Das Hormonsystem, Nervensystem und Muskeln

Das Hormonsystem ist ein System aus hormonproduzierenden Organen und Zellen des Körpers, das zusammen mit dem Nervensystem die Stoffe und Funktionen des Körpers reguliert und koordiniert. Es besteht aus spezialisierten Zellen, interzellulären Räumen und endokrinen Drüsen. Seine Hauptaufgaben umfassen:

• Kontrolle von Funktionen und Intensität chemischer Prozesse in den Zellen.
• Regulierung des Transports von Stoffen durch die Zellmembranen.
• Regulierung des inneren Gleichgewichts (Homöostase) des Körpers.

Hormone

Hormone werden von spezialisierten Zellen (endokrinen Drüsen, epithelialen Zellen oder interstitiellen Zellen) sezerniert. Sie werden über das Blut oder den Interzellularraum transportiert, entweder frei (biodisponibel) oder an bestimmte Proteine gebunden (was ihre Halbwertszeit verlängert). Sie entfalten ihre Wirkung an Zielorganen in der Nähe oder in größerer Entfernung zum Syntheseort, entweder auf derselben Zelle (autokrine Wirkung), auf benachbarte Zellen (parakrine Wirkung) oder im gesamten Körper.

Es gibt natürliche und synthetische Hormone. Beide werden bei bestimmten Erkrankungen als Medikamente eingesetzt, um einen Mangel oder veränderte Spiegel auszugleichen. Man unterscheidet zudem zwischen lokalen und allgemeinen Hormonen. Lokale Hormone entfalten ihre Wirkung an einem spezifischen Ort, während allgemeine Hormone auf den gesamten menschlichen Körper wirken. Beispiele für lokale Hormone sind Acetylcholin, Cholecystokinin und Sekretin, während Adrenalin und Noradrenalin zu den allgemeinen Hormonen gehören.

Eigenschaften von Hormonen

1. Sie wirken auf den Stoffwechsel.
2. Sie beeinflussen Zellen auch in größerer Entfernung.
3. Sie reisen durch das Blut.
4. Ihre Wirkung kann auch in Geweben weit entfernt vom Ursprungsort auftreten.
5. Ihre Wirkung ist direkt proportional zu ihrer Konzentration.
6. Unabhängig von ihrer Konzentration benötigen sie passende und funktionelle Rezeptoren, um ihre Wirkung auszuüben.
7. Sie regulieren die körperliche Leistungsfähigkeit.

Wirkungen von Hormonen

• Stimulierend: Fördert die Aktivität in einem Gewebe (z. B. Prolaktin).
• Inhibitorisch: Vermindert die Aktivität in einem Gewebe (z. B. Somatostatin).
• Antagonistisch: Wenn zwei Hormone entgegengesetzte Wirkungen haben (z. B. Insulin und Glucagon).
• Synergistisch: Wenn zwei Hormone zusammen eine stärkere Wirkung entfalten als allein (z. B. Schilddrüsenhormone T3/T4).
• Tropisch: Hormone, deren Ziel der Stoffwechsel eines anderen endokrinen Gewebes ist (z. B. Gonadotropine als chemische Botenstoffe).

Einstufung und Klassen

Endokrine Drüsen produzieren verschiedene chemische Arten von Hormonen:

1. Steroidhormone: In Lipiden löslich, diffundieren leicht in die Zielzelle, binden an einen Rezeptor im Zellinneren und wandern zum Zellkern, um die Transkription bestimmter Gene zu stimulieren. Im Plasma sind sie zu 95 % an proteische Transportmoleküle gebunden.
2. Nicht-Steroidhormone: Abgeleitet von Aminosäuren. Sie binden an einen Rezeptor auf der äußeren Zellmembran. Der Rezeptor aktiviert intrazellulär eine Kaskade biochemischer Reaktionen, wobei das Hormon als erster Botenstoff (Messenger) wirkt.
3. Amine: Modifizierte Aminosäuren (z. B. Adrenalin, Noradrenalin).
4. Peptide: Kurze Aminosäurenketten (z. B. Oxytocin). Sie sind wasserlöslich und zirkulieren frei im Blutplasma (wodurch sie schnell abgebaut werden: Halbwertszeit < 15 min). Sie interagieren mit Membranrezeptoren und aktivieren intrazelluläre Signalwege (second messenger).
5. Proteine: Komplexe Proteine.
6. Glykoproteine: Komplexe aus Proteinen und Kohlenhydraten.

Das Nervensystem und Muskeln

Geschichte: Nicolas ging spazieren, beobachtete eine wunderschöne Blüte, schnitt sie ab und stach sich dabei versehentlich in den Hornhautbereich oder den Finger. Er spürte sofort einen starken, schmerzhaften Stich. Er überprüfte die Schwere seiner Verletzung und lief schnell nach Hause, wo seine Mutter die Wunde mit mineralischem Wasser desinfizierte.

„Die wunderschöne Blüte beobachten und einen Stich spüren...“

Nervöse Impulse analysieren visuelle Reize und leiten Informationen über efferente Bahnen an die Muskeln weiter. Das osteoartikuläre System und die Muskeln verursachen Kontraktionen durch elektrische Impulse in den Muskelfasern, wodurch Bewegungen möglich werden.

Nervendynamik und Reflexe

Nervöse Impulse werden durch äußere oder innere Reize erzeugt und gelangen über sensible Fasern der Spinalnerven und die hinteren Wurzeln zum Rückenmark. Sensible Fasern leiten die Information zu höheren Nervenzentren.

Nervöse Impulse, die als Reaktion aus den oberen Nervenzentren stammen, wandern über die vorderen Bahnen des Rückenmarks und die motorischen Wurzeln der Spinalnerven als motorische Bahnen nach unten.

Diese Situation passt zu unserer Definition: Nicolas beobachtet eine schöne Blume über den Sehnaw, der die Information an das Gehirn sendet, von wo aus sie zum Rückenmark und schließlich zu den Muskeln gelangt, die Nicolas bewegen, um den Schnitt auszuführen.

Die Muskeln

Muskeln sind die Organe, die aus spezialisierten Strukturen gebildet werden, um Gelenke zu mobilisieren. Während viszerale Muskeln (glatte, unwillkürliche Muskeln) und Herzmuskeln existieren, gibt es auch Skelettmuskeln, die Bestandteil des Bewegungsapparates sind.

In unserem Fall benutzte Nicolas hauptsächlich die Muskeln seiner unteren Extremitäten, um zum Boden zu gehen, die Beine zu beugen und wieder aufzustehen, sowie die oberen Extremitäten, um den Arm zu strecken, die Hand zu schließen und den Arm beim Schnitt zu kontrahieren. Er benutzte auch die Bauchmuskeln, um den Rumpf zu beugen. Die Muskeln von Hals und Gesicht wurden für die Mimik genutzt, und als er den Schmerz spürte, zeigte sich dies in seiner Mimik.

„Lass uns den starken Stich spüren...“

Informationen werden von einem sensorischen Rezeptor in unserer Haut empfangen, von dort über den sensorischen Ast eines Spinalnervs zum Rückenmark übertragen. Neuronen der grauen Substanz des Rückenmarks verarbeiten die Antwort, die zum Muskel über den motorischen Ast eines Nervs gelangt und Kontraktionen verursacht, die angemessene Bewegungen ermöglichen.

Der Reflexbogen

Rezeptor -> Sensorischer Nerv / Rückenmark -> Nervenzentrum (Gehirn / Rückenmark) -> Motorischer Nerv -> Effektor (Muskel).

Während willkürliche Handlungen vom Gehirn gesteuert werden, werden Reflexhandlungen oder unwillkürliche Handlungen vom Rückenmark gesteuert. Im Reflexbogen lassen sich 5 Komponenten erkennen:

• Rezeptor: Das sensorische Organ oder die Zelle, die auf den Reiz reagiert.
• Sensibler Leiter (Sensibler Nerv): Leitet den Nervenimpuls oder die Erregung. Der Weg wird als sensible Bahn oder afferente Bahn bezeichnet, da er zum Nervenzentrum führt.
• Nervenzentrum oder Modulator: Verarbeitet die Antwort auf das empfangene Signal.
• Motorischer Leiter (Motorischer Nerv): Leitet die vom Nervenzentrum ausgearbeitete Antwort. Dieser Weg wird als efferente Bahn oder motorische Bahn bezeichnet, da er vom Nervenzentrum zur Peripherie führt.
• Effektor: Das Organ, das die Antwort ausführt (z. B. ein Muskel, der eine Bewegung erzeugt, oder eine Drüse). Beim Patellarsehnenreflex ist dies der Streckmuskel des Oberschenkels.

„Sehr ängstlich...“

Endokrine Drüsen: Die Nebennieren

Die sogenannten Nebennieren (oder Kappen) befinden sich auf der Oberseite der Nieren. Eine völlige Entfernung führt zum Tod. Die Nebenniere besteht aus zwei völlig verschiedenen Drüsen:

• Die Rinde oder Nebennierenrinde, ein lebensnotwendiger Teil.

Die Nebenniere schüttet mehrere Hormone aus:

Aldosteron: Reguliert den Mineral- und Wasserhaushalt.

Cortison: Greift in die Regulation des Kohlenhydratstoffwechsels ein.

• Das Nebennierenmark produziert Hormone wie Adrenalin, das ähnliche Wirkungen wie das sympathische vegetative Nervensystem hat. Es führt zu einer Hyperglykämie, das heißt, es erhöht den Blutzuckergehalt.

Unsere Geschichte spiegelt sich darin wider, dass Nicolas große Angst hat, als er bemerkt, dass seine Wunde sehr tief ist. In diesem Fall ist es das Nebennierenmark, welches das Hormon Adrenalin ausschüttet.

Der Mechanismus der Muskelkontraktion

Die Kontraktion aller Muskelfasern beruht auf Kreuzungspunkten, die eine Bewegung erzeugen. Die Wirkung der Muskelkontraktion hängt von der Richtung der Muskelfasern und ihren Kontraktionseigenschaften ab.

Die Kontraktion ringförmiger Muskeln bewirkt den Verschluss von Körperöffnungen oder Kanälen. Beispielsweise schließt der Orbicularis-Muskel die Augenlider und der Orbicularis oris den Mund.

Die Kontraktion der Gesichtsmuskeln, die in die Gesichtshaut einstrahlen, erzeugt Mimik und Gesichtsausdrücke.

Skelettmuskeln nutzen bei der Kontraktion ihre Ansatzpunkte an den Knochen, um diese zu bewegen.

Der physiologische Reiz, der Muskeln schrumpfen lässt, ist das Nervensystem. Ein vom Nervensystem getrennter Muskel kann sich nicht kontrahieren.

Die Muskelarbeit gewinnt ihre Energie hauptsächlich aus Glukose. Die chemischen Reaktionen in den Muskeln führen zu mechanischer Arbeit (Muskelkontraktion) und Wärmeerzeugung.

Die Struktur dieses Schaltkreises, der die Reflexhandlung steuert, wird als Reflexbogen bezeichnet.