Hormonphysiologie: Aldosteron, Insulin und Stoffwechsel

Aldosteron: Funktionen und Wirkmechanismus

Aldosteron: Die wichtigsten Funktionen sind die Kreislaufregulation und die Wirkungen auf die Nieren (Stimulus für die Natrium-Rückresorption und Kalium-Sekretion in der letzten Hälfte des distalen Tubulus und in den Sammelrohren). Eine Fortsetzung der oben genannten Prozesse ist die Resorption von Wasser, sofern das Antidiuretische Hormon (ADH) vorhanden ist, um die Aquaporin-2-Kanäle zu aktivieren. Dies führt zur Erhöhung der extrazellulären Flüssigkeit und damit des Blutdrucks.

Bei einem Hyperaldosteronismus besteht das Hauptproblem darin, dass zu viel Kalium verloren geht – ein Schlüsselelement für die Muskelaktivität. Bei einem Hypoaldosteronismus kommt es zur Hyperkaliämie, was Herzerkrankungen verursachen kann. Zudem wird die Sekretion von Wasserstoffionen erhöht. Die Aktivität in den Schweißdrüsen, Speicheldrüsen und im Darm ähnelt der Nierenaktivität.

Wirkmechanismus von Aldosteron

Aldosteron ist ein Lipid, sodass es die Lipiddoppelschicht der Zellen leicht durchdringen kann. Einmal in der Zelle, verbindet es sich mit einem spezifischen zytoplasmatischen Aldosteron-Rezeptor-Protein. Gemeinsam bilden sie einen Komplex, der in den Zellkern wandert. Im Kern bindet der Komplex an bestimmte Rezeptoren des DNA-Strangs und löst die Transkription aus. Dies stimuliert die Synthese von Membrantransportproteinen. Dieser Effekt tritt nicht sofort, sondern mittelfristig ein.

Regulation der Aldosteronsekretion

Aldosteron ist ein Hormon der Hypothalamus-Hypophysen-Achse, obwohl es nicht maßgeblich von diesen Drüsen reguliert wird, auch wenn sie einen gewissen Einfluss haben.

• Hyperkaliämie: Das wichtigste Instrument zur Kontrolle von Aldosteron.
• Angiotensin II: Reguliert die Produktion von Aldosteron und ist für andere Organe sehr wichtig.
• Hyponatriämie: Der Rückgang des extrazellulären Natriums. Dieser Mechanismus ist weniger wichtig, da die Natriumspiegel in der Regel relativ konstant sind.
• ACTH: Wirkt vor allem auf Cortisol, aber eine kleine Menge ACTH wird benötigt, um Aldosteron zu produzieren. Daher rührt die Bedeutung der Hypothalamus-Hypophysen-Achse.

Stoffwechselregulation durch Glukokortikoide

Kohlenhydratstoffwechsel

Stimulation der Gluconeogenese: Kohlenhydrate werden in der Leber aus Proteinen gebildet, indem Enzyme aktiviert werden, die diesen Prozess fördern. Der Wirkungsmechanismus gleicht dem der Schilddrüsenhormone und des Aldosterons durch Einwirkung auf den DNA-Strang. Es fördert die Resorption von Aminosäuren aus peripheren Zellen im ganzen Körper, um Proteine in die Leber zu transportieren. Daher sind hohe Dosen von Cortisol nicht ratsam, da sie den Proteinabbau in den Zellen fördern. Es verringert die Glukoseverwertung der Zellen und kann zu Hyperglykämie sowie Nebennieren-Diabetes führen.

Proteinstoffwechsel

Es erfolgt eine Reduzierung der zellulären Proteine auf allgemeiner Ebene (um die Gluconeogenese zu stimulieren), was grundsätzlich im Muskelgewebe und im lymphatischen System geschieht. Gleichzeitig kommt es zu einer Erhöhung der Leber- und Plasmaproteine sowie zu erhöhten Aminosäurewerten im Blut. Der Transport von Aminosäuren zu extrahepatischen Zellen sinkt, während der Bedarf in den Leberzellen steigt.

Fettstoffwechsel

Mobilisierung von Fetten: Stimuliert die Mobilisierung von Triglyzeriden und erhöht die freien Fettsäuren (FFA) im Plasma. Dies fördert die Fettnutzung zur Energiegewinnung oder Glukosebildung. Neben Cortisol wird die Fettmobilisierung auch durch Wachstumshormone (GH) und Adrenalin verstärkt.

Insulin: Wirkung und Regulation

Die Wirkung von Insulin basiert auf verschiedenen Stoffwechselprozessen:

Kohlenhydratstoffwechsel

Glukose verursacht die Insulinsekretion (das „Hormon des Überflusses“) nach der Nahrungsaufnahme. Insulin ermöglicht die Glukoseaufnahme, die Lagerung als Glykogen und die Glukosenutzung durch das Körpergewebe. Im Tagesverlauf stammt die Energie primär aus Fettsäuren. Es gibt zwei Umstände, unter denen der Muskel viel Glukose verwendet:

1. Nach der Aufnahme: Bestimmte zelluläre Proteine werden durch Insulin aktiviert.
2. Während des Trainings: Fast alle Hormone steigen an, außer Insulin.

Nach der Aufnahme wird überschüssige Glukose als Glykogen gespeichert. In den Muskeln können etwa 2 % der Gesamtmasse als Muskelglykogen gespeichert werden. In der Leber können dank Insulin bis zu 5 % der Lebermasse gespeichert werden. Zudem hemmt Insulin die Gluconeogenese.

Fettstoffwechsel

Mit dem zunehmenden Einsatz von Glukose sinkt die Nutzung von Fettreserven. Insulin erleichtert die Synthese von Fettsäuren in der Leber, wenn der Glukosespiegel hoch und die Glykogenspeicher gesättigt sind. Bei chronischem Insulinmangel (Diabetes) steigt das Risiko für Arteriosklerose (Bildung von Atheromen durch Fettablagerungen).

Proteinstoffwechsel und Wachstum

Insulin erhöht die Aufnahme von Aminosäuren und die Proteinsynthese.

Regulation der Insulinsekretion

Die Insulinsynthese wird stimuliert durch: Hyperglykämie, erhöhte Plasma-Fettsäuren, erhöhte Aminosäuren sowie Magen-Darm-Hormone (GIP, Gastrin, Cholecystokinin und Sekretin). Auch andere hyperglykämische Hormone wie GH, Cortisol und Glukagon sowie die parasympathische Stimulation wirken stimulierend. Die Synthese wird gehemmt durch: Hypoglykämie, Fasten, sympathische Reize und Somatostatin.

Regulation des Kalzium-Stoffwechsels

Mechanismen

Austauschbare Kalzium-Pufferfunktion der Knochen: Der Knochen besteht zu einem kleinen Teil (1 %) aus amorphem Kalziumphosphat. Diese Kristalle können je nach Kalziumspiegel in der umgebenden Flüssigkeit wachsen oder abgebaut werden. Bei Hyperkalzämie steigt der Anteil im amorphen Knochen, bei Hypokalzämie sinkt er. Auch Mitochondrien in Leber- und Darmzellen besitzen Kapazitäten für austauschbares Kalzium.

Hormonelle Kontrolle

• Thyrocalcitonin (Calcitonin): Schilddrüsenhormon, das den Serum-Kalziumspiegel senkt, indem es die Kalziumablagerung in den Knochen erhöht.
• Parathormon (PTH): Hormon der Nebenschilddrüse (kleine Gebilde an den Polen der Schilddrüse). Es erhöht den Serum-Kalziumspiegel durch Knochenabbau und steigert die intestinale Kalziumresorption sowie die Kalziumrückgewinnung im Urin.

Wirkungen von Östrogen und Progesteron

Östrogen

• Vergrößerung des Uterus und der äußeren Geschlechtsorgane in der Adoleszenz.
• Vermehrung der Epithelzellen in den Eileitern und Brustwachstum.
• Erhöhung der Osteoblastenaktivität nahe der Metaphysen.
• Erhöhung der Proteindeposition sowie Verteilung des weiblichen Fettgewebes, der Haare und der Hautstruktur.
• Natriumretention während der Schwangerschaft und spezifische Wirkung auf Genitalzellen.

Progesteron

Bereitet den Körper auf die Schwangerschaft vor (zweite Zyklushälfte und Schwangerschaft):

• Erhöhte Durchblutung und Sekretion der Gebärmutter und Eileiter.
• Entwicklung der Brustläppchen und Anschwellen der Brüste am Zyklusende.
• Resorption von Natrium (stärkere Wirkung als Testosteron).
• Verantwortlich für den Anstieg der Basalkörpertemperatur in der zweiten Zyklushälfte.