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Regelkreise und Hierarchie der hormonellen Steuerung

 
Inhaltsübersicht:
Hormonkonzentration
Technische Regelkreise
Physiologische Regelkreise
Hierarchische Struktur der hormonellen Steuerung

 

Hormonkonzentration

Kleinste Veränderungen der Hormonkonzentration haben weit reichende Folgen

Damit Hormone die gewünschte Wirkung entfalten können, muss immer eine genau festgelegte Menge davon im Blut vorhanden sein. Die Konzentrationen sind aber so gering, dass schon allerfeinste Abweichungen weit reichende Folgen haben können. Aus diesem Grund ist ein "Reglersystem" für die Stimulation der Hormonausschüttung ins Blut und die Hemmung dieser Ausschüttung für jedes Hormon vorhanden. Dieses Reglersystem arbeitet, wie ein Regelkreis.

 

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Technische Regelkreise

Technischer Regelkreis der Zimmertemperatur.

Aus der Technik sind Regelkreise nichts neues. Das Beispiel zeigt die Regulation der Zimmertemperatur auf einen festgelegten Wert. Sie ist die Regelgröße und soll konstant bei 23 Grad gehalten werden. Das Zimmer ist ein abgegrenzter Raum, der als "geregeltes System" bezeichnet wird. Dabei wird der Ofen mit in das System einbezogen. Mit Hilfe des Ofens soll im Zimmer die vorgegebene Regelgröße von 23 Grad erhalten werden. In diesem geregelten System wird der Raum als Regelstrecke und der Ofen als Stellglied bezeichnet. Über einen Fühler, in unserem Beispiel das Thermometer, wird der derzeitige Istwert, die Raumtemperatur ermittelt. Dieser Wert wird an den Regler des Systems, den Thermostat weitergegeben. Der Regler vergleicht jetzt den Istwert, mit dem Sollwert von 23 Grad. Wird eine Abweichung des Istwertes vom Sollwert festgestellt, ist es im Zimmer z. B. nur 18 Grad statt 23 Grad, so gibt der Regler einen Befehl zur Veränderung der Brennstoffzufuhr für den Ofen. Dieser Befehl wird Stellgröße genannt. Die Stellgröße bewirkt Veränderungen im Stellglied (Ofen). Auf diese Art ist ein Kreislauf entstanden, der ohne äußere Einwirkung selbsttätig die Raumtemperatur regelt. Auftretende Störungen, z. B. der Wärmeverlust des Zimmers durch das Fenster, werden so fortlaufend festgestellt und korrigiert.

 

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Physiologische Regelkreise

Physiologische Regelkreise für hormonale oder nervale Informationen.

Die meisten Regelprozesse im menschlichen Körper, auch die der hormonellen Steuerung, funktionieren nach dem gleichen Prinzip. Die Regelgröße, im vorherigen Beispiel die Raumtemperatur, kann im menschlichen Körper entweder eine chemische Größe, z. B. der Blutzuckergehalt, oder eine physikalische Größe, z. B. die Körpertemperatur, sein. Gemessen wird der entsprechende Wert mit Hilfe von Rezeptoren. Diese Rezeptoren sind sehr spezifisch und an den Orten im Körper angebracht, wo die Auswirkungen der zu regelnden Größe besonders stark sind. Das Regelzentrum für die meisten physiologischen Vorgänge befindet sich im Zentralnervensystem, insbesondere im Hypothalamus, obwohl es auch einige Regelvorgänge gibt, die nicht vom Zentralnervensystem gesteuert werden. Die Steuersignale des Regelzentrums werden über Nervenimpulse oder Hormone übertragen. Die Stellglieder, die aufgrund der Steuersignale ihre Aktivität verändern, können sehr unterschiedlich sein.

 

Regelkreise steuern weit reichende Funktionen des menschlichen Organismus automatisch

Grundsätzlich gibt es im menschlichen Körper vier verschiedene Arten von Veränderungsmöglichkeiten:
  • Die Durchlässigkeit der Zellwände kann verändert werden. Das wird auch als Membranpermeabilität bezeichnet, z. B. wird bei der Regelung des Blutzuckergehaltes über die Insulinfreisetzung die Membrandurchlässigkeit für Glucose verändert.
  • Die Muskelaktivität kann verändert werden, z. B. schlägt das Herz, das ein Muskel ist, schneller, wenn der Blutdruck sinkt.
  • Die Stoffwechselaktivität kann verändert werden.
  • Die Sekretionsaktivität von Drüsen kann verändert werden. Ein Beispiel ist die vermehrte Ausschüttung des Hormons Adrenalin bei Stress.

 

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Hierarchische Struktur der hormonellen Steuerung

Hierarchische Struktur und hormonelle Regelkreise.

Im Hormonsystem sind die Hirnregionen des Hypothalamus häufig das Regelzentrum. Über benachbarte Hirnregionen laufen hier die vielen Informationen aus der Außenwelt und aus dem Inneren des Organismus zusammen. In der Nähe liegt z. B. das limbische System, das die Emotionen steuert. So erklärt sich der Zusammenhang zwischen Gefühlen und Hormonspiegel. Auch eine Verbindung zum vegetativen Nervensystem wird im Bereich des Hypothalamus hergestellt.

Der Hypothalamus stellt verschiedene Hormone her, die den zweiten Regler im hormonellen System, den Hypophysenvorderlappen zur Produktion eigener Hormone hemmen oder anregen.

  • Releasing Hormone (RH) des Hypothalamus regen die Hormonausschüttung der Hypophyse an.
  • Inhibiting Hormone (IH) des Hypothalamus hemmen die Hormonausschüttung der Hypophyse.

Der Hypophysenvorderlappen produziert wiederum eigene Hormone, die die untergeordneten Hormondrüsen, z. B. die Schilddrüse, zur Produktion der peripher wirkenden Hormone anregt. Die Hormone des Hypophysenvorderlappens werden glandotrope Hormone (glandotrop = auf Drüsen einwirkend) genannt.

Die untergeordneten Hormondrüsen, z. B. die Schilddrüse, sind die letzten Glieder in der hormonellen Hierarchie. Sie produzieren peripher wirkende Hormone, die in den Zielzellen bestimmte Stoffwechseleffekte auslösen.

 

Manche Hormone wirken ohne Steuerung durch Hypothalamus oder Hypophyse

Dies ist der generelle Ablauf der hormonellen Steuerung. Es gibt aber auch Ausnahmen. Vom Hypophysenhinterlappen werden die Effektorhormone Adiuretin und Oxytocin ausgeschüttet, die ebenfalls direkt auf die Zielzellen wirken. Dabei wird der "Umweg" über eine untergeordnete Hormondrüse ausgelassen. Auch verschiedene andere Hormone wirken unabhängig von der Steuerung des Hypothalamus oder der Hypophyse, z. B. die Hormone der Bauchspeicheldrüse Insulin und Glukagon, oder das Parathormon der Nebenschilddrüsen.

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