Endokrinologie. Ein kurzer Überblick über das Hypothalamus-Hypophysen System

Gliederung

1 Das Hypothalamus-Hypophysen System - Eine Hormonhierarchie

2 Hypothalamus
2.1 parvizelluläres Kerngebiet
2.2 magnozelluläres Kerngebiet

3 Hypophyse
3.1 Hypophysenvorderlappen (Adenohypophyse)
3.1.1 glandotrope Hormone (Vgl. Faber und Haid, 1995, S.116 & Kreutzig, 2007, S.208)
3.1.2 Biochemie und -synthese
3.1.3 Effektorhormone
3.2 Hypophysenhinterlappen (Neurohypophyse)

4 Hormondrüsen

5 Regulation der Sekretion durch positives und negatives Feedback

6 Abbildungsverzeichnis

1 Das Hypothalamus-Hypophysen System - Eine Hormonhierarchie

Hildebrandt (1994, S. 399) definiert, dass „Die Endokrinologie […] die Lehre von der Funktion endokriner (ins Blut absondernd) Drüsen und Hormone [ist]. Das Hypothalamus-Hypophysen System stellt hierbei die bedeutendste Schnittstelle zwischen dem zentralen Nervensystem und dem endokrinen System dar. Hypothalamus und Hypophyse bilden in dieser Konstellation eine gemeinsame funktionelle Einheit, die der Regulation des hormonellen Systems dient. De Marées (2002, S. 87) betitelt die Interaktion zwischen dem Nervensystem und dem endokrinen System als neuroendokrine Regulation.

„Das Hormonsystem ist hierarchisch aufgebaut“ (Kleine und Rossmanith, 2007, S. 121). Der Hypothalamus steuert hierbei als oberste vermittelnde Instanz zwischen dem Nerven- und Hormonsystem (Kreutzig, 2006, S. 207) über das vegetative Nervensystem und über die Regulation glandotroper Hormone aus der Hypophyse, welche durch die Ausschüttung hypophyseotroper Hormone (hypothalamische Mediatoren, Liberine und Statine) stimuliert werden, periphere Hormone. Damit garantiert der Hypothalamus die Anpassung der hormonregulierten Funktionen peripherer Erfolgsorgane an das jeweilige Verhalten des Organismus. Der Hypothalamus kann aufgrund dieser Funktion „als wichtige Umschaltstation betrachten [werden], in der nervöse Reize in hormonale Impulse verwandelt werden Faber und Haid, 1995. S.123)“. Diese Hormonhierarchie wird u.a. durch mehrere positive bzw. negative Feedbackschritte ausgehend von der Effektorhormonkonzentration reguliert. Im Folgenden sollen diese Sachverhalte näher eingegangen werden.

2 Hypothalamus

„Als Hypothalamus bezeichnet man die basalen Teile des Zwischenhirns“ (Faber und Haid, 1995. S.123), die über den Hypophysenstiel mit der Hypophyse verbunden sind. Diese, nur Kirschkern große Hormondrüse, hängt wie ein Tropfen unterhalb des Hypothalamus. Die anatomische Besonderheit des Hypothalamus liegt in den so genannten Kernen (lateinisch: nucleus), in denen funktionell gleiche neurosekretorische Zellen versammelt sind (Kreutzig, 2007, S.122)^[1]. Dies bedeutet, dass unterschiedliche Kerne verschiedene Aufgaben der Hormonsteuerung übernehmen und damit die neurosekretorischen Zellen dieser Areale entsprechend funktional differenzierte hypophyseotrope Hormone sezernieren.

Die Existenz neurosekretorischen Zellen ist charakteristisch für den Hypothalamus. Im Gegensatz zu anderen Nervenzellen haben sie die Möglichkeit durch Axone die keine Synapsen bilden, sondern frei in der Eminentia mediana bzw. im Hypophysenhinterlassen enden, Hormone direkt ins Blut abzugeben (Faber und Haid, 1995. S.123). Als Eminentia mediana wird die gefäßreiche Region im Bereich des Hypophysenstiels an der Basis des Hypothalamus bezeichnet, der aus Blutgefäße mit fensterartigen Öffnungen besteht, sodass die Hormone aus den neurosekretorische Zellen in den Blutstrom gelangen können. In diesem Bereich ist die Blut-Hirn-Schranke, als selektiv durchlässige Schranke zwischen Blut und Hirnsubstanz, durch die der Stoffaustausch mit dem ZNS einer aktiven Kontrolle unterliegt“ (Hildebrandt, 1994, S. 201) nicht vorhanden.

2.1 parvizelluläres Kerngebiet

Im Hypothalamus können zwei verschiedene Kerngebiete (Vgl. Kreutzig, 2007, S.207) auf neuronale Reize reagieren: In den neurosekretorischen Zellen des parvizellulären Kerngebietes werden Reize aus dem Organismus neuronal verarbeitet, die zur Hormonausschüttung von hypophyseotrope Hormonen führen. Diese werden aufgegliedert in Releasing-Hormone (RH; Liberine), welche die untergeordnete Hormonproduktion und -ausschüttung glandotroper Hormone in der Hypophyse anregt, sowie in Inhibiting-Hormone (IH, Statine), welche diese hemmt. Bei den Hypothalamushormonen handelt es sich durchweg um relativ kurzkettige Polypeptide, von denen acht verschiedene identifiziert werden konnten (Faber und Haid, 1995. S.124 f):

- Das CRH, das Corticotropin-Releasinghormon, stimuliert die Hypophyse zur Ausschüttung von ACTH (Adrenocorticotropes Hormon).
- Das TRH, das Thyreotropin-Releasinghormon, regt den Hypophysenvorderlappen zur Ausschüttung von TSH (Thyroidea-stimulierendes Hormon) an, wodurch wiederum in der Schilddrüse die Abgabe von T3 und T4 ins Blut gefördert wird.
- Das Gn-RH, das Gonadoliberin, regt die Hypophyse zur Ausschüttung von den Sexualhormonen FSH und LH an.
- Das GH-RH, das Growth Hormone-Releasinghormon regt die Ausschüttung des Wachstumshormons an, währenddessen das GH-IH, das Growth Hormone-Inhibitinghormon (Somatostatin) diese Ausschüttung hemmt.
- Ebenso stimuliert das PRL-RH, das Prolaktin-Releasinghormon (Prolaktoliberin), den Hypophysenvorderlappen zur Ausschüttung von Prolaktin, während das PRL-IH, das Prolaktin-Inhibitinghormon (Prolaktostatin), die Prolaktinausschüttung hemmt.
- In ähnlicher Weise bewirkt das MSH-RH, das Melanoliberin, die Freisetzung von Melanotropin (MSH) aus dem Hypophysenvorderlappen, wodurch die Pigmentierung der Haut verstärkt wird. Im Gegensatz dazu bewirkt das MSH-IH (MIH), das Melanostatin, als Gegenspieler von MSH-RG eine verminderte Ausschüttung von MSH aus dem Hypophysenvorderlappen.

2.2 magnozelluläres Kerngebiet

Im magnozellulären Kerngebiet werden dagegen nur ADH (Antidiuretisches Hormon) und Oxytocin gebildet. Die Axone der neurosekretorischen Zellen reichen hier über die Eminentia mediana hinaus bis in den Hypophysenhinterlappen, sodass diese Hormone über den Hypophysenstiel (Infundibulum) direkt neuronal in den Hypophysenhinterlappen (Neurohypophyse) gelangen können, wo sie gespeichert und nach Bedarf sezerniert werden (Kreutzig, 2007, S.208).

3 Hypophyse

Die Hypophyse (Hirnanhangsdrüse) wird in die Adenohypophyse und die Neurohypophyse untergliedert. Die Adenohypophyse setzt sich dabei aus dem Hypophysenvorderlappen, dem Trichterlappen und dem Mittellappen zusammen, der Hypophysenhinterlappen bildet die Neurohypophyse (Faber und Haid, 1995. S.112).

3.1 Hypophysenvorderlappen (Adenohypophyse)

In diesem Hypophysenabschnitt findet ebenfalls in spezifischen Zellen^[2] die Produktion einer Vielzahl von Hormonen statt, die von den Steuerhormonen des Hypothalamus (Inhibiting- und Releasinghormonen) gehemmt oder gesteigert werden. Sie gelangen über die Nervenbahnen und dann über ein Pfortadersystem (hypophysärer Portalkreislauf) aus dem Hypothalamus über den Hypophysenstiel in den Hypophysenvorderlappen (Adenohypophyse) um dort die Abgabe von untergeordneten Hypophysenhormonen auszulösen. Neben glandotropen Hormone, die direkt auf hormonproduzierende Drüsen (z.B. die Schilddrüse) in der Peripherie einwirken, werden hier auch drei Effektorhormone synthetisiert und ausgeschüttet, welche direkt an den entsprechenden Zielzellen wirken.

3.1.1 glandotrope Hormone (Vgl. Faber und Haid, 1995, S.116 & Kreutzig, 2007, S.208)

- Das hypophyseotrope Hormon CRH steuert die Sekretion von ACTH, dem adrenocorticotropen Hormon, das weiterführend die Nebennierenrinde zur Ausschüttung von Kortisol anregt.
- In ähnlicher Funktionsweise stimuliert TRH den Hypophysenvorderlappen zur Sekretion von TSH, dem thyreoideastimulierenden Hormon (Thyreotropin) und im weiteren Verlauf die Schilddrüse zur Bildung und Ausschüttung der Schilddrüsenhormone T3 und T4 anregt.
- Das Gn-RH, das Gonadoliberin, ist sowohl für die Ausschüttung von FSH, dem follikelstimulierenden Hormon, als auch von LH, dem luteinisierenden Hormon, verantwortlich. Diese wirken beide auf die männlichen und weiblichen Gonaden ein: FSH regt bei der Frau die Bildung von Östrogen und die Reifung der Eizellen im Eierstock an, während beim Mann die Sertoli-Zellen zur Spermatogenese anregt werden. LH dagegen unterstützt bei der Frau die Eireifung, den Eisprung und die Bildung des Gelbkörpers. Beim Mann fördert es die Spermienreifung, sowie die Erhöhung der Bildung und Abgabe von Testosteron aus den Leydig-Zwischenzellen des Hodens.

[...]

^[1] Die einzelnen nuclei des Hypothalamus sind bei Kreutzig, 2007 auf S. 123 nachzulesen.

^[2] Diese spezifischen Zelltypen können in Kleine und Rossmanith, 2007 auf S. 128 nachgelesen werden.