Endokrine Organe

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 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
Second messenger-Signaltransduktion
zwei Prinzipien
 G-Protein-gekoppelte Signaltransduktion
 Rezeptor-Tyrosinkinasen
Bei der G-Protein-vermittelten Signaltransduktion wird
entweder Adenylatcyclase (cAMP-Bildung) oder
Phospholipase C ((i) Proteinkinase C und (ii) IP3 mit
nachfolgender Calciumfreisetzung aus dem ER) aktiviert.
Biologische Wirkung:
 Regulation der Aktivität bereits gebildeter Enzyme
 dadurch schnelle Reaktion in Sekunden bis Minuten
Bei der Rezeptor – Tyrosinkinase - vermittelten
Signaltransduktion wird der Rezeptor
autophosphoryliert und phosphoryliert cytosolische
Proteine/Enzyme
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
TypII-Rezeptoren: Ionenkanäle
Wirkprinzip:
Ligandenbindung  Ionenstrom  Depolarisation
Endokrine Organe ff
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
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
xxx
Hypophyse
aus
Adenohypophyse, Hypophysenvorderlappen, HVL,
mit Hypophysenmittellappen (Pars intermedia)
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 sind nicht nur
unterschiedlich bezüglich Entwicklung und
Aufbau - sie funktionieren auch
unterschiedlich:
- die Neurohypophyse ist Teil des Zwischenhirns
(→ Neuroektoderm),
die Adenohypophyse eine Ausstülpung
(Rathke-Tasche) des Rachendachs (primitive
Mundhöhle, Stomodeum)
(→ orales Ektoderm)
- vegetative oder endokrine Innervation
- Stapel- oder Abgabeort von Hormonen
Adenohypophyse
aus
 Pars tuberalis (Trichterlappen) - stark vaskularisiert
 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
finestrieten Endothelien und weiten Sinus
Funktion:
- Bildung von Steuerhormonen (vorwiegend) und
- Effektorhomonen (wie Prolaktin, STH)
Neurohypophyse
aus
- Eminentia mediana
leichte Erhebung im trichterförmigen basalen Teil
des Hypothalamus, hervorgerufen durch ein
Kapillarknäuel
- Hypophysenstiel, Infundibulum
- 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
Funktion:
-
Stapel- und Abgabeort für
- Vasopression/ADH
- Oxytozin
Epiphyse
(Epiphysis cerebri, Glandula pinealis,
Corpus pineale; Zirbeldrüse)
5 – 8 mm lange, 3 – 5 mm dicke, ca. 150 mg
schwere Ausstülpung aus dem Zwischenhirn
Von der die Epiphyse bedeckenden Pia mater
ziehen Bindegewebssepten ins Innere der Drüse,
die Blutgefäße und marklose Nervenfasern
mitführen.
Durch
die
Bindegewebssepten
Lappenbildung.
Epiphysen-Parenchym
(1) Pinealozyten (80 – 90 % der Epiphysenzellen)
in strangförmigen bis kugeligen Zellgruppen
gelegen, großer Zellkern mit deutlichem
Nukleolus, schwach basophiles Zytoplasma
(2) Gliazellen
faserige Astrozyten(fortsätze) als Grund/Stützgerüst des Drüsenparenchyms
(3) Nervenfasern
vorwiegend postganglionäre sympathische
Fasern ohne Markscheiden. Sie bilden mit
den Pinealozyten Synapsen.
(4) Gefäße
(5) interstitielle Zellen
Manche Autoren unterscheiden noch Glia/Astrozyten-ähnliche interstitielle Zellen, die
zwischen den Pinealozytensträngen oder
perivaskulär
liegen,
ca.
5%
der
Epiphysenzellen ausmachen und stärker
gefärbt sind als die Pinealozyten.
Epiphyse ff
Acervulus/-i cerebri:
extrazelluläre Kalkkonkremente („Hirnsand“);
vermutlich Alterserscheinung
Epiphysen-Funktion
Produktion von Melatonin
- Hormon der Dunkelheit
- Synchronisation des fetalen mit
maternalen zirkadianen Rhythmus
dem
- Hormoneller Vermittler der Photoperiode
(„Uhren- und Kalenderfunktion“, „biologische
Uhr“ für zirkadiane oder endogene Rhythmik
wie Tag-Nacht-Rhythmik)
- antigonadotrop
(nach präpubertärer Epiphysenzerstörung: Pubertas praecox)
- in neurovegetative, insbes. sympathische
Regulation (meist hemmend?) involviert
Die Epihyse synchronisiert somit
biologische Uhr, ist sie aber nicht.
die
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
(2-schichtig)
fibrosa umgeben
Dorsal liegen dem Lobi je eine obere und
untere
Nebenschilddrüse
(Glandulae
parathyroideae superiores et inferiores) an,
deren Lage jedoch variabel ist. Meist liegen
die Nebenschilddrüsen (Epithelkörperchen)
zwischen den beiden Organkapseln der
Schilddrüse.
Funktion:
Produktion von
- Thyroxin (T4)
- Trijodthyronin (T3)
- Calzitonin
Schilddrüse ff
Histologie:
- Capsula fibrosa
mit
- ein- und austretenden Gefäßen
- gefäß- und nervenführenden
Bindegewebstrabekeln, die die Schilddrüse in
Untereinheiten - Lobuli - aufgliedern
- Parenchym
= einschichtiges Epithel, das kolloidgefüllte
Hohlräume, die sog. Follikel, umgibt.
Das Epithel sitzt der Basalmembran auf und
ist in einem retikulären Fasergitternetz
verankert. Es ist von Kapillaren – dem sog.
perifollikulären Kapillarnetz - umgeben.
Schilddrüse ff
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
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.
Im Blut werden T3 und T4 (ca. 90 % T4) an
Transportproteine gebunden.
In den Zielzellen gibt es nur für T3
Rezeptoren
TSH-Wirkung
(1) fördert Jodaufnahme in Thyrozyten
(2) fördert Aufnahme des Hormon-ProteinKomplexes aus dem Kolloid in Thyrozyten
Die Schilddrüsenhormone
Halbwertszeiten
T3: 20 Stunden
T4: 5 – 7 Tage
Die Schilddrüse produziert mehr T4 als T3.
Die Schilddrüsenhormone werden im Blut
an TBG, TTR, Albumin etc. gebunden.
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
(Jod)-Symporter).
Schilddrüsenüber- und -unterfunktion
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 HE-Färbung heller (Darstellung mit
Spezialfärbungen/Immunhistochemie).
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 CZellen 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
 bei Strumektomie i.A. nur beidseitig subtotale
Resektion unter Schonung der dorsalen
Schilddrüsenteile
Funktion: Produktion von Parathormon
Parathormon
 senkt den Phosphatspiegel
 erhöht den Blut-Ca-Spiegel durch
Osteoklastenaktivierung
Nebenschilddrüsen ff
Histologie
- dünne bindegewebige (Kollagen-) Kapsel mit in
das Organ hineinziehende Septen (meist
retikuläre Fasern)
- epitheliale Zellstränge ( Name) oder
ungeordnete nestartige Ansammlung von
eosinophilen Zellen
- z.T. kolloidhaltige Follikel
- Anschnitte von z.T. großen Gefäßen
- gefäßreiches Bindegewebe, Fettzellen (Organ
kann bis zu 80 % aus Fettgewebe bestehen)
Epithel
- dunklere und hellere ( glykogenreiche) Zellen
- sehr vereinzelt (< 3 %) oxyphile Zellen mit
pyknotischem Kern
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
Entwicklungsgeschichte:
Rinde: aus viszeralem Mesoderm der Seitenplatte
= Mesodermderivat
Mark: aus ektodermaler Neuralleiste
= Ektodermderivat
= sympathische Ganglienzellen, die sich zu
sezernierenden Drüsenzellen
umgewandelt haben (sog. Paraganglien)
NN-Rinde,
Cortex glandulae suprarenalis
60 eng verwandte Steroidhormone (Kortikosteroide)
werden in der NNR produziert, die zu
drei Hauptgruppen zusammengefaßt werden:
Produktion:
Mineralokortikoide
nur NNR
Glukokortikoide
Androgene, weniger Östrogene } in NNR und
Gonaden
Alle Steroidhomone leiten sich vom Cholesterin ab,
das
- aus dem Blut aufgenommen wird
- im ER der NNR-Zellen gebildet wird
und in großem Lipidtropfen v.a. in der Zona
fasciculata gelagert wird.
}
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.
Auch die Paraganglien des NNM sind mit dem
Nervengeflecht der NNR verbunden.
NN-Rinden-Hormone
Zona glomerulosa
Zona fasciculata
Zona reticularis
 Aldosteron
 Glukokortikosteroide
 Sexualsteroide
(Androgene)
Wirkungen der Glukokortikoide
1. Glukoneogenese
- diabetogene Stoffwechsellage
- Muskelatrophie, Osteoporose
2. gesteigerter Fettabbau
3. gesteigerter Eiweißabbau
4. euphorisierend, antiemetisch
5. Hemmung der Proliferation von
Bindegewebe, Epithelien, lymphatischem
Gewebe und Granulo- und Lymphozyten
- immunsuppressiv
- antiallergisch
- antiphlogistisch
- antirheumatisch
- analgetisch
- erhöhte Infektanfälligkeit
- verzögerte Wundheilung
- ulzerogen
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 ff
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
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
- Die raffinierte
Gefäßarchitektur der NN
- führt dazu,
- daß die Glukokortikoide der NNR die
Katecholaminauschüttung im NNM
gleich „mitbesorgen können“,
- 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
Wirkung der Katecholamine
- hängt von Rezeptortyp der Zielzelle ab
(1-, 2-; 1-, 2-Rezeptoren)
Beispiel: Adrenalin
1-Rezeptoren im Herz: HF
2-Rezeptoren in Coronar- und
Skelettmuskelgefäßen:
Dilatation  hohes Blutangebot
-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
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
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, ihre Lage im Inselorgan und in ihrer
Morphologie
Darstellung und Unterscheidung der A- und B-Zellen durch
Immunhistochemie mit spezifischen Antikörper gegen Glukagon und Insulin.
An die Antikörper sind Farbstoffe gekoppelt, die die Zellen, die das jeweilige
Hormon enthalten, erkennbar machen
Lage
Anteil
Morphologie der
Hormon
Kerne
A-Zellen
mehr in der 20%
homogenes
Glukagon
Peripherie
Chromatin;
dunkler
B-Zellen
mehr
60 - 80% größer; gröbere
Insulin
zentral
Chromatinschollen
D-Zellen
verstreut
5 - 8%
Somatostatin
P-Zellen
verstreut
pankreatisches
Polypeptid
sowie weitere
weitere Peptide und
Zellen
Peptidhormone
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
Mechanismus der Insulinsekretion
Stimulus: Metabolisierung von Glukose in der BZelle
Durch GLUT2 wird der intrazelluläre
Glukosespiegel mit der extrazellulären
Glukosekonzentration abgestimmt.
Ablauf
1. Aufnahme der Glukose über den Glukosetransporter 2 (GLUT2)
2. Glukoseoxidation, ATP-Bildung
3. Schließung des K-Kanals mit Depolarisation der
B-Zell-Membran
4. Kalziumeinstrom
5. Insulinfreisetzung und
6. Stimulation der Insulinsynthese
Hemmung der Insulinfreisetzung durch, z.B.,
Leptin, Melatonin, Somatostatin, Prostaglandine