Kurze Geschichte der Endokrinologie

Das Konzept der Neurosekretion wurde erstmals von Ernst Scharrer und Kollegen in den 1930er Jahren auf der Grundlage der morphologischen Untersuchung des Hypothalamus von Fischen und Säugetieren erläutert. Der englische Anatom William Harvey aus dem 17. Jahrhundert, der einige Schlussfolgerungen Galens in Frage stellte, beschrieb das Herz als eine Pumpe mit vier Kammern, die das Blut durch Arterien und Venen und nicht durch die Luft befördert.

1849 verpflanzte Berthold Hoden von normalen Hähnen in Kapaune, und es erschienen wieder hahnähnliche Federn. Addison erkannte 1855 den Zusammenhang zwischen niedrigem Blutdruck, Muskelschwäche, Gewichtsverlust, Bräunung der Haut und der Pathologie der Nebenniere. 1871 brachte Hilton-Fagge den kretinoiden Zustand mit einer angeborenen Unterfunktion der Schilddrüse in der frühen Kindheit in Verbindung. Acht Jahre später brachte Gull trockene Haut, schütteres Haar, geschwollenes Gesicht und geschwollene Hände sowie eine geschwollene Zunge mit einem Myxödem in Verbindung, der pathologischen Unterfunktion der Schilddrüse bei Erwachsenen (Struma). 1902 extrahierten und identifizierten Balysis und Startling das erste Hormon Sekretin (das von Zellen der Darmschleimhaut abgesondert wird), und 1927 isolierte und reinigte McGee Substanzen, die in kleinen Mengen (im Mikrogrammbereich) androgen wirken. Er nutzte einen Bioassay, um seine Substanz zu testen. Er trug sie auf den Schnabel von Spatzen auf, und der Schnabel färbte sich dunkel.

Einführung

Das endokrine System besteht aus endokrinen Drüsen, die Hormone produzieren und in den Blutkreislauf absondern, damit sie die Zielzellen bestimmter Organe erreichen und dort wirken. Diese Hormone regulieren das Wachstum des Körpers, sind an der Kommunikation zwischen den Zellen beteiligt, steuern die Stoffwechselaktivität, die Schlaf-Wach-Homöostase und die veränderte Regulierung oder Dysregulierung der adaptiven Reaktion in verschiedenen physiologischen und pathophysiologischen Zuständen. Die Hormone werden in den Blutkreislauf freigesetzt und können ein oder mehrere Organe im gesamten Körper beeinflussen.

Das Konzept der endokrinen Funktion wurde somit auf parakrine, autokrine, juxtakrine und intrakrine Funktionen erweitert, während das klassische endokrine System die traditionellen endokrinen Achsen umfasste. Die wichtigsten Drüsen des endokrinen Systems sind der Hypothalamus, die Hypophyse, die Schilddrüse, die Nebenschilddrüsen, die Nebennieren, die Zirbeldrüse und die Fortpflanzungsorgane (Eierstöcke und Hoden). Auch die Bauchspeicheldrüse gehört zu diesem System; sie spielt eine Rolle bei der Hormonproduktion und bei der Verdauung. Unser Leben besteht aus der Aufrechterhaltung einer komplexen dynamischen Homöostase oder eines Gleichgewichts, das sich durch intrinsische oder extrinsische Faktoren oder Stressoren ständig verändert. Daher wird Stress als bedrohte Homöostase definiert, die durch physiologische und verhaltensmäßige Anpassungsreaktionen des Organismus hergestellt wird.

Das endokrine System wird durch Rückkopplung reguliert, ähnlich wie ein Thermostat die Temperatur in einem Raum reguliert. Bei den Hormonen, die von der Hypophyse reguliert werden, wird ein Signal vom Hypothalamus an die Hypophyse in Form eines „Releasing-Hormons“ gesendet, das die Hypophyse dazu anregt, ein „stimulierendes Hormon“ in den Kreislauf abzusondern. Das stimulierende Hormon signalisiert dann der Zieldrüse, ihr Hormon abzusondern. Wenn der Spiegel dieses Hormons im Blutkreislauf ansteigt, stellen Hypothalamus und Hypophyse die Sekretion des Releasing-Hormons und des stimulierenden Hormons ein, was wiederum die Sekretion durch die Zieldrüse verlangsamt. Dieses System führt zu stabilen Blutkonzentrationen der Hormone, die von der Hypophyse reguliert werden.

Das Immunsystem ist das dritte integrative System, das die Homöostase aufrechterhält. Endokrine und neurale Faktoren beeinflussen die Immunantwort, und Zytokine – Sekrete von Lymphozyten, Monozyten und Gefäßelementen – modulieren wiederum sowohl endokrine als auch neurale Funktionen. Das Immunsystem ist ein Kommunikationsnetzwerk, das fremde Antigene wie bakterielle Toxine und Pilze erkennt und signalgebende Zytokine absondert, die die Funktion des Gehirns, der Endokrine und der Immunzellen regulieren. Praktisch alle endokrinen Veränderungen, die an der Anpassung an Stress, der Regulierung der Reproduktion und der Homöostase beteiligt sind, sind mit spezifischen Verhaltensweisen verbunden.

Die Hypophyse liegt an der Schädelbasis in einem Teil des Keilbeins und besteht aus einem Vorderlappen (Adenohypophyse) und einem Hinterlappen (Neurohypophyse). Die Größe der Drüse, die zu zwei Dritteln aus dem vorderen Lappen besteht, ist sehr unterschiedlich. Sie ist 13x9x6 mm groß und wiegt etwa 100 mg. Ihre Größe kann sich während der Schwangerschaft verdoppeln.

Die Hypophyse ist im oberen Bereich von einem Zwerchfell (Diaphragma sellae) bedeckt. Das Diaphragma sellae hat eine 5 mm breite zentrale Öffnung, die vom Hypophysenstiel durchdrungen wird. Embryologisch gesehen hat die Hypophyse ihren Ursprung an 2 verschiedenen Stellen. Aus der Rathke-Tasche, einem Divertikel der primitiven Mundhöhle (Ektoderm), geht die Adenohypophyse hervor. Die Neurohypophyse hat ihren Ursprung im neuralen Ektoderm des Bodens des Vorderhirns. Die Hypophysenfunktion wird durch drei zusammenwirkende Elemente reguliert: hypothalamische Neurosekrete, so genannte Releasing-Faktoren, Rückkopplungseffekte zirkulierender Hormone sowie autokrine und parakrine Sekrete der Hypophyse selbst.

Die Neurohypophyse umfasst das Neuralrohr, den Neuralstiel und das spezialisierte Gewebe an der Basis des Hypothalamus, durch das die Neuronen der Neurohypophyse ziehen. Aus dem oberflächlichen Plexus gehen haarnadelartige Kapillarschlingen hervor, die die mediane Eminenz durchdringen. An der Basis des Hypothalamus befinden sich die Nervenendigungen der Neuronen, die die hypophysiotrophen Faktoren sezernieren, sowie spezialisierte Blutgefäße, die diese Sekrete zum Hypophysenvorderlappen leiten. Die Basis des Hypothalamus bildet eine Ausbuchtung, das Tuber cinereum. Das Blut aus dem Kapillarplexus fließt zurück in die Pfortader, die in den Gefäßpool der Hypophyse eintritt. Die Hauptnervenbahnen der Neurohypophyse entspringen aus relativ großzelligen, paarigen Kernen – der supraoptische Kern befindet sich oberhalb der Sehnervenbahn, der paraventrikuläre Kern liegt auf beiden Seiten des dritten Ventrikels.

Der paraventrikuläre Kern sezerniert AVP (Arginin-Vasopressin), auch antidiuretisches Hormon (ADH) genannt, das den Wasserhaushalt in der Niere reguliert, und er sezerniert Oxytocin, das auf die Gebärmutter und die Brust wirkt. Oxytocin wird in Zellen des Hypothalamus gebildet, durch axoplasmatischen Fluss zum Neurallappen transportiert und als Hormon ins Blut abgegeben, um die Organfunktion an entfernten Orten zu regulieren. Neurotransmitter werden in den synaptischen Spalt freigesetzt und stimulieren (oder hemmen) postsynaptische Neuronen. Vasopressin-haltige Fasern sind in der Neuraxis und im Neuralrohr weit verteilt. Einige der wichtigsten Nervenfasern enden in der Eminenz mediana, die teilweise vom Hypophysenvorderlappen kontrolliert wird.

Histologie der Hypophyse

Hypophysenvorderzellen wurden ursprünglich als acidophile Zellen, basophile Zellen und chromophore Zellen klassifiziert. Forscher, die immunzytochemische und elektronenmikroskopische Techniken verwendeten, klassifizierten die Zellen nach ihren Sekretionsprodukten wie folgt:

• Laktotrophe Zellen – Acidophile, Prolaktin-sezernierende Zellen (10-15% des Hypophysenvorderlappens)

• Thyrotrophe Zellen – Basophile, Schilddrüsenstimulierendes Hormon (TSH)-sekretierende Zellen (< 10% des Hypophysenvorderlappens)

• Corticotrophe Zellen – Basophil, ACTH-Sekretionszellen (15-20% des Hypophysenvorderlappens)

• Gonadotrophe Zellen – Basophil, LH, FSH-sekretorische Zellen (10-15% des Hypophysenvorderlappens)

• Somatotrophe Zellen – acidophile, GH-sekretierende Zellen (etwa 50% des Hypophysenvorderlappens)

Tabelle 1. Hypophysenvorderwandzellen und Hormone (Tabelle in einem neuen Fenster öffnen)

Hypophysenvorderlappenhormone

• Vasopressin (ADH) – Niere, Barorezeptoren (Plasmaosmolalität, Wasserretention, Durst)

• Oxytocin – Brust, Gebärmutter

• Beide werden in spezialisierten Neuronen im Hypothalamus synthetisiert (neurohypophysiale Neuronen)

Anomalie des hinteren Hypothalamus

• Diabetes insipidus (ADH), SIADH

Abnormalitäten des Hypophysenvorderlappens

Tabelle 2. Syndrome, die durch Hypophysenvorderlappen-Hormonmangel oder -Überschuss verursacht werden (Tabelle in einem neuen Fenster öffnen)

Hypophysen-Nebennierenachse: Corticotropin-Releasing-Hormon (CRH)

Corticotropin-Releasing-Hormon ist ein Peptid mit 41 Aminosäuren und der wichtigste hypothalamische Regulator der Hypophysen-Nebennieren-Achse. CRH und CRH-Rezeptoren wurden an vielen extrahypothalamischen Stellen des Gehirns gefunden, einschließlich des limbischen Systems und des sympathischen Systems im Hirnstamm und Rückenmark. CRH findet sich auch in der Lunge, der Leber und im Magen-Darm-Trakt. CRH wirkt durch Bindung an spezifische Rezeptoren. Menschliches CRH unterscheidet sich von der Sequenz des Schafs um 7 Aminosäuren. Menschliches und Ratten-CRH sind identisch.

Der Normalwert der Cortisolsekretion liegt zwischen 22 und 69 Mikrogramm pro 24 Stunden. Die zentralen neurochemischen Schaltkreise sind für die Aktivierung des Stresssystems verantwortlich. Es bestehen reziproke neuronale Verbindungen zwischen nicht-adrenergen Neuronen und dem CRH des zentralen Stresssystems.

CRH und katecholaminerge Neuronen erhalten auch stimulierende Innervation vom serotonergen und cholinergen System. CRH, das in das hypophysäre Portalsystem freigesetzt wird, ist ein Hauptregulator des hypophysären kortikotrophen-adrenokortikotropen Hormons (ACTH) des Hypophysenvorderlappens. Das autonome Nervensystem reagiert rasch auf Stressoren und die Neurotransmitter Acetylcholin und Noradrenalin, die sowohl auf die sympathische als auch auf die parasympathische Unterabteilung des autonomen Nervensystems wirken. Es hat sich auch gezeigt, dass CRH teilweise die pyogenen Wirkungen der entzündlichen Zytokine – IL-1, tumor-nekrotischer Faktor und IL-6 – vermittelt.

Die Funktionen von ACTH/CRH/Cortisol sind wie folgt:

• Protein-Katabolismus (Kollagenabbau-Streifen)

• Glykogensynthese und Glukoneogese in der Leber (contra Insulin, Diabetes)

• Fettumverteilung (kompliziert, Insulin beteiligt)

• Hemmung von Entzündung und Immunantwort

• Sensibilisierung von Arteriolen (Blutdruck)

• Sensibilisierung der Wasserausscheidung

• Elektrolytstoffwechsel (Calcium: Osteoporose)

• Abnahme der neuronalen Aktivität, Veränderungen der ZNS-Funktion, Euphorie

Cortisolstoffwechsel

• Cushing-Syndrom: Überschuss an Cortisol

• Addison-Krankheit: Cortisolmangel

• Osteoporose: Langfristige Komplikationen

• Diabetes mellitus, Bluthochdruck und Fettleibigkeit: Langfristige Komplikationen

Schilddrüsenachse: Thyreotropin-Releasing-Hormon (TRH)

TRH ist ein Tripeptid. Obwohl das TRH-Tripeptid das einzige bekannte Hormon ist, das innerhalb seines großen Prohormons kodiert wird, haben andere Sequenzen möglicherweise eine biologische Funktion. TRH-mRNA und TRH-Prohormon sind in verschiedenen Arten von Neuronen vorhanden, die TRH nicht exprimieren. Bei normalen Menschen ist die TRH-Aktivierung der HPA-Achse mit einer Verringerung des schilddrüsenstimulierenden Hormons (TSH) verbunden.

Die Hemmung der TSH-Sekretion könnte auch zu den zentralen Komponenten der Unterdrückung der Schilddrüsenachse bei Stress gehören. Während des Stresses kann es zu einer Hemmung der TSH-Sekretion und einer Steigerung der Somatostatinproduktion kommen, zum Teil durch direkte Wirkung auf Entzündungszytokine im Hypothalamus, in der Hypophyse oder in beiden Bereichen.

Die Schilddrüse ist das größte der endokrinen Organe und wiegt etwa 15-20 g. Zwei Gefäßpaare bilden die wichtigste arterielle Blutversorgung. Dies sind die Arteria thyroidea superior, die aus der Arteria carotis externa entspringt, und die Arteria thyroidea inferior, die über den Truncus thyrocervicalis aus der Arteria subclavia entspringt. Der geschätzte Blutfluss liegt zwischen 4-6 mL/min/g. Die Schilddrüse wird sowohl vom adrenergen als auch vom cholinergen Nervensystem über die Halsganglien und den Nervus vagus innerviert.

In Bezug auf die vasomotorische Innervation endet ein Netzwerk adrenerger Fasern nahe der Basalmembran des Follikels. Die Drüse besteht aus dicht gepackten Säckchen, die Acini oder Follikel genannt werden und mit einem reichen Kapillarnetz ausgestattet sind. Die Schilddrüsenzellen exprimieren das TSH aus den hypophysären Thyreotropinen. Die Regulierung der TSH-Sekretion durch Schilddrüsenhormone erfolgt über den TSH-Rezeptor, der zur Familie der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren gehört. Der metabolische Transport der Schilddrüsenhormone in den peripheren Geweben bestimmt ihre biologische Potenz und reguliert ihre biologischen Wirkungen. Im Plasma kommt eine Vielzahl von Jodthyroninen und deren Metaboliten vor. T4 weist die höchste Konzentration auf und ist das einzige Hormon, das ausschließlich aus der direkten Sekretion der Schilddrüse stammt. T3 wird ebenfalls aus der Schilddrüse freigesetzt, aber der größte Teil des Plasma-T3 wird aus den peripheren Geweben durch die enzymatische Entfernung eines einzigen Jods aus T4 gewonnen.

Anomalien der Schilddrüse

• Hyperthyreose: Überschuss an T4 (Morbus Basedow)

• Hypothyreose: T4-Defizit mit hohem TSH-Spiegel (Hashimoto-Thyreoiditis)

Wachstumshormon (GH) und insulinähnlicher Wachstumsfaktor (IGF)

Wachstumsachse

Wachstum ist allen mehrzelligen Organismen gemeinsam und erfolgt durch Zellvermehrung und -vergrößerung zusammen mit inhomogenen Prozessen der Zell- und Zellorgandifferenzierung. Menschliches GH wird als ein einkettiges, 191 Aminosäuren umfassendes 22kd-Protein produziert. Es ist nicht glykiert, enthält aber 2 intramolekulare Disulfidbindungen. Normalerweise werden etwa 97 % des GH von der Hypophyse produziert. Die GH-Sekretion spiegelt weitgehend die 2 hypothalamischen Regulationspeptide wider. GH-Releasing-Hormon (GHRH) und Somatostatin. GHRH ist artspezifisch. Somatostatin scheint eher den Zeitpunkt und die Amplitude der pulsierenden GH-Sekretion zu beeinflussen als die Synthese zu regulieren. Die Regulierung der wechselseitigen Sekretion von GHRH und Somatostatin ist nur unvollständig bekannt.

Eine Vielzahl von Neurotransmittern und Neuropeptiden ist daran beteiligt, darunter Serotonin, Histamin, Noradrenalin, Dopamin, Acetylcholin, Gastrin, Gamma-Buttersäure, Thyreoidea-Releasing-Hormon, vasoaktives intestinales Peptid, Gastrin, Neurotensin, Substanz P, Calcitonin, Neuropeptid Y, Vasopressin und Corticotropin-Releasing-Hormon. In letzter Zeit hat sich die Aufmerksamkeit auf Galanin konzentriert, ein Peptid mit 29 Aminosäuren, das im Hypothalamus vorkommt und in der Lage ist, sowohl die GH-Freisetzung als auch die GH-Sekretionsantwort auf GHRH direkt zu stimulieren. Synthese und Sekretion von GH werden auch durch die Peptide des insulinähnlichen Wachstumsfaktors (IGF) reguliert. Auch die Wachstumsachse wird bei Stress auf vielen Ebenen gehemmt. Eine anhaltende Aktivierung der HPA-Achse führt zu einer Unterdrückung des Wachstumshormons. Die GH-Sekretion wird während des Slow-Wave-Schlafs deutlich stimuliert.

Abnormalität mit Wachstumshormonüberschuss oder -defizit?

• Idiopathischer Kleinwuchs: Defizit

• Dwarfism: Defizit

• Progerie: Defizit

• Giantismus: Exzess

• Achondroplasie: Autosomal dominant, Genmutation, verursacht durch einen Defekt auf Fibroblast 3(FGRF3), Chromosom 4 (4p 16.3)

Gonadenachse

Die Hypophyse (beeinflusst in erster Linie die Sekretion des luteinisierenden Hormons (LH) und die Gonaden und macht die Zielgewebe von Sexualsteroiden resistent gegen diese Hormone. Bei normal funktionierendem Hypothalamus wird die LH- und FSH-Sekretion durch die Hypophysen beider Geschlechter durch eine konstante Androgen- und Östrogendosierung unterstützt. Negative Rückkopplungseffekte werden sowohl auf der Ebene des Gehirns als auch der Hypophyse vermittelt.

Wenn die hypothalamische Kontrolle inaktiviert ist, sinkt die basale Gonadotropinsekretion und die hypersekretorische Reaktion auf die Kastration wird abgeschwächt oder aufgehoben. LHRH-Neuronen enthalten keine Östrogenrezeptoren. Die steroidregulatorischen Inputs aus den Gonaden sind neuronale Einflüsse auf die LHRH-Sekretion, die aus verschiedenen Teilen des Gehirns stammen. Ein intrinsischer Impulsgeber befindet sich im Nucleus arcuatus. LHRH-Neuronen erhalten auch wichtige hemmende neuronale Signale, die die stressinduzierte Gonadotropinsekretion vermitteln.

Männer

Bei jungen erwachsenen Männern weisen 24-Stunden-Profile des zirkulierenden luteinisierenden Hormons (LH) episodische Impulse auf, die zeitlich mit dem REM-Nicht-REM-Zyklus während der Schlafperiode zusammenzuhängen scheinen. Die Schwankungen des zirkulierenden FSH- und LH-Spiegels sind entweder gering oder nicht nachweisbar. Im Gegensatz dazu ist ein ausgeprägter Tagesrhythmus des zirkulierenden Testosterons zu beobachten, der vom episodischen Puls überlagert wird. Der maximale Testosteronspiegel am frühen Morgen und der niedrige Spiegel am Abend ist wahrscheinlich auf die suprarenale Androgensekretion zurückzuführen. Bei Patienten mit obstruktiver Schlafapnoe sind die nächtlichen LH- und Testosteronspiegel ebenfalls erniedrigt. Mit zunehmendem Alter sinkt der Testosteronspiegel nach dem 30. Lebensjahr, während der Spiegel des Sexualhormon-bindenden Globulins ansteigt. Der Rückgang der Testosteronsekretion scheint in erster Linie auf eine partielle Hodeninsuffizienz zurückzuführen zu sein.

Frauen

Die Pubertät beginnt erst mit dem Einsetzen der pulsierenden LHRH-Sekretion durch den Hypothalamus. Die Stärke der Impulse nimmt während der Pubertät mit steigendem Östrogenspiegel allmählich zu. Dadurch wird der Zeitpunkt der Pubertät gesteuert. Während des Menstruationszyklus kommt es zu komplizierten Veränderungen in der Gonadotropinsekretion. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Rückkopplungseffekte der gonadalen Steroide und Peptide vorwiegend auf der Hypophysenebene stattfinden. Bei pubertierenden Mädchen ist die Schlafperiode mit einem Anstieg der LH- und FSH-Pulsamplitude verbunden. Im Gegensatz dazu ist der Schlaf bei erwachsenen Frauen immer mit einer Hemmung der LH-Sekretion verbunden. In der späten Follikelphase und in der frühen Lutealphase wurde die längste Dauer des Nicht-REM-Schlafs (vor allem Stadium II) festgestellt als in der Follikelphase. Die gonadotrope Funktion bei Frauen in der Menopause nimmt ab, und die Östrogen- und Progesteronspiegel sinken.

In der Menopause sinkt die ovarielle Steroidproduktion drastisch, und bei postmenopausalen Frauen sind die Östradiol-, Progesteron- und Androgenspiegel sehr niedrig. Zentrale opioiderge Neuronen unterdrücken tonisch die LHRH-Sekretion, außer während des Ovulationsschubs, wenn sie gehemmt sind.

Neue Daten über die Wirkung von endokrinen Disruptoren auf die Bindung von Steroidhormonen an selektive Plasmatransportproteine, nämlich Transcortin und Sexualhormon-bindendes Globulin, sind zu erwarten. Endokrine Disruptoren greifen in die Biosynthese und den Stoffwechsel von Steroiden ein, entweder als Inhibitoren der relevanten Enzyme oder auf der Ebene ihrer Expression.

Während der Follikelphase bei erwachsenen Frauen und Männern kommt es im Laufe des Tages etwa alle 90-120 Minuten zu einem LHRH-Puls. Veränderungen in der Häufigkeit und Amplitude der LHRH-Sekretionsepisoden modulieren das Muster der LH- und FSH-Sekretion. Zirkulierendes Inhibin und gonadale Steroide beeinflussen die Sekretion von Gonadotropinen, indem sie sowohl auf den Hypothalamus als auch auf die Hypophyse wirken.

Anomalien der Keimdrüsen

• Frühpubertät

• Polyzystisches Ovarium: Angeboren oder medikamentös bedingt

• Angeborene Nebennierenhyperplasie

• Ungleiche Genitalien: Turner-Syndrom (XO-weiblich), Klinefelter-Syndrom (XXY-männlich), Androgen-insensitives Syndrom (AIS; 46 XY), 5-Alpha-Reduktase-Mangelsyndrom und imperforiertes Hymen

Pankreas

Die Glukosehomöostase hängt in erster Linie vom Gleichgewicht zwischen der Glukoseproduktion durch die Leber und dem Glukoseverbrauch durch insulinabhängige Gewebe (wie Muskeln und Fett) und nicht insulinabhängige Gewebe (wie das Gehirn) ab.

Die Bauchspeicheldrüse ist eine Drüse mit exokriner und endokriner Funktion. Sie ist mit dem zweiten und dritten Teil des Zwölffingerdarms auf der rechten Seite verbunden. Die Teile der Bauchspeicheldrüse sind der Kopf, der Hals und der Schwanzkörper. Die Bauchspeicheldrüse wird von Milz-, Gastroduodenal- und oberen Mesenterialarterien versorgt und mündet in obere & untere Mesenterialvenen. Die Hauptkomponenten der exokrinen Funktion der Bauchspeicheldrüse sind die Azinuszellen und das duktale System. Das Gangsystem der Bauchspeicheldrüse ist ein Netzwerk von Kanälen, die das exokrine Sekret in den Zwölffingerdarm leiten. Die endokrinen Funktionen der Bauchspeicheldrüse machen nur 2 % der Pankreasmasse aus.

Die Innervation der Bauchspeicheldrüse durch sympathische Fasern stammt aus den splanchnischen Nerven, parasympathische Fasern aus dem Nervus vagus, und beide entspringen den intrapankreatischen periacinären Plexus. Die Funktionen der sympathischen Fasern sind überwiegend hemmend, während die parasympathischen Fasern sowohl die exokrine als auch die endokrine Sekretion stimulieren. Das endokrine Pankreas besteht aus 4 Zelltypen: 1) Alpha-Zellen (A) sezernieren Glukagon, 2) Beta-Zellen (B) sezernieren Insulin, 3) Delta-Zellen sezernieren Somatostatin und 4) F-Zellen sezernieren Pankreas-Polypeptide.

Was passiert, wenn ein Patient einen Insulinmangel und einen Überschuss an Glukagon hat?

Er oder sie wird hyperglykämische Störungen haben. Diabetes mellitus (DM) ist eine heterogene Gruppe von Hyperglykämie-Erkrankungen. Bei sehr schwerem Insulinmangel verursachen die Betazellanomalien der Bauchspeicheldrüse Ketoazidose, hyperosmolares Koma und andere Katabolismuserscheinungen. Wenn der Insulinspiegel infolge von Insulininjektionen, Insulinom oder Fasten sehr hoch ist, kommt es zu einer Hypoglykämie, und der Patient kann bei einem zu niedrigen Glukosespiegel einen Anfall erleiden. Diabetes mellitus ist die häufigste Ursache für Erblindung in den Vereinigten Staaten. Die schwerwiegenden Langzeitkomplikationen aufgrund von DM sind DM-Retinopathie, DM-Neuropathie, DM-Neuropathie und ein hohes Risiko für Schlaganfälle, Katarakte, Herzinfarkte, Fettleibigkeit und Amputationen.

Prolaktin-Wachstumshormon-Familie-Laktotrop

Prolaktin ist ein Hypophysenhormon, das an der Stimulation der Milchproduktion, der Fortpflanzung, der Wachstumsentwicklung und der Wasser- und Salzregulierung beteiligt ist. Normale laktotrope Hypophysenzellen sind klein, polyedrisch und spärlich granuliert mit feinen multiplen zytoplasmatischen Prozessen und einem gut entwickelten RER- und Golgi-Komplex. Menschliches Prolaktin besteht aus 199 Aminosäuren und hat 3 intramolekulare Disulfidbindungen. Nur 16 % der Aminosäuren von Prolaktin sind homolog mit denen von GH. Die prolaktinproduzierenden Zellen machen etwa 20 % der Hypophyse aus. Prolaktin zirkuliert im Blut überwiegend in monomerer Form, obwohl es auch glykosylierte Formen von Prolaktin gibt. Prolaktin wird von der fötalen Hypophysenvorderwand ab der fünften Schwangerschaftswoche synthetisiert. Der Prolaktin-Serumspiegel beim Fötus bleibt bis etwa zur 26. Schwangerschaftswoche niedrig und steigt dann auf Werte von bis zu 150 Mikrogramm/L an.

Prolaktin ist ein Hypophysenvorderlappenhormon und wird episodisch sezerniert. Die Sekretion wird durch Prolaktin-freisetzende Faktoren verstärkt und durch Dopamin gehemmt. Dopamin wirkt durch Stimulierung des laktotropen D2-Rezeptors, um die Adenylatzyklase zu hemmen und damit die Prolaktinsynthese und die Prolaktinfreisetzung zu verhindern. Prolaktin wirkt auf Prolaktinrezeptoren in zahlreichen Geweben, darunter Brust, Eierstöcke, Hoden, Leber und Prostata. Prolaktin wird vor allem in der Brustdrüse gebildet und ist wichtig für die Entwicklung der Milchsynthese. Während der Schwangerschaft und Stillzeit sind die physiologische Hyperprolaktinämie und die pathologische Hyperprolaktinämie mit einer Unterdrückung der Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden-Achse verbunden. Während des Schlafs ist wahrscheinlich eine verminderte dopaminerge Hemmung beteiligt und der Prolaktinspiegel steigt an.

Abnormalitäten des Prolaktinspiegels – Überschuss oder Defizit?

Die Hyperprolaktinämie ist eine häufige endokrine Störung mit anerkannten schädlichen Auswirkungen auf das Fortpflanzungssystem und den Knochenstoffwechsel. Ein Prolaktinom ist die häufigste Ursache der Hyperprolaktinämie (60 % der Fälle). Es verursacht Unfruchtbarkeit und Gynäkomastie. Andere Ursachen sind ein nicht funktionierendes Hypophysenadenom und dopaminerge Antagonisten (z. B. Phenothiazine, Haloperidol, Clozapin, Metoclopramid, Domperidon, Methyldopa, Cimetidin), eine primäre Hypothyreose (Thyreotropin-Releasing-Hormon stimuliert die Sekretion von Prolaktin) oder eine idiopathische Erkrankung. Prolaktin wirkt direkt auf den Hypothalamus, um die Amplitude und die Häufigkeit der Impulse des Gonadotropin-freisetzenden Hormons zu verringern.

Neben Prolaktinomen können auch verschiedene Medikamente und Erkrankungen wie Leberzirrhose, Nierenversagen und Hypothyreose eine Hyperprolaktinämie verursachen. In einer kürzlich durchgeführten Studie von Ress et al. wurde festgestellt, dass eine Hyperprolaktinämie bei Patienten mit Leberzirrhose nicht häufig vorkommt, sondern meist mit der Einnahme von Medikamenten oder dem Vorhandensein von Begleiterkrankungen in Verbindung gebracht wird, die bekanntermaßen eine Hyperprolaktinämie verursachen können. Die Autoren schlugen daher vor, dass im Gegensatz zu früheren Studien die Leberzirrhose keine häufige Ursache für eine Hyperprolaktinämie ist und dass in Abwesenheit von Begleiterkrankungen oder Medikamenten, von denen bekannt ist, dass sie den Prolaktinspiegel potenziell erhöhen, eine ausgeprägte Hyperprolaktinämie bei Patienten mit Leberzirrhose weiter untersucht werden muss.

Hormone, die an der Appetitregulierung beteiligt sind

Leptin

Leptin ist ein anorexigenes Hormon, das hauptsächlich von weißen Adipozyten ausgeschüttet wird, und die Leptin-Serumspiegel korrelieren mit der Masse des Fettgewebes. Es ist ein Produkt des „ob“-Gens und besteht aus einem Peptid mit 167 Aminosäuren. Leptin wirkt über spezifische Rezeptoren (ob-R) auf das Sättigungszentrum des Hypothalamus, um die Nahrungsaufnahme einzuschränken und den Energieverbrauch zu erhöhen.

Leptin spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des Körpergewichts und der Glukosehomöostase über zentrale und periphere Wege, einschließlich der Regulierung der Insulinsekretion durch Pankreaszellen. Bei jungen, gesunden Probanden weisen die zirkulierenden Leptinspiegel einen Tagesrhythmus auf, wobei die höchsten Werte während des Mittagsschlafs und die niedrigsten Werte während des Tages erreicht werden. Bei fettleibigen Personen sind die zirkulierenden Leptinwerte erhöht, aber die relative Amplitude ihrer täglichen Schwankungen ist geringer. Bei Anorexia nervosa-Patienten sind die täglichen Leptinschwankungen aufgehoben und die Leptinspiegel sind niedrig.

Der verlängerte totale Schlafentzug führt zu einer verringerten Amplitude des 24-Stunden-Leptin-Rhythmus. Leptin wird mit der Verursachung einer peripheren Insulinresistenz in Verbindung gebracht, indem es die Insulinwirkung und möglicherweise die Insulinsignalisierung in verschiedenen auf Insulin reagierenden Zelltypen abschwächt.

Ghrelin

Ghrelin ist ein organisches Hormon, das primär vom Magen und dem Zwölffingerdarm ausgeschüttet wird. Ghrelin stimuliert auch die Sekretion von ACTH, Prolaktin und Wachstumshormon Die aktuellen Daten wurden über die möglichen Auswirkungen von Ghrelin auf den Schlaf berichtet. Der Ghrelinspiegel steigt vor jeder bestimmten Mahlzeit an und sinkt eine Stunde nach dem Essen wieder ab; außerdem steigt er in der ersten Nachthälfte an, was auf den Tagesrhythmus hindeutet. Der Ghrelinspiegel steigt nach einer diätbedingten Gewichtsabnahme an und der Ghrelinspiegel sinkt bei jungen fettleibigen Personen im Vergleich zu schlanken Kontrollpersonen.

Im Gegensatz dazu wurde bei Probanden mittleren Alters kein Unterschied zwischen mageren und fettleibigen Probanden festgestellt. Die normale Regulierung des Ghrelinspiegels durch den Energiehaushalt scheint also mit zunehmendem Alter gestört zu sein. Partieller Schlafentzug führte zu einem Anstieg der Ghrelinwerte und einem Absinken der Leptinwerte. Schlafentzug ist mit einem erhöhten Hungergefühl verbunden, das positiv mit einem Anstieg des Ghrelin-Leptin-Verhältnisses korreliert ist. Schlafentzug und Alterung scheinen also endokrine Veränderungen im Energiegleichgewicht von Ghrelin- und Leptinspiegeln zu bewirken. Die Rolle der Stammzellentransplantation und ihre Grenzen werden derzeit für verschiedene Hormone untersucht.

Tabelle 3. Anomalien (Tabelle in einem neuen Fenster öffnen)