannte Mohr das Gonadotropin-Releasinghormon (GnRH), das die Freisetzung des Luteinisierenden Hormons (LH) und des Follikel-stimulierenden Hormons (FSH) anregt. In der Peripherie kontrollieren diese Botenstoffe die Keimzellfunktion und die Bildung der Sexualhormone Testosteron und Estrogene. Diese Botenstoffkette kann auf verschiedenen Ebenen differenziert reguliert werden, sagte Mohr. Eine Möglichkeit hierfür sei das »hormonelle Morsen«. Die Nervenzellen des Hypothalamus sind nur periodisch aktiv und setzen ihre Steuerungshormone in Pulsen frei. Verändert sich zum Beispiel die Pulsfrequenz von GnRH, ändern sich auch die Mengenverhältnisse von LH und FSH, die von der Hypophyse freigesetzt werden. Alle Ebenen dieser Kette sind pharmakologisch zu beeinflussen. Eine ähnliche Regulationsachse besteht auch bei den Stresshormonen: Das Corticotropin- Releasinghormon und das Corticotropin-Release-Inhibitinghormon kontrollieren die Freisetzung von Corticotropin, das wiederum die Nebennieren­rinde zur Bildung von Glucocorticoiden anregt.

»Bereits in der zweiten Woche seiner Existenz bringt der Embryo den mütterlichen Organismus durcheinander.«

Eine andere Möglichkeit der differenzierten Steuerung auf den verschiedenen Ebenen ist die Rückkopplung: Die Hormonkonzentrationen in der Peripherie dienen dem Hypothalamus als Signal, entweder weiter Hormone zu produzieren oder die Produktion zu drosseln. Eine negative Rückkopplung nutzen zum Beispiel hormonale Kontrazeptiva aus: Die exogene Hormongabe hemmt die endogene Produktion, und die Eierstöcke atrophieren reversibel. Eireifung und Eisprung werden unterdrückt, erklärte Mohr. Zu einer negativen Rückkopplung, allerdings einer un­erwünschten, kommt es auch bei einer Anabolikaeinnahme. Die testosteronartigen Substanzen lassen über den Feedback-Mechanismus die Hoden schrumpfen. »Dies sollte man den Hobbysportlern zur Abschreckung sagen«, so Mohr. »Das wirkt bestimmt.«

 

Neben den verschiedenen Regulationsmechanismen haben Hormone auch unterschiedliche Wirkprinizipien. Bei den Steuerungshormonen handelt es sich um Peptide, die an G-Protein-gekoppelte Rezeptoren binden und eine Zellantwort auslösen. Die Hypophysenhormone sind in der Regel Peptide, die ebenfalls über G-Protein-gekoppelte Rezeptoren oder über Ligand-gesteuerte Enzyme wirken. Einige Effektorhormone üben ihre Wirkung über intrazelluläre Rezeptoren aus. Estradiol zum Beispiel bindet an den im Zellkern vorliegenden Estrogenrezeptor, der auf die Bindung hin die Konformation ändert, dimerisiert und dann die Gen­expression beeinflusst. Für die Regulation der Gentranskription benötigt das Rezeptordimer noch weitere Faktoren, nämlich Co-Aktivatoren oder Co-Repressoren. Diese Faktoren sind gewebeabhängig unterschiedlich verteilt, was für den Organismus einen weiteren Grad der Feinregulierung in der Hormonantwort bedeute. Dies könne auch pharmazeutisch genutzt werden, indem Hormonanaloga mit einem »maßgeschneiderten Wirkprofil« entwickelt werden, die in bestimmten Geweben aktivierend und in anderen hemmend wirken.

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