am Puls Biologie 6, Schulbuch

33 Hormonsystem 2.1 Wirkungsweise von Hormonen Hormone sind wirkungsspezifische Botenstoffe Wie schafft es ein Radiosender, sein Programm in deine Wohnung zu bringen, wo dem Sender doch nicht bekannt ist, wo du wohnst? Der Sender strahlt sein Programm einfach in das ganze Gebiet, und du kannst es empfangen, wenn dein Radio exakt auf die Sendefrequenz eingestellt ist. Mit diesem groben Vergleich wird deutlich, wie das Hormonsystem funktioniert: Eine Hormondrüse setzt spezielle Moleküle, eben Hormone, ins Blut frei, und diese werden „blind“ durch den Körper transportiert. An bestimmten Stellen, den Zielorganen, sitzen Rezeptoren, welche die Hormone abfangen ( k Abb.1). Allgemein gilt, dass Hormone substratspezifisch wirken. D. h., dass sie nur an die passenden Rezeptoren binden können und nur dort die gewünschte Wirkung ausgelöst wird. Zumeist werden Hormone in speziellen Drüsen gebildet, die nur diese Aufgabe haben – den Hormondrüsen, wie zB der Schilddrüse. Manche Hormone werden aber auch in Geweben anderer Organe hergestellt, etwa im Magen – diese Hor- mone werden auch Gewebshormone genannt. Hormone sind Moleküle, die durch das Blut transportiert werden, bis sie an Zielzellen andocken Abb.1: Hormonwirkung auf Zielzellen. Nur Zielzellen (mit den passenden Rezeptoren) werden ange- sprochen. Manche Hormone wirken auf nahe gelegene Zielzellen (parakrine Hormonwirkung). Die Fernwirkung auf Ziel- zellen erfolgt meist über den Blutstrom (endokrine Hormonwirkung). Durch negative Rückkopp- lung wird der Hormonspie- gel reguliert (autokrine Hormonwirkung). Zellen ohne spezifischen Hormonrezeptor bleiben gänzlich unbeeinflusst. keine Zielzelle (keine Rezeptoren) Zielzelle (besitzt Rezeptoren) Blutgefäß Zellkern Vesikel Hormonrezeptor Hormonmolekül Drüsenzelle Basiskonzept Steuerung und Regelung: Negative Rückkopplung ist ein universelles Re- gulationsprinzip. Haben wir zB Hunger, essen wir, bis uns das Sättigungsgefühl rückmeldet, dass wir genug gegessen haben. Gleiches gilt für technische Anwendungen: Ein Thermostat aktiviert eine Heizung bis zu dem Punkt, wo die gewünschte Temperatur erreicht ist, um dann abzuschalten. Regulation der Hormonwirkung – Rückkoppelung auf mehreren Ebenen Die Wirkung von Hormonen muss fein reguliert werden. Dies wird hier am Beispiel des Thyroxins gezeigt, einem Hormon der Schilddrüse. Es för- dert die Bildung von Enzymen für den Energie- stoffwechsel und regt so die Stoffwechselrate an. Ein Mangel im Kindesalter führt zu einer Verlang- samung des gesamten Stoffwechsels – es kommt zu Missbildungen des Skeletts und zu Minder- wuchs (Kretinismus). Entsprechend wichtig ist die Steuerung ( k Abb. 2), ausgehend vom Hypothalamus, einem Gehirnteil, der die Schnittstelle zwischen Nerven- und Hormonsystem ist. Über Freisetzungshormo- ne (hier das Thyreotropin-Freisetzungshormon) „befiehlt“ er der untergeordneten Hypophyse (genauer: der Adenohypophyse, Details siehe S. 36) die Freisetzung eines glandotropen Hormons (hier des Thyreotropins). Dieses akti- viert nun die Hormondrüse, in diesem Fall der Schilddrüse. Gleichzeitig wirkt es hemmend (in k Abb. 2 durch das Symbol dargestellt). Die Hormondrüse selbst produziert nun das ge- wünschte Hormon (in dem Fall Thyroxin). Neben der eigentlichen Wirkung – der Regulation des Stoffwechsels – wird gleichzeitig der Hypo- thalamus gehemmt. In diesem Fall sind also zwei Rückkoppelungsschleifen, die dafür sorgen, dass nur so viel Hormon produziert wird, wie nötig. Durch negative Rückkoppelung wird die Hormonabgabe kontrolliert Steuerung und Regelung Abb.2: Rückkoppelungsschleifen am Beispiel der Schilddrüsenhormone. Hypothalamus Adenohypophyse glandotropes Hormon Hormondrüse Hormon Freisetzungshormon äußere Bedingungen Hormonwirkung oder Allgemeines Schema Beispiel Schilddrüse lange negative Rückkopplungsschleife kurze negative Rückkopplungsschleife Thyreotropin- Freisetzungshormon Tageslänge, Temperatur Thyreotropin Schilddrüse Thyroxin Stoffwechselbeschleunigung Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv