Konzepte der Biologie – 1. Kanadische Ausgabe

Endokrine Drüsen

Die endokrinen Drüsen scheiden Hormone in die umgebende Zwischenzellflüssigkeit aus; diese Hormone diffundieren dann ins Blut und werden zu verschiedenen Organen und Geweben im Körper transportiert. Zu den endokrinen Drüsen gehören die Hypophyse, die Schilddrüse, die Nebenschilddrüse, die Nebennieren, die Keimdrüsen, die Zirbeldrüse und die Bauchspeicheldrüse.

Die Hypophyse, manchmal auch Hypophyse genannt, befindet sich an der Basis des Gehirns (Abbildung 11.23 a). Sie ist mit dem Hypothalamus verbunden. Der Hinterlappen speichert Oxytocin und das vom Hypothalamus produzierte antidiuretische Hormon und setzt sie frei. Der Vorderlappen reagiert auf die vom Hypothalamus produzierten Hormone, indem er seine eigenen Hormone produziert, von denen die meisten andere hormonproduzierende Drüsen regulieren.

Der Hypophysenvorderlappen produziert sechs Hormone: Wachstumshormon, Prolaktin, schilddrüsenstimulierendes Hormon, adrenocorticotropes Hormon, follikelstimulierendes Hormon und luteinisierendes Hormon. Das Wachstumshormon stimuliert zelluläre Aktivitäten wie die Proteinsynthese, die das Wachstum fördern. Prolaktin regt die Milchproduktion in den Milchdrüsen an. Die anderen vom Hypophysenvorderlappen produzierten Hormone regulieren die Hormonproduktion in anderen endokrinen Geweben (Tabelle 11.1). Der Hypophysenhinterlappen unterscheidet sich in seiner Struktur deutlich vom Hypophysenvorderlappen. Sie ist ein Teil des Gehirns, der sich vom Hypothalamus nach unten erstreckt, und enthält hauptsächlich Nervenfasern, die vom Hypothalamus zur Hypophysenhinterwand verlaufen.

Die Schilddrüse befindet sich im Hals, direkt unterhalb des Kehlkopfes und vor der Luftröhre (Abbildung 11.23 b). Sie ist eine schmetterlingsförmige Drüse mit zwei Lappen, die miteinander verbunden sind. Die Follikelzellen der Schilddrüse synthetisieren das Hormon Thyroxin, das auch als T4 bezeichnet wird, weil es vier Jodatome enthält, und Triiodthyronin, das auch als T3 bezeichnet wird, weil es drei Jodatome enthält. T3 und T4 werden von der Schilddrüse als Reaktion auf das vom Hypophysenvorderlappen produzierte schilddrüsenstimulierende Hormon freigesetzt, und sowohl T3 als auch T4 haben die Wirkung, die Stoffwechselaktivität im Körper anzuregen und den Energieverbrauch zu erhöhen. Ein drittes Hormon, Calcitonin, wird ebenfalls von der Schilddrüse produziert. Calcitonin wird als Reaktion auf eine steigende Kalziumionenkonzentration im Blut freigesetzt und hat die Wirkung, diese Konzentration zu senken.

Die meisten Menschen haben vier Nebenschilddrüsen, die Anzahl kann jedoch von zwei bis sechs variieren. Diese Drüsen befinden sich an der hinteren Oberfläche der Schilddrüse (Abbildung 11.23 b).

Die Nebenschilddrüsen produzieren Parathormon. Das Nebenschilddrüsenhormon erhöht die Kalziumkonzentration im Blut, wenn der Kalziumionenspiegel unter den Normalwert fällt.

Die Nebennieren befinden sich an der Oberseite jeder Niere (Abbildung 11.23 c). Die Nebennieren bestehen aus einer äußeren Nebennierenrinde und einem inneren Nebennierenmark (Medulla). Diese Regionen sezernieren verschiedene Hormone.

Die Nebennierenrinde produziert Mineralocorticoide, Glucocorticoide und Androgene. Das wichtigste Mineralocorticoid ist Aldosteron, das die Konzentration von Ionen in Urin, Schweiß und Speichel reguliert. Die Ausschüttung von Aldosteron aus der Nebennierenrinde wird durch eine Abnahme der Natriumionenkonzentration im Blut, des Blutvolumens oder des Blutdrucks oder durch einen Anstieg des Kaliumspiegels im Blut stimuliert. Die Glukokortikoide sorgen für die Aufrechterhaltung des richtigen Blutzuckerspiegels zwischen den Mahlzeiten. Sie steuern auch die Reaktion auf Stress, indem sie die Glukosesynthese aus Fetten und Proteinen erhöhen und in Wechselwirkung mit Epinephrin eine Vasokonstriktion bewirken. Androgene sind Sexualhormone, die in geringen Mengen von der Nebennierenrinde produziert werden. Sie haben normalerweise keinen Einfluss auf die Geschlechtsmerkmale und können die von den Keimdrüsen freigesetzten Sexualhormone ergänzen. Das Nebennierenmark enthält zwei Arten von Sekretionszellen: eine, die Epinephrin (Adrenalin) produziert, und eine andere, die Norepinephrin (Noradrenalin) produziert. Adrenalin und Noradrenalin bewirken unmittelbare, kurzfristige Veränderungen als Reaktion auf Stressfaktoren und lösen die so genannte Kampf-oder-Flucht-Reaktion aus. Zu diesen Reaktionen gehören eine erhöhte Herzfrequenz, Atemfrequenz, Herzmuskelkontraktionen und ein erhöhter Blutzuckerspiegel. Sie beschleunigen auch den Abbau von Glukose in der Skelettmuskulatur und von gespeicherten Fetten im Fettgewebe und leiten den Blutfluss in Richtung Skelettmuskulatur und weg von Haut und Eingeweiden um. Die Freisetzung von Adrenalin und Noradrenalin wird durch Nervenimpulse des sympathischen Nervensystems stimuliert, die vom Hypothalamus ausgehen.

Das Pankreas ist ein längliches Organ, das zwischen dem Magen und dem proximalen Teil des Dünndarms liegt (Abbildung 11.23 d). Es enthält sowohl exokrine Zellen, die Verdauungsenzyme ausscheiden, als auch endokrine Zellen, die Hormone freisetzen.

Die endokrinen Zellen der Bauchspeicheldrüse bilden Cluster, die Pankreasinseln oder Langerhans-Inseln genannt werden. Zu den Zelltypen in jeder Bauchspeicheldrüseninsel gehören die Alphazellen, die das Hormon Glukagon produzieren, und die Betazellen, die das Hormon Insulin produzieren. Diese Hormone regulieren den Blutzuckerspiegel. Alphazellen setzen Glukagon frei, wenn der Blutzuckerspiegel sinkt. Wenn der Blutzuckerspiegel ansteigt, schütten die Betazellen Insulin aus. Glukagon bewirkt, dass Glukose aus der Leber ins Blut abgegeben wird, und Insulin erleichtert die Aufnahme von Glukose in die Körperzellen.

Die Keimdrüsen – die männlichen Hoden und die weiblichen Eierstöcke – produzieren Steroidhormone. Die Hoden produzieren Androgene, allen voran Testosteron, die für die Entwicklung der sekundären Geschlechtsmerkmale und die Produktion von Samenzellen sorgen. Die Eierstöcke produzieren Östrogen und Progesteron, die sekundäre Geschlechtsmerkmale hervorrufen, die Produktion von Eizellen regulieren, die Schwangerschaft kontrollieren und den Körper auf die Geburt vorbereiten.

Es gibt mehrere Organe, deren primäre Funktionen nicht endokrin sind, die aber auch endokrine Funktionen besitzen. Dazu gehören das Herz, die Nieren, die Därme, der Thymus und das Fettgewebe. Das Herz hat endokrine Zellen in den Wänden der Vorhöfe, die als Reaktion auf ein erhöhtes Blutvolumen ein Hormon freisetzen. Es bewirkt eine Verringerung des Blutvolumens und des Blutdrucks und reduziert die Konzentration von Na+ im Blut.

Der Magen-Darm-Trakt produziert mehrere Hormone, die die Verdauung unterstützen. Die endokrinen Zellen befinden sich in der Schleimhaut des Magen-Darm-Trakts im gesamten Magen und Dünndarm. Sie lösen die Freisetzung von Magensaft aus, der dazu beiträgt, die Nahrung im Magen-Darm-Trakt aufzuspalten und zu verdauen.

Auch die Nieren haben eine endokrine Funktion. Zwei dieser Hormone regulieren die Ionenkonzentration und das Blutvolumen bzw. den Blutdruck. Erythropoietin (EPO) wird von den Nieren als Reaktion auf einen niedrigen Sauerstoffgehalt freigesetzt. EPO regt die Bildung von roten Blutkörperchen im Knochenmark an. EPO wurde von Sportlern zur Leistungssteigerung eingesetzt. EPO-Doping birgt jedoch auch Risiken, da es das Blut verdickt und die Belastung des Herzens erhöht; außerdem steigt das Risiko von Blutgerinnseln und damit von Herzinfarkten und Schlaganfällen.

Der Thymus befindet sich hinter dem Brustbein. Die Thymusdrüse produziert Hormone, die sogenannten Thymosine, die zur Entwicklung der Immunreaktion bei Säuglingen beitragen. Das Fettgewebe produziert als Reaktion auf die Nahrungsaufnahme das Hormon Leptin. Leptin erzeugt ein Sättigungsgefühl nach dem Essen und verringert das Verlangen nach weiterem Essen.