Lerntext Hormone

Roland Heynkes, 22.11.2018

Auf dieser Seite sammle ich, was ich bei der Vorbereitung meines Unterrichts an Vorzeigbarem über Hormone und Hormonsysteme finde.

Gliederung

zum Text Wozu brauchen wir neben den Nervensystemen noch Hormone?
zum Text Hormone
zum Text Zirbeldrüse, Hirnanhangdrüse und die Position des Hypothalamus im Hirnschnitt
zum Text Der Hypothalamus
zum Text Die Hypophyse
zum Text Hormondrüsen außerhalb des Gehirns
zum Text Auch andere Organe produzieren Hormone.
zum Text Regulation des Blutzuckerspiegels
zum Text hormonelle Rückkopplungsmechanismen
zum Text

Wozu brauchen wir neben den Nervensystemen noch Hormone? nach oben

Nervenzellen beeinflussen ihre Zielzellen sehr schnell und präzise und diese Wirkungen können ebenso schnell beendet werden. Es wäre aber viel zu aufwändig, in sehr vielen Zellen sehr unterschiedliche Wirkungen zu erzielen. Deshalb brauchen wir Systeme, die ihre Botschaften nicht aufwändig durch Axone, sondern auf viel einfachere Weise übermitteln. Am wenigsten aufwändig ist natürlich die Benutzung eines bereits vorhandenen Verteilersystems. Dazu bietet sich das Blut an, das mit Ausnahme weniger Zelltypen fast jede Zelle unseres Körpers erreicht. Es kann mit relativ geringem Aufwand produzierbare kleine Botenstoffe in jeden Winkel unseres Körpers transportieren.

So müssen in Alarmsituationen gleichzeitig zahlreiche Änderungen im Körper vorgenommen werden, um ihn auf Kampf oder Flucht vorzubereiten. Man nennt diese Reaktionen Stressreaktionen, weil sie in Ausnahmesituationen lebensrettend sein können, bei allzu langer Dauer aber gesundheitsschädlich wären. Stressreaktionen auslösende Faktoren nennt man Stressoren. Stressoren können Reize sein, auf die unsere Sinnesorgane reagieren. Als Stressoren können aber auch Signale wirken, die das Gehirn von Sensoren im Körperinneren erreichen. Man unterscheidet außerdem zwischen positiven (z.B.: Erfolgserlebnisse oder positive Überraschungen) und negativen (z.B.: Verletzungen oder Lärm) Stressoren.

Stressoren erzeugen Stress, aber man unterscheidet auch da zwischen positivem Eustress (z.B.: sportliche Anstrenung) und negativem Distress (z.B.: schlecht vorbereitete Klassenarbeiten). Stressreaktionen bereiten auf Kosten normaler Körperfunktionen auf maximale körperliche Leistungsfähigkeit vor. Folgen dann aber keine körperlichen Aktivitäten, dann wirkt der Stress als Distress und ist gesundeitsschädlich. Anhaltender Distress erhöht den Blutdruck, schwächt das Immunsystem und kann Organe wie das Herz oder ganze Organsysteme wie das Herz-Kreislauf-System schädigen.

Schema einiger Stressreaktionen nach oben
Stressreaktionen

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Hormone nach oben

Hormone sind Botenstoffe, die von speziellen Nervenzellen oder spezialisierten Hormondrüsen produziert und durch den Blutkreislauf im ganzen Körper verteilt werden. Auf den Oberflächen, manchmal auch im Inneren ihrer Zielzellen befinden sich Rezeptoren, welche die Hormone spezifisch binden, sich dabei verformen und dadurch eine Reaktion auslösen.

Die Produktion der meisten unserer Hormone wird vom Gehirn gesteuert. Darum lohnt vielleicht ein Blick auf die Positionen der Zirbeldrüse (Epiphyse), der Hirnanhangdrüse (Hypophyse) des Hypothalamus im bzw. am Gehirn.

Zirbeldrüse, Hirnanhangdrüse und die Position des Hypothalamus im Hirnschnitt nach oben

Schnitt zwischen den menschlichen Hirnhälften nach oben
Hirnstrukturen
Die Zirbeldrüse (Glandula epiphysialis) steuert unseren Tagesrhythmus. Unter dem Thalamus liegt der Hypothalamus. Der Pfeil kann nur die Position des Hypothalamus in x- und y-Richtung anzeigen. Als Teil des paarigen Zwischenhirns liegt er natürlich vor und hinter der Bildebene und ist deshalb im Schnittbild nicht erkennbar. Unter dem Hypothalamus hängt auf der Unterseite des Gehirns die Hirnanhangdrüse (Hypophyse). Der obere Pfeil zeigt auf den Hinterlappen (Neurohypophyse). Der untere Pfeil zeigt auf den Hypophysen-Vorderlappen (Adenohypophyse). Das Großhirn, der Balken, das Mittelhirn (Mesencephalon), das Kleinhirn (Cerebellum), die Brücke, das Nachhirn (Myelencephalon oder Medulla oblongata) und das Rückenmark sind nur zum Zweck der besseren Orientierung im Schnittbild benannt.
Ich habe die Option Cut-away views des vom Lister Hill National Center for Biomedical Communications zur Verfügung gestellten Programms AnatQuest genutzt, um aus den Daten des Visible Human Project das Schnittbild herauszufiltern, welches einen Schnitt ziemlich genau zwischen den beiden Großhirnhälften zeigt. Dieses Bild habe ich dann mit dem kostenlosen Vektorgrafikprogramm Inkscape beschriftet.

Der Hypothalamus nach oben

Als Schnittstelle zwischen dem Zentralnervensystem und dem Hormonsystem steuert der Hypothalamus mit Hilfe seiner eigenen Hormone die Aktivitäten der meisten anderen Hormondrüsen.

Die vom Hypothalamus ins Blut abgegebenen Releasing-Hormone (Liberine, Freisetzungshormone) aktivieren die Produktion anderer Hormone insbesondere im direkt unter ihm liegenden vorderen Teil der Hypophyse, die daraufhin ihre Hormone ins Blut abgibt und damit andere Hormondrüsen beeinflusst. Der Hypothalamus produziert aber auch sogenannte Inhibiting-Hormone (Statine) mit der entgegengesetzten Wirkung.

Vom Hypothalamus produzierte Steuerhormone (Neuropeptide) sind:

Der Hypothalamus produziert außerdem direkt wirkende und deshalb sogenannte Effektorhormone:

Die Hormon-Produktion des Hypothalamus wird auch selbst durch die Hormone gehemmt, deren Produktion durch ihn gefördert wurde. Man nennt diese Art der Regulation eine negative Rückkopplung.

Die Hypophyse nach oben

Die oberste spezialisierte Hormondrüse ist die Hypophyse direkt unter dem Hypothalamus. Man unterscheidet in ihr zwei Teile. Der Hypophysen-Hinterlappen (Neurohypophyse) ist eigentlich keine richtige Hormondrüse, sondern im Grunde eine Verlängerung des Hypothalamus. In ihr enthalten Nervenendigungen von Nervenzellen des Hypothalamus die Hormone Oxytocin und Vasopressin (Adiuretin).

Die im Hypophysenvorderlappen (Adenohypophyse) produzierten glandotropen (auf Hormondrüsen (Glandulae) wirkenden) Hormone sind:

FSH, LH und ICSH werden auch Gonadotropine genannt.

Die Adenohypophyse produziert auch nichtglandotrope Hormone. Diese nicht auf endokrine Drüsen, sondern direkt auf Erfolgsorgane wirkenden Hormone heißen Effektorhormone:

Hormondrüsen außerhalb des Gehirns nach oben

Es gibt im menschlichen Körper einige spezialisierte Hormondrüsen.

Auch andere Organe produzieren Hormone. nach oben

Regulation des Blutzuckerspiegels nach oben

Die Regulation der Regelgröße Blutzuckerspiegel ist ein Beispiel für die Regulation einer wichtigen Regelgröße durch Hormone zum Zwecke der Erhaltung einer Homöostase. Das folgende Schema zeigt, wie die ständige Anpassung des durch eine Störgröße immer wieder veränderten Istwertes einer Regelgröße an den Sollwert (9 mg / 10 ml) mit Hilfe von Sensoren in der Bauchspeicheldrüse und anderen Zellen in verschiedenen Organen als Stellglieder funktioniert.

Zur selbständigen Erarbeitung des Schemas gibt es klausurartige Aufgaben.

Schema der Blutzucker-Regulation nach oben
Blutzuckerregulation
Selbstverständlich funktioniert die Regulation der Glucose-Konzentration in Wirklichkeit sehr viel komplizierter, aber auch dieses stark vereinfachende Schema sollte bereits einen Eindruck von der Komplexität vermitteln, die typisch für Hormon-vermittelte Regulationen ist.

hormonelle Rückkopplungsmechanismen nach oben

Beispiele für hormonelle Rückkopplungsmechanismen bietet die Regulation der Produktion von Sexualhormonen. Was nicht direkt im Diagramm verständlich ist, erklärt darunter der Text.

Schema der Regulation der Produktion unserer Sexualhormone nach oben
Sexualhormonproduktionsregulation
Leider ist die Regulation der Sexualhormon-Produktion in Wirklichkeit noch viel komplizierter. Das Schema vermittelt dennoch einen Eindruck von der Komplexität, die typisch für Hormon-vermittelte Regulationen ist.

Das Gonadotropin-releasing-Hormon (GnRH) wird im Hypothalamus von GnRH-Neuronen (Nervenzellen) produziert und wandert den kurzen Weg durch den Hypophysenstiel hinunter in die Hirnanhangdrüse (Hypophyse) - genauer in deren Vorderlappen (Adenohypophyse). Dort fördert es die Ausschüttung der Gonadotropine FSH und LH.

Die Adenohypophyse schickt durch das Blut die Sexualhormone (Gonadotropine) FSH (Follikel-stimulierendes Hormon) und LH (luteinisierendes Hormon) unter anderem zu den männlichen bzw. weiblichen Gonaden (Hoden bzw. Eierstöcken).

FSH fördert bei Frauen in den Eierstöcken das Wachstum und die Reifung von Follikeln und in denen die Produktion von Östrogenen. Bei Männern regt es die Spermienbildung an.

LH fördert bei Frauen in den Eierstöcken indirekt die Produktion von Östrogenen durch die Follikel und ihre Freisetzung durch den Eisprung. Danach fördert LH die Gelbkörperbildung.

Beim Mann fördert LH unter anderem die Spermienreifung und die Bildung des Testosterons in den Leydig-Zwischenzellen des Hodens. Und zwei der vielen Wirkungen von Testosteron sind die Hemmung der GnRH-Produktion im Hypothalamus sowie der Sekretion von LH durch die Hirnanhangdrüse. Damit verhindert es seine eigene Überproduktion, was man eine negative Rückkopplung nennt.

Ansteigende Östrogen-Konzentrationen hemmen im Hypothalamus die GnRH-Produktion (negativer Feedback-Effekt). Sehr hohe Östrogenmengen haben allerdings den gegenteiligen Effekt und fördern die GnRH-Produktion.

Eine der vielen Wirkungen von Progesteron (das wichtigste (Gestagen oder Gelbkörper-Hormon) ist die Hemmung der LH-Produktion in der Hypophyse. Damit entfällt die Förderung des Gelbkörpers und damit auch der Produktion von Progesteron und Östrogen.

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Roland Heynkes, CC BY-SA-4.0

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