Endokrine Organe
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Endokrine Organe Einteilung (1) endokrine Drüsen - Hypophyse - Epiphyse - Schilddrüse - Nebenschilddrüse - Nebenniere (2) endokrine Zellgruppen im/in - Hypothalamus - Pankreas (Langerhanssche Inseln) - Hoden (Leydigsche Zwischenzellen) - Ovar (Follikelepithel, Gelbkörper) - Plazenta (3) Einzelzellen v.a. im Verdauungskanal, in Lunge, Herz, Niere Endokrine Organe - produzieren Hormone - die über Gefäße (v.a. Blut, auch Lymphgefäße und interstitielle Flüssigkeit) - Zielzellen erreichen, die die Hormone - über Rezeptoren binden. Schlüssel-Schloß-Prinzip Endokrine Organe - produzieren Hormone - die über Gefäße (v.a. Blut, auch Lymphgefäße und interstitielle Flüssigkei - Zielzellen erreichen, die die Hormone - über Rezeptoren binden. Endokrine Organe haben keine Ausführungsgänge Sie haben eine enge Verbindung zum Gefäßsystem Hormonrezeptor-vermittelte Signalweiterleitung/-transduktion Rezeptorlokalisation - Zellmembran - Zytoplasma - im Kern hydrophile Hormone lipophile Hormone lipophile Hormone Signaltransduktions-Prinzipien bei 1. Membranrezeptoren Second messenger 2. cytosolischen und nukleären Rezeptoren Transkriptionsfaktoren Hormonrezeptor-vermittelte Signalweiterleitung/-transduktion 1. Membranrezeptoren Second messenger-Signaltransduktion zwei Prinzipien - G-Protein-gekoppelte Signaltransduktion - Rezeptor-Tyrosinkinasen Hormonrezeptor-vermittelte Signalweiterleitung/-transduktion 1. Membranrezeptoren Second messenger-Signaltransduktion zwei Prinzipien - G-Protein-gekoppelte Signaltransduktion - Rezeptor-Tyrosinkinasen Biologische Wirkung: Regulation der Aktivität bereits gebildeter Enzyme; dadurch schnelle Reaktion in Sekunden bis Minuten Hormonrezeptor-vermittelte Signalweiterleitung/-transduktion 2. cytosolischen und nukleären Rezeptoren Transkriptionsfaktoren Prinzip: Der Hormonrezeptorkomplex bindet an die hormone response elements (HRE) im Promotorbereich der Zielgene Biologische Wirkung - veränderte Genexpression - Translation von Zielproteinen/Enzymen Transkriptionsfaktoren Prinzip: Der Hormonrezeptorkomplex bindet an die Hormon response elements (HRE) im Promotorbereich der Zielgene. Biologische Wirkung - veränderte Genexpression - Translation von Zielproteinen/Enzymen langsame Wirkung innerhalb von Stunden bis Tagen Steuerung der endokrinen Organe und der Hormonbildung Thalamus - Filterstelle für aus der Körperperipherie, den inneren Organen und dem ZNS (z.B. Optik, Akustik, Geschmack) eingehenden Informationen - setzt Prioritäten im Hinblick auf übergeordnete Funktionsziele wie: Regulation von • Stoffwechsel • Körpertemperatur • Fortpflanzung - durch Koordination von humoralen und neuronalen Einflüssen Thalamus - Filterstelle für aus der Körperperipherie, den inneren Organen und dem ZNS (z.B. Optik, Akustik, Geschmack) eingehenden Informationen - setzt Prioritäten im Hinblick auf übergeordnete Funktionsziele wie: Regulation von • Stoffwechsel • Körpertemperatur • Fortpflanzung - durch Koordination von humoralen und neuronalen Einflüssen - Die Umsetzung der Prioritäten erfolgt u.a. über den Hypothalamus Dem Hypothalamus ist u.a. die Hypophyse nachgeschaltet. Hypophyse aus Adenohypophyse, Hypophysenvorderlappen, HVL und Neurohypophyse, Hypophysenhinterlappen, HHL Neurohypophyse aus - Eminentia mediana - leichte Erhebung im trichterförmigen basalen Teil des Hypothalamus, hervorgerufen durch ein Kapillarknäuel - Infundibulum (Hypophysenstiel) - Pars nervosa - Endung des Tractus hypothalamohypophysialis Adenohypophyse aus Pars tuberalis (Trichterlappen) - stark vaskularisiert Pars intermedia - Kolloid-gefüllte Hohlräume → Melanotropin (MSH) Pars distalis - mit Drüsenparenchym Neuro- und Adenohypophyse funktionieren unterschiedlich! Neurohypophyse Pars nervosa Endung des Tractus hypothalamohypophysialis Sie besteht aus - marklosen Nervenfasern mit angeschwollenen Endigungen (sog. Herring-Körper) - Gliazellen, sog. Pituizyten - Kapillaren mit pseudosynaptischen Verbindungen zwischen den Neurosekret führenden, kolbig verdickten Axonendigungen und den Kapillaren - retikulärem Bindegewebe Neurohypophyse Funktion: Stapel- und Abgabeort für - Vasopressin/ADH/Adiuretin - Oxytozin Adenohypophyse Pars intermedia - Kolloid-gefüllte Hohlräume Melanotropin (MSH) Pars distalis - mit Drüsenparenchym • chromophile Zellen 1. azidophile Zellen: ca. 35 % STH, Prolaktin 2. basophile Zellen: ca. 15 % ACTH, TSH, FSH, LH • chromophobe Zellen: ca. 50 % Funktion nicht klar; Stammzellen? Makrophagen? in allen Teilen: retikuläre Fasern, Kapillarnetze mit fenestrierten Endothelien und weiten Sinus Adenohypophyse Pars intermedia - Kolloid-gefüllte Hohlräume Melanotropin (MSH) Pars distalis - mit Drüsenparenchym • chromophile Zellen 1. azidophile Zellen: ca. 35 % STH, Prolaktin 2. basophile Zellen: ca. 15 % ACTH, TSH, FSH, LH • chromophobe Zellen: ca. 50 % Funktion nicht klar; Stammzellen? Makrophagen? In allen Teilen: retikuläre Fasern, Kapillarnetze mit fenestrierten Endothelien und weiten Sinus Adenohypophyse Funktion: Bildung von Steuerhormonen (vorwiegend) und Effektorhormonen (wie Prolaktin, STH) Schilddrüse, Glandula thyroidea Lage: beidseits der Trachea auf Ringknorpel (Cartilago cricoidea), laterokaudal vom Schildknorpel (cartilago thyroidea) Lobus dexter et sinister sind ventral durch den Isthmus Gl. thyroideae verbunden 25 - 30 g schwer von derber Capsula fibrosa umgeben (2-schichtig) Funktion: Produktion von - Thyroxin (T4) - Trijodthyronin (T3) - Calzitonin Schilddrüse, Glandula thyroidea Lage: beidseits der Trachea auf Ringknorpel (Cartilago cricoidea), laterokaudal vom Schildknorpel (cartilago thyroidea) Lobus dexter et sinister sind ventral durch den Isthmus Gl. thyroideae verbunden 25 - 30 g schwer von derber Capsula fibrosa umgeben (2-schichtig) Dorsal liegen dem Lobi je eine obere und untere Nebenschilddrüse (Glandulae parathyroideae superiores et inferiores, Epithelkörperchen) an, deren Lage jedoch variabel ist. Meist liegen die Nebenschilddrüsen zwischen den beiden Organkapseln der Schilddrüse. Funktion: Produktion von - Thyroxin (T4) - Trijodthyronin (T3) - Calzitonin Schilddrüsenhistologie Schilddrüsenfollikel = Epithel + Kolloid Durchmesser ca. 0,1 - 0,5 mm Epithel: - einschichtig - Höhe abhängig vom Funktionszustand: - platt-kubisch: in Ruhe - hochprismatisch und mit Randvakuolen: aktive Zelle Kolloid = Thyroglobulin = Lagerform und Zwischenstufen der Schilddrüsenhormone Die Schilddrüsenhormone Halbwertzeiten T3: 20 Stunden T4: 5 – 7 Tage Die Schilddrüse produziert mehr T4 als T3 (ca. 80:20). Bei einer Schilddrüse, die Hormon produziert, ist das Follikelepithel hoch und es findet sich meist kein Kolloid im Lumen. Die Aufnahme des Jods erfolgt, TSH vermittelt, über den NIS (Natrium iodine symporter). Die Schilddrüsenhormone werden im Blut an TBG, TTR, Albumin etc. gebunden. Durch das fehlende 4. Jodatom kann T3 leicht die Zellmembran passieren und an den im Zellkern lokalisierten Rezeptor binden. Hormonbildung in der Schilddrüse (1) Die Schilddrüsenhormone werden als Vorstufen per Exozytose aus den Epithelzellen in das Follikellumen abgegeben und an Protein gebunden = Kolloid. (2) Die Epithelzellen nehmen Jod auf, aktivieren es und scheiden es ins Follikellumen aus, wo es das Tyrosin des Thyroglobulins jodiert. (3) Über Mono- und Dijodtyrosin Bildung von 1x 1x: - Trijodthyronin (T3) 2x: - Tetrajodthyronin, (T4, Thyroxin), welches im Follikellumen gelagert wird. (4) Freisetzung der Hormone als Mono-, Dijodtyrosin, T3 und T4 per endozytotischer Aufnahme in die Epithelzellen und Abgabe von T3 und T4 in das perifollikuläre Kapillarnetz. Bei der Endozytose entstehen die typischen Randvakuolen im Kolloid. Hormonbildung in der Schilddrüse Im Blut werden T3 und T4 (> 80 % T4) an Transportproteine gebunden. In den Zielzellen gibt es nur für T3 Rezeptoren TSH-Wirkung in der Schilddrüse (1) fördert Jodaufnahme in Thyrozyten (2) fördert Aufnahme des Hormon-ProteinKomplexes aus dem Kolloid in Thyrozyten (Transzytose) Schilddrüsenüberfunktion Ursachen und Formen der Hyperthyreose 1. Immunothyreopathie (v.a. Morbus Basedow) 2. Schilddrüsenentzündungen 3. funktionelle Autonomie 4. Neoplasien 5. hypophysär bedingt 6. Jod-Exzess 7. exogene Schilddrüsenhormonzufuhr Symptome der Hyperthyreose u.a. • Merseburger Trias (Tachykardie, Struma, Exophthalmus) • motorisch-psychische Unruhe, Tremor • Affektlabilität • warm-feuchte Haut • Durchfälle, Haarausfall • Muskelschwäche Symptome der Hypothyreose u.a. 1. Neugeborene: • respiratorische Insuffizienz • muskuläre Hypotonie • psychomotorische Entwicklungsverzögerungen bis hin zu • Kretinismus 2. Kinder: • Wachstumsstörungen • verspätet einsetzendes Sprechvermögen • verzögerte Pubertät 3. Erwachsene: • Apathie, müdes Aussehen • Psychosen • Myxödem • Hypothermie (kalte Haut, Kälteintoleranz) • Hypotension und Bradykardie • Hyporeflexie C-Zellen oder parafollikuläre Zellen Lage: - im Schilddrüsenparenchym - Sie liegen in der Follikelwand zwischen den Epithelzellen, meist in Gruppen zu 3 - 5 Zellen - Sie liegen oberhalb der Basalmembran und haben keinen Kontakt zum Kolloid. - Sie sind größer als die Epithelzellen und bei HEFärbung heller (Darstellung mit Spezialfärbungen/ Immunhistochemie) C-Zellen oder parafollikuläre Zellen Funktion: Produktion von Calzitonin Calzitonin senkt den Ca-Spiegel im Blut (durch Hemmung der Ca-Mobilisation aus dem Knochen) Regulation: Antagonist ist das Parathormon der Nebenschilddrüse Stellgröße: Ca-Spiegel im Blut Calzitonin wird bei Bedarf - ohne voherige Speicherung – von den C-Zellen ausgeschüttet. Die C-Zellen arbeiten unabhängig von der Schilddrüse. Nebenschilddrüsen, Epithelkörperchen, Glandulae parathyroideae Zahl: meist 4, manchmal auch mehr (akzessorische Drüsen) Lage: dorsal auf beiden Schilddrüsenlappen, meist am jeweils oberen und unteren Pol Größe: linsengroß, 3 - 6 mm Gesamtgewicht etwa 100 - 200 mg Nebenschilddrüsen, Epithelkörperchen, Glandulae parathyroideae Zahl: meist 4, manchmal auch mehr (akzessorische Drüsen) Lage: dorsal auf beiden Schilddrüsenlappen, meist am jeweils oberen und unteren Pol Größe: linsengroß, 3 - 6 mm Gesamtgewicht etwa 100 - 200 mg Nebenschilddrüsen, Epithelkörperchen, Glandulae parathyroideae Zahl: meist 4, manchmal auch mehr (akzessorische Drüsen) Lage: dorsal auf beiden Schilddrüsenlappen, meist am jeweils oberen und unteren Pol Größe: linsengroß, 3 - 6 mm Gesamtgewicht etwa 100 - 200 mg bei Strumektomie i.A. nur beidseitig subtotale Resektion unter Schonung der dorsalen Schilddrüsenteile Nebenschilddrüsen, Epithelkörperchen, Glandulae parathyroideae Funktion: Produktion von Parathormon Parathormon senkt den Phosphatspiegel erhöht den Blut-Ca-Spiegel durch Osteoklastenaktivierung (via Rezeptoren auf den Osteoblasten; osteoblastäre Zytokine aktivieren die Osteoklasten (=“Ex- Makrophagen“)) Gefahr: Osteoporose (Knochenschwund) Nebenniere, Glandula suprarenalis Lage: - sitzen dem oberen Pol der Nieren auf - liegen innerhalb der Nierenfettkapsel Größe: bei Neugeborenen ca. 1/3 der Niere bei Erwachsenen ca. 1/30 der Niere; 5 - 7 g Die NN besteht aus 2 Anteilen - Rinde (macht ca. 80 % der NN aus) - Mark Nebenniere, Glandula suprarenalis Entwicklungsgeschichte: Rinde: aus viszeralem Mesoderm der Seitenplatte = Mesodermderivat Mark: aus ektodermaler Neuralleiste = Ektodermderivat = sympathische Ganglienzellen, die sich zu sezernierenden Drüsenzellen umgewandelt haben (sog. Paraganglien) Nebennierenrinde (NNR) -Zona glomerulosa -Zona fasciculata -Zona reticularis Nebennierenmark (NNM) NN-Rinde, Cortex glandulae suprarenalis Die Zonierung der NNR unterliegt - ontogenetischen und - funktionellen Einflüssen. Die NNR ist reich vaskularisiert und mit einem dichten Netz vegetativer Nervenfasern durchflochten. Die vegetativen Nervenfasern enden mit ihren Synapsen direkt an den hormonproduzierenden Zellen. NN-Rinde, Cortex glandulae suprarenalis 60 eng verwandte Steroidhormone (Kortikosteroide) werden in der NNR produziert, die zu drei Hauptgruppen zusammengefaßt werden: Produktion: Mineralokortikoide Glukokortikoide } nur NNR Androgene* ( Östrogene } in NNR und Gonaden entstehen v.a. in der Peripherie) * Cyp 19 = Cytochrom-P450-Aromatase-Komplex fehlt in der NNR Nebennierenrinde (NNR) -Zona glomerulosa -Zona fasciculata -Zona reticularis Nebennierenmark (NNM) NNR-Hormone Alle Steroidhomone leiten sich vom Cholesterin (Cholesterol) ab. Es kann sowohl von den Zellen selbst gebildet (im ER der NNR-Zellen) oder mit LDL über rezeptorvermittelte Endozytose aus dem Blut aufgenommen werden und in Lipidtropfen zwischengelagert werden. Nebennierenrinde (NNR) -Zona glomerulosa -Zona fasciculata -Zona reticularis Aldosteron Glukokortikosteroide Sexualsteroide Nebennierenmark (NNM) (Androgene) Die raffinierte Gefäßarchitektur … führt dazu, daß die Glukokortikoide der NNR die Katecholaminauschüttung im NNM gleich „mitbesorgen können“ Die raffinierte Gefäßarchitektur … führt dazu, daß über die Glukokortikoide auch Katecholamine ausgeschüttet werden, also gleich zwei Mechanismen greifen, die für eine kurzfristige und langfristige Glukosebereitstellung und Anpassung des Energiestoffwechsels an Streß sorgen NN-Mark, Medulla glandulae suprarenalis Die Markzellen haben ihre neuronale Natur ( sympathische Neurone) aufgegeben: - Sie haben keine Nervenzellfortsätze mehr. - Sie haben sich zu Drüsenzellen umgewandelt. - Sie geben die gebildeten Katecholamine nicht als Transmitter in den synaptischen Spalt, sondern als Hormone ins Blut ab. - Sie bilden die Katecholamine Adrenalin (80 %) Noradrenalin (20 %) sowie zahlreiche Peptide (Endorphin, Enkephaline, Somatotropin). Katecholamine sind durch Chromsalze anfärbbar (chromaffine Zellen). NN-Mark Histologie - dichtes Netzwerk von Paraganglien - Zellsträngen - um Venolen und venöse Sinus angeordnet - viele marklose Nervenfasern (= sympathische präganglionäre Nervenfasern, die mit ihren Synapsen an den Markzellen enden) - einzelne Nervenzellen NN-Mark Zytologie (1) chromaffine Zellen (= modifizierte sympatische Neurone ohne postganglionären Fortsatz) - präganglionäre Afferenz endet in Synapse an chromaffinen Zellen (Innervation cholinerge [Ach]) - feingranulierte, polygonale Zelle mit unterschiedlich großem, meist chromatinarmen hellen Kern - Granulation = gelagerte Sekretgranula = Katecholamine und Vorstufen (2) vegetative multipolare Nervenzellen - „normale“ 2. Neurone mit postganglionären Fortsätzen, z.B. zur Gefäßwandmuskulatur der NN-Gefäße (adrenerge Innervation) - große Zellen mit deutlichem großen Zellkern und meist deutlichem Nukleolus - meist in Nestern liegend Wirkung der Katecholamine - hängt von Rezeptortyp der Zielzelle ab (α1-, α2-; β1-, β2-Rezeptoren) Beispiel: Adrenalin β1-Rezeptoren im Herz: HF β2-Rezeptoren in Coronar- und Skelettmuskelgefäßen: Dilatation hohes Blutangebot α-Rezeptoren in Gefäßen von Baucheingeweiden, Lunge, Niere, Haut: Konstriktion Drosselung der Blutzufuhr Wirkung der Katecholamine - hängt von Rezeptortyp der Zielzelle ab (α1-, α2-; β1-, β2-Rezeptoren) Beispiel: Adrenalin β1-Rezeptoren im Herz: HF β2-Rezeptoren in Coronar- und Skelettmuskelgefäßen: Dilatation hohes Blutangebot α-Rezeptoren in Gefäßen von Baucheingeweiden, Lunge, Niere, Haut: Konstriktion Drosselung der Blutzufuhr Umverteilung des Blutvolumens zu den wichtigsten Organen für den sog. Fluchtreflex Adrenalin wirkt katabol in Leber und Muskulatur ( Glykogenolyse) und Fett (Lipolyse) und ist ein Insulinantagonist; wirkt diabetogen Das Pankreas (Bauchspeicheldrüse) Endokrines Pankreas Bauchspeicheldrüse, Pankreas Endokriner Teil Das endokrine Pankreas liegt als hellere Zellnester = Langerhanssche Inseln im exokrinen Pankreas. Lage: im Pankreaskörper und –schwanz Zahl: 1 - 2 Mio = ca. 1,5 % des Gesamtvolumens Jede Insel besteht aus ca. 3.000 Zellen (von denen ca. 75 % B-Zellen sind) Gewicht: ca. 1 g Bauchspeicheldrüse, Pankreas Endokriner Teil Histologie - die Inseln sind chromophob = hellere Nester innerhalb des dunklen eosinophilen exokrinen Pankreas - reich kapillarisiert (gefenstertes Epithel) - etwas retikuläres Bindegewebe - die Zellen in den Langerhansschen Inseln unterscheiden sich durch - die Hormone, die sie bilden: - A-Zellen: Glukagon, B-Zellen: Insulin - ihre Lage im Inselorgan und - in ihrer Morphologie Die 5 Hormone, die Glukose und den Energiestoffwechsel regulieren Aufgabe Hormon konstanter Blutglukosespiegel Insulin*, Glukagon langfristige Regulation Glukokortikoide, Schilddrüsenhormon bei kurzfristiger Streßsituation Adrenalin * Insulin ist das einzige Hormon, das den Blutglukosespiegel senkt Pathogenetische Mechanismen zur Entstehung des Diabetes mellitus 1. Synthesedefekte 2. Sekretionsdefekte 3. Antikörper 3.1. gegen B-Zellen 3.2. gegen zirkulierendes Insulin 3.3. gegen den Insulinrezeptor 4. Rezeptor- und Postrezeptordefekte Diabetes Typ 1 (juveniler Diabetes) Zerstörung der B-Zellen vermutlich durch - Autoimmunprozesse und - (virale) Infektion Ursachen für Diabetes Typ 2 (1) Adipositas (am wichtigsten) 11 bis 20 kg höheres Gewicht: 5,5fach höheres Diabetesrisiko > 20 kg: 12fach höheres Diabetesrisiko 5 bis 10 kg Gewichtsabnahme reduziert das Diabetesrisiko um fast 50 % (2) Bewegungsmangel Perinatologisches Risiko bei maternalem Diabetes beides möglich intrauterine Wachstumsretardierung (→ Gefäßläsionen in der Plazenta) und sog. Riesenbabies (makrosome Neugeborene) (→ Geburtskomplikationen, postnatale Adaptationsstörungen) Diabetes mellitus 1. Epidemiologische Daten und Lebenserwartung derzeit ca. 230 Millionen Diabetiker weltweit in 20 Jahren: 350 Millionen = 7 bis 10 % der Weltbevölkerung in Deutschland: 25 bis 30 % der Sechszigjährigen sind Diabetiker Diabetiker haben eine 5 bis 10 Jahre kürzere Lebenserwartung 2. Kosten von Diabetes Ein Diabetiker in Deutschland kostet die Krankenkassen ca. 4 500 Euro pro Jahr. Die Kosten werden vorwiegend durch Komplikationen (beispielsweise Augen; Resektionen/Amputationen nach Durchblutungsstörungen) verursacht. Diese Gesamtkosten summieren sich auf insgesamt ca. 15 Milliarden Euro, wovon nur 3 Milliarden durch die Diabetesbehandlung selbst verursacht werden.
