Hormone und endokrine Signalübertragung

Was Hormone sind, welchen chemischen Klassen sie angehören und wie sie Anweisungen über Oberflächen- und intrazelluläre Rezeptoren an Zellen übermitteln.

Definition

Ein Hormon ist ein chemischer Botenstoff, der von Zellen in die Körperflüssigkeiten ausgeschieden wird und auf Zielzellen mit spezifischen Rezeptoren wirkt. Endokrine Signalübertragung ist der Prozess, bei dem ein solches Hormon an seinen Rezeptor bindet und eine zelluläre Reaktion auslöst, wobei die Wirkungsweise davon abhängt, ob das Hormon an der Zelloberfläche oder innerhalb der Zelle wirkt.

Scope

Dieses Thema behandelt die Natur und Wirkung von Hormonen: die wichtigsten chemischen Klassen – Peptide und Proteine, Amine und Steroide – und wie ihre Löslichkeit ihre Wirkungsweise bestimmt; die Rezeptoren und Signaltransduktionswege, über die wasserlösliche und fettlösliche Hormone wirken; und die Regulation der Hormonsynthese, des Transports und der Clearance. Es behandelt die Vielfalt der Hormone bei Tieren und die gemeinsame Logik der rezeptorvermittelten Signalübertragung. Die Darstellung ist vergleichend und mechanistisch.

Core questions

• Welchen chemischen Klassen gehören Hormone an und warum ist das wichtig?
• Wie wirken wasserlösliche Hormone auf ihre Zielzellen?
• Wie verändern Steroid- und Schilddrüsenhormone das Zellverhalten?
• Wie werden die Hormonspiegel im Blut kontrolliert?

Key theories

Second-Messenger-Wirkung wasserlöslicher Hormone

Peptid- und Aminhormone können die Zellmembran nicht durchqueren und binden stattdessen an Oberflächenrezeptoren, die intrazelluläre Second Messenger erzeugen, das Signal verstärken und schnelle zelluläre Reaktionen hervorrufen.

Genomische Wirkung von Steroid- und Schilddrüsenhormonen

Fettlösliche Steroid- und Schilddrüsenhormone diffundieren in Zellen und binden intrazelluläre Rezeptoren, die die Gentranskription regulieren und langsamere, aber länger anhaltende Veränderungen der Zellfunktion hervorrufen.

Mechanisms

Hormone gehören chemischen Klassen an, die bestimmen, wie sie transportiert werden und wirken. Peptid- und Proteinhormone sowie die meisten Amine sind wasserlöslich, lösen sich frei im Blut und binden an Rezeptoren auf der Oberfläche der Zielzelle; diese Rezeptoren aktivieren Signaltransduktionswege und sekundäre Botenstoffe, die die Enzymaktivität und das Zellverhalten schnell verändern, mit Amplifikation bei jedem Schritt. Steroidhormone und Schilddrüsenhormone sind fettlöslich, werden an Transportproteine gebunden transportiert und passieren die Zellmembran, um intrazelluläre Rezeptoren zu binden, die als Transkriptionsfaktoren wirken, die Genexpression verändern und langsamere, anhaltende Effekte hervorrufen. Die Hormonwirkung hängt von der Anwesenheit des Rezeptors ab, sodass dasselbe Hormon in verschiedenen Geweben unterschiedliche Wirkungen haben kann. Die zirkulierenden Spiegel werden durch das Gleichgewicht von regulierter Synthese und Sekretion gegenüber Transport, Abbau und Ausscheidung bestimmt, was eine präzise Kontrolle der Signalübertragung ermöglicht.

Clinical relevance

Die in der vergleichenden Endokrinologie etablierten Prinzipien der Hormonklassen und der rezeptorvermittelten Wirkung untermauern das Verständnis der endokrinen Funktion und der Wirkung von hormonbasierten und rezeptorzielgerichteten Wirkstoffen. Dieser Eintrag ist ein Bildungsreferenzmaterial und keine medizinische Leitlinie.

History

Starlings Benennung von Hormonen folgte der Entdeckung von Sekretin, und Sutherlands Identifizierung von zyklischem AMP zeigte, wie wasserlösliche Hormone über sekundäre Botenstoffe wirken. Jensens Arbeit an Steroidrezeptoren zeigte, wie fettlösliche Hormone Gene regulieren, während Yalow und Bersons Radioimmunoassay eine präzise Messung von Hormonen ermöglichte.

Key figures

• Ernest Starling
• Earl Sutherland
• Elwood Jensen
• Rosalyn Yalow

Seminal works

• norris2013
• hill2016
• randall2002

Frequently asked questions

Warum wirken Steroidhormone langsamer als Peptidhormone?

Steroide wirken, indem sie in Zellen eindringen und die Genexpression verändern, was Zeit braucht, um die Proteinkonzentrationen zu ändern, während Peptidhormone an der Zelloberfläche über schnelle Second-Messenger-Wege wirken.

Warum beeinflusst ein Hormon einige Gewebe, andere aber nicht?

Ein Hormon wirkt nur auf Zellen, die den richtigen Rezeptor tragen, sodass seine Wirkungen auf Gewebe beschränkt sind, die diesen Rezeptor exprimieren, auch wenn das Hormon im ganzen Körper zirkuliert.