Hormone sind chemische Botenstoffe, die von endokrinen Drüsen sezerniert werden und durch den Blutkreislauf wandern, um die Aktivität entfernter Zielgewebe zu regulieren. Sie steuern den Stoffwechsel, das Wachstum, die Fortpflanzung und die Homöostase durch hochspezifische Wechselwirkungen mit zellulären Rezeptoren.
Chemische Klassifikation
Hormone werden nach ihrer chemischen Struktur klassifiziert, die ihre Löslichkeit, ihren Transport, ihren Rezeptorort und ihren Wirkungsmechanismus bestimmt. Peptidhormone sind Ketten von Aminosäuren, die von kleinen Peptiden wie dem Thyrotropin-Releasing-Hormon, einem Tripeptid, bis zu großen Glykoproteinen wie dem Follikel-stimulierenden Hormon reichen. Sie sind wasserlöslich, in sekretorischen Vesikeln gespeichert und wirken über Zelloberflächenrezeptoren. Die Synthese umfasst Transkription und Translation, wobei die meisten Peptidhormone als größere Vorläufer-Prohormone synthetisiert werden, die proteolytisch zur aktiven Form prozessiert werden.
Steroidhormone werden aus Cholesterin gewonnen und umfassen die Sexualhormone, Corticosteroide und Mineralocorticoide. Sie sind fettlöslich, werden bei Bedarf synthetisiert statt gespeichert und binden an Trägerproteine für den Transport im Blut. Steroidhormone diffundieren durch die Plasmamembran und wirken über intrazelluläre nukleäre Rezeptoren, die direkt die Gentranskription regulieren. Aminosäure-abgeleitete Hormone umfassen die Katecholamine aus Tyrosin, die Schilddrüsenhormone aus Tyrosin und Melatonin aus Tryptophan.
Endokrine, parakrine und autokrine Signalübertragung
Endokrine Signalübertragung beinhaltet Hormone, die in den Blutkreislauf freigesetzt werden, um auf entfernte Zielzellen zu wirken. Dies ist die klassische Definition der Hormonwirkung. Parakrine Signalübertragung beinhaltet chemische Botenstoffe, die auf benachbarte Zellen wirken, ohne in den Blutkreislauf zu gelangen. Somatostatin in den Pankreasinseln hemmt die Insulin- und Glucagonsekretion benachbarter Zellen. Autokrine Signalübertragung wirkt auf dieselbe Zelle, die den Botenstoff produziert hat. Prostaglandine und Zytokine wirken oft über autokrine und parakrine Mechanismen.
Wichtige endokrine Drüsen
Der Hypothalamus produziert Releasing- und Inhibiting-Hormone, die die Hypophyse kontrollieren. Thyrotropin-Releasing-Hormon stimuliert die TSH-Freisetzung, Corticotropin-Releasing-Hormon stimuliert die ACTH-Freisetzung und Gonadotropin-Releasing-Hormon stimuliert die LH- und FSH-Freisetzung. Growth-Hormone-Releasing-Hormon und Somatostatin steuern die Wachstumshormonsekretion gegensätzlich.
Die Hypophyse produziert Wachstumshormon, Thyreoidea-stimulierendes Hormon, adrenocorticotropes Hormon, Prolaktin, luteinisierendes Hormon und Follikel-stimulierendes Hormon. Die Neurohypophyse speichert und setzt Oxytocin und antidiuretisches Hormon frei, die im Hypothalamus synthetisiert werden. Die Schilddrüse produziert Triiodthyronin und Thyroxin, die den Stoffwechsel regulieren, sowie Calcitonin, das den Blutcalciumspiegel senkt. Die Nebenschilddrüsen produzieren Parathormon, das den Blutcalciumspiegel erhöht. Die Nebennierenrinde produziert Cortisol, Aldosteron und Androgene, während das Nebennierenmark Adrenalin und Noradrenalin produziert. Die Pankreasinseln produzieren Insulin, Glucagon und Somatostatin. Die Keimdrüsen produzieren Sexualhormone und die Nieren produzieren Erythropoetin und Renin.
Hormontransport
Peptid- und Katecholaminhormone sind wasserlöslich und reisen frei im Plasma. Steroid- und Schilddrüsenhormone sind hydrophob und benötigen Trägerproteine für den Transport. Das Sexualhormon-bindende Globulin transportiert Androgene und Östrogene, das Corticosteroid-bindende Globulin transportiert Cortisol und das Thyroxin-bindende Globulin transportiert Schilddrüsenhormone. Nur die freie, ungebundene Fraktion dieser Hormone ist biologisch aktiv. Trägerproteine verlängern die Hormonhalbwertszeit, indem sie vor Metabolisierung und Filtration schützen, und schaffen ein Reservoir, das schnelle Schwankungen abpuffert.
Hormonhalbwertszeit und -clearance
Die Halbwertszeiten von Hormonen variieren von Sekunden bis Tagen. Peptidhormone haben kurze Halbwertszeiten, typischerweise Minuten, und werden durch Proteolyse in Leber, Nieren und Blut abgebaut. Katecholamine werden schnell durch enzymatischen Abbau inaktiviert. Steroidhormone haben mittlere Halbwertszeiten von Stunden, und Schilddrüsenhormone haben die längsten Halbwertszeiten, gemessen in Tagen. Die Hormonclearance umfasst die metabolische Umwandlung in der Leber, die Ausscheidung über die Galle oder den Urin und die rezeptorvermittelte Aufnahme.
Rückkopplungsregulation
Die Hormonsekretion wird hauptsächlich durch negative Rückkopplung reguliert. In der Hypothalamus-Hypophysen-Schilddrüsen-Achse stimuliert TRH die TSH-Ausschüttung, die die Schilddrüsenhormonproduktion stimuliert. Schilddrüsenhormone hemmen dann sowohl die TRH- als auch die TSH-Sekretion und halten so stabile Hormonspiegel aufrecht. Positive Rückkopplung tritt in spezifischen Situationen auf, wie dem Östrogen-induzierten LH-Anstieg, der den Eisprung auslöst.
