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Allgemeine Hormonlehre und Regelkreise
Hormone werden nach chemischer Struktur in Peptid-/Proteinhormone, Steroidhormone und Aminosäurederivate (u. a. Katecholamine, Schilddrüsenhormone) eingeteilt, was ihren Wirkmechanismus bestimmt. Wasserlösliche Hormone binden an Membranrezeptoren und wirken über Second Messenger, lipophile Hormone diffundieren durch die Zellmembran und binden an intrazelluläre Rezeptoren, die die Gentranskription regulieren. Endokrine Regelkreise arbeiten überwiegend über negative Rückkopplung (Feedback), um Hormonspiegel konstant zu halten.
- ❗ Peptidhormone/Katecholamine: Membranrezeptor (schnell, Second Messenger wie cAMP, IP3/DAG)
- ❗ Steroid-/Schilddrüsenhormone: intrazellulärer/nukleärer Rezeptor (langsam, Genexpression)
- Negative Rückkopplung = häufigstes Prinzip: steigt das Effektorhormon, wird die übergeordnete Achse gehemmt
- Hypothalamus-Hypophysen-Achsen als klassisches Regelkreis-Beispiel (z. B. TRH → TSH → T3/T4)
- Rezeptortypen: G-Protein-gekoppelte Rezeptoren, Rezeptor-Tyrosinkinasen, Ionenkanal-Rezeptoren, nukleäre Rezeptoren
Quellen
- Schmidt/Lang/Heckmann „Physiologie des Menschen“ (Springer)
- IMPP Gegenstandskatalog GK1 (Erster Abschnitt der Ärztlichen Prüfung)
- Cooper: „Signaling Molecules and Their Receptors“, in: The Cell – A Molecular Approach (NCBI Bookshelf)
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Allgemeine Hormonlehre und Regelkreise
Hormone sind Signalmoleküle, die endokrin (über das Blut), parakrin (auf Nachbarzellen) oder autokrin (auf die sezernierende Zelle selbst) wirken. Die chemische Klasse bestimmt maßgeblich den Wirkmechanismus: wasserlösliche Hormone (Peptide, Proteine, Katecholamine) können die Zellmembran nicht passieren und binden an Oberflächenrezeptoren, die über Second-Messenger-Systeme (cAMP via Gs/Gi-Protein, IP3/DAG via Gq-Protein, Tyrosinkinase-Kaskaden) schnelle, meist kurzfristige Effekte auslösen. Lipophile Hormone (Steroide, Schilddrüsenhormone, Calcitriol) diffundieren durch die Membran und binden an intrazelluläre oder nukleäre Rezeptoren, die als Transkriptionsfaktoren wirken und über veränderte Genexpression langsamere, aber anhaltende Effekte erzielen. Endokrine Regelkreise, meist als mehrstufige Achsen (Hypothalamus → Hypophyse → periphere Drüse) organisiert, werden überwiegend durch negative Rückkopplung stabilisiert: das Endeffektorhormon hemmt übergeordnete Zentren und begrenzt so seine eigene weitere Ausschüttung.
Regelkreis-Prinzipien und Beispiele
Klassisches Beispiel: Hypothalamus sezerniert TRH, das die Hypophyse zur TSH-Ausschüttung anregt, TSH stimuliert die Schilddrüse zur T3/T4-Produktion; steigende T3/T4-Spiegel hemmen wiederum TRH- und TSH-Sekretion (langer Feedback-Loop) – analog für die HPA-Achse (CRH-ACTH-Cortisol) und die gonadale Achse (GnRH-LH/FSH-Sexualsteroide).
Positive Rückkopplung ist selten, aber physiologisch bedeutsam, z. B. beim LH-Anstieg vor der Ovulation (Östrogen stimuliert kurzzeitig die LH-Ausschüttung) oder bei der Oxytocin-Ausschüttung während der Geburt (Ferguson-Reflex).
Rezeptor-Down-/Up-Regulation: Dauerhaft erhöhte Hormonspiegel können zur Verminderung der Rezeptordichte (Downregulation) und damit zur verminderten Zielzellantwort führen – Grundlage für Toleranzphänomene.
- ❗ Second-Messenger-Systeme ermöglichen Signalverstärkung (Amplifikation) – ein Hormonmolekül aktiviert eine Kaskade mit vielen Effektormolekülen
- Steroidhormone werden nicht gespeichert, sondern bei Bedarf de novo aus Cholesterin synthetisiert – im Gegensatz zu Peptidhormonen (in Vesikeln gespeichert)
- Transportproteine (z. B. Thyroxin-bindendes Globulin, Cortisol-bindendes Globulin) puffern freie Hormonspiegel lipophiler Hormone im Blut
- Kurzer Feedback-Loop: Hypophysenhormon hemmt direkt den Hypothalamus (z. B. TSH hemmt TRH-Sekretion)
- ⚠️ Prüfungsfalle: Positive Rückkopplung ist die Ausnahme (LH-Peak, Oxytocin) – in Prüfungsfragen wird oft fälschlich negative Rückkopplung als Standardantwort für jeden Regelkreis erwartet
- ⚠️ Verwechslung: Membranrezeptor-vermittelte Wirkung ist schnell und oft kurzfristig, nukleäre Rezeptor-vermittelte Wirkung (Steroide) ist langsam (Stunden) aber anhaltend – nicht die Geschwindigkeiten vertauschen
Quellen
- Schmidt/Lang/Heckmann „Physiologie des Menschen“ (Springer)
- IMPP Gegenstandskatalog GK1 (Erster Abschnitt der Ärztlichen Prüfung)
- Cooper: „Signaling Molecules and Their Receptors“, in: The Cell – A Molecular Approach (NCBI Bookshelf)