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Startseite > Hormon

Ein '''Hormon''' ist ein biochemischer Botenstoff, der von speziellen Zellen (in oder Zellgeweben) produziert und als körpereigener Wirkstoff in den Körperkreislauf abgegeben wird. Dieser Signalstoff setzt dann an bestimmten Zellen der Erfolgsorgane spezifische Wirkungen oder Regulationsfunktionen in Gang, vor allem bei bestimmten Stoffwechselvorgängen. Der dadurch ausgelöste biologische Prozess stellt einen Spezialfall der Signaltransduktion dar. Chemisch sind Hormone niedermolekulare Verbindungen oder gelegentlich auch Peptide (sogenannte Peptidhormone).

Die Wissenschaft zur Erforschung der Hormone bezeichnet man als Endokrinologie. Entsprechend ist ein Endokrinologe ein Wissenschaftler oder Arzt, der sich mit der Erforschung der Hormone, ihrer Wirkungsweisen und mit Erkrankungen des hormonalen Geschehens beschäftigt. Das 1906 für die Wirkstoffe innersekretorischer Drüsen benutzte Wort ''Hormon'' leitet sich ab von </ref>

Geschichte

Bereits in der ) entdeckt und drei Jahre später das erste Mal synthetisiert.hormone, s. u.) erreichen ihre Rezeptoren erst, wenn sie die Zellmembran durch Diffusion durchdrungen haben. Ihre Rezeptoren liegen im Zytoplasma vor oder im Zellkern. Nach der Bindung von Hormon und Rezeptor aggregieren die Rezeptor/Hormon-Komplexe zu Rezeptordimeren, dringen in den Zellkern und steuern dort die Genaktivierung.

Hormonbildende Zellen

Hormone werden von speziellen hormonproduzierenden Zellen gebildet: Diese befinden sich in beim Mann.

Charakteristisch für die hormonproduzierenden Zellen sind Enzyme, die nur in diesen Zellen vorkommen. Die Freisetzung der Hormone ist individuell für jedes Hormon geregelt. Häufig werden Hormone in der Zelle gespeichert und nach Stimulation durch einen Freisetzungsstimulus freigesetzt. Die Freisetzungsstimuli können z. B. Releasing-Hormone sein (Freisetzungshormone, auch Liberine genannt, siehe unten).

Hormon-Kaskaden

Häufig finden sich hormonelle Achsen:
  • die hypothalamisch-hypophysär-gonadotrope Achse: Das Gonadotropin-Releasing Hormon (GnRH) aus Nervenzellen des Hypothalamus setzt in der Hypophyse die Gonadotropine frei, die wiederum in den Geschlechtsorganen die Bildung von Sexualsteroiden anregen.
  • die hypothalamisch-hypophysär-adrenotrophe Achse: Das Corticotropin-Releasing Hormon (CRH) aus Nervenzellen des Hypothalamus setzt in der Hypophyse das ACTH frei, das in der Nebenniere die Cortisol-Bildung anregt.
  • die hypothalamisch-hypophysär-thyreotrophe Achse: Thyreotropin-Releasing Hormon (TRH) aus Nervenzellen des Hypothalamus setzt in der Hypophyse das Thyrotropin frei, das in der Schilddrüse die Freisetzung des Thyroxin und des Trijodthyronin anregt.

Hormonfreisetzung

Die Hormonfreisetzung (mit Ausnahme der parakrinen Stimulatoren) erfolgt in der Nähe von Blutgefäßen, die viele kleine Fenster haben, durch die Hormone direkt ins Blut übergehen können. Bei auf die Sekretion von Neuropeptiden spezialisierten Stellen spricht man von en. Durch die Bindung eines Stimulus für die Hormonfreisetzung kommt es häufig in der Zelle zu einem Anstieg der intrazellulären Calciumkonzentration. Dieser Calcium-Anstieg erlaubt die Fusion der Zellorganellen, in denen sich die vorgefertigten Hormone befinden, mit der Zellmembran. Sobald die Organellenmembran mit der Zellmembran fusioniert ist, haben die Hormone freien Zugang zum Raum außerhalb der Zelle und können in die dort benachbarten Blutgefäße durch die gefensterte Blutgefäßwand wandern.

Hormonähnliche Stoffe

Die bei Pflanzen vorkommenden Hormone werden als Phytohormone bezeichnet. Sie teilen mit den tierischen Hormonen die Eigenschaft, Signalwirkung über eine größere Distanz zu entfalten und in geringen Konzentrationen wirksam zu sein.

Die bei Tieren vorkommenden Pheromone sind Botenstoffe zwischen Individuen. Sie sind nicht an den Organismus gebunden, in dem sie gebildet wurden und können über große Distanzen signalisieren.

Beispiele für hormonelle Regulation

  • Stoffwechsel (Zuckerstoffwechsel, Fettstoffwechsel), Nahrungsaufnahme
  • Aufrechterhaltung der
  • Sexualentwicklung und Sexualtrieb
  • Menstruationszyklus der Frau
  • Knochenwachstum
  • Muskelaufbau
  • , Anpassung an Angst und Stress
  • Thyreotroper Regelkreis
Hormone werden selber:
  1. durch Regelkreise (, ''feedback system''; in der hypothalamisch-hypophysären-thyreotrophen Achse zum Beispiel unterdrückt das Endprodukt (Trijodthyronin) die Bildung des TRH im Hypothalamus und des Thyreotropins aus der Hypophyse.),
  2. : Die Freisetzung der meisten Hormone wird durch negative Rückkopplungen gesteuert, wie beispielsweise die der Glukokortikoide der Nebennierenrinde. Der Hypothalamus setzt das Corticotropin-releasing-Hormon (CRH) frei, das in der Hypophyse die Freisetzung des Adrenocorticotropen Hormons (ACTH) stimuliert (''blauer Pfeil +''). Dieses stimuliert in der Nebennierenrinde die Bildung und Freisetzung von Kortisol und anderen Glukokortikoiden (''blauer Pfeil +''). Über das Blut in das Gehirn und die Hypophyse gebracht unterdrückt Kortisol andererseits die Bildung und Freisetzung von CRH und ACTH (''rote Pfeile ?''), wodurch die Kortisolbildung wieder aussetzt.
  3. durch das autonome Nervensystem sowie
  4. durch nichthormonelle chemische Botenstoffe wie zum Beispiel die Kalziumkonzentration oder die Glukosekonzentration im Blut reguliert.

Einteilung

Nach chemischer Klassifikation

  • Protein- und Peptidhormone mit charakteristischer
    • Neuropeptide des Hypothalamus:
      • Freisetzungshormone für LH/FSH, TSH, ACTH, GH
      • Somatostatin
      • (AgRP)
      • Neuropeptid Y (NPY)
      • Leptin
      • Ghrelin
    • Glykoproteinhormone der Adenohypophyse:
      • Follikelstimulierendes Hormon (Follitropin, FSH)
      • Luteinisierendes Hormon (Luteotropin, LH)
      • Thyreoidea-stimulierendes Hormon (Thyreotropin, TSH)
      • Adrenocorticotropes Hormon (Adrenocorticotropin, ACTH)
    • weitere adenohypophysäre Hormone:
      • Somatropin (GH)
      • Prolaktin
      • Melanozyten-stimulierendes Hormon (MSH)
      • Galanin
      • Kisspeptin
    • Neuropeptide der Neurohypophyse:
      • Antidiuretisches Hormon (Adiuretin, Vasopressin, ADH)
      • Oxytocin
    • Hormone der Schilddrüsen
      • Calcitonin
    • Hormone der Nebenschilddrüsen
      • Parathormon (PTH)
    • Hormon des Herzen
      • Atriales natriuretisches Peptid (ANP)
    • Hormone der pankreatischen Inselzellen:
      • Insulin
      • Glucagon
      • Somatostatin
      • Pankreatisches Hormon (PP)
    • Peptidhormone des Magen- und Darmtraktes
      • Cholecystokinin (CCK)
      • Sekretin
      • Gastrin
      • Ghrelin
      • Vasoaktives intestinales Peptid (VIP)
      • (GIP)
      • Peptid YY (PYY)
    • Peptidhormon der Leber
      • (Somatomedine, IGF)
    • Proteinhormone der Gonaden
      • Inhibin und Activin
  • Protein/Peptid-Hormone bei Vertebraten, nicht beim Menschen gefunden
    • bei Lurchen
      • Caerulein
    • bei Fischen
      • Stanniokalzin; jetzt auch beim Menschen (und weiteren Vertebraten) zwei Stanniokalzine mit noch unbekannter Funktion gefunden

{| class="wikitable float-right" style="text-align:center"
|- style="background:#FFDEAD;"
! Katecholamine
|-
|
Adrenalin
|-
|
Noradrenalin
|-
|
Dopamin
|-
|}

  • derivate
    • Katecholamine
      • Adrenalin
      • Noradrenalin
      • Dopamin
    • Thyroxin (T4) und Triiodthyronin (T3)
    • Serotonin
    • Melatonin
    • Histamin
  • Isoprenderivate ? wie Juvenilhormon und Neotenin bei Insekten
  • Steroidhormone ? wie die Nebennierenrinden- und Geschlechtshormone
    • Mineralocorticoide ? wie Aldosteron
    • Glucocorticoide ? wie Cortisol
    • Estrogene ? wie Estradiol
    • Gestagene ? wie Progesteron
    • Androgene ? wie Testosteron
    • Dehydroepiandrosteron (DHEA)
  • derivate (Eicosanoide)
    • Prostaglandine
    • Leukotriene
    • Thromboxane

Nach Herkunft

Es gibt spezielle Hormondrüsen, in denen hormonbildende Zellen im engen Verbund zusammenhängen. Viele Hormone werden aber von Zellen gebildet, die nicht ausschließlich mit hormonbildenden Zellen im Verbund stehen. So liegen die ''G-Zellen'', die Gastrin bilden, vereinzelt im pylorischen Antrum des Magens vor. Ähnlich ist es mit den Zellen für die Hormone Cholezystokinin, Sekretin oder Somatostatin in der Darmwand.

'''Entscheidend für die Hormonproduktion ist nicht die äußere Umgebung einer Zelle, sondern die Ausrüstung innerhalb mit den charakteristischen Enzymen.'''

  • Spezialisierte Hormondrüsen
    • Hypophyse
      • Hypophysen-Vorderlappen, die Adenohypophyse: Hier werden LH/FSH, ACTH, Prolaktin, GH und TSH gebildet.
      • Hypophysen-Hinterlappen, Neurohypophyse: Diese ist keine Hormondrüse im eigentlichen Sinne, da hier die Hormone Oxytozin und Vasopressin (Adiuretin) an Nervenenden ausgeschüttet werden, wobei die Nervenzellkerne sich im Hypothalamus befinden und deren Nervenbahnen durch den Hypophysenstiel laufen.
    • Zirbeldrüse: Bildung des Hormons Melatonin
    • : Bildung des Schilddrüsenhormons (T3, T4, Calzitonin)
      • (Parathyroidea): Bildung von Parathormon (Gegenspieler von Calzitonin)
    • Nebenniere: Bildung von Aldosteron (Mineralokortikoid), Androgenen (Androstendion) und Adrenalin (Epinephrin).
    • Inselzellen in der : Bildung von Insulin, Glukagon, Somatostatin und Pankreatischem Polypeptid
  • Neurohormone, die von Neuronen im ZNS produziert werden.
    • Hypothalamische Neuropeptide: Bildung von GnRH, CRH, TRH oder GHRH: Speicherung an den Nervenenden in der ''Eminentia mediana''; Bildung von Oxytozin und Vasopressin (Adiuretin), Speicherung an den Nervenenden in der Neurohypophyse; Bildung von NPY, GHrelin, Agouti-ähnlichem Peptid
  • Gewebe mit Hormonbildenden Zellen:
    • Haut: Bildung von Vitamin D3 durch Bestrahlung von 7-Dehydrocholesterin mit UV-Licht
    • Herz: Bildung des Atrial-Natriuretischen Peptides durch Muskelzellen (Myozyten) des rechten Herzvorhofes
    • Leber: Bildung des Angiotensinogen, des Vorläufers des Angiotensin, Bildung von Insulin-ähnlichen Wachstumsfaktoren (IGF)
    • Magen- und Darmtrakt: Bildung von Cholezystokinin, Gastrin, Sekretin, Ghrelin aus einzeln in die Magen- oder Darmwand verteilten endokrinen Zellen.
    • Gonaden
      • Hoden: Bildung von Testosteron (und Estradiol) durch die Leydig-Zellen, von Inhibin und Aktivin
      • Ovarien: Bildung von Testosteron durch Theka-Zellen und von Estradiol durch Granulosa-Zellen, Bildung von Inhibin und Aktivin
  • Weitere Organe mit Steuerungsfunktion bestimmter endokriner Regelkreise
    • Niere: Die Zellen des setzen bei erniedrigtem Blutdruck das Enzym Renin frei, das das Angiotensinogen aus der Leber zum Angiotensin I spaltet.
    • Lunge: Hier wird das Angiotensin I durch das Angiotensin-konvertierende Enzym (ACE) zum wirksamen Angiotensin II verkürzt.

Biochemische Eigenschaften

Man unterscheidet zwischen zwei Arten von Hormonen:
  • Wasserlösliche Hormone:
    Diese Substanzen können wegen ihrer Lipidunlöslichkeit die Zellmembran nicht passieren. Stattdessen binden sie sich an spezifische membrangebundene Rezeptoren der Zielzellen. Zusammen mit dem Rezeptor wird ein ''Hormon-Rezeptor-Komplex'' gebildet. Dieser aktivierte Rezeptor fungiert im Zellinneren dann wie ein Enzym, das indirekt verschiedenste biochemische Mechanismen in Gang setzen kann (Signaltransduktion).
Ein sehr verbreitetes Prinzip der Signaltransduktion ist G-Protein-gekoppelte 7-Transmembranhelixrezeptor. Hier wird dadurch, dass ein Ligand außen an der Zelle an den Rezeptor bindet (welcher die Zellmembran überspannt), im Rezeptor eine Konformationsänderung ausgelöst, wodurch dann in der Zelle ein heterotrimeres G-Protein an den Rezeptor binden kann. Dadurch wird das Protein (z. B. Gs) aktiviert und bildet wie ein Enzym den second messenger cAMP. Dieser wiederum kann dann via PKA glatte Muskulatur relaxieren oder beispielsweise auch die Expression bestimmter Gene via CREB fördern.
  • zu gelangen, oder ist wie im Falle der Schilddrüsenhormone bereits an die DNA gebunden, um die Expression bestimmter Gene zu fördern.
Eine wichtige Klasse innerhalb der fettlöslichen Hormone sind, neben den Schilddrüsen-Hormonen, die Steroidhormone. Steroidhormone stammen alle vom Cholesterin ab. Die beiden wichtigsten Orte der Steroidhormonproduktion sind die Nebennierenrinden und die Gonaden (Hoden und Eierstöcke) für die Sexualhormone. Das sehr kleine hormonell wirksame Stickstoffmonoxid (NO) wird wegen dessen hoher Membranpermeabilität ebenfalls zu den lipophilen Hormonen gezählt.

Pflanzenhormone

Liste von pflanzlichen Hormonen:
  • Auxin
  • Cytokinin
  • Ethylen
  • Brassinosteroid
  • Strigolacton

Hormone in der Umwelt

Besondere Aufmerksamkeit verdient die Tatsache, dass Hormone zunehmend in die Umwelt eingetragen werden und später über die pflanzliche und tierische Nahrungskette in ungünstiger und unkontrollierter Dosierung vom Menschen wieder aufgenommen werden. Ein Beispiel sind die Hormone der Anti-Baby-Pille, die von n nicht abgebaut werden. Sie werden mit dem gereinigten Wasser in die Flüsse eingeleitet.

Da die Kläranlagen auf den Medikamenteneintrag nicht ausgelegt sind, gelangen Medikamente und ihre Rückstände fast ungehindert über die Oberflächengewässer auch wieder ins .

Auch bestimmte Schadstoffe wie beispielsweise DDT, PCB, PBDE oder Phthalate wirken wie Hormone und beeinflussen etwa die immer früher einsetzende erste Monatsperiode bei Mädchen.

Siehe auch

  • Endokrines System
  • Doping

Literatur

  • Elisabeth Buchner: ''Wenn Körper und Gefühle Achterbahn spielen.'' ISBN 3-934246-00-1.
  • Hermann Giersberg: ''Hormone.'' (= ''Verständliche Wissenschaft.'' Band 32). Springer, Berlin u. a.
  • Bernhard Kleine: ''Hormone und Hormonsystem.'' Springer 2007, ISBN 3-540-37702-6.
  • P. Reed Larsen: ''Williams Textbook of Endocrinology.'' 10. Auflage. Saunders, Philadelphia/PA 2003
  • Lois Jovanovic, Genell J. Subak-Sharpe: ''Hormone. Das medizinische Handbuch für Frauen.'' (Originalausgabe: ''Hormones. The Woman?s Answerbook.'' Atheneum, New York 1987) Aus dem Amerikanischen von Margaret Auer, Kabel, Hamburg 1989, ISBN 3-8225-0100-X.
  • Ulrich Meyer: ''Die Geschichte der Östrogene.'' In: ''Pharmazie in unserer Zeit.'' Band 33, Nr. 5, 2004, , S. 352?356.
  • Katharina Munk: ''Grundstudium Biologie ? Zoologie.'' Spektrum Akademischer Verlag 2002, ISBN 3-8274-0908-X.
  • Heinz Penzlin: ''Lehrbuch der Tierphysiologie.'' 7. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag 2009, ISBN 3-8274-2114-4.
  • Otto Westphal, Theodor Wieland, Heinrich Huebschmann: ''Lebensregler. Von Hormonen, Vitaminen, Fermenten und anderen Wirkstoffen.'' Societäts-Verlag, Frankfurt am Main 1941 (= ''Frankfurter Bücher. Forschung und Leben.'' Band 1), insbesondere S. 9?35 (''Geschichte der Hormonforschung'').

Weblinks

  • Hans Trachsel (Uni Bern):
  • Geschichte der Biologie: Hormonforschung
  • Jassal/D?Eustachio/reactome.org: ''Hormone biosynthesis'' (engl.)
  • [ Hormone im Wasser: Was bewirken sie bei Mensch und Tier? ? Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation (UVEK), Schweiz]

Einzelnachweise