Anatomie und Physiologie II

Lernziele

Am Ende dieses Abschnitts werden Sie in der Lage sein:

  • Erläutern Sie die Zusammenhänge der Anatomie und Funktionen des Hypothalamus und des Hypophysenhinter- und -vorderlappens
  • Identifizieren Sie die beiden vom Hypophysenhinterlappen ausgeschütteten Hormone, ihre Zielzellen, und ihre Hauptwirkungen
  • Identifizieren Sie die sechs Hormone, die vom Hypophysenvorderlappen produziert werden, ihre Zielzellen, ihre Hauptwirkungen und ihre Regulierung durch den Hypothalamus

Der Hypothalamus-Hypophysen-Komplex kann als die „Kommandozentrale“ des endokrinen Systems angesehen werden. Dieser Komplex sondert mehrere Hormone ab, die direkt Reaktionen in den Zielgeweben hervorrufen, sowie Hormone, die die Synthese und Sekretion von Hormonen anderer Drüsen regulieren. Darüber hinaus koordiniert der Hypothalamus-Hypophysen-Komplex die Meldungen des endokrinen und des Nervensystems. In vielen Fällen muss ein vom Nervensystem empfangener Reiz den Hypothalamus-Hypophysen-Komplex passieren, um in Hormone übersetzt zu werden, die eine Reaktion auslösen können.

Der Hypothalamus ist eine Struktur des Zwischenhirns des Gehirns, die sich anterior und inferior des Thalamus befindet (Abbildung 1). Er hat sowohl neurale als auch endokrine Funktionen und produziert und sezerniert viele Hormone. Darüber hinaus ist der Hypothalamus anatomisch und funktionell mit der Hypophyse (oder Hypophyse) verwandt, einem bohnengroßen Organ, das an einem Stiel, dem Infundibulum (oder Hypophysenstiel), hängt. Die Hypophyse ist in der Sellaturcica des Keilbeines des Schädels eingebettet. Sie besteht aus zwei Lappen, die aus unterschiedlichen Teilen des embryonalen Gewebes entstehen: Der Hypophysenhinterlappen (Neurohypophyse) ist Nervengewebe, während der Hypophysenvorderlappen (auch Adenohypophyse genannt) Drüsengewebe ist, das sich aus dem primitiven Verdauungstrakt entwickelt. Die von Hypophysenhinter- und -vorderlappen sezernierten Hormone sowie die Zwischenzone zwischen den Lappen sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Diese Abbildung zeigt den Hypothalamus-Hypophysen-Komplex, der sich an der Basis des Gehirns befindet und hier aus seitlicher Sicht dargestellt ist. Der Hypothalamus liegt inferior und anterior des Thalamus, der oben auf dem Hirnstamm sitzt. Der Hypothalamus ist über das stielartige Infundibulum mit der Hypophyse verbunden. Die Hypophyse sieht aus wie ein Sack mit zwei Kugeln, die am Infundibulum hängen. Die

Abbildung 1. Die Hypothalamusregion liegt inferior und anterior des Thalamus. Er ist durch das stielartige Infundibulum mit der Hypophyse verbunden. Die Hypophyse besteht aus einem Vorder- und einem Hinterlappen, wobei jeder Lappen unterschiedliche Hormone als Antwort auf Signale aus dem Hypothalamus sezerniert.

Tabelle 1. Hypophysenhormone
Hypophysenlappen Zugehörige Hormone Chemische Klasse Wirkung
Anterior Wachstumshormon (GH) Protein Fördert das Wachstum des Körpergewebes
Anterior Prolaktin (PRL) Peptid Fördert die Milchproduktion aus den Brustdrüsen
Vorderseite Schilddrüsen-stimulierendes Hormon (TSH) Glykoprotein Stimuliert die Freisetzung von Schilddrüsenhormonen aus der Schilddrüse
Anterior Adrenocorticotropes Hormon (ACTH) Peptid Stimuliert die Hormonausschüttung der Nebennierenrinde Anterior Follikel-stimulierendes Hormon (FSH) Glykoprotein Stimuliert die Gametenproduktion in den Keimdrüsen
Anterior Luteinisierendes Hormon (LH) Glykoprotein Stimuliert die Androgenproduktion in den Keimdrüsen
Posterior Antidiuretisches Hormon (ADH) Peptid Stimuliert die Wasserrückresorption durch die Nieren
Posterior Oxytocin Peptid Stimuliert Uteruskontraktionen während der Geburt
Zwischenzone Melanozyten-stimulierendes Hormon Peptid Stimuliert die Melaninbildung in Melanozyten

Hypophysenhinterlappen

Der Hypophysenhinterlappen ist eigentlich eine Erweiterung der Neuronen der paraventrikulären und supraoptischen Kerne des Hypothalamus. Die Zellkörper dieser Regionen liegen im Hypothalamus, aber ihre Axone steigen als Hypothalamus-Hypophysen-Trakt innerhalb des Infundibulums ab und enden in Axonterminalen, die den Hypophysenhinterlappen bilden (Abbildung 2).

Abbildung 2. Neurosekretorische Zellen im Hypothalamus setzen Oxytocin (OT) oder ADH in den Hypophysenhinterlappen frei. Diese Hormone werden gespeichert oder über den Kapillarplexus in das Blut abgegeben.

Der Hypophysenhinterlappen produziert keine Hormone, sondern speichert und sezerniert die vom Hypothalamus produzierten Hormone. Die paraventrikulären Kerne produzieren das Hormon Oxytocin, während die supraoptischen Kerne ADH produzieren. Diese Hormone wandern entlang der Axone in Speicherstellen in den Axonterminalen des Hypophysenhintergrunds. Als Antwort auf Signale von denselben hypothalamischen Neuronen werden die Hormone von den Axonterminalen in den Blutkreislauf freigesetzt.

Oxytocin

Wenn die fötale Entwicklung abgeschlossen ist, stimuliert das Peptid-Hormon Oxytocin (tocia- = „Geburt“) die Uteruskontraktionen und die Erweiterung des Gebärmutterhalses. Während des größten Teils der Schwangerschaft werden die Oxytocin-Hormonrezeptoren im Uterus nicht in hohem Maße exprimiert. Gegen Ende der Schwangerschaft nimmt die Synthese von Oxytocin-Rezeptoren im Uterus zu, und die glatten Muskelzellen des Uterus werden empfindlicher für seine Wirkung. Oxytocin wird während der Geburt durch einen positiven Rückkopplungsmechanismus kontinuierlich freigesetzt. Wie bereits erwähnt, löst Oxytocin Uteruskontraktionen aus, die den Kopf des Fötus in Richtung Gebärmutterhals drücken. Als Reaktion darauf stimuliert die zervikale Dehnung zusätzliches Oxytocin, das vom Hypothalamus synthetisiert und von der Hypophyse freigesetzt wird. Dies steigert die Intensität und Effektivität der Uteruskontraktionen und führt zu einer zusätzlichen Dilatation des Gebärmutterhalses. Die Rückkopplungsschleife setzt sich bis zur Geburt fort.

Obwohl der hohe Oxytocinspiegel im Blut der Mutter unmittelbar nach der Geburt zu sinken beginnt, spielt Oxytocin weiterhin eine Rolle für die Gesundheit von Mutter und Neugeborenem. Erstens ist Oxytocin für den Milchausstoßreflex (allgemein als „let-down“ bezeichnet) bei stillenden Frauen notwendig. Wenn das Neugeborene mit dem Saugen beginnt, senden sensorische Rezeptoren in den Brustwarzen Signale an den Hypothalamus. Als Reaktion darauf wird Oxytocin ausgeschüttet und in den Blutkreislauf abgegeben. Innerhalb von Sekunden ziehen sich die Zellen in den Milchgängen der Mutter zusammen, wodurch die Milch in den Mund des Säuglings fließt. Zweitens wird angenommen, dass Oxytocin sowohl bei Männern als auch bei Frauen zur Bindung zwischen Eltern und Neugeborenem beiträgt, die als Attachment bezeichnet wird. Man nimmt an, dass Oxytocin auch an Gefühlen von Liebe und Nähe sowie an der sexuellen Reaktion beteiligt ist.

Antidiuretisches Hormon (ADH)

Die Konzentration gelöster Stoffe im Blut, die Blutosmolarität, kann sich als Reaktion auf den Verzehr bestimmter Nahrungsmittel und Flüssigkeiten sowie als Reaktion auf Krankheiten, Verletzungen, Medikamente oder andere Faktoren ändern. Die Osmolarität des Blutes wird ständig von Osmorezeptoren überwacht – spezialisierten Zellen im Hypothalamus, die besonders empfindlich auf die Konzentration von Natriumionen und anderen gelösten Stoffen reagieren.

Als Reaktion auf eine hohe Osmolarität des Blutes, die bei Dehydrierung oder nach einer sehr salzigen Mahlzeit auftreten kann, signalisieren die Osmorezeptoren dem Hypophysenhinterlappen, antidiuretisches Hormon (ADH) freizusetzen. Die Zielzellen von ADH befinden sich in den Tubuluszellen der Nieren. Seine Wirkung besteht darin, die Permeabilität des Epithels für Wasser zu erhöhen, was eine erhöhte Wasserrückresorption ermöglicht. Je mehr Wasser aus dem Filtrat rückresorbiert wird, desto größer ist die Wassermenge, die ins Blut zurückgeführt wird und desto weniger wird mit dem Urin ausgeschieden. Eine höhere Wasserkonzentration führt zu einer geringeren Konzentration an gelösten Stoffen. ADH wird auch als Vasopressin bezeichnet, da es in sehr hohen Konzentrationen eine Verengung der Blutgefäße bewirkt, was den Blutdruck durch Erhöhung des peripheren Widerstands erhöht. Die Freisetzung von ADH wird durch eine negative Rückkopplungsschleife gesteuert. Wenn die Osmolarität des Blutes sinkt, nehmen die hypothalamischen Osmorezeptoren diese Veränderung wahr und bewirken eine entsprechende Abnahme der ADH-Sekretion. Infolgedessen wird weniger Wasser aus dem Urinfiltrat rückresorbiert.

Interessanterweise können Medikamente die Sekretion von ADH beeinflussen. Zum Beispiel hemmt Alkoholkonsum die Freisetzung von ADH, was zu einer erhöhten Urinproduktion führt, die schließlich zu Dehydrierung und einem Kater führen kann. Eine Krankheit namens Diabetes insipidus ist durch eine chronische Unterproduktion von ADH gekennzeichnet, die eine chronische Dehydrierung verursacht. Da zu wenig ADH produziert und ausgeschüttet wird, wird nicht genügend Wasser von den Nieren resorbiert. Obwohl die Patienten Durst verspüren und ihre Flüssigkeitsaufnahme erhöhen, führt dies nicht zu einer effektiven Senkung der gelösten Konzentration im Blut, da der ADH-Spiegel nicht hoch genug ist, um die Wasserrückresorption in den Nieren auszulösen. Elektrolyt-Ungleichgewichte können in schweren Fällen von Diabetes insipidus auftreten.

Hypophysenvorderlappen

Der Hypophysenvorderlappen entsteht im Embryo aus dem Verdauungstrakt und wandert während der fötalen Entwicklung in Richtung Gehirn. Es gibt drei Regionen: die Pars distalis ist die vorderste, die Pars intermedia grenzt an den Hypophysenvorderlappen und die Pars tuberalis ist eine schlanke „Röhre“, die das Infundibulum umhüllt.

Erinnern Sie sich daran, dass der Hypophysenvorderlappen keine Hormone synthetisiert, sondern sie lediglich speichert. Im Gegensatz dazu stellt der Hypophysenvorderlappen zwar Hormone her. Die Sekretion von Hormonen aus dem Hypophysenvorderlappen wird jedoch durch zwei Klassen von Hormonen reguliert. Diese Hormone – die vom Hypothalamus sezerniert werden – sind die Releasing-Hormone, die die Sekretion von Hormonen aus dem Hypophysenvorderlappen stimulieren, und die Inhibiting-Hormone, die die Sekretion hemmen.

Hypothalamische Hormone werden von Neuronen sezerniert, gelangen aber über Blutgefäße in den Hypophysenvorderlappen (Abbildung 3). Innerhalb des Infundibulums befindet sich eine Brücke aus Kapillaren, die den Hypothalamus mit dem Hypophysenvorderlappen verbindet. Dieses Netzwerk, das als hypophysäres Portalsystem bezeichnet wird, ermöglicht es, dass hypothalamische Hormone zum Hypophysenvorderlappen transportiert werden, ohne vorher in den systemischen Kreislauf zu gelangen. Das System hat seinen Ursprung in der Arteria hypophysalis superior, die von den Carotis-Arterien abzweigt und Blut zum Hypothalamus transportiert. Die Äste der Arteria hypophysalis superior bilden das hypophysäre Portalsystem (siehe Abbildung 3). Hypothalamische Releasing- und Inhibitionshormone wandern durch einen primären Kapillarplexus zu den Portalvenen, die sie in den Hypophysenvorderlappen transportieren. Von der Hypophysenvorderwand produzierte Hormone (als Reaktion auf Releasing-Hormone) gelangen in einen sekundären Kapillarplexus und von dort in den Blutkreislauf.

Diese Abbildung zoomt auf den Hypothalamus und die angehängte Hypophyse. Der Hypophysenvorderlappen ist hervorgehoben. Drei neurosekretorische Zellen sezernieren Hormone in ein netzartiges Netzwerk von Arterien innerhalb des Infundibulums. Das Arteriennetz wird als primärer Kapillarplexus des hypophysären Portalsystems bezeichnet. Die Arteria hypophysalis superior tritt von außerhalb des Infundibulums in den primären Kapillarplexus ein. Die hypophysäre Pfortader verläuft vom primären Kapillarplexus abwärts durch das Infundibulum und verbindet sich mit dem sekundären Kapillarplexus des hypophysären Portalsystems. Der sekundäre Kapillarplexus befindet sich innerhalb des Hypophysenvorderlappens. Die von den neurosekretorischen Zellen des Hypothalamus freigesetzten Hormone wandern durch den primären Kapillarplexus, die hypophysäre Pfortader hinunter und in den sekundären Kapillarplexus. Dort stimulieren die Hypothalamus-Hormone den Hypophysenvorderlappen zur Freisetzung seiner Hormone. Die Hypophysenvorderlappenhormone verlassen den primären Kapillarplexus aus einer einzigen Vene am Boden des Vorderlappens.

Abbildung 3. Der Hypophysenvorderlappen stellt sieben Hormone her. Der Hypothalamus produziert separate Hormone, die die Hormonproduktion im Hypophysenvorderlappen stimulieren oder hemmen. Hormone aus dem Hypothalamus erreichen den Hypophysenvorderlappen über das hypophysäre Portalsystem.

Der Hypophysenvorderlappen produziert sieben Hormone. Dies sind das Wachstumshormon (GH), das schilddrüsenstimulierende Hormon (TSH), das adrenokortikotrope Hormon (ACTH), das follikelstimulierende Hormon (FSH), das luteinisierende Hormon (LH), das Beta-Endorphin und das Prolaktin. Von den Hormonen des Hypophysenvorderlappens werden TSH, ACTH, FSH und LH als tropische Hormone (trope- = „drehen“) bezeichnet, weil sie die Funktion anderer endokriner Drüsen ein- oder ausschalten.

Wachstumshormon

Das endokrine System reguliert das Wachstum des menschlichen Körpers, die Proteinsynthese und die Zellreplikation. Ein wichtiges Hormon, das an diesem Prozess beteiligt ist, ist das Wachstumshormon (GH), auch Somatotropin genannt – ein Proteinhormon, das von der vorderen Hirnanhangsdrüse produziert und ausgeschüttet wird. Seine primäre Funktion ist anabol; es fördert die Proteinsynthese und den Gewebeaufbau durch direkte und indirekte Mechanismen (Abbildung 4). Der GH-Spiegel wird durch die Freisetzung von GHRH und GHIH (auch als Somatostatin bekannt) aus dem Hypothalamus gesteuert.

Dieses Flussdiagramm veranschaulicht die Hormonkaskade, die das menschliche Wachstum stimuliert. In Schritt 1 setzt der Hypothalamus Wachstumshormon-Releasing-Hormon (GHRH) frei. GHRH wandert in den primären Kapillarplexus des Hypophysenvorderlappens, wo es den Hypophysenvorderlappen zur Freisetzung von Wachstumshormon (GH) anregt. Die Freisetzung von Wachstumshormon verursacht drei Arten von Effekten. Beim Glukose-sparenden Effekt stimuliert GH die Fettzellen zum Abbau von gespeichertem Fett, was die Wachstumseffekte fördert (siehe unten). Die Zielzellen für die glukosesparenden Effekte sind Fettzellen. Bei den Wachstumseffekten erhöht GH die Aufnahme von Aminosäuren aus dem Blut und steigert die zelluläre Proliferation, während es gleichzeitig die Apoptose reduziert. Die Zielzellen für die Wachstumseffekte sind Knochenzellen, Muskelzellen, Zellen des Nervensystems und Zellen des Immunsystems. Bei der diabetogenen Wirkung stimuliert GH die Leber zum Abbau von Glykogen in Glukose, was die Wachstumseffekte verstärkt. Die Leber setzt als Reaktion auf GH auch IGF frei. Das IGF stimuliert die Wachstumseffekte weiter, wirkt aber auch negativ auf den Hypothalamus zurück. Wenn hohe IGF-Eins-Spiegel vom Hypothalamus wahrgenommen werden, schüttet er wachstumshormonhemmendes Hormon (GHIH) aus. GHIH hemmt die GH-Freisetzung durch den Hypophysenvorderlappen.

Abbildung 4. Wachstumshormon (GH) beschleunigt direkt die Proteinsyntheserate im Skelettmuskel und in den Knochen. Der Insulin-ähnliche Wachstumsfaktor 1 (IGF-1) wird durch das Wachstumshormon aktiviert und unterstützt indirekt die Bildung neuer Proteine in Muskelzellen und Knochen.

Ein Glukose-sparender Effekt tritt auf, wenn GH die Lipolyse, also den Abbau von Fettgewebe, stimuliert und dabei Fettsäuren ins Blut freisetzt. Dadurch schalten viele Gewebe von Glukose auf Fettsäuren als Hauptenergiequelle um, was bedeutet, dass weniger Glukose aus dem Blutkreislauf aufgenommen wird.

GH löst auch den diabetogenen Effekt aus, bei dem GH die Leber anregt, Glykogen zu Glukose abzubauen, die dann ins Blut abgegeben wird. Der Name „diabetogen“ leitet sich von der Ähnlichkeit der erhöhten Blutzuckerwerte ab, die bei Personen mit unbehandeltem Diabetes mellitus und Personen mit einem GH-Überschuss beobachtet werden. Der Anstieg des Blutzuckerspiegels ist das Ergebnis einer Kombination aus glukosesparenden und diabetogenen Effekten.

GH vermittelt indirekt Wachstum und Proteinsynthese, indem es die Leber und andere Gewebe zur Produktion einer Gruppe von Proteinen anregt, die als insulinähnliche Wachstumsfaktoren (IGFs) bezeichnet werden. Diese Proteine fördern die Zellproliferation und hemmen die Apoptose, den programmierten Zelltod. IGFs stimulieren die Zellen, ihre Aufnahme von Aminosäuren aus dem Blut für die Proteinsynthese zu erhöhen. Skelettmuskel- und Knorpelzellen reagieren besonders empfindlich auf die Stimulation durch IGFs.

Eine Störung der Wachstumskontrolle durch das endokrine System kann zu verschiedenen Erkrankungen führen. Zum Beispiel ist Gigantismus eine Störung bei Kindern, die durch die Sekretion von abnormal großen Mengen an GH verursacht wird, was zu übermäßigem Wachstum führt. Ein ähnlicher Zustand bei Erwachsenen ist die Akromegalie, eine Störung, die zum Wachstum von Knochen im Gesicht, in den Händen und Füßen führt, als Reaktion auf übermäßige GH-Spiegel bei Personen, die ihr Wachstum eingestellt haben. Abnormal niedrige GH-Werte bei Kindern können zu Wachstumsstörungen führen – eine Erkrankung, die Hypophysenzwerg genannt wird (auch bekannt als Wachstumshormonmangel).

Schilddrüsenstimulierendes Hormon

Die Aktivität der Schilddrüse wird durch das schilddrüsenstimulierende Hormon (TSH), auch Thyreotropin genannt, reguliert. TSH wird vom Hypophysenvorderlappen als Reaktion auf das Thyreotropin-freisetzende Hormon (TRH) aus dem Hypothalamus freigesetzt. Wie kurz besprochen, löst es die Sekretion von Schilddrüsenhormonen durch die Schilddrüse aus. In einer klassischen negativen Rückkopplungsschleife löst ein erhöhter Spiegel von Schilddrüsenhormonen in der Blutbahn dann einen Rückgang der Produktion von TRH und in der Folge von TSH aus.

Adrenocorticotropes Hormon

Das adrenocorticotrope Hormon (ACTH), auch Corticotropin genannt, regt die Nebennierenrinde (die oberflächlichere „Rinde“ der Nebennieren) zur Ausschüttung von Corticosteroidhormonen wie Cortisol an. ACTH entsteht aus einem Vorläufermolekül, das als Pro-Opiomelanotropin (POMC) bekannt ist und bei seiner Spaltung mehrere biologisch aktive Moleküle produziert, darunter ACTH, Melanozyten-stimulierendes Hormon und die als Endorphine bekannten Opioid-Peptide des Gehirns.

Die Freisetzung von ACTH wird durch das Corticotropin-Releasing-Hormon (CRH) aus dem Hypothalamus in Reaktion auf normale physiologische Rhythmen reguliert. Die Rolle von ACTH bei der Stressreaktion wird später in diesem Kapitel besprochen.

Follikelstimulierendes Hormon und Luteinisierendes Hormon

Die endokrinen Drüsen sezernieren eine Vielzahl von Hormonen, die die Entwicklung und Regulation des Fortpflanzungssystems steuern (zu diesen Drüsen gehören der Hypophysenvorderlappen, die Nebennierenrinde und die Gonaden – die Hoden bei Männern und die Eierstöcke bei Frauen). Ein Großteil der Entwicklung des Fortpflanzungssystems findet während der Pubertät statt und ist durch die Entwicklung geschlechtsspezifischer Merkmale sowohl bei männlichen als auch bei weiblichen Heranwachsenden gekennzeichnet. Die Pubertät wird durch das Gonadotropin-Releasing-Hormon (GnRH) eingeleitet, ein Hormon, das vom Hypothalamus produziert und ausgeschüttet wird. GnRH stimuliert den Hypophysenvorderlappen zur Ausschüttung von Gonadotropinen – Hormone, die die Funktion der Keimdrüsen regulieren. Der GnRH-Spiegel wird durch eine negative Rückkopplungsschleife reguliert; hohe Spiegel von Fortpflanzungshormonen hemmen die Freisetzung von GnRH. Während des gesamten Lebens regulieren die Gonadotropine die Fortpflanzungsfunktion und bei Frauen den Beginn und das Ende der Fortpflanzungsfähigkeit.

Zu den Gonadotropinen gehören zwei Glykoprotein-Hormone: Das follikelstimulierende Hormon (FSH) stimuliert die Produktion und Reifung von Geschlechtszellen oder Gameten, einschließlich Eizellen bei Frauen und Spermien bei Männern. FSH fördert auch das Follikelwachstum; diese Follikel setzen dann in den weiblichen Eierstöcken Östrogene frei. Luteinisierendes Hormon (LH) löst bei Frauen den Eisprung sowie die Produktion von Östrogenen und Progesteron in den Eierstöcken aus. LH stimuliert die Produktion von Testosteron in den männlichen Hoden.

Prolaktin

Wie der Name schon sagt, fördert Prolaktin (PRL) die Laktation (Milchproduktion) bei Frauen. Während der Schwangerschaft trägt es zur Entwicklung der Milchdrüsen bei, und nach der Geburt regt es die Milchdrüsen zur Produktion von Muttermilch an. Die Wirkung von Prolaktin hängt jedoch stark von der permissiven Wirkung von Östrogenen, Progesteron und anderen Hormonen ab. Und wie bereits erwähnt, erfolgt der Milchabgang als Reaktion auf die Stimulation durch Oxytocin.

Bei einer nicht schwangeren Frau wird die Prolaktinsekretion durch das prolaktinhemmende Hormon (PIH) gehemmt, das eigentlich der Neurotransmitter Dopamin ist und von Neuronen im Hypothalamus freigesetzt wird. Nur während der Schwangerschaft steigt der Prolaktinspiegel als Reaktion auf das Prolaktin-freisetzende Hormon (PRH) aus dem Hypothalamus an.

Hypophysenvorderlappen: Melanozyten-stimulierendes Hormon

Die Zellen in der Zone zwischen den Hypophysenlappen sezernieren ein Hormon, das als Melanozyten-stimulierendes Hormon (MSH) bekannt ist und durch Spaltung des Vorläuferproteins Pro-Opiomelanocortin (POMC) gebildet wird. Die lokale Produktion von MSH in der Haut ist für die Melaninproduktion als Reaktion auf UV-Licht-Exposition verantwortlich. Die Rolle von MSH, das von der Hypophyse gebildet wird, ist komplizierter. Zum Beispiel haben Menschen mit heller Haut im Allgemeinen die gleiche Menge an MSH wie Menschen mit dunkler Haut. Dennoch ist dieses Hormon in der Lage, die Haut zu verdunkeln, indem es die Melaninproduktion in den Melanozyten der Haut induziert. Bei Frauen kommt es während der Schwangerschaft ebenfalls zu einer erhöhten MSH-Produktion, die in Kombination mit Östrogenen zu einer dunkleren Hautpigmentierung, insbesondere der Haut der Brustwarzen und der inneren Schamlippen, führen kann. Abbildung 5 ist eine Zusammenfassung der Hypophysenhormone und ihrer wichtigsten Wirkungen.

Diese beiden schematischen Tabellen zeigen die wichtigsten Hypophysenhormone, ihr vom Hypothalamus freigesetztes Hormon, ihre Zielorgane und ihre Wirkungen. Der obere Teil des Diagramms zeigt die Hypophysenhinterwandhormone. ADH wird vom Hypothalamus produziert und in der Hypophysenhinterwand gespeichert. Die Ziele von ADH sind die Nieren, Schweißdrüsen und das Kreislaufsystem, da dieses Hormon den Wasserhaushalt beeinflusst. OT wird von der Hypophysenhinterwand produziert und besitzt kein Releasing-Hormon. Sein Ziel ist das weibliche Fortpflanzungssystem, da dieses Hormon die Uteruskontraktionen während der Geburt auslöst. Die Hormone des Hypophysenvorderlappens sind im unteren Diagramm aufgeführt. Die Freisetzung von LH durch den Hypophysenvorderlappen wird durch die Freisetzung von GNRH aus dem Hypothalamus ausgelöst. Das Ziel von LH ist das Fortpflanzungssystem, da dieses Hormon die Produktion von Sexualhormonen durch die Keimdrüsen stimuliert. Die Freisetzung von FSH durch den Hypophysenvorderlappen wird durch die Freisetzung von GNRH aus dem Hypothalamus ausgelöst. Das Ziel von FSH ist das Fortpflanzungssystem, da dieses Hormon die Produktion von Spermien und Eiern anregt. Die Freisetzung von TSH durch den Hypophysenvorderlappen wird durch die Freisetzung von TRH aus dem Hypothalamus ausgelöst. Das Ziel von TSH ist die Schilddrüse, da dieses Hormon die Ausschüttung von Schilddrüsenhormon (TH) stimuliert. TH reguliert den Stoffwechsel. Die Freisetzung von PRL durch den Hypophysenvorderlappen wird durch die Freisetzung von PRH ausgelöst und durch die Freisetzung von PIH aus dem Hypothalamus gehemmt. Das Ziel von PRL sind die Brustdrüsen, da dieses Hormon die Milchproduktion fördert. Die Freisetzung von GH durch den Hypophysenvorderlappen wird durch die Freisetzung von GHRH ausgelöst und durch die Freisetzung von GHIH aus dem Hypothalamus gehemmt. Die Ziele von GH sind die Leber, Knochen und Muskeln, da es seine Ziele zur Produktion von insulinähnlichen Wachstumsfaktoren (IGH) anregt, da dieses Hormon das Körperwachstum und eine höhere Stoffwechselrate stimuliert. Die Freisetzung von ACTH durch den Hypophysenvorderlappen wird durch die Freisetzung von CRH aus dem Hypothalamus ausgelöst. Die Ziele von ACTH sind die Nebennieren, da dieses Hormon seine Ziele zur Produktion von Glukokortikoiden anregt, die den Stoffwechsel und die Stressreaktion regulieren.

Abbildung 5. Wichtige Hypophysenhormone Wichtige Hypophysenhormone und ihre Zielorgane

Praxisfrage

Das folgende Video ist eine Animation, die die Rolle des Hypothalamus und der Hypophyse zeigt. Welches Hormon wird von der Hypophyse freigesetzt, um die Schilddrüse zu stimulieren?

Antwort anzeigen

Schilddrüsen-stimulierendes Hormon.

Kapitelübersicht

Der Hypothalamus-Hypophysen-Komplex befindet sich im Zwischenhirn des Gehirns. Der Hypothalamus und die Hypophyse sind durch eine Struktur verbunden, die Infundibulum genannt wird und die Gefäße und Nervenaxone enthält. Die Hypophyse ist in zwei verschiedene Strukturen mit unterschiedlichem embryonalen Ursprung unterteilt. Der Hinterlappen beherbergt die Axonendigungen der hypothalamischen Neuronen. Er speichert und gibt zwei hypothalamische Hormone in den Blutkreislauf ab: Oxytocin und antidiuretisches Hormon (ADH). Der Vorderlappen ist mit dem Hypothalamus durch Gefäße im Infundibulum verbunden und produziert und sezerniert sechs Hormone. Deren Sekretion wird jedoch durch freisetzende und hemmende Hormone aus dem Hypothalamus reguliert. Die sechs Hypophysenvorderlappenhormone sind: Wachstumshormon (GH), schilddrüsenstimulierendes Hormon (TSH), adrenocorticotropes Hormon (ACTH), follikelstimulierendes Hormon (FSH), luteinisierendes Hormon (LH) und Prolaktin (PRL).

Selbsttest

Beantworten Sie die folgende(n) Frage(n), um zu sehen, wie gut Sie die im vorherigen Abschnitt behandelten Themen verstehen.

Fragen zum kritischen Denken

  1. Vergleichen und kontrastieren Sie die anatomische Beziehung des Hypophysenvorder- und -hinterlappens zum Hypothalamus
  2. Nennen Sie die Zielgewebe für Prolaktin.
Antworten anzeigen

  1. Der Hypophysenvorderlappen ist durch Gefäße mit dem Hypothalamus verbunden, wodurch regulierende Hormone aus dem Hypothalamus zum Hypophysenvorderlappen gelangen können. Im Gegensatz dazu ist der Hypophysenhinterlappen mit dem Hypothalamus durch eine Brücke von Nervenaxonen verbunden, die als Hypothalamus-Hypophysen-Trakt bezeichnet wird. Entlang dieser Brücke sendet der Hypothalamus Hormone, die von den Nervenzellkörpern des Hypothalamus produziert werden, an den Hypophysenhinterlappen zur Speicherung und Freisetzung in den Kreislauf.
  2. Die Brustdrüsen sind das Zielgewebe für Prolaktin.

Glossar

Akromegalie: Erkrankung bei Erwachsenen, die dadurch verursacht wird, dass ein abnorm hoher GH-Spiegel das Wachstum der Knochen im Gesicht, an den Händen und Füßen auslöst

Adrenocorticotropes Hormon (ACTH): Hypophysenvorderlappenhormon, das die Nebennierenrinde zur Ausschüttung von Kortikosteroidhormonen anregt (auch Kortikotropin genannt)

Antidiuretisches Hormon (ADH): Hypothalamisches Hormon, das vom Hypophysenhinterlappen gespeichert wird und den Nieren signalisiert, Wasser zu resorbieren

Follikelstimulierendes Hormon (FSH): Hormon des Hypophysenvorderlappens, das die Produktion und Reifung von Geschlechtszellen anregt

Gigantismus: Störung bei Kindern, die dadurch verursacht wird, dass abnorm hohe GH-Spiegel ein übermäßiges Wachstum auslösen

Gonadotropine: Hormone, die die Funktion der Keimdrüsen regulieren

Wachstumshormon (GH): Hormon des Hypophysenvorderlappens, das den Gewebeaufbau fördert und den Nährstoffstoffwechsel beeinflusst (auch Somatotropin genannt)

Hypophysenportalsystem: Netzwerk von Blutgefäßen, das es den hypothalamischen Hormonen ermöglicht, in den Hypophysenvorderlappen zu gelangen, ohne in den systemischen Kreislauf zu gelangen

Hypothalamus: Region des Zwischenhirns, die dem Thalamus untergeordnet ist und Funktionen bei der neuralen und endokrinen Signalübertragung hat

Infundibulum: Stiel, der Gefäße und Nervengewebe enthält und die Hypophyse mit dem Hypothalamus verbindet (auch Hypophysenstiel genannt)

Insulinähnliche Wachstumsfaktoren (IGF): Protein, das die Zellproliferation fördert, die Apoptose hemmt und die zelluläre Aufnahme von Aminosäuren für die Proteinsynthese stimuliert

Luteinisierendes Hormon (LH): Hypophysenvorderlappen-Hormon, das bei Frauen den Eisprung und die Produktion von Eierstockhormonen und bei Männern die Produktion von Testosteron auslöst

Osmorezeptor: Sinnesrezeptor des Hypothalamus, der durch Veränderungen der Konzentration gelöster Stoffe (osmotischer Druck) im Blut stimuliert wird

Oxytocin: Hypothalamisches Hormon, das im Hypophysenhinterlappen gespeichert wird und wichtig ist für die Stimulierung der Uteruskontraktionen bei Wehen, den Milchausstoß beim Stillen und das Gefühl der Verbundenheit (wird auch bei Männern produziert)

Hypophysärer Zwergwuchs: Erkrankung bei Kindern, bei der abnorm niedrige GH-Werte zu einer Wachstumsverzögerung führen

Hypophyse: bohnengroßes Organ, das dem Hypothalamus angehängt ist und Hormone als Reaktion auf hypothalamische Stimulation produziert, speichert und absondert (auch Hypophyse genannt)

Prolaktin (PRL): Hypophysenvorderlappen-Hormon, das die Entwicklung der Milchdrüsen und die Produktion von Muttermilch fördert

Schilddrüsen-stimulierendes Hormon (TSH): Hypophysenvorderlappen-Hormon, das die Sekretion von Schilddrüsenhormonen durch die Schilddrüse auslöst (auch Thyreotropin genannt)

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