Das menschliche Gehirn und Endokrine System: Funktionen und Hormone

Das menschliche Gehirn und Nervensystem

Bestandteile des Gehirns

Telencephalon (Großhirn)

Das Telencephalon (Großhirn), der obere Teil des Gehirns, ist durch seine charakteristischen Furchen und Windungen gekennzeichnet.

Hirnstamm

Der Hirnstamm verbindet das Großhirn mit dem Rückenmark und ist in drei Hauptteile unterteilt: das obere Mittelhirn (Mesencephalon), die mittlere Brücke (Pons/Protuberanz) und das untere verlängerte Mark (Medulla oblongata). Innerhalb dieser Regionen befinden sich auch der Thalamus, der Hypothalamus und die Hypophyse.

Kleinhirn

Das Kleinhirn (Cerebellum) befindet sich im hinteren, unteren Teil des Schädels und ist hauptsächlich für die Koordination von Bewegungen und das Gleichgewicht zuständig.

Das Nervensystem: Zellen und Schutzhüllen

Neuronen: Bausteine des Nervensystems

Das Nervensystem besteht aus spezialisierten Zellen, den Neuronen. Es gibt verschiedene Arten von Neuronen:

• Sensorische Neuronen (afferente Neuronen) identifizieren und leiten Empfindungen (z.B. Kälte, Hitze) weiter.
• Motorische Neuronen (efferente Neuronen) reagieren auf Reize und initiieren Bewegungen (z.B. das Wegziehen der Hand bei Verbrennung).
• Interneuronen (Assoziationsneuronen) verbinden Neuronen innerhalb des zentralen Nervensystems.

Meningen: Schutzschichten des Gehirns und Rückenmarks

Das Gehirn und das Rückenmark sind von drei schützenden Hirnhäuten, den Meningen, umgeben:

• Die äußere Dura Mater (harte Hirnhaut) liegt nahe am Knochen.
• Die mittlere Arachnoidea Mater (Spinnwebenhaut).
• Die innere Pia Mater (weiche Hirnhaut) liegt direkt auf der Gehirnoberfläche.

Zwischen Arachnoidea und Pia Mater befindet sich der Subarachnoidalraum, der mit Liquor cerebrospinalis (LCR, Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit) gefüllt ist. Diese Flüssigkeit umspült und schützt das Gehirn und die Meningen. Der Epiduralraum befindet sich oberhalb der Dura Mater, insbesondere im Bereich des Rückenmarks.

Das verlängerte Mark (Medulla oblongata/Bulbus medullae spinalis) ist die Fortsetzung des Rückenmarks und reguliert lebenswichtige Funktionen wie die Atmung und die Körpertemperatur.

Das Endokrine System: Drüsen und Hormone

Das Endokrine System ist ein Netzwerk von Drüsen und Organen im Körper, die Hormone produzieren und direkt ins Blut abgeben (endokrine Drüsen).

Die Hypophyse: Zentrale Hormondrüse

Die Hypophyse ist eine kleine Drüse im Gehirn, die als zentraler Bestandteil des endokrinen Systems fungiert und Hormonsignale an den gesamten Körper sendet. Der Hypothalamus, eine Gehirnregion von etwa 2 cm Größe, reguliert die Funktionen vieler anderer Drüsen, einschließlich der Hypophyse.

Vorderlappen der Hypophyse (Adenohypophyse)

Der Vorderlappen der Hypophyse produziert eine Vielzahl von Hormonen, die indirekt oder direkt wirken:

• Wachstumshormon (GH)

  Wirkt direkt auf den gesamten Körper, insbesondere auf Knochen und Muskeln, und fördert das Wachstum. Es wird direkt ins Blut abgegeben.

• Prolaktin

  Wirkt auf die Brustdrüsen und stimuliert die Milchproduktion. Es ist der erste Schritt zur Milchbildung in den Brustdrüsen.

• Luteinisierendes Hormon (LH) und Follikel-stimulierendes Hormon (FSH)

  Werden in der Hypophyse produziert und wirken auf die Geschlechtsdrüsen (Hoden und Eierstöcke), um die Produktion eigener Hormone zu stimulieren. Sie wirken indirekt.

• Adrenocorticotropes Hormon (ACTH)

  Wirkt auf die Nebennieren und gibt das Signal zur Produktion ihrer eigenen Hormone. Wirkt indirekt.

• Thyreoidea-stimulierendes Hormon (TSH)

  Wirkt auf die Schilddrüse und gibt das Signal zur Produktion ihrer eigenen Hormone. Wirkt indirekt.

• Melanozyten-stimulierendes Hormon (MSH)

  Fördert die Produktion von Pigment durch Melanozyten. MSH wirkt direkt auf die Melanozyten.

Hinterlappen der Hypophyse (Neurohypophyse)

Der Hinterlappen der Hypophyse speichert und setzt Hormone frei, die im Hypothalamus produziert werden:

• Antidiuretisches Hormon (ADH)

  Wirkt direkt auf die Nieren, um die Wasserausscheidung zu regulieren und die Wasserrückhaltung zu fördern.

• Oxytocin

  Verursacht Muskelkontraktionen, insbesondere der Gebärmutter während der Geburt und der Brustdrüsen zur Milchejektion. Es wirkt direkt.

Die Schilddrüse und Nebenschilddrüsen

Schilddrüse: Stoffwechselregulation

Die Schilddrüse befindet sich im Hals und ist für die Regulation des Stoffwechsels zuständig.

• Hypothyreose

  Eine Erkrankung, bei der die Schilddrüse zu wenig oder qualitativ minderwertige Schilddrüsenhormone (T3 und T4) produziert, die ihre Funktion nicht richtig erfüllen können.

• Schilddrüsenhormone (T3, T4) und Thyreocalcitonin

  TSH, das im Vorderlappen der Hypophyse produziert wird, stimuliert die Schilddrüse zur Produktion ihrer Hormone. Die Schilddrüsenhormone T3 (Triiodthyronin) und T4 (Thyroxin), die hauptsächlich aus Jod gebildet werden, erhöhen den Stoffwechsel im Körper, indem sie die Synthese und Speicherung von Glykogen und Proteinen fördern. Die Schilddrüse produziert auch Thyreocalcitonin (Calcitonin), ein Hormon, das unabhängig von Jod und TSH wirkt. Thyreocalcitonin ist ein hypokalzämisches Hormon, das den Kalziumspiegel im Blut senkt, indem es die Einlagerung von Kalzium in die Knochen fördert.

Nebenschilddrüsen: Kalziumhaushalt

Die Nebenschilddrüsen sind kleine Drüsen, die nahe oder in der Schilddrüse eingebettet sind.

• Parathormon

  Wird von den Nebenschilddrüsen produziert und ist ein hyperkalzämisches Hormon. Seine Aufgabe ist es, den Kalziumspiegel im Blut zu erhöhen, indem es bei Bedarf Kalzium aus den Knochen freisetzt.

Die Bauchspeicheldrüse: Blutzuckerregulation

Insulin und Glukagon

Die Bauchspeicheldrüse enthält spezialisierte Zellgruppen, die Langerhans-Inseln, die zwei wichtige Hormone produzieren: Insulin und Glukagon.

• Die Anwesenheit von Glukose im Blut signalisiert die Produktion von Insulin, das den Blutzuckerspiegel senkt, indem es die Aufnahme von Glukose in die Zellen fördert und die Speicherung als Glykogen anregt.
• Wenn der Blutzuckerspiegel sinkt, produziert die Bauchspeicheldrüse Glukagon, das die Freisetzung von Glukose aus den Speichern (Glykogen) in die Blutbahn fördert.

Die Nebennieren: Stress und Stoffwechsel

Die Nebennieren sind Drüsen, die auf den Nieren sitzen. ACTH stimuliert die Nebennieren zur Produktion ihrer eigenen Hormone. Sie bestehen aus zwei Zonen:

Nebennierenmark

Produziert Adrenalin und Noradrenalin, die an der Stressreaktion beteiligt sind.

Nebennierenrinde

Produziert Kortikosteroide, Androgene (männliche Hormone) und Aldosteron.

• Kortikosteroide

  Dies ist eine Gruppe von Steroidhormonen, die in der Nebennierenrinde produziert werden. Sie sind an einer Vielzahl physiologischer Mechanismen beteiligt, darunter die Regulation von Entzündungen, des Immunsystems, des Kohlenhydratstoffwechsels, des Proteinabbaus und des Elektrolythaushalts im Plasma. Sie spielen auch eine Rolle bei der Stressreaktion. Künstlich synthetisierte Kortikosteroide finden therapeutische Anwendung, insbesondere aufgrund ihrer entzündungshemmenden und immunsuppressiven Eigenschaften sowie ihrer Auswirkungen auf den Stoffwechsel.

• Androgene und Aldosteron

  Aldosteron ist wichtig für die Regulierung des Salz- und Wasserhaushalts und beeinflusst den Blutdruck. Es steht in Verbindung mit ADH, das in der Neurohypophyse gebildet wird. Die in der Rinde produzierten Hormone sind für die Aufrechterhaltung des Stoffwechsels wichtig.

Geschlechtshormone und Fortpflanzung

Die Hypophyse produziert die Geschlechtshormone LH (Luteinisierendes Hormon) und FSH (Follikel-stimulierendes Hormon). Diese Hormone wirken auf die Gonaden (Geschlechtsdrüsen), um die Produktion ihrer eigenen Hormone zu stimulieren.

Weibliche Geschlechtshormone: Östrogene und Progesteron

• FSH erreicht die Eierstöcke und stimuliert die Bildung von Follikeln, in denen sich die Eizellen befinden. Normalerweise reift pro Monat nur ein Follikel heran.
• Wenn der Follikel reif ist und kurz vor dem Platzen steht, produziert er Östrogene. Östrogene signalisieren der Hypophyse, LH freizusetzen.
• LH löst den Eisprung aus (der Follikel platzt, und die Eizelle wird freigesetzt) und fördert die Umwandlung des geplatzten Follikels in den Gelbkörper.
• Der Gelbkörper produziert dann Progesteron. Wenn eine Schwangerschaft eintritt, wird weiterhin Progesteron produziert, um die Schwangerschaft aufrechtzuerhalten. Wenn keine Schwangerschaft eintritt, sinkt die Progesteronproduktion.

Männliche Geschlechtshormone: Testosteron

• Im männlichen Fortpflanzungssystem wirkt LH auf die Leydig-Zellen zur Produktion von Testosteron (männliches Hormon), und FSH wirkt auf die Sertoli-Zellen zur Spermienproduktion.
• Mit Beginn der Pubertät sendet die Hypophyse LH und FSH an die Hoden, um diese Prozesse zu initiieren.

Zellteilung: Mitose und Meiose

Mitose: Normale Zellteilung

Die Mitose ist ein Prozess der Zellteilung, bei dem eine Mutterzelle zwei genetisch identische Tochterzellen bildet. Dies ist die normale Zellteilung für das Wachstum und die Reparatur des Körpers. Körperzellen (somatische Zellen) sind diploid und enthalten den gesamten genetischen Informationssatz.

Meiose: Zellteilung der Keimzellen

Die Meiose ist eine spezielle Art der Zellteilung, die zur Bildung von Geschlechtszellen (Gameten) führt. Eine Spermienzelle (männlicher Gamet) und eine Eizelle (weiblicher Gamet) verschmelzen bei der Befruchtung. Bei der Meiose erhalten die Tochterzellen die Hälfte der genetischen Information der Mutterzelle (haploid). Diese zufällige Verteilung der Chromosomen ist entscheidend für die genetische Vielfalt. Die befruchtete Eizelle beginnt mit der Kopie der genetischen Information und wächst, um den zukünftigen Fötus zu bilden.

Endokrinologie: Das Fachgebiet

Die Endokrinologie ist ein medizinisches Fachgebiet, das sich mit Drüsen befasst, die Hormone produzieren und direkt ins Blut abgeben (endokrine Drüsen).