Schaltzentralen für Hormone |
 | 31.01.2011 15:47 Uhr |
Von Brigitte M. Gensthaler, Christina Hohmann und Sven Siebenand / Körpertemperatur, Wachstum, Reproduktionszyklus: Die Hormone des Hypothalamus-Hypophysen-Systems haben wichtige Steuerungsfunktionen. Dementsprechend gravierend sind die Folgen, wenn das fein regulierte System durcheinandergerät. Einige Hormone oder ihre Analoga werden auch therapeutisch eingesetzt. Ein Überblick.
Die beiden Steuerungssysteme des menschlichen Körpers, das Hormon- und das Nervensystem, arbeiten eng aufeinander abgestimmt. Eine Schlüsselrolle nimmt hierbei der Hypothalamus ein. Die etwa 15 Gramm schwere Region, die nicht größer als ein Fünf-Cent-Stück ist, liegt am Boden des Zwischenhirns in der Nähe des Chiasma opticum, der Sehnervkreuzung. Der Hypothalamus kontrolliert mittelbar und unmittelbar eine Reihe essenzieller Körperfunktionen wie Wasserhaushalt, Nahrungs- und Flüssigkeitsaufnahme, Körpertemperatur, Schlaf-Wach-Rhythmus und Fortpflanzung. Um seinen Aufgaben nachzukommen, hat er zahlreiche neuronale Kontakte zu anderen Hirnzentren. Zudem ist er das wichtigste Steuerungsorgan im endokrinen System des Menschen.
Verschwindend klein, aber lebensnotwendig: Hypothalamus und Hypophyse sind die Schaltzentralen im endokrinen System.
Foto: Fotolia/J. Lomoth
Am Hypothalamus hängt wie ein Tropfen die Hirnanhangsdrüse (Hypophyse), mit der zusammen er eine Funktionseinheit bildet. Die Hypophyse selbst ist nur so groß wie ein Kirschkern und besteht aus zwei Teilen mit unterschiedlicher Funktion: dem Vorderlappen (Adenohypophyse) und dem Hinterlappen (Neurohypophyse).
Effektor- und Steuerungshormone
Hypothalamus und Hypophyse arbeiten auf zwei Wegen zusammen. Zum einen enthält der Hypothalamus mehrere Ansammlungen von Zellen, sogenannte Kerne, die besonders große Zellen aufweisen. Die Neurone dieser großzelligen Kerne (Nucleus supraopticus und Nucleus paraventricularis) bilden Vorläufer der Hormone Vasopressin und Oxytocin (Grafik). Diese transportieren sie über die Axone in den Hypophysenhinterlappen, wo sie gespeichert werden. Auf bestimmte Signale hin werden die Hormone freigesetzt und gelangen in die Blutbahn. Oxytocin und Vasopressin wirken direkt auf Zielorgane, sind also Effektorhormone. Sie sind strukturell sehr ähnlich. Es sind cyclische Nonapeptide, die sich nur an zwei Stellen der Sequenz unterscheiden.
Physiologie des Hypophysen-Hypothalamus-Systems; zum Vergößern klicken!
Neben den Effektorhormonen produziert der Hypothalamus, genauer die kleinzelligen Kerne, noch eine Reihe von Steuerungshormonen, die den anderen Weg der Interaktion von Hypothalamus und Hypophyse darstellen. Je nach Funktion werden sie in zwei Gruppen unterteilt. Die Releasing-Hormone (RH), auch Liberine oder Reline genannt, erhöhen die Produktion und Freisetzung von Hormonen im Hypophysenvorderlappen. Die Release-Inhibiting-Hormone (IH) oder Statine haben den gegenteiligen Effekt: Sie bremsen die Freisetzung.
Die Steuerungshormone gelangen über ein Pfortadersystem, also auf dem Blutweg, in die Adenohypophyse. Dazu zählt zum Beispiel das Thyreotropin-Releasing-Hormon (TRH), dessen pulsatile Abgabe die Ausschüttung vom Thyreoidea-stimulierenden Hormon (TSH), aber auch von Prolactin bewirkt. TSH wiederum regt die Schilddrüse zur Produktion und Freisetzung von Thyroxin (Tetraiodthyronin, T4) und Triiodthyronin (T3) an. Diese Hormone beeinflussen den Energiestoffwechsel, die Thermogenese, die Organentwicklung und das Längenwachstum.
Das Gonadotropin-Releasing-Hormon fördert die Ausschüttung der beiden Sexualhormone Follikel-stimulierendes Hormon (FSH) und Luteinisierendes Hormon (LH) aus der Adenohypophyse.
Funktionen der Hypophyse
Die beiden Teile der Hypophyse erfüllen nicht nur unterschiedliche Aufgaben. Sie unterscheiden sich auch morphologisch. Die Adenohypophyse ist eine Drüse und stammt vom oralen Ektoderm ab. Sie ist ein Teil der Mundhöhle, der sich im Lauf der Embryonalentwicklung an den Hypophysenhinterlappen angelagert hat. Dieser ist jedoch ein Teil des Zentralnervensystems. Die Neurohypophyse besteht aus Nervenbahnen, die aus dem Hypothalamus herunterziehen. Entwicklungsgeschichtlich hat sie sich aus dem neuronalen Ektoderm entwickelt.
Von der Neurohypophyse werden zwei Hormone gespeichert und abgegeben, die effektorisch wirken. Oxytocin fördert die Kontraktion der Uterusmuskulatur bei der Geburt und das Auspressen der Milch durch Kontraktion des Myoepithels in der Brust beim Stillen (siehe dazu Kuschelhormon Oxytocin). Vasopressin wirkt auf die distalen Tubuli und Sammelrohre der Niere und erhöht dort die Wasserretention. Zudem wirkt es vasokonstriktorisch auf die Gefäße der Haut und der Skelettmuskulatur (siehe dazu Vasopressin kann mehr).
Im Gegensatz hierzu bildet der Hypophysenvorderlappen selbst Hormone, allerdings unter Kontrolle des Hypothalamus. Hierzu gehören drei ebenfalls effektorisch, also direkt auf die Zielorgane wirkende Hormone. Das ist zum einen das Wachstumshormon (Somatotropin), das das Längenwachstum vor der Pubertät bestimmt, das Wachstum der inneren Organe fördert und den Stoffwechsel beeinflusst (siehe dazu Wachstumssignale aus der Schaltstelle). Zum anderen bildet die Adenohypophyse das Prolactin, das die Brust zum Wachsen anregt und die Milchproduktion fördert (siehe dazu Zu viel Prolactin ist ungesund).
Das dritte effektorische Adenohypophysenhormon ist das Melanozyten-stimulierende Hormon (MSH). Es beeinflusst die Melaninbildung in den Melanozyten und somit die Hautpigmentierung.
Darüber hinaus produziert die Adenohypophyse noch glandotrope Hormone, die auf andere Hormondrüsen wirken. Dies sind unter anderem das Thyreoidea-stimulierende Hormon, das die Schilddrüse zur Hormonproduktion anregt, und das Adrenocorticotrope Hormon (ACTH), das die Glucocorticoid-Bildung in der Nebennierenrinde stimuliert.
Das Follikel-stimulierende Hormon sowie das Luteinisierende Hormon bewirken unter anderem die Bildung von Estrogen beziehungsweise Testosteron in den Gonaden.
Unter strenger Kontrolle
Entsprechend der unterschiedlichen Funktion von Vorderlappen und Hinterlappen der Hypophyse wird auch die Hormonsekretion in den beiden Teilen unterschiedlich reguliert. Die Stimulation bestimmter Rezeptoren im Hypothalamus führt zu einer Ausschüttung der Neurohypophysenhormone.
Die Sekretion der Adenohypophysenhormone dagegen ist etwas komplizierter reguliert. Zum einen unterliegt sie der Kontrolle der Steuerungshormone des Hypothalamus, wobei es in der Regel ein freisetzungsförderndes und ein freisetzungshemmendes Hormon gibt. Zum anderen wirken die peripheren Spiegel der von den beeinflussten Drüsen gebildeten Hormone wie eine Rückkopplung auf die Hormonbildung. So kann zum Beispiel ein hoher Cortisolspiegel in der Peripherie die Ausschüttung von ACTH hemmen. Aber auch ein positives Feedback ist möglich: So stimulieren hohe Estradiolspiegel die Freisetzung von FSH und lösen somit den Eisprung aus.
Zudem sezerniert der Hypothalamus noch regulierende Neurotransmitter und Neuropeptide, die häufig als Cotransmitter zu den Steuerungshormonen freigesetzt werden. Das Hypothalamus-Hypophysen-System ist somit streng kontrolliert und fein reguliert. Kommt es aus dem Gleichgewicht, werden bestimmte Hormone gar nicht oder in zu großen Mengen freigesetzt. Dies kann dramatische Folgen für den Organismus haben.
Brigitte M. Gensthaler studierte Pharmazie in München und erhielt 1984 die Approbation als Apothekerin. Nach mehrjähriger Tätigkeit in einer öffentlichen Apotheke wechselte sie in die Redaktion der Pharmazeutischen Zeitung. Seit Anfang der 1990er-Jahre arbeitet sie im Münchener Redaktionsbüro der Pharmazeutischen Zeitung. Sie leitet das Ressort Titel.
Christina Hohmann studierte Biologie an der Johannes-Gutenberg-Universität in Mainz. Nach Abschluss des Studiums absolvierte sie eine Ausbildung zur Wissenschaftsredakteurin, danach machte sie ein Volontariat bei der Pharmazeutischen Zeitung. Seit 2002 ist sie als Redakteurin beschäftigt und leitet seit Ende 2003 das Ressort Medizin.
Sven Siebenand studierte Pharmazie an der Martin-Luther-Universität in Halle. Die Approbation als Apotheker erfolgte 2001 im Anschluss an das praktische Jahr in einer öffentlichen Apotheke und in der pharmazeutischen Industrie bei der Merck KGaA in Darmstadt. Nach einem Volontariat bei der Pharmazeutischen Zeitung arbeitet er seit 2010 als stellvertretender Chefredakteur bei der PZ.
