Das Hormonsystem

Ellen Rudolf
Stufe 12
Biologie 4-stündig
Hausarbeit

Inhaltsverzeichnis

1. Einführung

2. Hormone als Botenstoffe
2.1 Einteilung
2.2 Eigenschaften
2.3 Wirkungsmechanismen
2.3.1 Steroidhormone
2.3.2 Peptid- und Proteinhormone
2.4 Regulationsmechanismen
2.5 Inaktivierung

3. Aufgaben und Leistungen der Hormone
3.1 Die Epiphyse
3.2 Der Hypothalamus
3.3 Die Hypophyse

3.4 Die Schilddrüse
3.4.1 Die Schilddrüse und ihre Hormone
3.4.2 Erkrankungen der Schilddrüse

3.5 Die Nebenschilddrüse
3.6 Die Thymusdrüse
3.7 Die Nebennieren

3.8 Die Bauchspeicheldrüse
3.8.1 Das Insulin
3.8.2 Das Glucagon
3.8.3 Die Regulierung des Blutzuckerspiegels
3.8.4 Diabetes mellitus (Typ1, Typ2)
3.8.5 Interview mit den Eltern einer Diabetes- Patientin

3.9 Die Keimdrüsen
3.9.1 Männliche Geschlechtshormone
3.9.2 Weibliche Geschlechtshormone

4. Quellen

1. Einführung

Schon früh hatten die Menschen eine Ahnung vom Wirken geheimnisvoller Kräfte im Körper. Volksstämme glaubten, dass ,,das Trinken von Tierblut Kraft und Mut verleiht" (Wellmann/ Wormer, S. 15) und dass sie der Verzehr von Organen umgebrachter Feinde unschlagbar macht. Die alten Römer aßen sogar die Hoden von Stieren, um ihre Potenz zu erhöhen.

Inzwischen konnten diese geheimnisvollen Kräfte den Hormonen zugeschrieben werden. Die Hormonforschung - auch genannt Endokrinologie - ist jedoch noch eine relativ junge Wissenschaft. So experimentierte der deutsche Forscher Arnold Berthold erst im Jahr 1849 mit einem Hahn. Er entfernte ihm die Keimdrüsen und setzte sie später an einer anderen Stelle im Körper wieder ein. Berthold stellte fest, dass sich der Hahn nicht zu einem Kapaun entwickelte, sondern ein Hahn blieb. Daraus schloss er, dass die Keimdrüsen einen Stoff herstellen, der den Hahn sozusagen zum ,,Mann" macht. Ein anderer Mediziner - der Franzose Charles Brown-Séquards - spritzte sich selbst Tierhodenextrakt und gab vor anderen damit an, sexuell und geistig verjüngt zu sein.

Nach diesen ersten Versuchen wurde die wissenschaftliche Basis der Endokrinologie von dem Engländer Ernest Starling gelegt. Seine Erkenntnisse und Experimente sind heute die Grundlage der Hormonforschung. Er führte 1905 den Begriff ,,Hormon" ein, der soviel wie ,,in Bewegung setzen" bedeutet. Doch was genau sind überhaupt Hormone?

2. Hormone als Botenstoffe

Hormone finden sich nicht nur in Menschen und Tieren, sondern auch in Pflanzen. In den folgenden Texten werden allerdings nur die Hormone von Menschen - und somit größtenteils auch die von Tieren - genauer erläutert.

2.1 Einteilung der Hormone

Hormone sind chemische Botenstoffe, die in innersekretorischen bzw. endokrinen Drüsen oder in Geweben produziert werden. Daher unterscheidet man zwei verschiedene Hormongruppen:

- Drüsenhormone

Diese werden direkt aus den Drüsen an das Blut abgegeben. Hormondrüsen liegen entweder in Form eines abgegrenzten Organs vor (zum Beispiel die Schilddrüse), oder sie sind Teil eines Organs, das noch andere Funktionen als die der Hormonsynthese hat (zum Beispiel die Langerhansschen Inseln in der Bauchspeicheldrüse (siehe 3.8)).

- Gewebshormone

Diese chemischen Botenstoffe werden in Geweben (zum Beispiel in Geweben der Niere und Geschlechtsorgane) gebildet und entfalten ihre Wirkung unmittelbar an angrenzenden Zellgruppen. Hier spricht man von parakriner Sekretion. Typisch für diese Form der Hormonproduktion ist der Magen-Darm-Trakt. Dabei werden die Neurohormone (siehe 3.2) von den Nervenzellen produziert und abgegeben. Daher wird auch der Begriff der neurokrinen Sekretion benutzt. Zu den Gewebshormonen gehören zum Beispiel Prostaglandine, die auf eine Vielzahl von Organen wirken,  besonders auf die mit Nervengewebe, endokrinen Drüsen, glatter Muskulatur, Zellen mit Transportleistungen und auf Blutzellen. Sie steuern die Feinregulation von anderen Hormonen.

Die Botschaft, die Hormone übermitteln, ist in ihrer molekularen Struktur codiert. Deshalb ist eine andere Möglichkeit der Einteilung die Zuordnung der verschiedenen Hormone je nach Struktur zu den unterschiedlichen Gruppen:

- Steroidhormone werden aus Cholesterin gebildet. Diese Hormone werden hauptsächlich in der Nebennierenrinde und in den Keimdrüsen hergestellt. Zu dieser Gruppe gehören die Sexualhormone Testosteron und Östradiol (ein Östrogen) sowie Cortisol.

- Peptid- und Proteinhormone bilden die größte Einheit. Sie bestehen aus Aminosäureketten und sind zu einer typischen Struktur gefaltet. Beispiele für Hormone dieser Gruppe sind Insulin und Glucagon, die den Blutzuckerspiegel regulieren, Hormone die die Verdauung regulieren und alle Hypophysenhormone.

- Aus Fettsäuren gebildete Hormone wie die Gewebshormone Prostaglandine, die am Schmerzgeschehen beteiligt sind.

Diese Einteilung erfolgt nur nach ihrem molekularen Aufbau, nicht aber nach ihrer Funktion. So können zwei Hormone, die zur selben Gruppe gehören, unterschiedlichsten Aufgaben nachgehen.

2.2 Eigenschaften der Hormone

Hormone haben die Aufgabe, im Körper Informationen zu übertragen. Sie werden über die Blutbahn bzw. über Körperflüssigkeiten zu ihrem Zielort transportiert. Die Informationsübertragung der Hormone geschieht viel langsamer als die der Nerven, sie kann bis zu einigen Stunden dauern.

Außerdem wirken sie nur auf Zellen (Zielzellen), die mit spezifischen Rezeptoren ausgestattet sind: Die Hormonrezeptoren. Diese Zellen können mit Hilfe der Rezeptoren die verschlüsselte Nachricht lesen und ausführen. Man nennt diese Wirkungsspezifität auch ,,Schlüssel-Schloss-Prinzip", das auch bei den Enzymen vorkommt. Dies bedeutet, dass nur eine Zelle mit einem bestimmten Rezeptor dieses Hormon binden kann. Hormone sind nur wirkungsspezifisch und nicht artspezifisch. So besitzen Säugetiere und Menschen weitgehend gleiche Hormone mit ähnlicher oder gleicher Wirkung. Dies hat den Vorteil, dass aus Tieren gewonnene Hormone oft die Funktion menschlicher Hormone übernehmen können.

Ein weiteres Merkmal ist, dass Hormone in geringen Konzentrationen wirken. So beträgt zum Beispiel der Thyroxingehalt (Schilddrüsenhormon) des menschlichen Blutserums nur ca. 8 _g / 100ml. Andere Hormone kommen in Mengen zwischen 1ng und 1_g pro Liter Blutserum vor.

Die chemischen Botenstoffe werden nur sehr langsam aus dem Blut entfernt. Sie werden in der Leber abgebaut und über die Niere oder durch Endocytose (siehe 2.5) ausgeschieden.

Des Weiteren wirken Hormone dosisabhängig. Genauer gesagt heißt dies, dass sich die Wirkung eines Hormons mit seiner Konzentration so lange erhöht, bis alle Rezeptoren der Zielzellen besetzt sind.

2.3 Wirkungsmechanismen der Hormone

Voraussetzung für die hormonelle Nachrichtenübertragung ist, dass die Zielzellen spezifische Rezeptoren haben, die die Nachricht des Hormons entschlüsseln können. (siehe 2.1).

2.3.1 Steroidhormone

Wie hier dargestellt diffundiert das Hormon durch die Plasmamembran. Im Zellplasma wird es von einem Rezeptor gebunden. (Mentor S. 94) Dies ist ein intrazelluläres Rezeptorproteinmolekül, da er in der Zelle vorkommt. Er besteht aus ca. 800 Aminosäuren und hat zwei Bindungsstellen. Die eine bindet das Hormon selbst, die andere einen bestimmten Teilabschnitt auf der DNA. Die Struktur des Rezeptors wird durch die Bindung des Hormons verändert. Dies hat zur Folge, dass die Bindung der DNA besser erfolgt, wodurch die Transkription des DNA Abschnitts reguliert wird. Es wird zum Beispiel eines oder mehrere Gene ab- oder angeschaltet. Im Zellkern hemmt oder steigert der Rezeptor die Transkription von bestimmten Genen. Die hierbei entstandenen Proteine ,,entfalten die Stoffwechselwirkungen der hormonellen Botschaft [...] als Enzyme, die eine bestimmte Stoffwechselreaktion katalysieren" (Mentor S. 95). Steroide wirken hauptsächlich auf die Proteinsynthese.

2.3.2 Peptid- und Proteinhormone

(Quelle: 7)

Peptid -und Proteinhormone können nicht ins Innere der Zielzellen gelangen, da sie nicht fettlöslich sind. Deshalb besteht das Prinzip der Informationsübermittlung darin ,, das externe Signal durch einen speziellen Mechanismus in ein internes Signal umzuwandeln."(Mentor S. 96). Demzufolge befinden sich ihre Rezeptoren in der Lipiddoppelschicht der Plasmamembran. Das externe Signal wird durch Hormonbindung an den Rezeptor gegeben, das interne Signal leitet die Nachricht ins Innere der Zelle weiter. Dies geschieht durch Signaltransduktionswege, die das externe in ein internes Signal umwandeln, wodurch das Verhalten der Zelle geändert wird. Bei dieser Art der Nachrichtenübermittlung wird die Nachricht von einem weiteren Botenstoff - dem internen Signal - ins Zellinnere weitergegeben.

Der Fachausdruck für diesen zweiten Botenstoff lautet ,,second messenger".

Einer der second messenger ist das cAMP, genauer gesagt das cyclische Adenosinmonophosphat. Es wird aus ATP hergestellt und spielt beim im folgenden Abschnitt erklärten Signalweg eine große Rolle:

1. Zunächst verändert der Rezeptor seine Raumstruktur, wenn ein Peptid- oder Proteinhormon ,,andockt"

2. Die Umwandlung von ATP in cAMP wird durch das Enzym Adenylatcyclase katalysiert, das heißt sie wird beschleunigt und es wird weniger Aktivierungsenergie benötigt.

Dieses Enzym wird nun durch Ankopplung an den veränderten Rezeptor aktiviert und wandelt ATP in cAMP um. cAMP wirkt als ,,allosterischer Aktivator auf Proteine im Cytoplasma.(Mentor S. 97)".

Diese Proteine im Cytoplasma sind meistens Proteinkinasen, also Enzyme, ,,die die Phosphatgruppen von ATP auf weitere Proteine im Cytoplasma oder im Zellkern übertragen."(Mentor S. 97) Dadurch werden die Proteine phosphoriliert und hemmen oder steigern somit die Aktivität der Proteine.

3. Damit dieser Signalweg nicht permanent weiterläuft, wird cAMP in AMP umgewandelt. Außerdem werden die übertragenen Phosphatgruppen wieder entfernt.

Peptid -und Proteinhormone wirken somit auf die Aktivität von Enzymen und anderen Proteinen, die in der Zelle bereits vorhanden sind. Außerdem reagieren Zielzellen auf Peptid- und Proteinhormone schneller als auf Steroidhormone.

2.4 Regulationsmechanismen

Der Hypothalamus ist die erste Befehlsinstanz und steht somit an der Spitze. Er besteht aus Nervenzellen, die ein Hormon - das sogenannte ,,Releasinghormon (Freisetzungshormon)- produzieren, das in Blutgefäßen zwischen Hypothalamus und Hypophyse, der zweiten Befehlsinstanz, vorkommt. Diese Hormone heißen Neurohormone und wirken auf ein zweites Hormon, das in der Hypophyse gebildet wird. Das zweite Hormon beeinflusst wiederum ein drittes, das in einer der endokrinen Körperdrüsen (zum Beispiel Nebenniere) hergestellt wird. Erst das dritte wird über das Blut im Körper verteilt und übt an den Zielzellen seine jeweilige spezifische Wirkung aus. Aufgrund dieser etwas umständlich erscheinenden Regelung kann die Konzentration der Hormone im Blut vom Hypothalamus und der Hypophyse leicht gesteuert werden, indem sie mehr oder weniger der ersten bzw. zweiten Hormone ausschütten.

2.5 Inaktivierung

Wenn Hormone freigesetzt sind, bleiben sie sozusagen endlos wirksam. Um dies zu verhindern gibt es drei Prinzipien der Inaktivierung:

• Manche Hormone, die über den Blutstrom transportiert werden, erreichen nie ,,ihre" Zielzelle. Sie werden in der Niere, dem Gehirn oder der Leber durch Enzyme abgebaut bzw. in unwirksame Stoffe umgewandelt.
• Hormone werden auch aus dem Körper ausgeschieden.
• Andere Hormone werden in den Zellen abgebaut. So auch das Insulin, das durch Endocytose in die Zelle gelangt und dort abgebaut wird. Endocytose bedeutet, dass Stoffe durch Einstülpen und Abschnüren der Zellmembran in die Zelle aufgenommen werden, wo sie durch Lysosomen abgebaut werden.

Die Wirkung der Hormone dauert also so lange, bis sie nach einem der drei Prinzipien abgebaut werden.

3. Aufgaben und Leistungen der Hormone

(Quelle: 8)

Wie in dieser Abbildung zu sehen ist, gibt es viele verschiedene Hormondrüsen im menschlichen Körper. Im folgenden Abschnitt sind diese Drüsen von oben nach unten (das heißt von der Zirbeldrüse bis zu den Keimdrüsen) näher beschrieben.

3.1 Die Epiphyse

Die Epiphyse wird auch Zirbeldrüse genannt. Sie ist ein kleines Organ, das sich im Gehirn befindet. Hier wird das Hormon Melatonin gebildet. Es ist zuständig für die Funktionen, die den Tag- und Nachtrhythmus regeln, das heißt für die innere Zeitregelung des Körpers. Außerdem hat die Epiphyse Einfluss auf die Prolaktinbildung im Hypophysenvorderlappen und auf Alterungsprozesse und Immunreaktionen.

3.2 Der Hypothalamus

Wie in 2.4 schon beschrieben ist der Hypothalamus die oberste Instanz der Hormonregulation und besteht aus Nervenzellen. Er kontrolliert die vegetativen Funktionen wie Nahrungsaufnahme, Wasserhaushalt, Kreislauf, Stoffwechsel und Körpertemperatur. Diese Funktionen werden alle durch Hormone gelenkt.

Der Hypothalamus liegt, wie links zu sehen ist, im Zwischenhirn. Er ist die Verbindung zwischen Nervensystem und den Körperflüssigkeiten wie zum Beispiel Blut. Im Hypothalamus werden Neurohormone hergestellt. Diese Hormone sind Releasing- und Inhibitorhormone, das heißt sie wirken regulierend auf die (Quelle: 13) Hypophyse, wo sie gespeichert und ausgeschüttet werden.

Sie steuern somit indirekt die Hormonproduktion. Außerdem produziert der Hypothalamus die Hormone Oxytocin, das die Wehen auslöst, und Adiuretin, das den osmotischen Druck des Blutes und die ,,Konzentration des Harns in der Niere"(Linder, S. 261) regelt). Ohne Adiuretin würde der Körper bis zu 20 Liter verdünnten Harn ausscheiden. Die Hormone werden in den Hinterlappen der Hypophyse geleitet, wo sie gespeichert und ausgeschüttet werden.

3.3 Die Hypophyse

Die Hypophyse - auch Hirnanhangsdrüse genannt - ist die wichtigste Hormondrüse des menschlichen und tierischen Organismus, da sie andere Hormondrüsen des Körpers steuert. Wie in der Abbildung von 2.4 zu sehen ist steuert sie unter anderem die Hormonproduktion in der Schilddrüse, den Nebennieren, den Hoden und den Eierstöcken. Sie ist ein kleines bohnenförmiges Organ und besteht aus einem Vorder- und einem Hinterlappen. Im Hinterlappen werden die Neurohormone des Hypothalamus gespeichert und bei Bedarf ausgeschüttet, er ist also keine endokrine Drüse. Nur der Vorderlappen produziert Peptid- und Proteinhormone.

Die Hypophyse hat zwei Aufgaben:

• Sie leitet Befehle des Hypothalamus zur Produktion anderer Hormone in den verschiedenen Hormondrüsen des Körpers an diese weiter, indem sie Hormone (zum Beispiel Gonadotropine) produziert, die über die Blutbahn zu den Hormondrüsen geleitet werden und dort ihre entsprechende Aufgabe erfüllen.
• Außerdem produziert der Vorderlappen Hormone wie zum Beispiel das Wachstumshormon STH, das - wie der Name schon sagt - das Wachstum des Körpers steuert, und ein Hormon namens ADH das den Wasserhaushalt in der Niere reguliert.

Hier eine Übersicht über einige von der Hypophyse produzierten Hormone:

• Somatotropin: Wachstumshormon, das bei zu hoher Ausschüttung zu Riesenwuchs führt
• Prolactin: regt bei Frauen in der Stillzeit die Milchproduktion an
• TSH: ,,regt die Tätigkeit der Schilddrüse an"(Linder S. 261)
• ACTH: regt die Tätigkeit der Nebennieren an
• FSH, LH: steuern die männlichen und weiblichen Keimdrüsen (siehe 3.4)

Doch nicht alle Hormondrüsen wie Schilddrüse, Nebennieren, Hoden und Eierstöcke reagieren auf ein Kommando der Hypophyse. Die Bauchspeicheldrüse (siehe 3.8), die Zirbeldrüse (3.1) und das Nebennierenmark (3.7) werden nicht von ihr gesteuert sondern produzieren ihre Hormone selbstständig. Außerdem werden vom Hinterlappen die Hormone Adiuretin und Oxytocin direkt ausgeschüttet und umgehen so den Umweg über eine andere Drüse.

3.4 Die Schilddrüse

(Quelle: 13)

3.4.1 Die Schilddrüse und ihre Hormone

Die 20-30 g schwere Schilddrüse liegt dicht unter dem Kehlkopf im Halsbereich. Ihre seitlichen Teile umschlingen, wie im Bild links zu sehen ist, die Luftröhre. Sie sorgt für ein normales geistiges und körperliches Wachstum. Die Schilddrüse bildet zwei jodhaltige Hormone, das Thyroxin (T4) und Trijodthyronin (T3) und das Hormon Calzitonin, das den Ca⁺-Stoffwechsel steuert. T4 wirkt in den Zellen und stimuliert dort den Energiestoffwechsel, T3 ebenfalls, allerdings in schnellerem Maße. Diese beiden Hormone beeinflussen das Knochenwachstum und die Organentwicklung; sie erhöhen den Herz- und den Pulsschlag, die Wärmeproduktion und die Sauerstoffaufnahme. Außerdem verstärken sie die Proteinherstellung und somit das Wachstum des Körpers.

3.4.2 Erkrankungen der Schilddrüse

Es gibt vier Ursachen für die Erkrankungen der Schilddrüse:

• Es werden zu viel Hormone produziert.
• Es werden zu wenig Hormone produziert.
• Die Drüse vergrößert sich zu einem Kropf.
• Es bilden sich Knoten in der Drüse (Krebs).

Schilddrüsenüberfunktion/ Die Basedowsche Krankheit

Bei dieser Erkrankung versagt der Regulationsmechanismus über die Hypophyse. Normalerweise bremsen T4 und T3 die Thyreotropinausschüttung, in diesem Fall allerdings nicht. Die vergrößerte Schilddrüse speichert immer mehr Jod und gibt Thyroxin ins Blut ab, wodurch sich die Drüse vergrößert. Es kommt zu Symptomen wie Glotzäugigkeit und gesteigertem Stoffwechsel.

Schilddrüsenunterfunktion / Hypothyreose

Unterfunktionen der Schilddrüse entstehen durch einen Mangel an Schilddrüsenhormonen. Mögliche Ursachen dafür sind fehlerhafte Hormonsynthese, Jodmangel in der Nahrung, abnormale Jodoxidation und eine Autoimmunkrankheit, bei der die Drüse von Antikörpern angriffen wird. Die Symptome sind Müdigkeit, trockene und teigige Haut, Haarausfall, Apathie und verlangsamter Stoffwechsel.

Kropfbildung

Ein Kropf entsteht in Folge von Jodmangel. Die Schilddrüse wächst, um diesen Mangel auszugleichen. Etwa 30 % der Bevölkerung haben diese Krankheit, sie lässt sich allerdings leicht durch Jodzufuhr kurieren.

3.5 Die Nebenschilddrüse

(Quelle: 11)

Die Nebenschilddrüse - auch Epithelkörperchen genannt - besteht aus vier einzelnen, etwa erbsengroßen Drüsen. Diese liegen neben der Luftröhre hinter der Schilddrüse. Hier wird das Parathormon gebildet. Es regelt den Kalzium- und Phosphatstoffwechsel, das heißt es steuert die Kalziumaufnahme aus der Nahrung und die Abgabe aus den Knochen - je nach Kalziumspiegel.

3.6 Die Thymusdrüse

(Quelle: 17)

Die Thymusdrüse ist für die Entstehung des perfekten Immunsystems und für das Wohlbefinden verantwortlich. Sie liegt hinter dem Brustbein und ist in der Kindheit ziemlich groß. In ihr wird das Hormon Thymosin produziert , das die Reifung der Immunzellen in den Lymphknoten steuert. Doch in der Pubertät beginnt sie sich zurückzuentwickeln, da das Immunsystem nun voll ausgebildet ist. Sie wird im Erwachsenenalter durch Fett- und Bindegewebe ersetzt. Die Thymusdrüse eines 80-Jährigen ist im Gegensatz zu der eines Neugeborenen sehr klein. Doch sie erfüllt ihre Funktion während des ganzen Lebens.

3.7 Die Nebennieren

(Quelle: 13)

Wie im Bild links zu sehen ist liegen die Nebennieren jeweils am oberen Pol der Nieren. Sie haben die Form eines Dreiecks. Die 40 unterschiedlichen Steroidhormone, die in den Nebennierenrinden gebildet werden, nennt man Corticoide und teilt sie in drei Gruppen ein:

• Mineralcorticoide, die im Mineral- und Wasserhaushalt für das richtige Verhältnis zwischen Na⁺ und K⁺ Ionen sorgen und die Ausscheidung von K⁺ und H⁺ Ionen regeln. Ein Beispiel für ein Mineralcorticoid ist das Aldosteron. Durch dieses Hormon wird in der Niere verstärkt Natrium und Wasser zurückgehalten, und mehr Kalium ausgeschieden.
   
• Glucocorticoide, die den Kohlenhydrat- und Proteinstoffwechsel beeinflussen und Entzündungen und Immunreaktion hemmen. Außerdem sind sie für die Traubenzuckerkonzentration im Blut zuständig. Cortisol und Cortison gehören zu dieser Gruppe.
  - Ein geringer Teil der Sexualhormone wird in den Nebennieren gebildet, sie ergänzen die Androgene (männliche Geschlechtshormone) und Östrogene der Gonaden.

(Quelle: 4)

Im Nebennierenmark - eine von der Nebennierenrinde unabhängige Hormondrüse - werden die Hormone Adrenalin und Noradrenalin gebildet. Diese Hormone versetzen den Körper in höchste Leistungsbereitschaft. Man nennt die Reaktion ,,Fight or Flight- Syndrom". Das Adrenalin bewirkt eine Anregung des Glycogenabbaus in Leber und Muskeln und erhöht

somit den Blutzuckerspiegel. Außerdem werden Fettsäuren als Energielieferanten zur Verfügung gestellt und die Blutgefäße der Haut und des Darms verengt.

Ausgelöst durch Nervensystem

Ausgelöst durch Hormonsystem

(Quelle: 5)

Wie in diesem Schema zu sehen ist erfolgt die Koordination dieses Vorgangs über den Hypothalamus. Dieser gibt ein Signal an den Sympathikus, der das Nervensystem und das Nebennierenmark aktiviert, Adrenalin als Neurotransmitter bzw. Hormon auszuschütten.

3.8 Die Bauchspeicheldrüse

(Quelle: 13)

Die Bauchspeicheldrüse - auch Pankreas genannt - besteht aus zwei Organen mit verschiedener Funktion. Sie ist 15-20 cm lang und liegt hinter dem Magen. Der größte Teil des Pankreas stellt den Bauchspeichel, der Verdauungsenzyme enthält, in vielen kleinen Drüsen her. Zwischen diesen Drüsen liegen ein bis zwei Millionen Langerhanssche Inseln, sie bilden etwa 28 % der gesamten Bauchspeicheldrüse. Benannt sind sie nach dem deutschen Histologen Paul Langerhans, der sie im Jahr 1869 entdeckte. In diesen endokrinen Zellhaufen werden die Hormone Insulin und Glucagon gebildet. Sie sind dafür verantwortlich, dass sich der Blutzuckerspiegel zwischen 60 und 110 mg/dl bewegt. Im Pankreas wird außerdem das Hormon Somatostatin gebildet.

3.8.1 Das Insulin

(Quelle: 10)

• Der größte Teil des Moleküls steht nach der Bindung an diesen Rezeptor aus der Plasmamembran heraus. Daher nennt man diesen Abschnitt ,,extrazellulärer Teil", in ihm befindet sich die Bindungsstelle für Insulin.
   
• Dieser Abschnitt arbeitet als Enzym, genauer gesagt als Proteinkinase. Wenn sich Insulin an den Rezeptor bindet, wird die Proteinkinase innerhalb der Zelle aktiviert.

Insulin hat ein umfassendes Wirkungsspektrum:

• Membranpermeabilität: Die Glucoseaufnahme in den Muskel- und Fettzellen wird gesteigert.
• Kohlenhydratstoffwechsel: Aktivierung des Glucoseabbaus und der Glucosesynthese, Hemmung des Glycogenabbaus
• Fettstoffwechsel: Aktivierung der Fett- und der Fettsäurensynthese
• Proteinstoffwechsel: Aktivierung der Proteinbiosynthese

Man weiß allerdings nicht genau, wie das Insulin über die Proteinkinase diese Vorgänge aktiviert.

Insulin ist also ein sogenanntes Speicherhormon. ,,Es sorgt dafür, dass der Körper energiereiche Brennstoffe für magere Zeiten ansammelt"(Mentor S. 116). Diese Reserven sind wichtig, wenn man über längere Zeit nichts isst (zum Beispiel nachts) oder wenn der Energieverbrauch sehr hoch ist. In diesem Fall wird die gespeicherte Glucose wieder freigesetzt.

3.8.2 Das Glucagon

Dieses Hormon regt den Glycogenabbau in der Leber an. Es wird von den _-Zellen der Langerhansschen Inseln produziert und wirkt dem Insulin entgegen - es ist der sogenannte Gegenspieler des Insulins. Glucagon ist ein aus 29 Aminosäuren bestehendes Peptid, das von einem Vorläuferprotein abgespalten wird. Dieser Botenstoff wird dann ausgeschüttet, ,,wenn der Blutzuckerspiegel den Normbereich unterschreitet."(Mentor, S. 116) Dadurch wird die Leber angeregt, Glucose auszuschütten. Außerdem fördert Glucagon den Abbau von Eiweißen und Fetten.

3.8.3 Die Regulierung des Blutzuckerspiegels

Wenn der Blutzuckerspiegel zu hoch ist, wird vermehrt Insulin aus den Langerhansschen Inseln ausgeschüttet. Somit wird überschüssiger Zucker in die Zellen aufgenommen. Im Fall eines zu niedrigen Blutzuckerspiegels veranlasst unter anderem das Glucagon die Leber, ,,Glycogen abzubauen und den Zucker ans Blut abzugeben." (Linder S. 260). Doch es gibt noch weitere Hormone, die den Blutzuckerspiegel regulieren. Zum einen fördert das Adrenalin (siehe 3.3) die Mobilisierung von Glucose bei akutem Glucosemangel. Glucocorticoide (siehe 3.3) erniedrigen den Zuckerverbrauch, fördern die Abgabe von Zucker aus den Muskeln und die Zuckersynthese. Außerdem hemmt das Wachstumshormon Somatotropin (siehe 3.2) den Zuckerverbrauch und beschleunigt die Umwandlung von Glucose in Glykogen und Eiweiß. Durch das Schilddrüsenhormon Thyroxin (siehe 3.6) wird die Oxidation von Zucker erhöht, indem dieses Hormon den Stoffwechsel anregt. All diese Hormone können also gemeinsam den Blutzuckerspiegel konstant halten.

3.8.4 Diabetes mellitus

Es existieren zwei verschiedene Formen des Diabetes: Typ1 (insulinabhängiger Diabetes) und Typ2 (nicht- insulinabhängiger Altersdiabetes). Bei beiden Arten liegt eine Fehlregulation des Blutzuckerspiegels vor.

Typ1

Bei Typ1-Diabetes werden alle _-Zellen der Bauchspeicheldrüse durch eine Entzündung zerstört, die durch den Angriff körpereigener Abwehrstoffe des Immunsystems verursacht wird. Diese Art von Diabetes gehört also zu den Autoimmunkrankheiten. Dadurch kann der Körper kein Insulin mehr herstellen. Dieser Diabetes hat seinen Anfang meist im Jugend- oder Kindesalter. Durch diesen Insulinmangel erhöht sich die Glucosekonzentration im Blut und im Urin, da die Niere die Glucose vermehrt ausscheidet um den Blutzuckerspiegel zu erniedrigen. Daher kann man durch einen Urintest nachweisen, dass eine Diabeteserkrankung vorliegt. Nun werden aufgrund der fehlenden Glucose die Fett- und Eiweißreserven des Körpers angegriffen. Daher sind Typ1-Diabetiker, die nicht in Behandlung sind, oft untergewichtig. Die Symptome sind außerdem häufiges Wasserlassen, starker Durst, Appetitlosigkeit, Schwächegefühl und Acetongeruch. Dieser Geruch entsteht, da durch den erhöhten Fettsäureabbau vermehrt saure Stoffwechselprodukte ins Blut abgegeben werden. Dadurch kann es zu einer Übersäuerung des Blutes kommen, und schließlich zu dem diabetischen Koma. Um diese Krankheit zu behandeln, müssen die Diabetiker Insulin spritzen, je nach Nahrungsaufnahme und Aktivitätsrhythmus unterschiedlich viel.

Typ2

Personen mit Typ2-Diabetes sind im Gegensatz zu Typ1-Diabetikern meistens übergewichtig. Außerdem liegt hier kein Insulinmangel vor. Im Anfangsstadium ist oft ein zu hoher Insulinspiegel im Blut zu beobachten. Allerdings kann das Insulin trotzdem nicht wirken, da die Zellen, ,,die zur Aufnahme und Speicherung von Zucker veranlasst werden sollen"(Mentor S. 119), nicht oder kaum reagieren. Demzufolge verringert sich die Anzahl der Insulin-Rezeptoren, wodurch weniger Glucose in die Zelle aufgenommen werden kann. Das Übergewicht fördert die Verminderung der Anzahl der Insulin-Rezeptoren und somit auch das Ansteigen des Blutzuckerspiegels, da der Körper versucht ,den Glucosemangel in den Zellen so wieder auszugleichen.

Nun wird aufgrund der höheren Blutzuckerkonzentration von den _-Zellen noch mehr Insulin produziert und freigesetzt. Da die Anzahl der Rezeptoren nun weiter verringert wird, schließt sich der Teufelskreis. Die _-Zellen sind überfordert und die Insulinproduktion verschlechtert sich. Schließlich reicht das Insulin nicht mehr, um die insulinresistent gewordenen Zellen zur Glucoseaufnahme- und Speicherung zu veranlassen. Daher hilft es hier nicht, Insulin zu spritzen. Die Typ2-Diabetiker müssen ihr Gewicht reduzieren. Wenn das nicht hilft, werden Medikamente verschrieben. Sonst kommt es zu Symptomen wie Schädigung der Gefäßwände, Nierenversagen und Sehstörungen bis zur Blindheit.

3.9 Die Keimdrüsen

In den Keimdrüsen (Eierstöcke und Hoden) werden Ei- und Samenzellen und die männlichen und weiblichen Geschlechtshormone produziert. Während der Pubertät werden durch die Geschlechtshormone die sekundären Geschlechtsmerkmale ausgebildet.

3.9.1 Männliche Geschlechtshormone

Männliche Geschlechtshormone nennt man auch Androgene (andros (gr.) = Mann). Testosteron ist das wichtigste männliche Geschlechtshormon. In der Pubertät veranlasst es die Reifung des Hodengewebes, die Bildung von Spermien und verstärktes Wachstum der Körperhaare und des Bartes. Das follikelstimulierende Hormon (FSH), das in der Hypophyse gebildet wird, und das luteinisierende Hormon (LH) regen die Testosteronbildung an.

(Quelle: 13)

3.9.2 Weibliche Geschlechtshormone

Bei der Frau bilden die Eierstöcke weibliche Geschlechtshormone, die Östrogene und Gestagene, deren wichtigster Vertreter das Progesteron ist. All diese Hormone regeln den Menstruationszyklus. Es gibt über 30 verschiedene Östrogene, die die Reifung und Funktion der weiblichen Geschlechtsorgane bewirken. Sie sorgen für die weibliche Figur, eine glatte Haut und kaum Körperbehaarung.

(Quelle: 13)

(Quelle: 14)

Es wird 100 mal mehr Progesteron als Östrogene produziert. Progesteron fördert die Einnistung der befruchteten Eizelle in die Gebärmutterschleimhaut.

4. Quellen

Internet

1) www.hausarbeiten.de/rd/faecher/hausarbeit/med/4103.html

2) www.hausarbeiten.de/rd/faecher/hausarbeit/bih/13490.html

3) www.aknetherapie.de/faq/steroidhormone.htm

4) www.merian.fr.bw.schule.de/Beck/skripten/12

5) www.scheffel.og.bw.schule.de/faecher/science/biologie/hormone/3stress/nebennierenhormone.htm

6) www.nevermann.de/medizin/Medizin-Hormonsystem.htm#Hypothalamus

7) www.medizinfo.de/endokrinologie/anatomie/wirkung.htm

8) www.uni-duesseldorf.de/MedFak/Endo/wasistendo.html

9) www.morbus-hodgkin.de/infoserv/chemo04.htm

10) www.roche.com/pages/facets/3/langerhans_inseln.jpg

11) www.g-netz.de/Der_Mensch/hormonsystem

12) www.institut-poessneck.de/presse/krebs.htm

13) www.gesundheit.de/static/service/lexika/anatomie/inhalt/Hormonsystem.shtml

14) www.gesundheit.de/static/service/lexika/anatomie/inhalt/lymphsystem/thymus.shtml

15) www.uniklinikum-giessen.de/med3/history/diabetes/diabeteshistory.htm

16) www.m-ww.de/persoenlichkeiten/banting_best.html

17) www.g-netz.de/Der_Mensch/lymphsystem/thymus.shtml -l etzter Stand der Internetadressen: 20.02.2004

Literaturverzeichnis

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Christner Jürgen, Abiturwissen Nerven, Sinne und Hormone, Ernst Klett Verlag, Jahr 2000

CVK Biologiekolleg, Cornelsen - Velhagen & Klasing GmbH, Jahr 1981

Giersberg H., Hormone, Springer-Verlag, Jahr 1972

Funk-Kolleg Biologie, Verlag Chemie, Jahr 1976

Linder Biologie, Schroedel Verlag GmbH Hannover, Jahr 1998

Mentor Abiturhilfe Biologie, Nervensystem, Hormonsystem und Immunsystem; Mentorverlag, Jahr 1998

Schaaf, Dr. med Ludwig, Baur Eva-Maria, Greschner Martin, Sind′s die Drüsen?, Georg Thieme Verlag, Jahr 1990

Wellman Jutta, Wormer, Dr. med Eberhard, Hormone Luststoffe des Körpers, Südwest Verlag, Jahr 1994