Die Produktion und Freisetzung von Hormonen wird hauptsächlich durch negative Rückkopplung gesteuert. In Systemen mit negativer Rückkopplung löst ein Reiz die Freisetzung einer Substanz aus; sobald die Substanz ein bestimmtes Niveau erreicht, sendet sie ein Signal, das die weitere Freisetzung der Substanz stoppt. Auf diese Weise wird die Konzentration der Hormone im Blut in einem engen Bereich gehalten. So signalisiert beispielsweise der Hypophysenvorderlappen der Schilddrüse, Schilddrüsenhormone freizusetzen. Steigende Konzentrationen dieser Hormone im Blut geben dann eine Rückmeldung an den Hypothalamus und den Hypophysenvorderlappen, um weitere Signale an die Schilddrüse zu hemmen, wie in Abbildung 1 dargestellt. Es gibt drei Mechanismen, durch die endokrine Drüsen zur Synthese und Freisetzung von Hormonen angeregt werden: humorale Reize, hormonelle Reize und neurale Reize.
Abbildung 1. Der Hypophysenvorderlappen stimuliert die Schilddrüse zur Freisetzung der Schilddrüsenhormone T3 und T4. Ein Anstieg dieser Hormone im Blut führt zu einer Rückmeldung an den Hypothalamus und den Hypophysenvorderlappen, um weitere Signale an die Schilddrüse zu hemmen. (Credit: Abwandlung einer Arbeit von Mikael Häggström)
Praxisfrage
Hyperthyreose ist ein Zustand, bei dem die Schilddrüse überaktiv ist. Hypothyreose ist ein Zustand, bei dem die Schilddrüse unterfunktionell ist. Welche der folgenden Erkrankungen ist bei den beiden Patienten am wahrscheinlichsten?
- Patient A hat Symptome wie Gewichtszunahme, Kälteempfindlichkeit, niedrige Herzfrequenz und Müdigkeit.
- Patient B hat Symptome wie Gewichtsverlust, starkes Schwitzen, erhöhte Herzfrequenz und Schlafstörungen.
Humorale Reize
Der Begriff „humoral“ leitet sich vom Begriff „Humor“ ab, der sich auf Körperflüssigkeiten wie Blut bezieht. Ein humoraler Stimulus bezieht sich auf die Steuerung der Hormonausschüttung als Reaktion auf Veränderungen in extrazellulären Flüssigkeiten wie dem Blut oder der Ionenkonzentration im Blut. So löst beispielsweise ein Anstieg des Blutzuckerspiegels die Freisetzung von Insulin durch die Bauchspeicheldrüse aus. Insulin bewirkt, dass der Blutzuckerspiegel sinkt, was der Bauchspeicheldrüse in einer negativen Rückkopplungsschleife signalisiert, die Insulinproduktion einzustellen.
Hormonelle Stimuli
Hormonelle Stimuli beziehen sich auf die Freisetzung eines Hormons als Reaktion auf ein anderes Hormon. Eine Reihe von endokrinen Drüsen setzen Hormone frei, wenn sie durch Hormone anderer endokriner Drüsen stimuliert werden. So produziert der Hypothalamus beispielsweise Hormone, die den vorderen Teil der Hypophyse stimulieren. Der Hypophysenvorderlappen setzt seinerseits Hormone frei, die die Hormonproduktion anderer endokriner Drüsen regulieren. Der Hypophysenvorderlappen setzt das schilddrüsenstimulierende Hormon frei, das wiederum die Schilddrüse zur Produktion der Hormone T3 und T4 anregt. Wenn die T3- und T4-Konzentrationen im Blut ansteigen, hemmen sie sowohl die Hypophyse als auch den Hypothalamus in einer negativen Rückkopplungsschleife.
Neurale Stimuli
In einigen Fällen stimuliert das Nervensystem die endokrinen Drüsen direkt zur Freisetzung von Hormonen, was als neurale Stimuli bezeichnet wird. Bei einer kurzfristigen Stressreaktion sind die Hormone Epinephrin und Norepinephrin wichtig für die Bereitstellung der Energieschübe, die der Körper benötigt, um zu reagieren. Hier wird das Nebennierenmark durch neuronale Signale des sympathischen Nervensystems direkt dazu angeregt, die Hormone Adrenalin und Noradrenalin als Reaktion auf Stress freizusetzen.
Zusammenfassung: Regulierung der Hormonproduktion
Der Hormonspiegel wird in erster Linie durch eine negative Rückkopplung gesteuert, bei der steigende Spiegel eines Hormons seine weitere Freisetzung hemmen. Die drei Mechanismen der Hormonausschüttung sind humorale Stimuli, hormonale Stimuli und neurale Stimuli. Humorale Stimuli beziehen sich auf die Steuerung der Hormonausschüttung als Reaktion auf Veränderungen des extrazellulären Flüssigkeits- oder Ionenspiegels. Hormonelle Stimuli beziehen sich auf die Freisetzung von Hormonen als Reaktion auf Hormone, die von anderen endokrinen Drüsen ausgeschüttet werden. Neurale Stimuli beziehen sich auf die Freisetzung von Hormonen als Reaktion auf neurale Stimulation.