© 2020 by Elsevier GmbH

Bitte nutzen Sie das untenstehende Formular um uns Kritik, Fragen oder Anregungen zukommen zu lassen.

Willkommen

Mehr Informationen

B978-3-437-44433-3.00011-8

10.1016/B978-3-437-44433-3.00011-8

978-3-437-44433-3

Formen der Sekretion:Hormone\"\iHormon:Sekretion\"\iHormonsekretion (Schema). a: Sekretion:endokrine\"\iEndokrinie\"\iEndokrinie im engeren Sinne (= Hämokrinie\"\iHämokrinie). Die typischen endokrinen Zellen geben ihr Produkt, die Hormone, in die Blutgefäße ab (rote Pfeile). Mit dem Blutstrom erreichen die Hormone ihre Zielzellen. b: Sekretion:parakrine\"\iParakrinie\"\iParakrinie von endokrinen Epithelzellen. Die Hormone werden basal von einer Epithelzelle abgegeben und erreichen mittels Diffusion durch das Bindegewebe die in der Nähe gelegenen Zielzellen. Im Rahmen der Parakrinie kann das Hormon über kurze Strecken auch im Blut transportiert werden. c: Parakrinie in Binde- und Muskelgewebe. Sekretion von Gewebshormonen am Beispiel der Mastzelle. Die Wirkstoffe werden vor Ort in Nähe der Zielzelle sezerniert.

Signaltransduktionsweg\"\iSignaltransduktionsweg vom G-Protein-gekoppelten Hormonrezeptor:G-Protein-gekoppelter\"\iRezeptor (Abb. 11.4) über Adenylatzyklase, cAMP und Proteinkinase A. Der Signaltransduktionsweg beginnt mit der Bindung des Signalmoleküls, z. B. eines Hormons, an den Rezeptor, der mit einem G-Protein verbunden ist. Das G-Protein überträgt das Signal zu einem Zielprotein (Adenylatzyklase oder Ionenkanal, Abb. 11.4) in der Zellmembran. Die Adenylatzyklase bildet aus ATP cAMP, das die Funktion eines Second Messenger hat. cAMP bindet dann an die beiden regulatorischen Untereinheiten der cAMP-abhängigen Proteinkinase A, wodurch die beiden katalytischen Untereinheiten dieses Enzyms freigesetzt werden; cAMP wird von einer Phosphodiesterase abgebaut. Die aktivierten katalytischen Untereinheiten wandern in den Kern, wo sie den Transkriptionsfaktor CREB (CRE-Bindungsprotein), der an CRE („cAMP response element“) gebunden ist, phosphorylieren. Dieser Prozess führt zur spezifischen Genexpression.

Molekulare Struktur verschiedener Hormonrezeptor:molekulare Struktur\"\iHormonrezeptoren in der Zellmembran (Schema). Die hormonbindende Region der Rezeptormoleküle weist nach außen (im Bild oben). Zahlreiche Hormone besitzen einen Rezeptor vom Typ der G-Protein-gekoppelten Hormonrezeptor:G-Protein-gekoppelter\"\iRezeptoren mit 7 Transmembrandomänen. Der Insulinrezeptor\"\iInsulinrezeptor bietet ein Beispiel für die Tyrosinkinaserezeptor\"\iTyrosinkinaserezeptoren. Er ist ein Tetramer und besteht aus 2 α- und 2 β-Untereinheiten, die über Sulfhydrylgruppen verbunden sind. Kinasen bzw. kinaseähnliche Enzyme sind meistens als ockerfarbige Kästchen gezeichnet. Ein Hormon, das an einen Guanylylzyklaserezeptor bindet, ist das atriale natriuretische Peptid (ANP). Beim Zytokinrezeptor spielt die intrazelluläre Januskinase\"\iJanuskinase eine wichtige Rolle. Sie ist nicht direkt Teil des Zytokinrezeptors, bildet aber eine funktionelle Einheit mit ihm. An einen Zytokinrezeptor bindet z. B. das Wachstumshormon (GH).

G-Protein-gekoppelte Hormonrezeptor:G-Protein-gekoppelter\"\iRezeptoren. Das G-Protein besteht aus den Untereinheiten α, β und γ. Im Ruhezustand ist GDP an die α-Untereinheit des G-Proteins gebunden. Bindet das Signalmolekül an den Rezeptor, wird GDP durch GTP ausgetauscht, und die α-Untereinheit löst sich von den beiden anderen Untereinheiten. Sie interagiert dann mit einem Zielprotein, z. B. einem Ionenkanal oder einem Enzym. Das heterotrimere G-Protein dissoziiert nach Stimulation des Rezeptors und reassoziiert dann wieder.

Endokrines System:endokrines\"\iSystem (Schema) mit Hierarchie und Komponenten. Über den Hypothalamus ist das System mit dem vegetativen Nervensystem verknüpft.

(Aus [R252])

Verknüpfung von Hypothalamus und Hypophyse (vereinfachtes Schema). Im Hypothalamus treten einerseits große neurosekretorische Perikaryon:neurosekretorisches\"\iPerikarya (grün) im Ncl. Nucleus:supraopticus\"\isupraopticus und Ncl. Nucleus:paraventricularis\"\iparaventricularis auf, und andererseits kommen hier in verschiedenen Kernen kleinere neuroendokrine Perikarya (gelb) vor.

Zwei Perikarya im Ncl. Nucleus:paraventricularis\"\iparaventricularis in einer EM-Aufnahme. Das obere Perikaryon:Nucleus paraventricularis\"\iPerikaryon ist mit Zellkern (N) abgebildet. ➔ Sekretionsgranula. Tenrek (Echinops telfairi, ein ursprüngliches Säugetier). Vergr. 3.900-fach. (Präparat Prof. H. Künzle, München)

Hypophyse\"\iHypophyse, Sagittalschnitt. Pars distalis (1), tuberalis (3) und intermedia (2) bilden zusammen die Adenohypophyse\"\iAdenohypophyse, 4 Neurohypophyse\"\iNeurohypophyse. Mensch; Azan-Färbung; Vergr. 12-fach. (Präparat B. Romeis, München)

Pars intermedia der Hypophyse:Pars intermedia\"\iHypophyse. a: Übersicht über die Pars intermedia des Menschen mit größeren ZystenZyste:Hypophyse\"\i (∗). 1 Pars distalis der Adenohypophyse; 2 Neurohypophyse, in den Basophile eingewandert sind (➔). Färbung: Chromhämatoxylin-Phloxin; Vergr. 110-fach. b: Hypophyse der Katze mit deutlich abgesetzter Pars intermedia (P. i.), 1 Pars distalis der Adenohypophyse\"\iAdenohypophyse, 2 Neurohypophyse\"\iNeurohypophyse. Azan-Färbung, Vergr. 250-fach. (Präparate Prof. B. Romeis, München)

Adenohypophyse\"\iAdenohypophyse, lichtmikroskopische Präparate; Mensch. a: H. E.-H.E.-Färbung:Adenohypophyse\"\iFärbung mit azidophilen (rot, ∗) und basophilen (violett-blau, ▶) Zellen; einzelne chromophobe Zellen (ungefärbt, ➔); 1 sinusoidale Kapillaren. Manche der Zellknäuel sind von hellen artifiziellen Schrumpfspalten umgeben; Vergr. 260-fach. b: Immunhistochemischer Nachweis von Wachstumshormon (Rotfärbung positiv reagierender Zellen). Vergr. 450-fach. c: Azidophile (rot) und Basophile (blau) in verschiedener Größe und Farbintensität; 1 Sinusoidale Kapillaren. Azan-Färbung, Vergr. 450-fach. d: Sternzellen (schwarz) in der Adenohypophyse. Färbung: Versilberung nach Hortega, Vergr. 450-fach. e: Adenohypophyse mit einer Gruppe kleiner azidophiler Stamm- bzw. Vorläuferzellen (➔). H. E.-Färbung, Vergr. 450-fach. (Präparate [außer b] Prof. Benno Romeis, München)

Zellen des HypophysenvorderlappensHypophyse:Vorderlappen in einer transmissionselektronenmikroskopischen Aufnahme (Mensch). a: Übersicht mit Kapillare (1). Die unterschiedlichen Größen und Mengen der Sekretionsgranula (2) in den einzelnen endokrinen Zellen ist gut zu erkennen. Vergr. 3.850-fach. b: Höhere Vergrößerung zweier unterschiedlicher Zelltypen. Kortikotrope Zelle:kortikotrope\"\iZelle mit 110 nm großen Granula (links) und vermutlich somatotrope Zelle:somatotrope\"\iZelle mit 320 nm großen Granula (rechts); 1 Zellkerne der endokrinen Zellen; 2 Sekretionsgranula; 3 Golgi-Apparat. Vergr. 12.000-fach.

Neurohypophyse\"\iHypophyse:Hinterlappen\"\iNeurohypophyse. a: Lichtmikroskopie. Darstellung des feinen Geflechts quer und längs geschnittener neurosekretorischer Fasern (tiefblau gefärbt, ▶). Einige dieser Fasern sind stellenweise verdickt, hier stauen sich die Neurosekrete. Erythrozyten in Blutgefäßen sind rot gefärbt (∗); Zellkerne (➔) gehören den Gliazelle:Neurohypophyse\"\iGliazellen (Pituizyt:Neurohypophyse\"\iPituizyten) der Neurohypophyse an. Mensch; Vergr. 460-fach. b: Elektronenmikroskopie:Neurohypophyse\"\iElektronenmikroskopie. Granulahaltige Endigungen (1) an einer Kapillare (2) mit fenestriertem Endothel (E). Tenrek, Vergr. 15.500-fach. (Präparate Prof. H. Künzle, München)

Pinealorgan\"\iEpiphyse (Gehirn)\"\iEpiphyse. a: Normale Region mit spezifischen Zellsträngen (▶) und Blutgefäßen (➔). Mensch; H. E.-Färbung; Vergr. 480-fach. b: Region mit Konkrementen (Hirnsand\"\iAcervulus\"\iHirnsand, Acervulus; ➔). H. E.-Färbung; Vergr. 280-fach.

Zellen der Pinealorgan:Zellen\"\iEpiphyse (Gehirn):Zellen\"\iEpiphyse in transmissionselektronenmikroskopischen Aufnahmen. a: 1 Pinealozyt\"\iPinealozyten; 2 Gliazelle:Epiphyse\"\iGliazellen. Vergr. 5.100-fach. b: Fortsätze von Pinealozyten. 1 Mikrotubuli; ➔ synaptische Bänder. Mensch; Vergr. 36.600-fach.

Zelluläre Komponenten der Epiphyse (Schema).

Schilddrüse:Kolloid\"\iSchilddrüse, Übersicht. Das homogen rosa gefärbte Kolloid (∗) füllt das Lumen der Follikel aus und ist im vorliegenden Präparat z. T. punktförmig herausgelöst (▶). Mensch; H. E.-Färbung; Vergr. 180-fach.

Zwei kleine Schilddrüse:Follikel\"\iFollikel:Schilddrüse\"\iFollikel der Schilddrüse in einer EM-Aufnahme. Das Kolloid im Follikellumen ist homogen feinkörnig (1). 2 Follikelepithelzellen mit hier relativ großen vakuolären Einschlüssen; 3 Blutkapillaren mit Erythrozyten und einzelnen Thrombozyten (4); 5 Endothelzelle. Mensch; Vergr. 2.850-fach.

FollikelepithelSchilddrüse:Follikel in einer EM-Aufnahme; Mensch. a: Zwei annähernd kubische, funktionell eher ruhige Epithelzellen. 1 apikale lysosomale Einschlüsse; 2 raues ER; 3 Mitochondrien; 4 Zellkern; 5 Follikellumen; ▶ Basallamina:Follikelepithel\"\iBasallamina; ➔ Mikrovilli:Follikelepithel\"\iMikrovilli. Vergr. 8.830-fach. b: Relativ hohe, aktive Follikelepithelzellen mit Vakuolen, die resorbiertes Kolloid enthalten (1). 2 lysosomale Einschlüsse; ▶ Zellkontakte; 3 Zellkern, apikal Anschnitte von Mikrovilli (➔). Vergr. 1.200-fach.

Hormonbildung:Schilddrüse\"\iHormonbildung und -Schilddrüse:Hormonfreisetzung\"\ifreisetzungHormon:Freisetzung in der Schilddrüse. Schematische Darstellung wichtiger Schritte der Synthese des Thyroglobulin:Synthese\"\iThyroglobulins (linke Bildhälfte) und der Resorption des thyroglobulinhaltigen Kolloids sowie der Trijodthyronin:Freisetzung\"\iThyroxin:Freisetzung\"\iFreisetzung von T3 und T4 (rechte Bildhälfte). Der TSH-Rezeptor liegt in der basalen Zellmembran der Follikelepithelzellen. Rechts unten kalzitoninbildende C-C-Zelle\"\iZelle.

Immunhistochemischer Kalzitonin:Nachweis\"\iNachweis des Kalzitonins in den C-Zellen der Schilddrüse einer Ratte. Der positive Nachweis (Braunfärbung) hebt die Population der C-C-Zelle:Kalzitoninnachweis\"\iZellen, die im H. E.-Präparat kaum sicher erkannt werden kann, sehr klar im Follikelepithel hervor. Vergr. 500-fach. (Präparat Dr. T. Jeziorowski, München)

C-Elektronenmikroskopie:C-Zelle\"\iC-Zelle:Elektronenmikroskopie\"\iZelle in einer EM-Aufnahme. ▶ Zellgrenzen (unten im Bild an die Basallamina des Follikels grenzend); 1 zahlreiche typische kleine Sekretionsgranula:C-Zellen\"\iSekretionsgranula; 2 Lysosom:C-Zelle\"\iLysosomen; 3 Follikelepithelzellen; 4 Zellkern:C-Zelle\"\iZellkerne (links in der C-Zelle, rechts in einer Follikelepithelzelle); ∗ Kolloid. Schilddrüse, Mensch; Vergr. 3.800-fach.

Nebenschilddrüse\"\iEpithelkörperchen\"\iEpithelkörperchen eines älteren Menschen, mittlere lichtmikroskopische Vergrößerung. Hauptzelle:Nebenschilddrüse\"\iHauptzellen (1) umgeben eine Region mit oxyphilen Zelle:oxyphile, Nebenschilddrüse\"\iZellen (2), Fettzelle:Nebenschilddrüse\"\iFettzellen (3) sind zahlreich. H. E.-Färbung; Vergr. 280-fach.

Hauptzelle:Nebenschilddrüse\"\iHauptzellen des Epithelkörperchens in einer EM-Aufnahme. Die Hauptzellen (1) sind reich an Glykogen (∗); 2 Kapillare. Mensch; Vergr. 2.800-fach.

Oxyphile Zelle:oxyphile, Nebenschilddrüse\"\iZellen des Epithelkörperchens in der Nähe einer fenestrierten Kapillare in einer EM-Aufnahme. 1 mitochondrienreiche oxyphile Zelle; 2 glykogenreiche Hauptzelle eines Epithelkörperchens; 3 fenestrierte Kapillare; ➔ FenestrationenKapillare:fenestrierte der Kapillare; ▶ Basallamina der endokrinen Zellen. Vergr. 15.300-fach.

Kalziumstoffwechsel, Parathormon\"\iKalziumstoffwechsel (Schema der wesentlich beteiligten Hormone und Organe). Dem Parathormon (PTH) kommt eine besonders wichtige Rolle zu. Wenn der Blutkalziumspiegel unter den Normalwert sinkt, wird PTH vermehrt sezerniert, das Kalzium aus dem Knochen mobilisiert. PTH fördert auch die Bildung von 1,25-Dihydroxy-Vitamin-D3 in der Niere, was die Kalziumaufnahme in den Dünndarm und den Einbau von Kalzium in den Knochen stimuliert. Auch Kalzitonin fördert die Verkalkung des Knochens.

Nebenniere:Aufbau\"\iNebenniere (Schema des Aufbaus). Die Media größerer Markvenen bildet unterschiedlich dicke Wülste glatter Muskulatur, die Drosseleinrichtungen darstellen. Diese Muskulatur ist nicht nur zirkulär, sondern auch spiralig und sogar längs angeordnet. Das Mark wird von Kapillaren und Venolen der Rinde, aber auch von direkt in das Mark einstrahlenden Arteriolen versorgt.

Nebenniere, Übersicht. 1 Rinde:Nebenniere\"\iNebenniere:Rinde\"\iRinde; 2 Nebenniere:Mark\"\iMark:Nebenniere\"\iMark. Mensch; Azan-Färbung; Vergr. 15-fach.

Rinde:Nebenniere\"\iNebenniere:Rinde\"\iNebennierenrinde. Mittlere lichtmikroskopische Vergrößerung der in 3 Zonen gegliederten Rinde. 1 Zona Zona:glomerulosa\"\iglomerulosa; 2 Zona Zona:fasciculata\"\ifasciculata; 3 Zona Zona:reticularis\"\ireticularis. Makak; H. E.-Färbung; Vergr. 230-fach.

Zona Zona:glomerulosa\"\iglomerulosa in EM-Aufnahmen (Nebennierenrinde, Mensch). a: Übersicht. Die endokrinen Epithelzellen sind oft klein und mitochondrienreich (➔), Lipideinschlüsse (1) sind seltener. Vergr. 2.500-fach. b: Die Mitochondrien der Steroidhormon bildenden Zellen der Zona glomerulosa sind i. A. vom Crista-Typ. Vergr. 8.000-fach.

Rinde:Nebenniere\"\iNebenniere:Rinde\"\iNebennierenrinde (Mensch). a: 1 Kapsel:Nebenniere\"\iKapsel; 2 Zona Zona:glomerulosa\"\iglomerulosa; 3 Zona Zona:fasciculata\"\ifasciculata. H. E.-Färbung; Vergr. 250-fach. b: Stärkere Vergrößerung der Zona fasciculata mit lipidtropfenreichen endokrinen Zellen („Schaumzelle:Nebenniere\"\iSchaumzellen“, ➔). H. E.-Färbung; Vergr. 480-fach.

Zona Zona:fasciculata\"\ifasciculata in EM-Aufnahmen (Nebennierenrinde, Mensch). a: Übersicht über eine ganze Zelle mit zahlreichen Lipideinschlüssen (1), 2 Zellkern. Vergr. 6.740-fach. b: Tubuläres Mitochondrium (1), vesikuläres glattes ER (2), 3 Lysosom. Vergr. 36.600-fach.

Nebennierenmark (1) mit einer größeren Drosselvene (∗), in deren Wand ein kräftiger Strang glatter Muskulatur angeschnitten ist (➔). 2 Rinde. Mensch; H. E.-Färbung; Vergr. 45-fach.

NebennierenmarkzellenMark:NebenniereNebenniere:Mark. Die Nebennierenmarkzellen sind oft polygonal länglich gestaltet und azidophil, das Zytoplasma ist oft etwas aufgelockert, was z. T. auf seine rasche Auflösung nach der Gewebeentnahme zurückzuführen ist. Verschiedene endokrine Zelltypen sind im Routinepräparat meistens nicht zu unterscheiden. Das Mark ist von einem Venenplexus:Nebennierenmark\"\iVenenplexus (∗) durchsetzt; größere Venen besitzen Wülste glatter Muskulatur (Drosselvene:Nebennierenmark\"\iDrosselvenen, Abb. 11.32). ➔ Perikaryon einer Ganglienzelle. Mensch; Azan-Färbung; Vergr. 280-fach.

NebennierenmarkzelleMark:NebenniereNebenniere:Mark in einer EM-Aufnahme. Auffallend ist der Reichtum an katecholaminhaltigen Sekretionsgranula:Nebennierenmarkzelle\"\iSekretionsgranula; typisch für die Ultrastruktur glutaraldehydfixierten Gewebes ist die meist exzentrische Lagerung des elektronendichten Inhalts in den Granula der NA-bildenden Zellen (links unten). Mensch; Vergr. 6.750-fach.

Prolaktin und Wachstumshormon (GH) als Hormone der azidophilen Zellen.Wachstumshormon:EigenschaftenSomatotropin:EigenschaftenProlaktin:Eigenschaften

Tab. 11.1
Kriterium Funktion Freisetzung Regulierung
Prolaktin
  • induziert Milchbildung in der Milchdrüse

  • unterdrückt sexuelle und reproduktive Funktionen während der Aufzucht des Kleinkindes

  • fördert fürsorgliches Verhalten bei Eltern und stimuliert den Appetit

  • fördert die Kalziumresorption im Darm und mobilisiert Knochen-Kalzium

  • pulsatil, höchste Plasmaspiegel zwischen 4 und 6 Uhr morgens (Freisetzung während REM-Schlafs)

  • besonders nach Mahlzeiten, körperlicher Tätigkeit und bei verschiedenen Formen von akutem Stress

  • Dopamin als hemmender Faktor

Wachstumshormon
  • Stimulation von Proteinsynthese und Lipolyse

  • fördert das Knochenwachstum

  • fördert die Proliferation und Differenzierung der epiphysealen Knorpelzellen

  • viele weitere Stoffwechseleffekte

  • pulsatil, höchste Sekretionsrate nachts

  • beim Erwachsenen deutlicher Rückgang der Hormonaktivität im Vergleich mit der von Jugendlichen

  • bei adipösen Menschen verminderte Aktivität

  • GHRH („growth hormone-releasing hormone“) des Hypothalamus stimuliert GH-Sekretion und Proliferation der GH-Zellen

  • Somatostatin (SRIF) des Hypothalamus hemmt die GH-Sekretion

  • Beeinflussung durch Nährstoffe, z. B. Hemmung durch hohe Glukosespiegel

Hormone der basophilen ZellenZelle:basophile.TSH:EigenschaftenOvulation:luteotropes HormonLH (luteotropes Hormon):EigenschaftenHormon:<03B1>-MSHHormon:TSHHormon:FSHHormon:ACTHFSH (follikelstimulierendes Hormon):EigenschaftenACTH:Eigenschaften<03B1>-MSH, Eigenschaften

Tab. 11.2
Hormon Funktion Freisetzung Regulierung
FSH und LH FSH
  • ♀: reguliert die Entwicklung der ovariellen Follikel und stimuliert die Östrogenbildung

  • ♂: stimuliert die Entwicklung der Tubuli seminiferi und reguliert die Spermatogenese

LH
  • ♀: veranlasst Ovulation und Aufrechterhaltung des Corpus luteum

  • ♂: reguliert Testosteronsynthese und -sekretion in den Leydig-Zellen

pulsatil, alle 60–120 Minuten
  • GnRH steuert Synthese und Sekretion

  • Rückkopplung über Östrogene und Testosteron

  • Gonadenpeptide Inhibin (hemmt) und Aktivin (stimuliert) beeinflussen FSH-Freisetzung

TSH stimuliert die Synthese und Freisetzung der Schilddrüsenhormone pulsatil, relativ niedrige Amplitude (TSH hat relativ lange Halbwertszeit)
  • TRH stimuliert Synthese und Sekretion

  • Schilddrüsenhormone, Dopamin und Glukokortikoide unterdrücken die TSH-Sekretion

ACTH
  • stimuliert in der Nebennierenrinde ganz überwiegend die Sekretion des Kortisols in der Zona fasciculata

  • wesentlich für die Stoffwechsel-Homöostase und bei der neuroendokrinen Stressreaktion

  • pulsatil mit typischem zirkadianem Rhythmus

  • höchste Sekretion morgens um 6 Uhr, Sekretionstiefpunkt um Mitternacht

  • stimuliert durch (Adreno-)Kortikotropin-Releasing-Hormon (CRH) und Arginin-Vasopressin (AVP = antidiuretisches Hormon, ADH)

  • gehemmt durch Glukokortikoide

α-MSH stimuliert Melanozyten, wodurch die Haut stärker pigmentiert wird

Endokrine Organe

  • 11.1

    Organe und Zellen des endokrinen Systems417

  • 11.2

    Hormone – Aufgaben und Wirkung418

    • 11.2.1

      Endokrine, parakrine und autokrine Signalgebung418

    • 11.2.2

      Chemie der Hormone419

    • 11.2.3

      Hormonspeicherung420

    • 11.2.4

      Hormonfreisetzung420

    • 11.2.5

      Hormontransport420

    • 11.2.6

      Hormonabbau420

    • 11.2.7

      Hormonrezeptoren420

    • 11.2.8

      Regulation der Hormonbildung423

  • 11.3

    Hypothalamus-Hypophysen-System423

    • 11.3.1

      Hypothalamus423

    • 11.3.2

      Hypophyse426

  • 11.4

    Epiphyse (= Pinealorgan)432

  • 11.5

    Schilddrüse434

    • 11.5.1

      Schilddrüsenfollikel434

    • 11.5.2

      Follikelepithelzellen435

    • 11.5.3

      C-Zellen438

  • 11.6

    Nebenschilddrüse (Epithelkörperchen)439

    • 11.6.1

      Morphologie439

    • 11.6.2

      Parathormon440

  • 11.7

    Nebenniere442

    • 11.7.1

      Nebennierenrinde443

    • 11.7.2

      Nebennierenmark446

Organ:endokrinesDas endokrine System ist ebenso wie das Nervensystem und das Immunsystem ein System, das mithilfe von Signalmolekülen die Funktionen der verschiedenen Organe des Körpers koordiniert und reguliert. Die Signalmoleküle des endokrinen Systems werden Hormone oder Botenstoffe genannt. Sie werden ins Blut abgegeben und erreichen auf diesem Weg ihre Zielzellen. Sie steuern zahlreiche grundlegende Funktionen des Körpers wie z. B. Stoffwechselprozesse, Wasser- und Elektrolythaushalt, Reifung, Wachstum und Fortpflanzung.

Nervenzellen sind phylogenetisch die ältesten Zellen, die endokrine Signalstoffe bilden. Auch beim Menschen bilden Neurone des Hypothalamus noch eine Reihe von Hormonen (Neurohormonen). Es ist daher nicht verwunderlich, dass endokrines System und Nervensystem z. T. identische Signalmoleküle bilden.

Endokrines System, Nervensystem und Immunsystem arbeiten nicht unabhängig nebeneinander, sondern kooperieren und beeinflussen sich gegenseitig.

Organe und Zellen des endokrinen Systems

U. Welsch

Zur Orientierung

Endokrine Organe sind Hypophyse, Schilddrüse, Nebenschilddrüsen, Nebennieren und Epiphyse. Organe mit größeren endokrinen Zellgruppen oder vielen endokrinen Einzelzellen sind Ovarien, Hoden, Magen-Darm-Trakt, Pankreas, aber auch Thymus, Herz und Niere.

Endokrine Organe
ÜberblickEndokrine Organe sind Drüsen, die Hormone bilden. Diese werden in den Blutstrom abgegeben, um auf diesem Weg zu ihren Zielzellen zu gelangen. Diese Form der Sekretion wird „innere“ Sekretion (endokrine Sekretion) genannt und steht im Gegensatz zur Sekretion exokriner Drüsen, die ihr Produkt in Gänge abgeben, die es an innere oder äußere Oberflächen leiten. Zu den endokrinen Organen zählen:
  • HypophyseHypophyse: Die Hypophyse besteht aus der epithelial aufgebauten Adenohypophyse und der aus Nervengewebe aufgebauten Neurohypophyse. Die Adenohypophyse enthält überwiegend azidophile (Wachstumshormon, Prolaktin) und basophile Zellen (MSH, ACTH, TSH, FSH, LH). In der Neurohypophyse enden Axone aus hypothalamischen Kernen und geben hier ihre Hormone (Oxitocin, ADH) ins Blut ab. Sie ist also ein Neurohämalorgan.

  • SchilddrüseSchilddrüse: Die Schilddrüse bildet die jodhaltigen Schilddrüsenhormone Thyroxin und Trijodthyronin. In den C-Zellen, die erst im Laufe der Entwicklung in die Schilddrüse einwandern, wird Kalzitonin gebildet.

  • NebenschilddrüseNebenschilddrüsen = (EpithelkörperchenEpithelkörperchen): Die 4 Nebenschilddrüsen bilden das Parathormon.

  • NebenniereNebennieren: Die Nebennieren bestehen aus 2 Anteilen, der Nebennierenrinde (bildet Mineralokortikoide, Glukokortikoide und Geschlechtshormone) und dem Nebennierenmark (bildet Adrenalin und Noradrenalin).

Auch die Epiphyse ist ein endokrines Organ. Sie nimmt eine Sonderstellung ein, da sie primär keine Drüse, sondern ein hormonbildendes Lichtsinnesorgan ist, das sich aus dem Zwischenhirn entwickelt hat. Sie ist nicht epithelial gebaut und lässt ihre neuronale Herkunft noch klar erkennen.
Endokrine ZellenInZelle:endokrine den großen endokrinen Organen sind die hormonbildenden Zellen dicht gelagerte Epithelzellen. Sie bilden oft Zellstränge, -knäuel oder Follikel (Schilddrüse), die von einer Basallamina begrenzt werden. Die benachbarten endokrinen Zellen sind über Desmosomen und Nexus verbunden, die Schilddrüsenzellen zusätzlich über Zonulae occludentes. Proteo- bzw. Peptidhormon bildende Zellen unterscheiden sich deutlich von Steroidhormon bildenden Zellen:
  • Proteo- bzw. Peptidhormon bildende Zelle:Peptidhormon bildendeZellen besitzen ein gut entwickeltes raues ER und einen aktiven Golgi-Apparat, aus dem die kennzeichnenden kleinen Sekretionsgranula hervorgehen. Die Granula enthalten neben dem Hormon oft auch Trägerproteine, beide werden exozytotisch aus der Zelle ausgeschleust. Gegen die Hormone vieler Peptidhormon bildender Zellen gibt es heute Antikörper, sodass sie mit immunhistochemischen Methoden dargestellt werden können.

  • Steroidhormon bildende Zelle:Steroidhormon bildendeZellen sind durch glattes ER, meist tubuläre Mitochondrien und Lipideinschlüsse gekennzeichnet, ihnen fehlen membranbegrenzte Sekretionsgranula.

Die endokrinen Organe zählen zu den bestdurchbluteten Organen. Jede endokrine Zelle grenzt mindestens an eine Blutkapillare. Die Kapillaren sind fenestriert.
Endokrine Zellgruppen und endokrine Einzelzellen in anderen Organen
ÜberblickBei den Organen mit endokrinen Zellgruppen oder endokrinen Einzelzellen stehen nichtendokrine Funktionen stark im Vordergrund, oder sie besitzen neben der endokrinen Funktion noch wesentliche andere Aufgaben. Diese beziehen sich auf:
  • Ovarien: Kap. 13.3.2

  • Hoden: Kap. 13.2.1

  • Magen-Darm-Trakt: Im Epithel des Magen-Darm-Trakts befindet sich eine riesige Zahl verschiedener endokriner Einzelzellen, deren Wirkung i. A. auf den Magen-Darm-Trakt beschränkt ist (Kap. 10.2).

  • Pankreas: Die endokrinen Anteile des Pankreas sind die Langerhans-Inseln, in denen in jeweils eigenen Zellen insbesondere Insulin (B-Zellen) und Glukagon (A-Zellen) produziert werden (Kap. 10.4).

Auch in Thymus, Herz und Niere werden Hormone gebildet.
Endokrine Einzelzellensind entweder locker in den Epithelien der entsprechenden Organe verteilt (disseminierte endokrine Zellen, z. B. im Epithel des Magen-Darm-Trakts) oder bilden Gruppen in ihnen, wie die Langerhans-Inseln im Pankreas oder die Granulosazellen und die Theca-interna-Zellen im Ovar. Auch endokrine Einzelzellen sind meist Epithelzellen.

Hormone – Aufgaben und Wirkung

U. Welsch

Zur Orientierung

Die Zellen der endokrinen Organe bilden jeweils spezifische Signalmoleküle, die Hormone, die meistens auf dem Blutweg ihre Zielzellen erreichen. Die meisten Hormone sind Peptide bzw. Proteine oder Steroide. Synthese, intrazelluläre Speicherung, Freisetzung, Transport im Blut und Abbau sind jeweils Prozesse, die für das physiologische und pathophysiologische Verständnis der einzelnen Hormone wichtig sind. Von großer Bedeutung sind die verschiedenen Hormonrezeptoren, über die Gene und Stoffwechselwege der Zielzellen beeinflusst werden. Die Freisetzung der Hormone ist verschiedenartig reguliert.

Hormon\bHormone besitzen wesentliche für das Überleben des Organismus und der Arten notwendige Funktionen. Die folgenden beispielhaften Hinweise sollen das illustrieren: Hormone regulieren Wachstum, Fortpflanzung und Entwicklung. Sie passen den Organismus an wechselnde Bedingungen an und spielen außerdem essenzielle Rollen im Stoffwechsel und bei der Regelung von Homöostase, Ernährung sowie Wasser- und Mineralhaushalt.

Endokrine, parakrine und autokrine Signalgebung

Endokrine SignalgebungSignalgebung:endokrineSekretion:endokrineHormon:EndokrinieEndokrinieDie typischen endokrinen Organe (z. B. Adenohypophyse und Schilddrüse) geben die Hormone in den Blutstrom ab, der sie im Körper verbreitet. Diese Verbreitungsform der Hormone heißt endokrin im engeren Sinne (Abb. 11.1a), manchmal auch hämokrin. Auch Nervenzellen können Hormone bilden und ins Blut abgeben. Diesen Vorgang bezeichnet man als neuroendokrine Sekretion.
Parakrine SignalgebungSignalgebung:parakrineSekretion:parakrineParakrinieHormon:ParakrinieVon parakrinem Mechanismus (parakriner Sekretion, parakriner Signalgebung) spricht man, wenn Hormone auf dem Wege der Diffusion durch das Bindegewebe ihre in der Nähe gelegenen Zielzellen erreichen (Abb. 11.1b, c). Die Signalmoleküle der parakrinen Kommunikation werden z. T. auch (lokale) MediatorMediatoren oder GewebshormonGewebehormone genannt. Beispiele für parakrine Signalmoleküle sind Zytokine, Histamin, Bradykinin, NO, Serotonin und physiologisch aktive Metaboliten der Arachidonsäure (z. B. Prostaglandine, Leukotriene und Thromboxane). Zellen, die solche Wirkstoffe abgeben können, sind u. a. Makrophagen, Lymphozyten, Epi- und Endothelzellen und glatte Muskelzellen.
Autokrine SignalgebungSignalgebung:autokrineSekretion:autokrineHormon:AutokrinieAutokrinieWenn Signalmoleküle auf dieselbe Zelle zurückwirken, die sie produziert hat, spricht man von autokriner Signalgebung. In der Embryonal- und Fetalentwicklung sorgen autokrine Signale dafür, dass eine Zelle eine einmal eingeschlagene Differenzierungsrichtung beibehält. Dies wird besonders effektiv, wenn sich Gruppen von Zellen in derselben Weise differenzieren. Bei erwachsenen Menschen gehören Prostaglandine und manche Zytokine zu den Mediatoren mit autokrinem Wirkmechanismus. Auch Wachstumsfaktoren wie der insulinähnliche WachstumsfaktorWachstumsfaktor:insulinähnlicher 1 (IGF-1) können auf die Zelle, die sie sezerniert hat (z. B. Chondrozyten), zurückwirken.
Verteilung der MechanismenZwischen den 3 genannten Mechanismen gibt es keine klaren zell- und molekularbiologischen Grenzen. Hormone wie das Insulin können zugleich endo-, para- und autokrin aktiv werden. Typische endokrine Zellen sind Epithelzellen. Para- und autokrine Mechanismen spielen sich dagegen vor allem im Bindegewebe ab. Para- und autokrine Signalmoleküle spielen bei der Regulation verschiedener Prozesse wie Gewebedifferenzierung (z. B. im Knochenmark), Gewebewachstum, Immunmechanismen und Entzündungsreaktionen eine wichtige Rolle.

Chemie der Hormone

Fast alle Hormone sind entweder Proteine, Glykoproteine, Peptide, Aminosäurederivate (Schilddrüsenhormone, Dopamin, Adrenalin, Serotonin) oder Steroide:Hormon:Chemie
  • Proteo-Proteohormon:Chemie bzw. Peptidhormon:HormonPeptidhormone: Sie werden zunächst als große Proteinvorläuferhormone (Prohormone) synthetisiert, die dann noch intra- und/oder extrazellulär zur aktiven Wirkstoffform umgewandelt werden. Besonders aufwendig sind die Prozessierungsschritte der Schilddrüsenhormone Thyroxin und Trijodthyronin.

  • Steroidhormon:ChemieSteroidhormone: Ausgangsmolekül ist das Cholesterin:SteroidhormoneCholesterin, dessen Vorstufen in Lipidtropfen gespeichert werden können (z. B. in der Nebennierenrinde) und das in mehreren enzymatisch katalysierten Schritten zu verschiedenen Hormonen (z. B. Östrogenen oder Testosteron) umgeformt wird. So sind z. B. mindestens 6 Enzyme und somit 6 Gene erforderlich, um Cholesterin zu Estradiol umzubilden.

  • Aminosäurederivat, ChemieAminosäurederivate: Aminosäuren als Ausgangsverbindungen werden enzymatisch umgebaut. Tyrosin ist z. B. der Vorläufer für Adrenalin, Noradrenalin und von Thyroxin.

  • Derivate von Lipiden: Aus Linolsäure entsteht Arachidonsäure, eine Vorstufe der Eikosanoide, zu denen Prostaglandine und Thromboxane zählen. Eikosanoide wirken auf auto- oder parakrinem Weg lokal u. a. blutflussregulierend und proinflammatorisch. Die Synthese der Eikosanoide wird durch Azetylsalizylsäre gehemmt.

StickstoffmonoxidStickstoffmonoxid:ChemieEin ganz ungewöhnlicher Botenstoff ist Stickstoffmonoxid (NO), das als in Endothelzellen gebildeter vasodilatierender Faktor entdeckt wurde. NO wird aus L-Arginin mithilfe des Enzyms NO-Synthase (NOS) gebildet. NO-Synthase wird über einen komplexen Signalweg, in dem Ca2+-Kalmodulin eine wesentliche Rolle spielt, aktiviert. Es gibt 3 Isoformen der NO-Synthase:
  • neuronale NOS (nNOS), in Gliazellen und nitrergen Neuronen

  • induzierbare NOS (iNOS), z. B. in Monozyten, Makrophagen, glatten Muskelzellen, Endothelzellen kleiner Blutgefäße

  • endotheliale NOS (eNOS), in Endothelzellen vor allem größerer Gefäße, z. B. Hirngefäßen, an deren Tonusregulierung auch die nNOS beteiligt ist

Die Halbwertszeit von NO beträgt nur wenige Sekunden. Seine physiologischen Wirkungen sind sehr vielfältig und betreffen vor allem Herz- und glatte Muskelzellen (inhaliertes NO relaxiert die Bronchialmuskulatur). NO aktiviert die zytoplasmatische Guanylatzyklase, die GTP in zyklisches GMP umwandelt. GMP aktiviert die Proteinkinase G, die Kalzium intrazellulär absenkt, was zur Vasodilatation (Erschlaffung der glatten Muskulatur) führt.

Klinik

Seit über 100 Jahren wird Glyzeroltrinitrat (Nitroglyzerin) therapeutisch bei Angina-pectoris-Anfällen zur Erweiterung der Herzarterien eingesetzt. Bis vor Kurzem war jedoch die physiologische Rolle des dabei frei werdenden Stickstoffmonoxids unbekannt.Glyzeroltrinitrat

Die Peniserektion wird durch eine NO- und GMP-vermittelte Dilatation der Arterien und Lakunen des Corpus cavernosum erreicht. Die Erektion kann therapeutisch verlängert werden, wenn der Abbau des GMP (z. B. durch Sildenafil) verzögert wird.

Hormonspeicherung

Endokrine Zellen bzw. Organe haben nur begrenzte Kapazität, Hormone zu speichern. Proteo- und Polypeptidhormone werden in zytoplasmatischen membranbegrenzten Sekretionsgranula gespeichert, die den Steroidhormon bildenden Zellen fehlen. Steroidhormone diffundieren nach ihrer Synthese sofort ins Blut. Der Hoden enthält z. B. jeweils nur ¹∕₁₅ der täglich produzierten Menge an Testosteron. Der Ausfall lebenswichtiger endokriner Organe wie z. B. der Nebenschilddrüse oder der Langerhans-Inseln führt daher in sehr kurzer Zeit zu akut lebensbedrohlichen Symptomen. Eine Ausnahme bildet die Schilddrüse, die ihr Hormon für ca. 2 Wochen speichern kann.

Hormonfreisetzung

MechanismusDie in intrazelluläre Granula verpackten Proteo- und Peptidhormone (z. B. Kalzitonin, Insulin und Prolaktin) werden per Exozytose Hormon:SpeicherungHormon:FreisetzungExozytose:Hormonfreisetzungfreigesetzt. Steroidhormone werden nicht in Granula verpackt und verlassen die Zelle durch einen Diffusionsprozess. Synthese und Freisetzung sind oft funktionell gekoppelt. Die Freisetzung der Schilddrüsenhormone T3 und T4 ist besonders kompliziert. Sie entstammen einem großen Glykoprotein, dem Thyroglobulin, das die Proteinvorstufe der Schilddrüsenhormone darstellt und das extrazellulär im Follikellumen gespeichert wird. Erst nach Wiederaufnahme in die Zellen und nach intrazellulärer Proteolyse des Thyroglobulins in Lysosomen werden T3 und T4 durch einen Diffusionsprozess freigesetzt.
Rhythmische AbgabeBei manchen Hormonen werden die Hormone in Beziehung zum Tagesrhythmus abgegeben, also zu Wach-Schlaf-Rhythmus, zu Rhythmen der Nahrungsaufnahme, zu Hell-dunkel-Zyklen, zu Entwicklungsphasen oder zu anderen Rhythmen:
  • Besitzen solche Rhythmen eine Periodik von 24 Stunden, werden sie zirkadiane (diurnale) Rhythmen Rhythmus, zirkadianergenannt. Ein typischer zirkadianer Rhythmus Rhythmus, zirkadianer:Kortisolmit dem Höhepunkt der Sekretion in den frühen Morgenstunden liegt beim Kortisol Kortisol:zirkadianer Rhythmusvor.

  • Manche Hormone werden in Minuten- oder Stundenrhythmus freigesetzt. Der Beginn eines solchen Rhythmus ist jeweils durch massive Hormonfreisetzung gekennzeichnet. Beim Insulin liegt ein 12- bis 15-minütiger Freisetzungsrhythmus vor. Eine Hormonfreisetzung in solch kurzfristigem Rhythmus heißt auch pulsatile Freisetzung.

  • Freisetzung, pulsatileNeben kurzen Rhythmen gibt es auch langfristige Rhythmen, z. B. Monatsrhythmen (Menstruationszyklus) und Jahresrhythmen (saisonale Rhythmen).

Hormontransport

Viele Peptidhormone Peptidhormon:TransportHormon:Transportund biogene Amine werden in gelöster Form im Blutplasma transportiert, was ihre kurze Halbwertszeit erklärt (3–7 min). Manche Hormone wie Schilddrüsen- oder Steroidhormone lösen sich nur schwer oder gar nicht in Wasser und werden im Blut ganz überwiegend an Proteine gebunden. Die Hormone sind entweder an spezifische Transportproteine oder an Albumin gekoppelt. Nur ca. 5 % des Kortisols Kortisol:Hormontransportliegt im Blut frei (d. h. nicht an Proteine gebunden) vor. Nur die „freien Hormone“ sind physiologisch aktiv.

Hormonabbau

Peptidhormone Peptidhormon:AbbauHormon:Abbauwerden in ihren Zielorganen durch Proteasen abgebaut. Schilddrüsen- und Steroidhormone Steroidhormon:Abbauwerden in mehreren Schritten mit dem Ziel abgebaut, sie in eine wasserlösliche Form zu überführen, um sie über den Urin oder die Galle ausscheiden zu können. Der Abbau der Steroidhormone erfolgt in der Leber über Reduktion und Hydroxylierung. Als Endprodukt entsteht ein wasserlösliches Glukuronid- oder Sulfatkonjugat.

Hormonrezeptoren

Die Zielzellen der Hormone sind mit spezifischen Rezeptormolekülen ausgestattet, die den Effekt der Hormone vermitteln. Diese Rezeptoren liegen entweder intrazellulär (im Zytoplasma oder im Zellkern) oder in der Zellmembran vor. Über alle Rezeptoren werden auf unterschiedlichen Wegen Gene oder Stoffwechselprozesse aktiviert oder auch gehemmt.
Zytoplasmatische und nukleäre Rezeptoren
Mechanismus
Die Schilddrüsen- Rezeptor:HormoneHormonrezeptorSchilddrüsenhormon:RezeptorHormonrezeptor:zytoplasmatischerHormonrezeptor:nukleärerund Steroidhormone Steroidhormon:Rezeptorbinden an zytoplasmatische oder nukleäre Rezeptormoleküle. Aufgrund ihrer Lipidlöslichkeit können sie die Zellmembran leicht durchqueren und den Rezeptor durch Diffusion erreichen. Es entsteht entweder ein Hormon-Rezeptor-Komplex im Zytoplasma (wie bei Kortisol, Testosteron und den weiblichen Geschlechtshormonen), der dann in den Kern wandert, oder der Hormonrezeptor befindet sich ausschließlich im Kern selbst (wie bei den Schilddrüsenhormonen, Vitamin D und Retinsäure). In beiden Fällen bindet der Hormon-Rezeptor-Komplex letztlich an spezifische regulatorische Sequenzen der DNA, was entweder zur Transkription bestimmter Gene oder zur Hemmung der Transkription führt. Wegen der mittel- oder unmittelbaren Wirkung auf nukleäre DNA werden alle zytoplasmatischen und direkt nukleären Rezeptoren oft nur „nukleäre Rezeptoren“ oder „Kernrezeptoren“ genannt.
Molekulare Struktur
Auf molekularer Ebene weisen alle intrazellulären Rezeptoren Ähnlichkeiten auf und werden der Steroidhormon-Rezeptor-Superfamilie (Steroidhormon-Rezeptor-Superfamilieintrazelluläre Rezeptor-Superfamilie) zugerechnet. Intrazelluläre Rezeptoren sind Proteine mit einer DNA-Bindungsdomäne, einer Hormonbindungsdomäne und einer transkriptionsaktivierenden Domäne.
Wirkungen
Die Bindung an die DNA führt oft innerhalb von ca. 30 min zu einer schnellen Primärantwort, der dann nach Stunden eine länger andauernde Sekundärantwort folgt. Manche Steroidhormone, z. B. Östrogene und Glukokortikoide, besitzen nicht nur Rezeptoren, die an DNA binden, sondern beeinflussen auch DNA-unabhängig zytoplasmatische Signalwege, sodass eine funktionelle Brücke (engl: „cross talk“) zwischen Kern- und Membranrezeptoren entsteht.
Rezeptoren in der Zellmembran
Mechanismus
Proteo- Proteohormon:ZellmembranHormonrezeptor:Zellmembranoder Peptidhormone Peptidhormon:Zellmembranbinden an Membranrezeptoren. Mit dieser Bindung setzen sie in der Membran oder im Zytoplasma molekulare Signalwege („Signalkaskaden“) in Gang. Eine Hormon-Rezeptor-Bindung bewirkt sehr oft die Freisetzung eines Second Messenger (eines zweiten Botenstoffs) im Inneren der Zelle, der das Signal der Hormone aufnimmt und weitergibt (Abb. 11.2). Verschiedene Hormone können sich des gleichen Second Messenger bedienen. Beispiele für Second Messenger sind zyklisches Guanosinmonophosphat (cGMP) und Kalzium.

MERKE

Die gesamte Abfolge von molekularen Prozessen – die Signalkette von der Bindung des Hormons an den Rezeptor bis zum Effekt – wird Signaltransduktion genannt.

Molekulare Struktur
Hormonrezeptoren in der Zellmembran sind Rezeptoren mit 7 Transmembrandomänen, Tyrosinkinaserezeptoren, Serinkinaserezeptoren, Zytokinrezeptoren und Guanylylzyklaserezeptoren (Abb. 11.3).
Rezeptoren mit 7 TransmembrandomänenHormonrezeptor:TransmembrandomänenDiese Rezeptoren (Abb. 11.3) werden von z. T. mehr als 800 Genen codiert und sind funktionell mit den G-Proteinen (Abb. 11.4) und einem weiteren Membranprotein mit Enzymfunktion oder einem Ionenkanal verbunden. Sie besitzen intrazelluläre Second Messenger (z. B. zyklisches AMP, das die Proteinkinase A aktiviert [ Abb. 11.2]). Eine Hormonbindung an diese Rezeptoren kann aber auch die Phospholipase C (oder andere AMP-abhängige Kinasen) aktivieren, was schließlich auch zur Genaktivierung führt (Abb. 11.2). Folgende Hormone besitzen diesen Rezeptortyp: luteinisierendes Hormon (LH = Lutropin), Thyreoidea stimulierendes Hormon (TSH = Thyreotropin), Parathormon, Kalzitonin, Adrenalin, Noradrenalin, Somatostatin, Vasopressin, Glukagon, Angiotensin II, Prostaglandine und Serotonin.
Die Desensitivierung von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren ist über verschiedene Mechanismen in Sekunden oder wenigen Minuten – oder innerhalb von Stunden möglich. Letzteres geschieht über Endozytose und proteolytischen Abbau (Kap. 2.4.4). Die Möglichkeit der Desensitivierung schützt die Zelle vor eventuellen Schäden durch dauerhafte Stimulierung.
TyrosinkinaserezeptorenSie TyrosinkinaserezeptorHormonrezeptor:Tyrosinkinaserezeptorsind komplexe Rezeptormoleküle mit extrazellulärer glykosylierter hormonbindender Domäne und intrazellulärer Tyrosinkinase-Domäne. Hierher gehören der Insulinrezeptor und verschiedene Wachstumsfaktorrezeptoren. Der Insulinrezeptor ist ein Tetramer mit 2 extrazellulären α-Untereinheiten, die das Insulin binden, und 2 β-Untereinheiten, die eine Transmembrandomäne und insulinabhängige Tyrosinkinase-Aktivität besitzen (Abb. 11.3). Autophosphorylierung der Tyrosinreste des Rezeptors setzt die intrazelluläre Signalkaskade in Gang.
Serin/Threonin-KinaserezeptorenSie Serin/Threonin-KinaserezeptorHormonrezeptor:Serin/Threonin-Kinaserezeptorvermitteln die Wirkung von Aktivin, „transforming growth factor“ (TGF) β, knochenmorphogenetischen Proteinen (BMPs) und anderen Hormonen bzw. Faktoren.
GuanylylzyklaserezeptorenSie Hormonrezeptor:GuanylylzyklaserezeptorGuanylylzyklaserezeptorsind Rezeptormoleküle mit einer intrazellulären Guanylylzyklase (= Guanylatzyklase), die aus GTP zyklisches Guanosin-3',5'-Monophosphat (cGMP) synthetisiert. Das cGMP ist dann Second Messenger des entsprechenden Hormons. Das atriale natriuretische Peptid (ANP) ist ein Hormon der Herzmuskulatur mit einem Guanylylzyklaserezeptor, der in der Membran von Nierenzellen, der Zona glomerulosa der Nebennierenrinde und glatten Muskelzellen der Gefäßwände vorkommt.
ZytokinrezeptorenDieZytokinrezeptor Hormonrezeptor:ZytokinrezeptorenFamilie der Zytokinrezeptoren besitzt selbst keine Kinaseanteile, jedoch sind mit ihr Tyrosinkinasen (sog. Januskinasen) Januskinaseassoziiert (Abb. 11.3). Die Bindung des Hormons an den Rezeptor führt sowohl zu Phosphorylierung von Tyrosinresten des Rezeptors selbst als auch zu Phoshorylierung zellulärer Zielproteine. Bei diesen Phosphorylierungsvorgängen spielen die zytoplasmatischen Januskinasen eine wesentliche Rolle. Neben diesem Signalweg gibt es noch andere Signalwege. An Vertreter dieser Rezeptorfamilie binden das Wachstumshormon, Prolaktin, Erythropoietin und viele Zytokine.

Regulation der Hormonbildung

Rückkopplungskontrolle, sowohl negative als auch (selten) positive, ist ein grundlegendes Merkmal endokriner Systeme. Die Bildung einiger peripherer Hormone (Schilddrüse, Nebennierenrinde, Gonaden) wird von bestimmten Hormonen der Adenohypophyse, den glandotropen Hormonen, reguliert. Die glandotropen Hormone wiederum unterstehen der Kontrolle hypothalamischer Neurohormone. Periphere endokrine Drüse und Hypothalamus/Adenohypophyse sind über meist negative Rückkopplungsmechanismen verbunden, sodass die peripheren Hormone ihre eigene Sekretionsrate regulieren können:
  • Hormon:RegulationSinkt z. B. der periphere Schilddrüsenhormonspiegel, steigt die Menge an adenohypophysärem glandotropem Hormon (Thyreoidea stimulierendem Hormon, TSH) im Blut an, um so die Konzentration an Schilddrüsenhormon wieder zu erhöhen.

  • Ähnlich wird die Sekretion von Parathormon oder Insulin durch Rückkopplungssignale der Serumkalzium- und Serumglukosespiegel kontrolliert.

  • Ein Beispiel für positive Rückkopplung bietet die Stimulation der LH-Freisetzung durch Östradiol vor der Ovulation.

Die meisten Rückkopplungsmechanismen setzen sich innerhalb von Minuten oder Stunden in Gang, sodass eine Anpassung an geänderte Stoffwechselerfordernisse schnell möglich ist und die Homöostase aufrechterhalten wird.
Umwelteinflüsse und nicht hormonale Faktoren können negative und positive Rückkopplungskontrollmechanismen ändern.

Hypothalamus-Hypophysen-System

U. Welsch

Zur Orientierung

Im Hypothalamus gibt es verschiedene Kerngebiete, die Hormone bilden: Ncl. supraopticus und Ncl. paraventricularis bilden die Effektorhormone ADH (antidiuretisches Hormon = Vasopressin) und Oxytozin, die über Axone in die Neurohypophyse wandern und hier ins Blut abgegeben werden. Andere Kerngebiete bilden die Steuerhormone, die die Adenohypophyse aktivierend oder hemmend beeinflussen.

Die Hypophyse besteht aus der epithelial aufgebauten und besonders reich durchbluteten Adenohypophyse und der aus Nervengewebe aufgebauten Neurohypophyse. Die Adenohypophyse besitzt azidophile oder basophile Drüsenepithelzellen. Die azidophilen Zellen bilden Wachstumshormon und Prolaktin; die basophilen das FSH, LH, TSH, ACTH und MSH. Zu den seltenen sog. chromophoben Zellen zählen z. B. erschöpfte Zellen oder Stammzellen. Der Grenzbereich der Adenohypophyse bildet den primär MSH-bildenden Mittellappen, der beim Menschen große ZystenZyste:Hypophyse ausbildet.

Hypothalamus

Hypothalamus-Hypophysen-SystemDer Hypothalamus ist ein übergeordnetes Zentrum des endokrinen Systems und auch des vegetativen Nervensystems (Abb. 11.5). Er selbst empfängt Informationen aus der Umwelt, aus dem Innern des Körpers und vielen Regionen des Gehirns. Er ist eine Brücke zwischen vielen Bereichen des ZNS und endokrinem System, insbesondere zwischen ZNS und der Adenohypophyse. Diese Funktion wird durch sog. hypothalamische Steuerhormone repräsentiert, welche die Hormonbildung der Adenohypophyse regulieren. Außerdem beeinflusst der Hypothalamus einige Organfunktionen direkt durch sog. Effektorhormone, z. B. die Rückresorption von Wasser aus den Sammelrohren der Niere.
Aufbau
Der Hypothalamus ist der Boden des Zwischenhirns. Er bildet eine ventrale trichterförmige Ausstülpung, das Infundibulum (Hypophysenstiel), dessen terminaler Anteil Neurohypophyse genannt wird. Den größten Teil der Wand des Infundibulums nimmt die Eminentia mediana ein. Sie ist wie die Neurohypophyse eine neurohämale Region, die in reichem Maße spezielle Blutkapillaren besitzt. An ihnen enden die Axone von kleinen periventrikulären Neuronen des N. arcuatus und N. paraventricularis, die hier die Steuerhormone der Adenohypophyse abgeben. Aus diesen Kapillaren führen venöse Pfortadergefäße in die Adenohypophyse, die sich dort in ein dichtes und weitlumiges zweites Kapillarnetz aufspalten (hypothalamo-hypophysäres Pfortadersystem, Abb. 11.6).Hypothalamus
Neuroendokrine Neurone
Die hormonbildenden Neurone des Hypothalamus werden zusammen auch als neuroendokrine Neurone bezeichnet, ihre Hormone als Neurohormone. Aufgrund der Funktion ihrer Hormone lassen sich 2 Gruppen neuroendokriner hypothalamischer Neurone unterscheiden, die Effektorhormon produzierenden Neurone und die Steuerhormon produzierenden Neurone.
Effektorhormon produzierende Neurone
Hormonproduktion und -transportDie großen Perikarya (Abb. 11.7) in den 2 besonders reich kapillarisierten hypothalamischen Kerngebieten Ncl. paraventricularis und Ncl. supraopticus (sog. neurosekretorische Neurone) produzieren die 2 Effektorhormone Oxytozin Neuron:neuroendokrinesOxytozin:HypothalamusNeuron:Effektorhormon produzierendesund antidiuretisches Hormon (ADH = ADH:HypothalamusArginin-Vasopressin = Vasopressin:HypothalamusAVP). Im Ncl. paraventricularis Nucleus:paraventricularisüberwiegt die Oxytozinproduktion, im Ncl. supraopticus Nucleus:supraopticuswird überwiegend ADH gebildet. Die Hormone werden an Trägerproteine (Neurophysine) gebunden und in 100–300 nm große elektronendichte Granula verpackt. Sie wandern mittels axoplasmatischen Transports in die Neurohypophyse, wo sie in den Blutstrom abgegeben werden (Abb. 11.6). Die Neurohypophyse ist also eine Region, in der Neurohormone ins Blut abgegeben werden, d. h. eine Neurohämalregion. Hier werden keine Hormone hergestellt.
OxytozinOxytozin OxytozinHormon:Oxytozinist ein Nonapeptid und steht im Dienste der Reproduktionsbiologie, es stimuliert das Auspressen der Milch aus den Milchdrüsen der Brust und bewirkt Kontraktionen der Gebärmutter (Wehen) unter der Geburt.
ADHADH:WirkungenADH VasopressinVasopressin:WirkungenHormon:ADHADHist auch ein Nonapeptid und erfüllt seine Aufgaben vor allem in der Niere, wo unter seinem Einfluss die Wasserrückresorption in den Sammelrohren und in den Endabschnitten des gewundenen distalen Nierentubulus stattfindet. Es dient also der Reduktion der Wasserausscheidung und damit der Harnkonzentrierung und hat somit einen antidiuretischen (Anti-Harnfluss-)Effekt. ADH bindet an einen G-Protein-gekoppelten Rezeptor in der basalen Zellmembran der Sammelrohre. Molekular bewirkt es den Einbau von Aquaporin 2 in die luminale Zellmembran. Das durch die Aquaporin-2-Moleküle in die Zelle aufgenommene Wasser strömt dann mittels der Aquaporine 3 und 4 in der basolateralen Membran ins hypertone Interstitium des Nierenmarks ab.
Die ADH-Neurone werden von Osmorezeptorzellen in ihrer Nähe hemmend oder stimulierend beeinflusst. Es handelt sich um Neurone, die außerordentlich empfindlich auf Veränderungen der Plasmakonzentration des Natriums ansprechen.
Des Weiteren stimuliert ADH die Kontraktion der Gefäßmuskulatur (daher das Syn. Vasopressin).

Klinik

Ein ADH-Mangel kann z. B. durch traumatische Zerstörung des Hypophysenstiels mit dem Tractus hypothalamohypophysialis entstehen.

ADH-Mangel führt zum Krankheitsbild des Diabetes insipidus, das durch Ausscheiden großer Mengen (zwischen 3,5 l und maximal bis gegen 40 l) an hypotonem Urin gekennzeichnet ist.

Steuerhormon produzierende Neurone
Diabetes:insipidus\bKleinere Perikarya verschiedener hypothalamischer Kerne, auch solche des Ncl. paraventricularis, bilden die Releasing- (Releasing-HormonNeuron:Steuerhormon produzierendesLiberine) oder LiberineInhibiting-Hormone (Inhibiting-HormonStatine) für Statineadenohypophysäre Hormone, d. h., sie fördern oder hemmen die Sekretion der Hormone in der Adenohypophyse. Die Releasing- und Inhibiting-Hormone werden axonal in die Eminentia mediana transportiert, wo sie in spezielle Blutkapillaren abgegeben werden. Die Hormone gelangen dann über Portalgefäße in die Adenohypophyse, wo ihre Zielzellen liegen (Abb. 11.6). Alle adenohypophysären Hormone werden pulsatil freigesetzt.
Ein Beispiel für ein Steuerhormon ist das TRH (Thyrotropin-Releasing-Hormon), ein Tripeptid (pyro-Glu-His-Pro-NH2), das die Thyrotropin (= TSH)-Abgabe, aber auch die Prolaktinsekretion in der Adenohypophyse stimuliert.

Hypophyse

Die Hypophyse wiegt ca. 600 mg und ist ein annähernd haselnussgroßes Organ in der Sella turcica des Os sphenoidale (Keilbein), wo sie in einem besonderen Kompartiment zwischen innerem und äußerem Blatt der Dura mater gelagert ist. Sie liegt unmittelbar unter dem Hypothalamus, mit dem sie strukturell und funktionell eng verbunden ist (Abb. 11.5, Abb. 11.6). Die Hypophyse besitzt eine komplexe Gefäßversorgung: links und rechts je eine obere und untere Hypophysenarterie und spezielle Pfortadergefäße aus der Eminentia mediana (Hypophysenstiel).
Die Hypophyse\bHypophyse besteht aus 2 Teilen mit ganz unterschiedlicher Struktur und Entwicklung:
  • Adenohypophyse (epithelialer Aufbau, Hypophysenvorderlappen [HVL] = Lobus anterior)

  • Neurohypophyse (Aufbau aus Nervengewebe, Hypophysenhinterlappen [HHL] = oft auch Lobus posterior genannt).

Adenohypophyse
Entwicklung
Die Adenohypophyse entsteht embryonal aus der Rathke-Tasche des Rathke-TascheHypophyse:VorderlappenAdenohypophyseektodermalen Rachendachs, die pluripotente Stammzellen enthält, deren Differenzierung von verschiedenen Transkriptions- und Wachstumsfaktoren gesteuert wird. Es kommt dabei zur Entwicklung spezifischer Zelllinien. Der Transkriptionsfaktor Pit-1 bestimmt z. B. die zellspezifische Expression von GH, PRL und TSH in somato-, lakto- und thyreotropen Zellen. Enthalten dann Zellen mit Pit-1 im Zytoplasma z. B. viele Östrogenrezeptoren, dann begünstigt dies die PRL-Expression. Ausgereift besteht die Adenohypophyse aus dicht gelagerten endokrinen Drüsenzellen.
Regionen
Die Adenohypophyse wird in 3 unscharf begrenzte Regionen gegliedert (Abb. 11.8):
  • Pars distalis (vorn gelegener Hauptteil der Adenohypophyse)

  • Pars intermedia (Grenzgebiet zur Neurohypophyse, Mittellappen, Zwischenlappen)

  • Pars tuberalis (Trichterlappen, legt sich dem Hypophysenstiel an).

In allen Regionen kommen unregelmäßig gestaltete knäuel- oder strangförmige Gruppen endokriner Zellen vor, die von einer Basallamina und zartem retikulärem Bindegewebe umgeben sind und in einem Netzwerk weiter sinusoidaler Kapillaren von Blut umspült werden. Wie in den anderen endokrinen Organen sind die Kapillaren sehr dünnwandig und fenestriert.
Pars distalisDie Pars Hypophyse:Pars distalisdistalis bietet das typische Bild der Adenohypophyse mit dicht gepackten Knäueln oder gewundenen Strängen endokriner Zellen. Hier kommt die Masse der hormonbildenden Zellen vor.
Pars intermediaDie Pars Hypophyse:Pars intermediaintermedia (Mittellappen = Mittellappen, HypophyseZwischenlappen) bildet die Grenzzone der Adeno- zur Neurohypophyse. In ihr findet man neben Nestern basophiler, vorwiegend MSH-bildender Zellen (s. u.) auch unterschiedlich große follikuläre oder zystische Strukturen (Abb. 11.9a). Die Zysten enthalten ein „Kolloid“ genanntes proteinhaltiges Material. In ihrer unterschiedlich gebauten epithelialen Wand kommen zilientragende Zellen vor. In manchen Bereichen grenzen baso- und azidophile Zellen an das Zystenlumen. Die Zysten werden zumindest teilweise als Reste der Rathke-Tasche angesehen. Bei Kindern kann noch eine größere Hypophysenhöhle als Rest der Rathke-Tasche auftreten; in der Hinterwand dieser Höhle kommen lokal zilientragende Epithelzellen vor, in der Vorderwand der Höhle befinden sich typische baso- und azidophile Zellen. Bei vielen Säugetieren fehlen solche Zysten und der Mittellappen besteht aus dicht gepackten, basophilen endokrinen Zellen und ist deutlich von der Pars distalis abgesetzt (Abb. 11.9b).
Pars tuberalisDie Pars Hypophyse:Pars tuberalistuberalis besteht aus wenigen Zellschichten ganz überwiegend basophiler Zellen, die sich dem Hypophysenstiel außen anlegen.
Zellen
Unter den dicht gepackten endokrinen Zellen der Adenohypophyse werden lichtmikroskopisch 3 Zellgruppen unterschieden:
  • Zelle:AdenohypophyseAdenohypophyse:Zellenazidophile Zellen

  • basophile Zellen

  • chromophobe Zellen

Die Begriffe azidophil und basophil beziehen sich hier auf Färbeeigenschaften der zytoplasmatischen hormonhaltigen Sekretionsgranula (Abb. 11.10a). Azido- und basophile Zellen werden auch unter dem Begriff chromophile Zellen zusammengefasst. Ihnen stehen die seltenen chromophoben Zellen gegenüber. Alle Zellen können überall in der Adenohypophyse gefunden werden. Die zahlreichen Azidophilen kommen jedoch lateral und in den hinteren Abschnitten der Adenohypophyse besonders häufig vor. Die z. T. recht großen Basophilen sind zentral und vorn konzentriert. Die gonadotropen Zellen, die zu den Basophilen gehören, sind lateral relativ häufig. Oft dringen Basophile in die Neurohypophyse ein (Basophileninvasion).
Den azido- und basophilen Zellen gehören unterschiedliche hormonbildende Zellen an, die spezifisch mit immunhistochemischer Methodik dargestellt werden können (Abb. 11.10b).
Azidophile Zellen
ZelltypenDie meisten endokrinen Zellen sind azidophile Zellen (mit sauren Farbstoffen anfärbbar). Das Zytoplasma enthält Granula, die sich mit Eosin, Phloxin und anderen Farbstoffen rot anfärben (Abb. 11.10a). Es lassen sich laktotrope und somatotrope azidophile Zellen unterscheiden, die eine gemeinsame Vorläuferzelle besitzen:
  • Zelle:azidophileLaktotrope Zellen: Sie Zelle:laktotropemachen 20 % der Adenohypophysenzellen aus und sezernieren Prolaktin. In der Schwangerschaft steigt ihre Zahl – durch Östrogen induziert – auf bis zu 70 % der Adenohypophysenzellen an. Die Sekretionsgranula sind Sekretionsgranula:laktotrope Zellenrelativ groß (bis zu 700 nm Durchmesser) und besitzen eine etwas unregelmäßige Gestalt. Sie sind bei Männern deutlich seltener als bei Frauen.

  • Somatotrope Zellen: Sie Zelle:somatotropebilden das Wachstumshormon (Somatotropin, WachstumshormonSomatotropinHormon:Somatotropinsomatotropes Hormon [STH] Hormon:somatotropes= „growth hormone“ [GH]) und machen ca. 50 % der Adenohypophysenzellen aus (Abb. 11.10b), deren Aktivität mit zunehmendem Alter zurückgeht. Ihre Granula sind rundlich und messen ca. 300 bis 350 nm im Durchmesser.

MERKE

Laktotrope Zellen sezernieren Prolaktin, somatotrope Zellen Wachstumshormon.

HormoneHormon:AdenohypophyseAdenohypophyse:HormonProlaktin und ProlaktinWachstumshormon WachstumshormonweisenSomatotropin molekulare und funktionelle Homologien auf und gehen auf ein gemeinsames Vorläufermolekül zurück; verwandte Hormone werden im Synzytiotrophoblasten der Plazenta gebildet. Eigenschaften von Prolaktin und Wachstumshormon sind in Tab. 11.1 zusammengestellt.

Klinik

In der Adenohypophyse können sich gutartige (Adenome) oder (selten) bösartige (Karzinome) Tumoren entwickeln. Hypophysentumoren verursachen viele Symptome durch Verdrängung benachbarter Strukturen, sowohl von Hypophysenzellen selbst (Ausfall vieler Hormone) als auch von Strukturen außerhalb der Hypophyse, wie dem Chiasma opticum oder den Augenbewegungsnerven. Die Tumoren werden meistens chirurgisch entfernt, die fehlenden Hormone können heute vielfach durch synthetische Hormone ersetzt werden.

Prolaktinome sind die häufigsten Hypophysentumoren; Symptome einer Hyperprolaktinämie bei Frauen sind v. a. Amenorrhö und selten auch Galaktorrhö.Adenom:HypophyseAkromegalieHypophyse:TumorenProlaktinom

Adenome der azidophilen Zellen können vermehrt Wachstumshormon bilden, was bei Kindern zu Riesenwuchs und bei Erwachsenen zur sog. Akromegalie (grobe Gesichtszüge, Prognathie, große Hände, große Füße, vergrößerte Zunge, in weitem Abstand stehende Zähne u. a.) führt. Akromegalie ist selten und entwickelt sich sehr langsam. Die Patienten fühlen sich i. d. R. oft müde und schwach. Der Stoffwechselgrundumsatz ist erhöht, was u. a. zu vermehrtem Schwitzen führt.

Basophile Zellen
Bei den basophilen Zellen färben sich die zytoplasmatischen Sekretionsgranula mit Hämatoxylin, Chromalaun u. a. in unterschiedlicher Intensität dunkelviolett-blau (Abb. 11.10a).
ZelltypenZelle:basophileZu den basophilen Zellen gehören:
  • Gonadotrope Zellen: Sie machenZelle:gonadotrope ca. 10 % der Zellen aus, färben sich kräftig blau an und sind relativ groß. Sie produzieren Gonadotropine, d. h. Hormone, welche die Keimdrüsenfunktionen steuern. Dazu gehören follikelstimulierendes Hormon (FSH = Follitropin) und luteinisierendes Hormon (LH = Lutropin). Beide werden oft gemeinsam in einem Zelltyp gebildet, einzelne Zellen bilden jeweils nur eines der beiden Hormone. Die Sekretionsgranula sind überwiegend ca. 200 nm groß, sie enthalten LH. Daneben gibt es einzelne 700–1.000 nm große Granula, die FSH enthalten.

  • Thyreotrope Zellen: Sie machenZelle:thyreotrope ca. 5 % der Zellen aus, bilden das Thyreoidea stimulierende Hormon (TSH = Thyrotropin) und besitzen kleine Sekretionsgranula (100–150 nm im Durchmesser), die vorwiegend in der Zellperipherie liegen.

  • Kortikotrope Zellen: Etwa 20 % Zelle:kortikotropeder Zellen sind kortikotrope Zellen. Sie sezernieren adrenokortikotropes Hormon (ACTH = Kortikotropin, Abb. 11.11) und melanozytenstimulierendes Hormon (α-MSH). Der Durchmesser ihrer Granula beträgt ca. 180200 nm, sie liegen oft nur in der Zellperipherie.

  • MSH-bildende Zellen: Sie machenZelle:MSH-bildende ca. 5 % der Zellen aus und kommen v. a. im Mittellappen vor.

Im Elektronenmikroskop sehen die endokrinen Zellen der Adenohypophyse insgesamt recht ähnlich aus. Sie unterscheiden sich aber vor allem hinsichtlich Größe und Verteilung der Sekretionsgranula (Abb. 11.11).
HormoneIn den basophilen Zellen werden die Gonadotropine (FSH, LH), TSH, ACTH und α-MSH produziert (Tab. 11.2). FSH und LH ähneln molekular dem TSH und dem humanen Choriongonadotropin (hCG), alle 4 sind Glykoproteine, die je eine α- und β-Untereinheit besitzen. Die α-Untereinheit ist bei all diesen Hormonen gleich, die Spezifität liegt in der β-Untereinheit. ACTH ist ein Polypeptidhormon, es entsteht aus dem Vorläufermolekül Proopiomelanocortin (POMC), aus dem auch andere Peptide mit Hormonwirkung hervorgehen: β-Lipotropin, β-Endorphin, Met-Enkephalin und melanozytenstimulierendes Hormon (MSH).
Chromophobe Zellen
Chromophobe Zellen können mit keinem der gebräuchlichen Farbstoffe angefärbt werden, da ihnen Granula fehlen, die für eine Farbreaktion verantwortlich sind (Abb. 11.10a). Sie sind unscharf definiert. Ihnen gehören vermutlich vor allem erschöpfte, degranulierte endokrine Zellen, aber auch Stammzellen und die Sternzellen an:
  • Stamm- Zelle:chromophobeund Vorläuferzellen sind klein, besitzen wenig Zytoplasma und einen relativ großen hellen Kern (Abb. 11.10e). Sie bilden Nester zwischen den chromophilen Zellen. Bei Säuglingen beherrschen sie das histologische Bild, dann nimmt ihre Zahl stetig ab, sie bleiben aber auch bei alten Menschen erhalten.

  • Die Sternzellen kommen SternzelleSternzelle:chromophobe Zelleneinzeln zwischen den endokrinen Drüsenzellen vor, können aber auch kleine follikuläre Strukturen aufbauen und werden daher auch follikuläre sternförmige Zellen genannt. Ihre Funktion ist nicht bekannt. Sie enthalten keine Sekretionsgranula. Die Sternzellen bilden lange Fortsätze zwischen den Drüsenzellen aus; die Fortsätze grenzen auch an Blutgefäße. Sie werden z. T. mit Gliazellen verglichen und reagieren positiv mit dem S-100-Antigen, das auch mit Gliazellen reagiert. Sie lassen sich gut mit Versilberungstechniken darstellen (Abb. 11.10d).

MERKE

Die Adenohypophyse ist aus Epithelzellen aufgebaut, die sich 3 Zelltypen zuordnen lassen, den azidophilen Zellen (rot gefärbt, Mehrheit der Zellen, bilden Prolaktin und Wachstumshormon), den basophilen Zellen (blau-violett gefärbt, bilden die Hormone ACTH, MSH, TSH, LH und FSH) und den chromophoben Zellen (ungefärbt, erschöpfte, inaktive Zellen + Stammzellen + Sternzellen). Die hormonbildenden Zellen bilden kleine Gruppen und werden von einem dichten Netz weitlumiger Kapillaren umgeben.

Neurohypophyse
Die Neurohypophyse ist Teil des Hypothalamus und daher aus Nervengewebe aufgebaut. Sie besteht im Wesentlichen aus der Eminentia mediana und – terminal – dem Lobus nervosus (= Neurohypophyse = Hypophysenhinterlappen im engeren Sinn). Im Folgenden wird nur der regelmäßig in Histologiekursen gezeigte Lobus nervosus NeurohypophyseLobus:nervosusHypophyse:NeurohypophyseHypophyse:Hinterlappenbeschrieben.
Das Gewebe des Lobus nervosus besteht aus einzelnen Gliazellen (Gliazelle:NeurohypophysePituizyten) sowie Pituizyt:NeurohypophyseMassen von Nervenzellfortsätzen, deren Perikarya im Hypothalamus (Ncl. supraopticus und Ncl. paraventricularis) liegen. Die Nervenzellfortsätze (Axone) enthalten in 100–300 nm großen Granula die Neurohormone ADH oder ADH:NeurohypophyseOxytozin, die in denOxytozin:Neurohypophyse Perikarya synthetisiert werden. Die Axone enden in großer Zahl an fenestrierten weiten Kapillaren (Abb. 11.12b). Die Freisetzung der Hormone erfolgt exozytotisch und ist abhängig von lang andauernden Aktionspotenzialen und Kalzium. Die Trägerproteine (Neurophysine) der Hormone lassen sich in den Axonen lichtmikroskopisch u. a. mit Aldehydfuchsin und Chrom-Hämatoxylin (Abb. 11.12a) oder spezifisch mit immunhistochemischer Methodik darstellen. Die Hormongranula können lokal in den Axonen angestaut werden, was zu Anschwellungen in den Axonen führt, die Herring-Körper genannt Herring-Körperwerden.

MERKE

Die Neurohypophyse ist aus Nervengewebe aufgebaut. In ihr enden Axone neurosekretorischer Neurone des Hypothalamus, die hier Oxytozin und antidiuretisches Hormon ins Blut abgeben.

Epiphyse (= Pinealorgan)

U. Welsch

Zur Orientierung

Die Epiphyse ist ein neuronales Organ, das dorsokaudal im Zwischenhirn liegt. Es ist primär ein lichtrezeptives und neuroendokrines Organ. Seine wesentlichen Zellen beim Menschen sind die Pinealozyten, die das Hormon Melatonin bilden, und interstitielle Zellen, die speziellen Astrozyten entsprechen. In der Epiphyse bilden sich im Laufe des Lebens in zunehmender Zahl und in zunehmender Größe kalkhaltige Konkremente (Hirnsand).

AufbauDieEpiphyse (Gehirn)Pinealorgan\b Epiphyse (Pinealorgan, Zirbeldrüse, Corpus Zirbeldrüsepineale, Epiphysis Corpus:pinealecerebri) ist eine kompakte, ca. 1 cm lange ovoide Ausstülpung in der Mittellinie am hinteren Ende des Zwischenhirndachs. Sie besteht aus Pinealozyten, interstitiellen Zellen (Gliazellen), zahllosen Nervenfasern und Blutkapillaren. Das aus den Pinealozyten und PinealozytGliazellen bestehende Gliazelle:EpiphyseParenchym bildet Zellnester und -stränge (Abb. 11.13a). Diese werden durch netzartige Bindegewebsformationen mit zahlreichen Blutgefäßen, die aus der Pia mater kommen, getrennt. Zum Teil enthält die Epiphyse unterschiedlich geformte kalkhaltige Konkremente (Abb. 11.13b). Außen ist sie von Leptomeninx bedeckt, vom III. Ventrikel können schmale Spalträume in das Organ eindringen.
FunktionDas Corpus pineale ist primär ein lichtrezeptives und hormonbildendes Organ, das bei vielen Tieren die Gonadenaktivität mit dem Rhythmus der Jahreszeiten abstimmt. Auch beim Menschen ist das Hauptprodukt der Zirbeldrüse das Melatonin, ein MelatoninHormon:MelatoninHormon, das sich vom Serotonin herleitet und von den Pinealozyten gebildet wird. Dunkelheit führt zu vermehrter Bildung von Melatonin, das also in der Nacht in höheren Blutkonzentrationen als am Tag vorliegt. Höhere Melatoninspiegel unterdrücken auch die Gonadenaktivität. Das Organ wird in einem zirkadianen Rhythmus gesteuert Rhythmus, zirkadianer:Epiphyseund steht auch mit dem Ncl. suprachiasmaticus (SCN) im Nucleus:suprachiasmaticusHypothalamus, dem „zentralen Zeitgeber“ der zirkadianen Periodik, in neuronaler Verbindung. Der SCN ist außerdem monosynaptisch mit überwiegend kontralateralen Ganglienzellen der Retina verbunden (retinohypothalamischer Trakt). Melatonin ist außerdem ein Antioxidans, das vor Sauerstoffradikalen schützt.
PinealozytenDie PinealozytPinealozyten sind große blasse Zellen mit hellem Kern und längeren Fortsätzen, die in der Nähe von fenestrierten oder geschlossenen Kapillaren enden. Der Kern weist einen unregelmäßigen Umriss auf und besitzt einen großen Nukleolus (Abb. 11.14a, Abb. 11.15). Im Zytoplasma sind alle Organellen vorhanden. Auffallend sind flache, membranbegrenzte, kalziumspeichernde Zisternen unter der Zellmembran („subsurface cisterns“) und 100–200 nm große dichte Sekretionsgranula, die am Sekretionsgranula:PinealozytenEnde der Fortsätze konzentriert sein können. Zwischen den Granula treten 40–100 nm große helle Vesikel auf. In Membrannähe treten wie in den Lichtrezeptoren der Retina synaptische Bänder auf („synaptic ribbons“, Abb. 11.14b, Abb. 11.15). Oft ist eine Zilie vom „9+0“-Typ nachweisbar, sehr wahrscheinlich der Rest eines ehemals lichtrezeptiven Fortsatzes.
Interstitielle ZellenDie Zelle:interstitielle, EpiphysePinealozyten sind umgeben von interstitiellen Zellen (Gliazellen), die als Gliazelle:Epiphysebesondere Form von Astrozyten angesehen werden und die in ihren Fortsätzen dicht gelagerte intermediäre Filamente enthalten (Abb. 11.15). Mit zunehmendem Alter können größere Areale mit Gliazellen, Zysten und kalkhaltigen Konkrementen entstehen (Hirnsand = Corpora HirnsandAcervulusarenacea, Acervulus, Abb. 11.13b). Diese unregelmäßig gestalteten Konkremente haben ein organisches Grundgerüst und bestehen im Wesentlichen aus Hydroxylapatit. Sie sind Hydroxylapatit:Hirnsandauf Röntgenaufnahmen erkennbar und zeigen die Lage der Epiphyse an, die auf der Mittellinie des Gehirns liegt.

MERKE

Pinealozyten sind, phylogenetisch gesehen, primär typische Lichtrezeptorzellen und bilden das Hormon Melatonin. Sie werden von interstitiellen Zellen (= astrozytären Gliazellen) umgeben.

Klinik

Die Verlagerung der im Röntgenbild erkennbaren Epiphyse nach einer Seite lässt auf Tumoren der anderen Seite des Gehirns oder der Hirnhäute schließen. Bösartige Tumoren der Epiphyse selbst treten typischerweise bei Kindern und jungen Erwachsenen auf.

Schilddrüse

U. Welsch

Zur Orientierung

Die mikroskopischen Baueinheiten der Schilddrüse sind die Schilddrüsenfollikel, deren Wand aus dem einschichtigen Follikelepithel besteht und deren Lumen das eosinophile Kolloid enthält. Die Epithelhöhe spiegelt unterschiedliche Zellaktivität wider. Die Follikelepithelzellen bilden die jodhaltigen Schilddrüsenhormone Thyroxin (T4) und Trijodthyronin (T3). Diese Hormone entstehen aus einem großen Vorläuferprotein, dem Thyroglobulin. Im Epithel der Follikel liegt ein weiterer eigener Zelltyp, die C-Zelle, deren Hormon Kalzitonin den Einbau von Kalzium in den Knochen fördert. Die C-Zellen wandern erst während der Entwicklung in die Schilddrüse ein.

Die SchilddrüseGlandula:thyreoidea\t \"siehe SchilddrüseSchilddrüse (Gl. thyreoidea) nimmt unter den endokrinen Organen zellbiologisch und entwicklungsgeschichtlich eine Sonderstellung ein. Sie entstammt dem medianen entodermalen Epithel des Rachenbodens. Die unpaare epitheliale Anlage verlässt am Ende des 1. Embryonalmonats die oberflächliche Lage, wandert nach kaudal in die Tiefe und bildet am Übergang vom Kehlkopf zur Trachea ein individuell gestaltetes zweilappiges Organ. Beim Erwachsenen liegen die Seitenlappen seitlich an der Trachea und werden über ein unpaares Mittelstück, den Isthmus, verbunden. Der spitze obere Pol der 3–4 cm hohen Seitenlappen reicht bis in Höhe des Schildknorpels. Der Isthmus liegt der 2.–3. knorpeligen Trachealspange ventral an. Ein Lobus pyramidalis kommt bei ca. Lobus:pyramidalis50 % der Menschen vor, er repräsentiert den distalen Abschnitt des Ductus thyreoglossus.

Schilddrüsenfollikel

Die spezifischen strukturellen und funktionellen Einheiten der ausgebildeten Schilddrüse sind die variabel gestalteten Schilddrüsenfollikel. Es handelt sich dabei um geschlossene sackförmige Gebilde (Durchmesser 50–500 μm, oft um 200 μm), die im Schnittpräparat vielfach einen rundlichen Umriss zeigen (Abb. 11.16). Die Wand der Follikel besteht aus einem einschichtigen, oft kubischen Epithel, dessen Zellen der Produktionsort der jodhaltigen Schilddrüsenhormone sind. Das weite Lumen der Follikel enthält eine homogene zähflüssige Masse, das Kolloid. Es enthält die Speicherform des Schilddrüsenhormons, das Glykoprotein Thyroglobulin.Ductus:thyreoglossus
Das Schilddrüse:FollikelFollikel:SchilddrüseThyroglobulin\bFollikelepithel wird außen von einer Basallamina begrenzt. Ein Basallamina:Follikelepitheldichtes Netz fenestrierter Blutkapillaren umspinnt die Schilddrüsenfollikel (Abb. 11.17). Oft wölben sich Kapillaren ins Epithel vor. Auch Lymphkapillaren sind häufig in Nähe der Follikel zu finden. Sie liegen ebenso wie die Blutkapillaren in schmalen Bindegewebssepten zwischen den Follikeln.

Follikelepithelzellen

Morphologie
LichtmikroskopieIn den Follikelepithelzellen fällt im lichtmikroskopischen H. E.-Präparat einer normalen Schilddrüse eines Erwachsenen ein großer, rundlicher, euchromatinreicher Zellkern auf. Das ZytoplasmaSchilddrüse:FollikelFollikel:SchilddrüseZytoplasma:Schilddrüsenfollikelepithel ist basolateral oft basophil und apikal hellrosa gefärbt. Die Struktur der Follikel und Follikelepithelzellen variiert mit unterschiedlichen Funktionszuständen: In Phasen ausgeprägter Hormonbildung (z. B. in der Kindheit) sind die Epithelzellen kubisch oder sogar prismatisch, die Follikel sind eher klein und enthalten relativ wenig Kolloid. Im Alter werden relativ große Mengen an Hormon gespeichert. Das Epithel ist eher niedrig, und die Follikel sind groß. Oft zeigen in einer Drüse unterschiedliche Follikel unterschiedliche Morphologie.
ElektronenmikroskopieUltrastrukturell (Abb. 11.18)Elektronenmikroskopie:Schilddrüsenfollikelepithel deuten basolateral z. T. weitlumige Zisternen des rauen ER, ein großer supranukleärer Golgi-Apparat und eine beträchtliche Anzahl von großen Mitochondrien auf intensive Synthesetätigkeit hin. Die apikale Zellmembran bildet in mäßiger Zahl Mikrovilli und eine einzelne abortive Kinozilie aus. Die basolateralen Zellmembranen bilden Interdigitationen und Einfaltungen. Apikal sind zwischen den Zellen eine Zonula occludens, eine Zonula adhaerens und oft sehr große Desmosomen ausgebildet. Lateral sind des Weiteren Nexus (Gap Junctions) zu beobachten.
Vorwiegend im apikalen Zytoplasma sind zahlreiche unterschiedlich große Granula und Vesikel vorhanden. Unter den kleinen hellen Vesikeln finden sich einerseits Transportbläschen vom rauen ER zum Golgi-Apparat und vom Golgi-Apparat zum Follikellumen und andererseits Transportbläschen, die Material aus den Follikellumen in die Zelle transportieren. In einer aktivierten Drüse können auch große Vesikel Kolloidmaterial in die Drüsenzellen mittels eines phagozytoseähnlichen Prozesses aufnehmen, die dann Kolloidtropfen genannt werdenKolloidtropfen.
Unter den elektronendichten Granula finden sich vor allem Lysosomen in unterschiedlichen Funktionsphasen. Größere Einschlüsse mit heteromorphem Inhalt entsprechen Verschmelzungsprodukten von apikalen Endozytosevesikeln oder Kolloidtropfen und Lysosomen, in denen die aktiven Schilddrüsenhormone (überwiegend T4) aus dem Thyroglobulin des Kolloids enzymatisch freigesetzt werden.

MERKE

Die Baueinheit der Schilddrüse sind die Schilddrüsenfollikel. Sie bestehen aus dem Follikelepithel und dem im Inneren des Follikels gelegenen Kolloid.

Schilddrüsenhormone
MerkmaleDie 2 eng verwandten Hormone Thyroxin (T4) und ThyroxinSchilddrüsenhormonHormon:ThyroxinHormon:SchilddrüseTrijodthyronin (T3) bestehenHormon:TrijodthyroninTrijodthyronin jeweils aus 2 jodierten Tyrosinresten, T4 besitzt 4, T3 3 Jodatome. Die Schilddrüse gibt vorwiegend T4 ins Blut ab. Die wesentliche Wirkform des Hormons ist aber T3, das im Zielgewebe aus T4 entsteht. T3 und T4 werden im Blut ganz überwiegend an Plasmaproteine (thyroxinbindendes Globulin, Albumine) Globulin, thyroxinbindendesgebunden und so transportiert. T4 ist eine Art Prohormon. In den Zielgeweben entsteht T3 durch Dejodinasen aus T4, wobei es in den verschiedenen Zielgeweben unterschiedliche Dejodinasen gibt (Typ I–III). Die Rezeptoren von T3 und T4 liegen in den Kernen der Zielzellen. Die Genregulation durch T3 ist außerordentlich komplex. Die Schilddrüsenhormone wirken stoffwechselsteigernd und spielen eine wichtige Rolle bei Wachstum und Entwicklung speziell des Nervensystems. Bei Amphibien beeinflussen sie die Metamorphose.
Die Hormone T4 und T3 sind uralte Verbindungen, die schon bei wirbellosen Chordaten und sogar bei Pflanzen vorkommen

MERKE

Die Schilddrüse gibt vor allem T4 ab, das wirksamere T3 entsteht oft erst im Zielgewebe.

Hormonbildung und -freisetzungFür die Hormonbildung:SchilddrüseHormonbildung ist Jod erforderlich, der tägliche Jodbedarf liegt in Deutschland bei 200 μg. Jodid wird – unter funktioneller Beteiligung einer Na+/K+ ATPase – im Symport mit Natrium (Bezeichnung des Symporters: NIS) durch die basale Zellmembran geschleust und ins Kolloid transportiert. Am Transport ins Kolloid ist der Transporter Penderin beteiligt. Im Kolloid, also im Lumen des Follikels, wird es nahe der Grenze zum Epithel durch das Enzym Thyroperoxidase (TPO) oxidiertThyroperoxidase und kann sich so mit den Tyrosinresten des Thyroglobulins verbinden (Abb. 11.19). Das Protein Thyroglobulin wird im rauen ThyroglobulinER gebildet, es stellt eine Art Hormonvorstufe dar. Thyroglobulin wird im Golgi-Apparat glykosyliert, mittels Vesikeln nach apikal transportiert und exozytotisch in das Kolloid abgegeben („exokriner“ Anteil der Sekretion). Bei Bedarf wird Thyroglobulin mit den jodierten Tyrosinresten resorbiert und in Lysosomen abgebaut. Dabei frei werdendes T4 und T3 gelangen ins Zytoplasma und diffundieren aus der Zelle in die Blutbahn („endokriner“ Anteil der Sekretion).

MERKE

Die Follikelepithelzellen bilden das Thyroglobulin und transportieren es ins Kolloid. Hier werden viele seiner Tyrosinreste jodiert. Das Jod entstammt der Nahrung und wird unter dem Einfluss von TSH in das Kolloid transportiert. Bei Bedarf wird jodiertes Thyroglobulin aus dem Kolloid zurück in die Follikelzellen transportiert und in Lysosomen aufgenommen. Hier werden aus dem großen Thyroglobulinmolekül die jodhaltigen Schilddrüsenhormone Thyroxin (T4) und Trijodthyronin (T3) freigesetzt und gelangen ins Blut, wo sie an Albumin oder ein eigenes Transportprotein (thyroxinbindendes Globulin) gebunden werden.

RegulationDie Follikelepithelzellen besitzen basolateral Rezeptoren für das Thyroidea stimulierende Hormon (TSH), das alle TSH:Schilddrüsenhormonewichtigen Funktionen des Follikelepithels stimuliert. TSH wird seinerseits durch das TRH freigesetzt. Darüber hinaus aktivieren kalte Temperaturen die Drüse, Wärme hat eher einen inaktivierenden Effekt. Während der Schwangerschaft ist die Drüse allgemein vergrößert, und die Epithelien sind aktiviert.
HormonrezeptorenHormon:RezeptorDie Rezeptoren (TR) für das Schilddrüsenhormon sind intranukleäre Rezeptoren, bei denen TRα und TRβ unterschieden werden. TRα kommt u. a. in Gehirn und Skelettmuskulatur vor, TRβ in Hypophyse und Leber. Die TR haben eine 10- bis 15-fach höhere Affinität für T3 als für T4.

Klinik

Eine Hypothyreose (Unterfunktion der Schilddrüse) kann durch Jodmangel in der Nahrung verursacht werden. Dieser Mangel führt zur Vergrößerung der Schilddrüse (Struma) infolge vermehrter Stimulation durch TSH. Eine Hypothyreose ist generell durch Stoffwechselunterfunktion, u. a. mit auffallenden Veränderungen der Haut (Myxödem) und der Haare, gekennzeichnet. Extreme Formen führen zu Kretinismus. Eine Struma kann auch andere Ursachen als Jodmangel in der Nahrung haben. Eine relativ häufige Ursache einer hypothyreoten Struma (v. a. bei Frauen mittleren Alters) ist die Hashimoto-Krankheit, eine chronische Schilddrüsenentzündung, bei der Autoantikörper gegen die Schilddrüse eine wesentliche Rolle spielen (mitunter ist diese Krankheit auch mit einer Überfunktion

der Schilddrüse verbunden). Unterfunktion kann auch Entwicklungsstörungen der Schilddrüse zur Ursache haben. Selten kann sie völlig fehlen (Schilddrüsenaplasie). Jede Form einer Struma kann andere Strukturen in Hals und Mediastinum einengen. Bei der Trachea führt dies zu einer Atmungsbehinderung.

Eine Struma kann nicht nur mit Unterfunktion, sondern auch mit normaler Funktion oder Hyperthyreose (Überfunktion) einhergehen. Eine Schilddrüsenüberfunktion tritt vor allem bei der Basedow-Krankheit auf, deren eigentliche Ursache noch unbekannt ist. Hierbei kommt es zur Bildung von IgG-Antikörpern, die sich an die TSH-Rezeptoren der Follikelepithelzellen binden und diese stimulieren. Bei Überfunktion kommt es zu Überaktivierung des Stoffwechsels mit Wärmegefühl, Herzjagen, Übernervosität u. a.

Schilddrüsenadenome (gutartige Neoplasien) bestehen meist aus überaktivem autonomem Gewebe („warme“ oder „heiße“ Knoten).

C-Zellen

EntwicklungWährend der Embryonalzeit wandern beim Menschen und bei anderen Säugetieren neuroektodermale Zellen der Neuralleiste über die Anlage des Ultimobranchialkörpers in die Schilddrüse UltimobranchialkörperC-Zelleein. Sie differenzieren sich hier zu einem eigenen endokrinen Zelltyp, den kalzitoninbildenden C-Zellen bzw. parafollikulären Zellen. Die Anlage des Zelle:parafollikuläreUltimobranchialkörpers bildet sich vor der Geburt zurück (bei den Nicht-Säugern bleibt der Ultimobranchialkörper als eigene endokrine Drüse bestehen).StrumaSchilddrüse:HypothyreoseSchilddrüse:HyperthyreoseSchilddrüse:AplasieSchilddrüse:AdenomeIgG-Antikörper:Basedow-KrankheitHypothyreoseHyperthyreoseAdenom:SchilddrüseBasedow-KrankheitEntzündung:SchilddrüseHashimoto-Krankheit
MorphologieDie C-Zellen sind beim Menschen relativ selten. Sie lassen sich lichtmikroskopisch vor allem mit immunhistochemischen Methoden (Abb. 11.20) oder mit der Cholinesterasereaktion nachweisen. Sie lagern basal im Schilddrüsenepithel, ohne das Follikellumen zu erreichen. Vereinzelt können sie auch außerhalb der Schilddrüse (z. B. in den Epithelkörperchen und im Thymus) vorkommen. Sie besitzen wie andere Peptidhormon bildende Zellen eine spezielle Ultrastruktur, die durch zahlreiche kleine elektronendichte Sekretionsgranula (Abb. 11.21) gekennzeichnet ist. Bei manchen Säugetieren enthalten die C-Zellen auch Somatostatin und das biogene Amin Serotonin. Kalzitonin wird durch ExozytoseKalzitonin:C-Zelle freigesetzt und über Kalziumsensoren reguliert. Hyperkalzämie fördert die Freisetzung von Kalzitonin. Bei niedrigem Kalziumspiegel ist im Blut fast kein Kalzitonin nachweisbar.
KalzitoninDie C-Zellen bilden das Kalzitonin:C-Zelle\bPolypeptidhormon Kalzitonin, den physiologischen Antagonisten zum Parathormon. Kalzitonin fördert den Einbau von Kalzium in den Knochen und senkt den Blutkalziumspiegel vorwiegend durch Hemmung der Osteoklasten und Stimulation der renalen Kalziumausscheidung (s. a. Abb. 11.25). Im Gehirn vermitteln kalzitoninbindende Rezeptoren Schmerzlinderung.

Klinik

Bei den sehr bösartigen Schilddrüsenkarzinomen ist die Schilddrüsenfunktion normal. Sie können vermehrt nach einer Strahlungsexposition (z. B. nach Reaktorunfällen oder Atombombenexplosionen) auftreten. Auch die C-Zellen können Karzinome bilden (medulläre Schilddrüsenkarzinome).

Synthetisches Kalzitonin kommt bei Osteoporose zur Anwendung. Es hat oft analgetischen Effekt bei Knochenschmerzen. Das therapeutisch verwendete Kalzitonin (v. a. bei Osteoporose) ist das Kalzitonin des Lachses.

MERKE

Eine eigene Zellpopulation der Schilddrüse sind die C-Zellen. Sie bilden das Polypeptidhormon Kalzitonin, das bei erhöhtem Blutkalziumspiegel direkt ins Blut abgegeben wird und den Kalziumspiegel senkt.

Nebenschilddrüse (Epithelkörperchen)

U. Welsch

Zur Orientierung

Der Mensch besitzt 4 gut weizenkorngroße Nebenschilddrüsen, die meist dorsal am oberen und unteren Schilddrüsenpol zu finden sind. Sie haben einen einfachen histologischen Aufbau und sind aus dicht gelagerten endokrinen Drüsenzellen aufgebaut, die Hauptzellen genannt werden. Als helle Hauptzellen sind sie glykogenreich und wenig aktiv, als dunkle Hauptzellen sind sie aktiv hormonbildende Zellen. Sie bilden das Parathormon, das eine wesentliche Rolle bei der Aufrechterhaltung der Kalziumhomöostase spielt und bei Bedarf für den Abbau von Apatit (mit Freisetzung von Kalzium) aus dem Knochen verantwortlich ist.

Schilddrüse:KarzinomKarzinom:SchilddrüseDer Mensch besitzt 4 Nebenschilddrüse\bEpithelkörperchen\bweizenkorngroße Nebenschilddrüsen (Gll. parathyroideae), die der Schilddrüse inGlandula:parathyroidea\t \"siehe Nebenschilddrüse paariger Anordnung angelagert sind. Ein Paar findet sich in variabler Lage dorsal am unteren Schilddrüsenpol. Das zweite Paar liegt an variabler Stelle dorsolateral an den Schilddrüsenlappen oder an deren oberem Pol. Die Epithelkörperchen liegen oft innerhalb der Schilddrüsenkapsel, können aber auch außerhalb von ihr vorkommen. Nicht selten kommen Nebenschilddrüsen in atypischer (ektopischer) Lage vor.
Das untere Nebenschilddrüsenpaar entstammt dem Entoderm der 3., das obere Paar dem Entoderm der 4. Schlundtasche.

Morphologie

Das Epithelkörperchen weist lichtmikroskopisch im H. E.-Präparat eine einfache Struktur auf (Abb. 11.22). Dicht gelagerte kleine bis mittelgroße Epithelzellen bilden unregelmäßige Stränge und Knäuel, die durch zarte Bindegewebssepten begrenzt werden. Fenestrierte KapillarenKapillare:fenestrierteBlutkapillare:fenestrierte sind zahlreich. Mitunter findet man kleine follikelähnliche Formationen. Ab der Pubertät treten mit fortschreitendem Alter mehr und mehr univakuoläre Fettzellen im Drüsengewebe auf. Im Parenchym der Epithelkörperchen lassen sich Haupt- und oxyphile Zellen unterscheiden. Allerdings kommen auch alle möglichen Zwischenformen zwischen Haupt- und oxyphilen Zellen vor. Daraus lässt sich schließen, dass in den Epithelkörperchen nur ein Zelltyp vorherrscht, der verschiedene funktionelle Phasen durchlaufen kann.
HauptzellenDie meisten Zellen sind Hauptzelle:NebenschilddrüseHauptzellen (Abb. 11.22, Abb. 11.23), die einen polygonalen Umriss haben und einen rundlichen, oft recht dichten Kern aufweisen. Man findet helle und dunkle Hauptzellen, die den funktionellen Phasen eines Zelltyps entsprechen:
  • Helle Hauptzellen sind relativ glykogenreich und können auch kleine Lipidtropfen enthalten. Glykogen und Lipid gehen meist beim Einbettungsprozess verloren, daher vor allem das helle Aussehen des Zytoplasmas. Sie gelten als eher ruhende Zellen.

  • Die dunklen Hauptzellen enthalten mehr Zellorganellen als die hellen und werden daher als die aktiveren Zellen angesehen. Dichte rundliche Sekretionsgranula (Durchmesser 200–400 nm) sind aber insgesamt relativ selten und kommen vor allem in der Zellperipherie vor.

Bei normalen Erwachsenen sind 7080 % der Hauptzellen helle (ruhende) Zellen.
Oxyphile ZellenDie recht großen oxyphilen Zelle:oxyphile, NebenschilddrüseZellen (Abb. 11.22, Abb. 11.24) besitzen im H. E.-Präparat ein rötliches (azido- = oxyphiles) Zytoplasma und einen dichten kleinen Kern. Die Azidophilie entspricht hier einem hohen Gehalt an Mitochondrien, dessen Ursache und biologischer Sinn unklar sind. Diese Zellen treten erst in der späten Kindheit auf und machen weniger als 3 % der Epithelzellen aus.

MERKE

Die Epithelkörperchen bestehen aus dicht gelagerten Knäueln von Epithelzellen. Dabei handelt es sich um Hauptzellen, die beim Erwachsenen überwiegend nur mäßig aktiv sind und relativ viel Glykogen im Zytoplasma besitzen. Eine seltenere Variante der Hauptzellen sind die großen mitochondrienreichen oxyphilen Zellen.

Parathormon

Die Epithelzellen der Gll. parathyroideae bilden und sezernieren das Parathormon (PTH, Parathyrin). Das Parathormon ist ein relativ großes Polypeptid aus 84 Aminosäuren, die aber nicht alle für die biologische Wirksamkeit des Hormons erforderlich sind.
WirkungenDas Parathormon:NebenschilddrüseHormon:ParathormonParathormon hebt den Parathormon:WirkungenBlutkalziumspiegel an, wenn dieser unter den Normalwert absinkt (Abb. 11.25). Die PTH-Wirkung auf die Knochenbildung ist komplex und noch nicht in jeder Hinsicht geklärt. PTH bindet sich an Osteoblasten, da diese (und nicht dieOsteoblast:Parathormon Osteoklasten) PTH-Rezeptoren besitzen (Abb. 3.2.38). Die Osteoblasten bilden dann Faktoren, die die Osteoklasten aktivieren, Kalzium aus der Knochenmatrix herauszulösen. In der Niere fördert PTH die Rückresorption von Kalzium und die Ausscheidung von Phosphat. Zusammen mit Kalzitonin und dem Vitamin-D-Hormon regelt es den Blutkalziumspiegel (Abb. 11.25).
RegulationHormonsynthese und -ausschüttung werdenParathormon:Regulation von der Konzentration an ionisiertem Kalzium im Blut gesteuert. Die PTH bildenden Zellen besitzen in ihrer Zellmembran einen Kalziumsensor. Der Kalziumsensor ist ein komplexes Protein mit extrazellulärer kalziumbindender Komponente, 7 Transmembrankomponenten und einem intrazellulären Anteil, der über G-Protein und Phospholipase C die PTH-Bildung steuert; er hat bei hohem Kalziumspiegel einen hemmenden Einfluss auf die PTH-Sekretion. Bei niedrigem Kalziumspiegel verliert der Sensor seine hemmende Wirkung und Produktion und Sekretion von PTH werden stimuliert.
HormonrezeptorHormon:RezeptorDer PTH-Rezeptor der Zielzellen weist große extrazelluläre Domänen, 7 Transmembrankomponenten und umfangreiche intrazelluläre Domänen auf. Der Rezeptor bildet einen Komplex mit Adenylatzyklase und G-Protein. Interessanterweise gibt es wesentliche Übereinstimmungen zwischen PTH- und Kalzitoninrezeptor. Ähnliche Rezeptoren besitzen u. a. auch Glukagon, Sekretin und vasoaktives intestinales Peptid.

MERKE

Parathormon verhindert ein Absinken des Blutkalziumspiegels und fördert den Anstieg des Kalziumspiegels durch indirekte Stimulierung der Osteoklasten.

Klinik

Hypoparathyreoidismus, d. h. Mangel an PTH, führt zu Hypokalzämie und tetanischen Krämpfen, z. T. auch zu psychischen Symptomen (z. B. Reizbarkeit und depressiver Stimmung). Bei chronischem Hypoparathyreoidismus können Skelettveränderungen (Hyperostosen mit abnormer Knochendichte) auftreten. Hyperparathyreoidismus, d. h. Überschuss an PTH, kann durch gutartige Tumoren (Adenome, oft nur einer Drüse) verursacht werden und führt zu Hyperkalzämie, Hyperkalzurie, Hypophosphatämie und Hyperphosphaturie. Hyperparathyreoidismus verursacht oft schwere Symptome, z. B. Muskelschwäche, mentale Symptome wie Lethargie, Ablagerung von Kalziumsalzen im Nierengewebe, Nierensteine, Knochenresorption, Ulcus duodeni, Pankreatitis. Beim Pseudohypoparathyreoidismus, einer genetischen Erkrankung, sprechen die Zielzellen unzureichend auf PTH an. Die Symptome ähneln denen des Hypoparathyreoidismus.

Nebenniere

W. Kummer, U. Welsch

Zur Orientierung

Die Nebenniere besteht aus 2 verschiedenen Anteilen mit unterschiedlicher Entwicklung, dem Nebennierenmark und der Nebennierenrinde. Das Mark ist aus dicht gepackten polygonalen Zellen aufgebaut, von denen die meisten Adrenalin und ein geringerer Teil Noradrenalin bilden. Auffallend sind außerdem große Drosselvenen und einzelne Ganglienzellen. Die Rinde besteht aus 3 Schichten Steroidhormon bildender Zellen:

  • der Zona glomerulosa (bildet Mineralokortikoide, insbesondere Aldosteron)

  • der Zona fasciculata (bildet Glukokortikoide, z. B. Kortisol)

  • der Zona reticularis (bildet neben Glukokortikoiden auch männliche Geschlechtshormone)

Die Epithelzellen der Nebennierenrinde, ganz besonders der Zona fasciculata, sind wie alle Steroidhormon bildende Zellen gekennzeichnet durch Einlagerung von Lipidtropfen, viel glattes ER und tubuläre Mitochondrien.

Linke und rechte NebenniereHyperparathyreoidismusPseudohypoparathyreoidismusAdenom:HyperparathyreoidismusHypoparathyreoidismusNebenniere\b (Gl. suprarenalis) liegen kappenförmig am Glandula:suprarenalis\t \"siehe Nebenniereoberen Pol in der Fettkapsel der Nieren. Sie werden ungewöhnlich gut mit Blutgefäßen versorgt (jeweils 3 getrennte zuführende Arterien, aber nur eine abführende Vene). Jede Nebenniere ist ca. 1 cm dick und misst in der größten Ausdehnung von medial nach lateral mehrere cm.
Rinde und MarkDie Nebennieren bestehen aus 2 entwicklungsgeschichtlich und funktionell unterschiedlichen Anteilen, der Nebennierenrinde und dem Nebennierenmark (Abb. 11.26, Abb. 11.27). Mark:NebenniereNebenniere:MarkDiese 2 Anteile bilden bei vielen sog. Nebenniere:Anteileniederen Wirbeltieren getrennte Organe. Aus folgenden Gründen erscheint die enge räumliche Nähe, wie sie bei Mensch und Säugetieren vorliegt, vorteilhaft: Funktionell arbeiten Rinde und Mark bei der „Stressreaktion“ eng zusammen. StressreaktionGlukokortikoide der Rinde induzieren Glukokortikoide:Nebennierenrindemöglicherweise im Mark die Entstehung der Adrenalin bildenden (A-)Zellen aus Noradrenalin bildenden (NA-)Zellen. Steroide der Nebennierenrinde halten offenbar die endokrine Natur der Markzellen aufrecht, die sich ohne Glukokortikoide in fortsatztragende Neurone umwandeln. Die Rinde (Kortex) macht ca. 80 % des Organs aus und ist in vivo aufgrund ihres Lipidreichtums von gelblicher Farbe. Der kleinere Markanteil (Medulla) ist von graurötlicher Farbe und füllt nicht das ganze Organ aus. Es gibt daher Bereiche, in denen die Rinden der gegenüberliegenden Seiten direkt aufeinanderliegen. Im höheren Alter werden Außen- und Innenzone der Rinde auffallend dünn. Rinde und Mark sind reich mit weiten fenestrierten Blutkapillaren versehen, an die jede hormonbildende Zelle direkt angrenzt.
EntwicklungDie Rinde entsteht am Ende des Nebenniere:Entwicklung1. Embryonalmonats aus dem Zölomepithel der dorsalen Abdominalhöhle. Die Vorläufer des Marks entstammen der Neuralleiste und entsprechen Vorstufen sympathischer Neurone, die im 2. Embryonalmonat in die Nebenniere einwandern. Die Nebennierenrinde durchläuft vor und nach der Geburt ausgeprägte Umwandlungsprozesse. Ihr größtes relatives Gewicht hat sie im 4. Embryonalmonat.

Nebennierenrinde

Die Nebennierenrinde wird von einer Kapsel bedeckt, von der aus zarte gefäßreiche und nervenfaserführende Bindegewebssepten in die Tiefe ziehen. Die Rinde wird in die 3 Zonen gegliedert, die kontinuierlich ineinander übergehen (Abb. 11.26, Abb. 11.27, Abb. 11.28):
  • Zona glomerulosa

  • Rinde:Nebenniere\bNebenniere:Rinde\bZona fasciculata

  • Zona reticularis

In allen 3 Zonen werden aus der Ausgangssubstanz Cholesterin chemisch verwandte Steroidhormone unterschiedlicher Funktion Steroidhormon:Nebennierenrindegebildet, was sich in einer ähnlichen Morphologie aller endokrinen Zellen der Rinde widerspiegelt: Sie sind reich an glattem ER und Mitochondrien, die meistens vom tubulären Typ sind.
Zona glomerulosa
MorphologieDie außen gelegene Zona glomerulosa ist relativ schmal. Die endokrinen Zellen bilden knäuel- oder bogenförmige Formationen (Abb. 11.28). Unmittelbar unter der Kapsel sind die Zellen relativ klein und entsprechen z. T. Stammzellen. Die Zellen sind im H. E.-Präparat überwiegend azidophil (Rotfärbung). Ihre Kerne sind kleiner und dunkler als die der Zona fasciculata. Sie enthalten relativ wenig Lipidtropfen und sind oft sehr mitochondrienreich (Abb. 11.29), wobei ungewöhnlich ist, dass die Mitochondrien ganz überwiegend Cristae bilden.
MineralokortikoideIn der Zona:glomerulosaZona glomerulosa Mineralokortikoidentsteht das Mineralokortikoid Aldosteron, dessen Hauptfunktion Hormon:AldosterondarinAldosteron besteht, vor allem in der Niere Natriumverluste auszugleichen. Aldosteron steht nur zu einem geringen Teil unter dem Einfluss des ACTH (Kap. 11.3.2), es bildet mit Angiotensin II und Renin eine funktionelle Einheit.
Zona fasciculata
MorphologieDie breite mittlere Zona fasciculata besteht aus radiär angeordneten polygonalen oder ovalen Zellen (Abb. 11.28, Abb. 11.30) mit kugeligen hellen Kernen (Abb. 11.28, Abb. 11.31). Alle Zellen besitzen Lipidtropfen und ein reich entwickeltes glattes ER (Abb. 11.31a). Die Mitochondrien sind groß und vom tubulären Typ (Abb. 11.31b). Verbreitet kommen auch Lysosomen vor. Golgi-Apparat und raues ER sind relativ klein bzw. gering entwickelt. Der Reichtum an hellen Vakuolen, die durch Herauslösen der Fetttropfen bei der Einbettung entstehen, ist für den „schaumigen“ Eindruck im lichtmikroskopischen Routinepräparat verantwortlich (Abb. 11.30b, Abb. 11.31a).
GlukokortikoideDie Zellen Zona:fasciculatader Zona fasciculataGlukokortikoide:Nebenniere bilden Glukokortikoide mit Kortisol (= Hydrokortison) als KortisolHauptrepräsentanten. HydrokortisonSie haben vielfältige Funktionen, die auch in Wechselwirkung mit den Katecholaminen des Marks stehen. Dies ist z. B. im Rahmen der Stressreaktion wichtig. Sie steigern den Blutzuckerspiegel, beeinflussen den Proteinstoffwechsel katabol, regulieren die Mobilisierung von Fettsäuren, beeinflussen den Wasserhaushalt, steigern die Herztätigkeit und Magensaftbildung und unterdrücken die Entzündungsreaktion. Die Glukokortikoidbildung wird von ACTH gesteuert.
Zona reticularis
MorphologieDie innen gelegene Zona reticularis grenzt an das Mark. Ihre Zellen bilden verzweigte Stränge und besitzen ein ausgeprägt azidophiles Zytoplasma (Abb. 11.27, Abb. 11.28, Abb. 11.32). Die Zahl der Lipidtropfen ist klein; Lipofuszingranula (Endformen der Lysosomen) sind zahlreich; die Kerne sind oft sehr dicht und zeigen Zeichen der Degeneration.ACTH:Glukokortikoide
AndrogeneIn der Zona Zona:reticularisreticularis Hormon:AndrogeneAndrogeneentstehen neben Glukokortikoiden auch Androgene (z. B. Dehydroepiandrosteron), die an anderen Stellen, u. a. in Hoden, Ovar und Prostata, zu Testosteron oder auch Östrogenen umgewandelt werden.

MERKE

Die Rindenzellen sind durch Lipidtropfen, glattes ER und meistens tubuläre Mitochondrien gekennzeichnet. In der äußeren Zone (Zona glomerulosa) bilden die Zellen Knäuel oder Arkaden und synthetisieren das Mineralokortikoid Aldosteron:Zona reticularisAldosteron. In der breiten mittleren Zone (Zona fasciculata) bilden die Zellen radiär angeordnete gerade Stränge, die Glukokortikoide produzieren. Die Innenzone (Zona reticularis) besteht aus verzweigten Zellsträngen, die neben Glukokortikoiden auch Androgene bilden.

Klinik

Eine Überfunktion der Nebennierenrinde kann durch Adenome oder Karzinome verursacht werden. Die exzessive Bildung der einzelnen Hormone führt zu Cushing-Syndrom (Kortisol), Aldosteronismus (Aldosteron), adrenalem Virilismus bzw. Vermännlichung (adrenokortikale Androgene).

Beim klassischen Morbus Cushing werden die Überproduktion von Glukokortikoiden und Hyperplasie der Nebennierenrinde infolge eines basophilen Hypophysentumors verursacht. Typische

Symptome sind Stammfettsucht, Bluthochdruck und Osteoporose. Ähnliche Symptome können andere Ursachen haben, z. B. lang andauernde medikamentöse Einnahme von Glukokortikoiden.

Aldosteronismus wird üblicherweise durch ein Aldosteron bildendes Adenom verursacht (Conn-Syndrom); Symptome sind: Hypokaliämie, diastolischer Bluthochdruck, Muskelschwäche, Müdigkeit, Kopfschmerzen u. a.

In der Kindheit kann eine angeborene Nebennierenhyperplasie auftreten. Ursache sind meist Enzymdefekte der Steroidsynthese auf genetischer Basis. Die Symptome reichen von Vermännlichung bei Mädchen bis zu Verweiblichung bei Jungen. Der häufige Defekt der C21-Hydroxylierung führt zu Vermännlichung mit oder ohne Salzverlust.

Eine Unterfunktion der Nebennierenrinde wird erst erkennbar, wenn mehr als 90 % des Gewebes zerstört sind (primäre adrenokortikale Insuffizienz, Addison-Krankheit). Ursachen können z. B. Tuberkulose oder Kryptokokkose sein, häufig auch eine Atrophie aufgrund eines Autoimmunprozesses. Die Patienten leiden an Anorexie, Schwäche, Übelkeit, Überpigmentierung der Haut, niedrigem Blutdruck u. a.

Nebennierenmark

Nebenniere:HyperplasieMorbus:CushingMorbus:AddisonKortisol:Cushing-SyndromHyperplasie:NebennierenrindeGlukokortikoide:Cushing-SyndromCushing-SyndromConn-SyndromAndrogene:adrenokortikaleAldosteronismusAdenom:NebennierenrindeAdenom:AldosteronismusAddison-KrankheitDas Nebennierenmark baut sich aus modifizierten, fortsatzlosen sympathischen Neuronen auf. Sie bilden die Hormone Adrenalin und Noradrenalin. In den menschlichen Markzellen sind zusätzlich verschiedene Neuropeptide nachgewiesen, besonders Opioide.
Das Mark wird zu erheblichem Nebenniere:Mark\bMark:Nebenniere\bAnteil durch direkt in das Mark laufende Arteriolen versorgt, erhält aber auch Blut aus den Kapillaren und Venolen der Rinde. Eine vaskuläre Besonderheit sind die weiten Drosselvenen des Marks, deren Media auffallendeDrosselvene:Nebennierenmark, unterschiedlich dicke Stränge glatter Muskelzellen besitzt (Abb. 11.26, Abb. 11.32).
Nebennierenmarkzellen
Die Markzellen werden von präganglionären cholinergen sympathischen Neuronen innerviert, die mit den Drüsenzellen echte Synapsen bilden. Das Mark kann daher als endokrine Variante eines sympathischen Ganglions angesehen werden. Diese Fasern erreichen erst kurz nach der Geburt das Mark.Mark:NebenniereNebenniere:Mark
LichtmikroskopieDie relativ großen, oft länglichen oder polygonalen und dicht gelagerten Markzellen bilden unregelmäßige strangförmige Strukturen (Abb. 11.33). Im H. E.-Präparat ist das Zytoplasma oft feingranulär und blassviolett gefärbt. Die Kerne sind euchromatinreich. Nach Fixierung mit Kaliumbichromat sind die Markzellen gelblich braun gefärbt. Diese Fixierungsform ist ein Nachweis für Katecholamine (Adrenalin, Noradrenalin), die durch das Bichromat oxidiert werden. Die Zellen bezeichnet man daher auch als chromaffine Zellen (so wie die serotoninhaltigen Zelle:chromaffine, Nebennierenmarkenterochromaffinen Zellen des Magen-Darm-Trakts). Im Mark lassen sich mit speziellen histochemischen Färbungen Adrenalin (A) und Noradrenalin (NA) bildende Zellen feststellen, erstere machen ungefähr 85 %, letztere 15 % der endokrinen Markzellen aus.
ElektronenmikroskopieImMark:NebenniereNebenniere:Mark Elektronenmikroskop enthalten Elektronenmikroskopie:Nebennierenmarkbeide Zellen zahlreiche elektronendichte Granula (Durchmesser 150–300 nm, Abb. 11.34). Die NA-haltigen Granula sind relativ klein und dichter als die der A-haltigen Granula. Außer Katecholaminen enthalten die Sekretionsgranula Kalzium, Adeninnukleotide, verschiedene Neuropeptide und Chromogranin.
Weitere ZellenIm Mark kommen regelmäßig kleine Gruppen multipolarer Ganglienzellen vor (Abb. 11.33). Zwischen den verschiedenen chromaffinen Zellen treten schmale Zellen (sustentakuläre Zellen) auf, welche die Gliakomponente des Nebennierenmarks repräsentieren.

MERKE

Das Nebennierenmark besteht aus 2 verschiedenen Typen von fortsatzlosen modifizierten Sympathikusneuronen. Die Mehrzahl der Zellen produziert Adrenalin, eine kleinere Zahl Noradrenalin. Im Nebennierenmark kommen Drosselvenen vor.

Hormone
Adrenalin steigert u. a. die Herzfrequenz, Hormon:NebennierenmarkHormon:AdrenalinAdrenalinfördert den Abbau von Glykogen und die Freisetzung von Fettsäuren. Dadurch werden für die Energiegewinnung geeignete Substrate bereitgestellt. Hungergefühl wird unterdrückt. In der Fetalperiode, wenn das Mark noch nicht cholinerg innerviert ist, wird die Adrenalinsekretion durch Sauerstoffmangel (Hypoxie) ausgelöst. Die damit einhergehende Kreislaufaktivierung ist eine sinnvolle Maßnahme zur Verbesserung der Sauerstoffversorgung der Organe, da der Fetus den Sauerstoff über die Plazenta und nicht über die Lungenatmung bezieht.
Retroperitoneale Paraganglien
Diese gehören streng genommen nicht zur Nebenniere, da sie außerhalb dieser entlang der Bauchaorta liegen, erfüllen aber vor der Geburt die gleiche Funktion wie das Nebennierenmark. Das größte dieser bis zu 26 einzelnen Paraganglien ist das an der A. mesenterica inferior gelegene paarige Zuckerkandl-Organ. Paraganglien entwickeln sich Zuckerkandl-OrganParaganglion:retroperitonealesebenfalls aus Sympathikoblasten, werden aber nicht innerviert. Ein einziger endokriner Zelltyp setzt bei Hypoxie Noradrenalin aus Sekretionsgranula frei und bewirkt damit gemeinsam mit dem fetalen Nebennierenmark die Kreislaufaktivierung. Nach der Geburt bilden sie sich weitgehend zurück.

Klinik

Tumoren, die Katecholamine sezernieren, heißen Phäochromozytome. Sie leiten sich oft vom Nebennierenmark her, können aber auch aus den retroperitonealen Paraganglien entstehen, in weniger als 10 % der Fälle sind sie bösartig. Ein häufiges Symptom ist erhöhter Blutdruck.

Lernhinweise zu Kapitel 11 Phäochromozytom▸ im Anhang

Holen Sie sich die neue Medizinwelten-App!

Schließen