HPA-Achsenregulation und ACTH-Kontrolle

Die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse (HPA-Achse) ist der Regulationskreis, der die Glukokortikoidsekretion steuert. Der Hypothalamus setzt Corticotropin-Releasing-Hormon frei, das die Adenohypophyse zur Sekretion von Adrenocorticotropem Hormon (ACTH) anregt; ACTH stimuliert dann die Nebennierenrinde zur Produktion von Cortisol, und Cortisol wirkt rückkoppelnd, um die Achse zu hemmen.

Definition

Die HPA-Achsenregulation ist die koordinierte Steuerung der Cortisolsekretion durch Corticotropin-Releasing-Hormon aus dem Hypothalamus, Adrenocorticotropes Hormon (ACTH) aus der Adenohypophyse und negative Rückkopplung durch zirkulierendes Cortisol, organisiert um einen zirkadianen Rhythmus und reaktionsfähig auf Stress.

Scope

Dieses Thema behandelt die Struktur und Dynamik der HPA-Achse: die hypothalamischen und hypophysären Signale, die Wirkungen von ACTH auf die Nebennierenrinde, die zirkadianen und stressbedingten Aktivitätsmuster sowie die negative Rückkopplungsregulation, die den Cortisolspiegel im Bereich hält. Die nachgeschalteten Wirkungen von Cortisol selbst werden im Thema Glukokortikoide behandelt.

Core questions

• Wie bilden CRH, ACTH und Cortisol einen geschlossenen Regelkreis, und was bewirkt die negative Rückkopplung?
• Wie wirkt ACTH auf die Nebennierenrinde, um die Steroidogenese zu stimulieren?
• Wie modulieren zirkadiane Rhythmen und Stress den Sollwert und die Leistung der Achse?

Key concepts

• Corticotropin-Releasing-Hormon (CRH)
• Adrenocorticotropes Hormon (ACTH)
• Pro-Opiomelanocortin (POMC)-Vorläufer
• Melanocortin-2-Rezeptor (MC2R) an der Rinde
• Stimulation der Steroidogenese (StAR, cAMP)
• Negative Rückkopplung durch Cortisol
• Zirkadianer Rhythmus der Achse
• Stressaktivierung

Mechanisms

Neuronen im paraventrikulären Kern des Hypothalamus setzen Corticotropin-Releasing-Hormon (und Vasopressin als Co-Sekretagogum) in das hypophysäre Pfortaderblut frei, was die Kortikotropenzellen der Adenohypophyse stimuliert, das Vorläuferprotein Pro-Opiomelanocortin zu spalten und ACTH zu sezernieren. ACTH erreicht die Nebennierenrinde und bindet an den Melanocortin-2-Rezeptor auf Zellen der Zona fasciculata, wodurch cAMP erhöht und akut die Cholesterinlieferung über das StAR-Protein gefördert wird, um die Cortisolsynthese anzutreiben, während chronisch die steroidogene Maschinerie und die Rindenmasse aufrechterhalten werden. Zirkulierendes Cortisol übt eine negative Rückkopplung sowohl auf die Hypophyse als auch auf den Hypothalamus aus, indem es ACTH und CRH unterdrückt und dadurch den Regelkreis schließt. Die Achse arbeitet mit einem zirkadianen Rhythmus, der den Cortisolpeak am frühen Morgen erzeugt, und wird durch physische und psychische Stressoren aktiviert, die den CRH- und ACTH-Antrieb erhöhen.

Clinical relevance

Das HPA-Achsen-Modell erklärt die Unterscheidung zwischen primärer Nebennierenrindeninsuffizienz (niedriges Cortisol mit hohem ACTH) und zentralen, hypophysären oder hypothalamischen Ursachen (niedriges Cortisol mit unangemessen niedrigem ACTH) und warum exogene Glukokortikoide die Achse durch Rückkopplung unterdrücken. Dieser Eintrag beschreibt die Physiologie und die konzeptionelle Grundlage dieser Zustände als Referenz; er enthält keine Dosierungsangaben und ist keine Anleitung zur Behandlung einzelner Personen.

Evidence & guidelines

Die Architektur und die Rückkopplungsdynamik der HPA-Achse sind etablierte physiologische Konzepte, die im Kontext der Stressreaktion überprüft wurden (Charmandari et al., 2005; de Kloet et al., 2005). Die klinischen Korrelate des Achsenversagens sind in Übersichtsartikeln zur Nebennierenrindeninsuffizienz (Charmandari et al., 2014) zusammengefasst, die außerhalb des physiologischen Umfangs dieses Eintrags liegen und zur Orientierung zitiert werden.

History

Geoffrey Harris stellte Mitte des 20. Jahrhunderts fest, dass der Hypothalamus die Adenohypophyse über das Pfortaderblut steuert, was die konzeptionelle Grundlage der Achse bildete. Guillemin und Schally isolierten anschließend hypothalamische Releasing-Hormone, und Wylie Vales Gruppe charakterisierte 1981 das Corticotropin-Releasing-Hormon, womit die molekulare Beschreibung der Achse vom Hypothalamus bis zur Nebennierenrinde vervollständigt wurde.

Key figures

• Geoffrey Harris
• Roger Guillemin
• Andrew Schally
• Wylie Vale
• George Chrousos

Seminal works

• charmandari-2005
• dekloet-2005

Frequently asked questions

Was bewirkt ACTH an der Nebenniere?

ACTH bindet an den Melanocortin-2-Rezeptor auf den Rindenzellen, erhöht cAMP und stimuliert die Cholesterinlieferung über das StAR-Protein, was akut die Cortisolsynthese antreibt und chronisch die steroidogene Kapazität und Größe der Rinde aufrechterhält.

Wie funktioniert die negative Rückkopplung in der HPA-Achse?

Cortisol wirkt auf die Hypophyse und den Hypothalamus zurück, um die ACTH- und CRH-Sekretion zu unterdrücken. Wenn der Cortisolspiegel steigt, dämpft diese Rückkopplung den Antrieb zur Nebennierenrinde und hält den Cortisolspiegel in einem regulierten Bereich.