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Testosteron wird in den Eierstöcken/ Hoden gebildet

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Das Releasing Hormon wirkt, indem es auf spezifische Rezeptoren auf den Zellen der Hypophyse bindet und dadurch die Freisetzung anderer Hormone stimuliert. Die spezifischen Wirkungen des Releasing Hormons hängen davon ab, welches Hormon in der Hypophyse freigesetzt wird.

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Glucagon Hilfeset bei Diabetespatienten

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Wie wird es ggf. in der Medizin eingesetzt?

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Wie wird es ggf. in der Medizin eingesetzt?

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Es wird bei einer Hormontherapie verwendet um Unfruchtbarkeit bei Frauen zu behandeln.

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Das Hormon wird im Nebeninnenmark gebildet.
Adrenalin kann auch künstlich hergestellt werden, und wird medizinisch oft bei Wiederbelebungen eingesetzt.

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Adrenalin ist ein Soforthilfe Medikament, das für Menschen mit einem anaphylaktischen Schock eingesetzt wird. In der Medizin wird Adrenalin vor allem als Notfallmedikament bei der Herz-Lungen-Wiederbelebung bei Herzstillstand eingesetzt. Außerdem ist es verschreibungspflichtig.

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Die Gestagene bewirken eine Vorbereitung der Gebärmutterschleimhaut auf die Einnistung der befruchteten Eizelle und unterdrücken die Reifung weiterer Follikel.

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Adrenalin sorgt für Steigung der Herzfrequenz, einen Anstieg des Blutdrucks, eine Erweiterung der Bronchiolen, eine schnelle Bereitstellung von Energiereserven von dem Fettabbau. Außerdem reguliert Adrenalin die Durchblutung und die Magen–Darm–Tätigkeit.

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Reicht die natürliche Produktion von Testosteron nicht aus, dann kann eine Langzeittherapie mit von außen zugeführtem Testosteron erfolgen

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Wo wird das Releasing-Hormon produziert?

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Wo wird das Releasing-Hormon produziert?

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Das Releasing Hormon (auch Freisetzungs-Hormon genannt) wird in verschiedenen Bereichen des Hypothalamus produziert, einem Teil des Gehirns, der eine wichtige Rolle bei der Regulation von Hormonen spielt. Konkret wird das Releasing Hormon in spezialisierten Zellen, den sogenannten Neurosekretorischen Zellen, im Hypothalamus produziert und dann über spezielle Nervenbahnen zur Hypophyse transportiert, wo es die Freisetzung anderer Hormone stimuliert. Je nach Art des Releasing Hormons werden unterschiedliche Hormone in der Hypophyse freigesetzt, z.B. das Wachstumshormon.

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Fördert die Wirkung einer befruchtungsfähigen Eizelle. Und ist dafür da um die Gebärmutterschleimhaut zu durchbluten. Der Muttermund öffnet sich und das Gebärmutterhalssekret wird durchlässig für Spermien. Östrogen signalisiert der Hypophyse die Eizellreife und löst dadurch indirekt den Eisprung aus. Die Konzentration wird erheblich beeinflusst im Laufe des Weiblichen Zyklus. Nach der Meno-Pause (Wechseljahre) fällt die Estrogensynthese Stark ab.

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Adrenalin ist ein Hormon, welches in Stresssituationen ins Blut aus geschüttet wird.

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Das Wachstumshormon ist ein Peptidhormon. Dies ist in 191 Aminosäuren aufgebaut. Gebildet wird es in großen Mengen im Gehirn durch die Hypophyse und wird anschließend im Blut ausgeschüttet. Die Wirkung kann sich aber erst entfalten, wenn die Hypophyse über die Blutbahnen in die verschiedenen Zellen des Körpers gelangen. Jetzt wird das Wachstum angeregt (man wächst).  Sportler erhoffen sich Leistungsgewinne und anabole Effekte durch das Wachstumshormon.

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Nach einem Eisprung wird aus verbliebenen Zellen der Hülle im Eierstock ein sogenannter Gelbkörper gebildet, welcher Gestagene bilden kann.

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Die Cortisolwerte schwanken im Laufe des Tages. Im Blutserum beträgt die Konzentration zwischen sieben und neun Uhr morgens 45 bis 225 µg/l, wohingegen sie zwischen 15 und 17 Uhr nur bei 30 bis 165 µg/l liegt. Die Konzentration im Speichel liegt um acht Uhr morgens bei 0,15 bis 1,00 µg/dl und um 22 Uhr bei 0,07 bis 0,22 µg/dl.

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Gestagene sind die zweit wichtigsten weiblichen Geschlechtshormone und gehören zu den Steroidhormonen.
Grundlegen besteht Gestagen aus Pregnan. (Vorstufe von Gestagen)

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Wo wird das Hormon produziert?
-Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse
-wird zwischen Mahlzeiten produziert wenn Blutzuckerspiegel niedrig ist

Wie wirkt das Hormon?
-hält den Blutzuckerspiegel konstant
-mobilisiert Energiereserven
-zuständig für genug Zucker(Energie) im Körper

Wie wird es ggf. in der Medizin eingesetzt?
-bei schwerer Unterzuckerung bei Diabetes Patienten für die Energieversorgung

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Bei Frauen im mittleren Lebensalter gehen erhöhte Testosteronwerte mit einem höheren Risiko für eine Depression

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Hauptsächlich wird Östrogen in den Eierstöcken produziert und zum geringen Teil auch in der Nebenneirenrinde.
Während der Schwangerschaft wird es auch in der Plazenta gebildet.
Männer produzieren auch eine kleine Menge in ihrem Hoden.
Östrogene entsteht aus der Umwandlung von Männlichen Geschlechtshormonen und wird im Fettgewebe durch ein Enzym, die Aromatase in Östrogen umgewandelt.

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Cortisol ist ein überlebenswichtiges Stresshormon

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Transsexuellen die dem entsprechend zum Mann werden bekommen Testosteron verabreicht damit der Körper sich wie beim Mann entwickelt

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Das Hauptprodukt, also das Hormon selbst, ist das lebenswichtige Cortisol. Cortison wird auch synthetisch hergestellt und als Medikament in der Medizin eingesetzt.

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Manche Bodybuilder sowie Ausdauersportler verwenden Testosteron als Dopingmittel, um ihren Muskelaufbau zu beschleunigen

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- Insulin kann künstlich produziert werden und kann gegen folgende Erkrankungen wirken: Diabetes mellitus, Insulinresistenz, Metabolisches Syndrom, Hyperinsulinismus, Insulinom
- ist eine flüssige Injektion welche gespritzt wird

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-macht den Körper kurzfristig leistungsfähig
-wirkt Entzündungshemmend
-schützt vor Überlastung

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Östrogen, altgriechisch für Leidenschaft, ist das wichtigste weibliche Sexualhormon und wird auch Follikelhormon gennant.

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- Regulation des Blutzuckers im Hormonkreislauf
- senkt den Blutzuckerspiegel
- es gibt eine Schlüsselfunktion welche, den Transport von Glukose aus dem Blutplasma sowie der Gewebsflüssigkeit (Lymphflüssigkeit) in das Zellinnere
- die Leber und Muskelzellen können in kurzer Zeit große Mengen an Glukose aufnehmen
—> resultierend: rasche Blutzuckerkonzentration Senkung

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Testosteron ist wichtig für Knochen, Muskeln, Fett und Zuckerstoffwechsel sowie die Blutbildung

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-In der Nebenniere (über der Niere; Haupthormondrüse des Körpers)

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- wird nur bei Wirbeltieren produziert
- Insulin wird von den ß-Zellen in den Langerhans-Inseln welche sich in der Bauchspeicheldrüsen befinden produziert

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Der Testosteronwert erhöht sich mit der Zeit bei den Männern und dadurch entwickeln sie beispielsweise Bartwuchs oder kommen in den Stimmbruch

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Die ,,Auswirkung‘‘ von Testosteron ist bei Männern und Frauen unterschiedlich

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Testosteron ist ein Sexualhormon von Frauen und Männern

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Ceren & Hanna

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Laura & Lea

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Sofiya & Lilly D.

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Sarah & Jolin

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Maxi & Jonas

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Jan & Jost

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Artur & Evgenij

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Theo & Justin

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Mitja & Levin

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Margarete, Wiebke, Lilly R.

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Foto: Sprinter - www.clipdealer.com

(Somatotropin oder HGH = human growth hormone bzw. GH = grwoth hormone)

Über den Missbrauch von Wachstumshormon im Sport wurde in den letzten drei Jahrzehnten immer wieder berichtet und spekuliert. Mit der Anwendung von Wachstumshormon erhoffen sich Sportler Leistungsgewinne, wobei auf anabole Effekte des Hormons gesetzt wird.

Wachstumshormon ist ein Peptidhormone, das aus insgesamt 191 Aminosäuren aufgebaut ist. Es wird in der Hypophyse in großen Mengen gebildet und dann ins Blut ausgeschüttet. Über die Blutbahn erreicht HGH die verschiedenen Zellen des Körpers, wo es seine Wirkungen entfalten kann. Die Tatsache, dass es in großen Mengen in der Hypophyse gebildet wird, führte dazu, dass HGH zur therapeutischen Anwendung früher aus den Hypophysen von Toten isoliert wurde.

Es wurde in den letzten Jahren auch auf die Gefahr hingewiesen, dass entsprechende HGH-Produkte aus der ehemaligen Sowjetunion auf dem Schwarzmarkt kursieren. Hierbei wird auf eine mögliche Infektionsgefahr durch Verunreinigungen der Produkte hingewiesen.

Die technische Produktion wird heutzutage über gentechnische Verfahren gewährleistet, wobei Bakterienzellen wie Escherichia Coli verwendet werden. Durch die gentechnische Produktion ist die gesundheitliche Sicherheit der Produkte (keine bakteriellen Verunreinigungen) aber auch die wirtschaftliche Bereitstellung des Hormons in großen Mengen gesichert.

HGH wirkt direkt, bzw. über sogenannte Somatomedine (IGF-1 und IGF-2; IGF = insulin like growth factor), die in der Leber gebildet werden. Im Fettgewebe stimuliert es den Abbau von Fetten (Lipolyse), während es im Kohlenhydratstoffwechsel zu einer erhöhten Freisetzung von Glucose aus Glycogen führt (Hyperglycämie). Die abbauende Wirkung auf das Fettgewebe macht diese Verbindung allerdings für Sportarten wie Bodybuilding besonders interessant. Dagegen werden alle anabolen Effekte wie z.B. Stimulation der Eiweißsynthese zur Verbesserung des Muskelwachstums und Stimulation des Skelettwachstums gößtenteils indirekt über IGF-1 bewirkt.

Für die therapeutische Anwendung von HGH kommen derzeit nur zwei wesentliche Krankheitsbilder in Frage: Zwergwuchs bei Kindern und HGH-Mangel beim Erwachsenen.

Übersichtsartikel
Sönksen PH: Insulin, growth hormone and sport. J Endocrinol 2001 Jul;170(1):13-25
Holt RIG, Sönksen PH: growth hormone, IGF-I and insulin and their abuse in sport.Br J Pharmacol. 2008 Jun; 154(3): 542-556
Ioulietta Erotokritou-Mulligan, Richard IG Holt, Peter H Sönksen: Growth hormone doping: a review. Open Access J Sports Med. 2011; 2: 99-111

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Institut für Biochemie, Deutsche Sporthochschule Köln

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(Somatotropin oder HGH = human growth hormone bzw. GH = grwoth hormone) Über den Missbrauch von Wachstumshormon im Sport wurde in den letzten drei Jahrzehnten immer wieder berichtet und spekuliert. Mit der Anwendung von Wachstumshormon erhoffen sich Sportler Leistungsgewinne, wobei auf anabole Effekte des Hormons gesetzt wird.

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Strukturformel

Allgemeines

Freiname

Testosteron

Andere Namen

17β-Hydroxyandrost-4-en-3-on

4-Androsten-17β-ol-3-on

Summenformel

C ₁₉H ₂₈O ₂

Kurzbeschreibung

farb- und fast geruchloser Feststoff [1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken

CAS-Nummer

58-22-0

PubChem

6013

DrugBank

APRD00433

Wikidata

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Arzneistoffangaben

ATC-Code

G03 BA03

Wirkstoffklasse

Androgen

Eigenschaften

Molare Masse

288,43 g·mol −1

Schmelzpunkt

155 °C[1]

Löslichkeit

praktisch unlöslich in Wasser (20 °C) [1]

Sicherheitshinweise

Bitte die Befreiung von der Kennzeichnungspflicht für Arzneimittel, Medizinprodukte, Kosmetika, Lebensmittel und Futtermittel beachten

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2]

Gefahr

H- und P-Sätze

H: 350 ​‐​361

P: 201 ​‐​281 ​‐​308+313 [2]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Testosteron ist ein Sexualhormon (Androgen), das bei beiden Geschlechtern vorkommt, sich dabei aber in Konzentration und Wirkungsweise bei Mann und Frau unterscheidet. Wie bei allen Androgenen besteht das Grundgerüst des Testosterons aus Androstan (19 C-Atome). Die Vorläufer des Testosterons sind die Gestagene (21 C-Atome) bzw. DHEA. Testosteron ist ein Kunstwort, das von testis ( Hoden) und Steroid abgeleitet ist. Es wurde von Ernst Laqueur kreiert, der es erstmals aus Stierhoden isolierte.

Bei Männern wird Testosteron zum größten Teil unter dem Einfluss des LH ( Luteinisierendes Hormon) in den Leydig'schen Zwischenzellen im Hoden produziert. Die Nebennierenrinde bildet zwar kleine Mengen anderer Androgene, jedoch nur in sehr geringem Maße Testosteron.

Bei Frauen produzieren die Eierstöcke und die Nebennierenrinde geringe Mengen an Testosteron. In der Biosynthese des Organismus ist das Cholesterol der Precursor (Vorstufe), bzw. das Progesteron ein Zwischenprodukt für die Testosteronsynthese.

Testosteron hat verschiedene Wirkungen auf diverse Organe. Es bewirkt z.B. die Entstehung des männlichen Phänotyps, ist für das Wachstum mit verantwortlich und sorgt für die Spermienproduktion.

Testosteron wird, an ein Protein gebunden, über das Blut auch zu vielen anderen Zielorganen transportiert, die Rezeptoren für dieses Hormon haben. Das Transportprotein heißt Sexualhormon-bindendes Globulin (SHBG). Im Körper wird ein Teil des Testosterons durch das Enzym 5α-Reduktase zu dem biologisch noch aktiveren Dihydrotestosteron (DHT) metabolisiert. Über ein negatives Feedback hemmt Testosteron in der Hirnanhangsdrüse die Sekretion von Luteinisierendem Hormon (LH) und im Hypothalamus die des Gonadoliberins, welches auch Gonadotropin-Releasing Hormon (GnRH) genannt wird.

Testosteron wird über das Androgenbindungsprotein (ABP) der Sertoli-Zellen zu den Samenkanälchen transportiert. Hier bewirkt es die Reifung der Spermatiden zu Spermien (siehe auch Hodenfunktion). Darüber hinaus bewirkt Testosteron bei männlichen Individuen in der Pubertät die Entwicklung des Penis, Hodensacks, der akzessorischen Geschlechtsdrüsen und der sekundären Geschlechtsmerkmale und sorgt bei Erwachsenen für die Aufrechterhaltung dieser Merkmale.

Bei Tieren, bei denen Mehrlingsgeburten die Regel sind, also auch den meisten Säugetieren, ist der adulte Testosteronspiegel maßgeblich von der Position der Föten im Uterus abhängig. Föten, die in der Gebärmutter zwischen zwei Weibchen liegen, weisen später eine niedrigere Testosteronkonzentration auf, als Föten, die zwischen zwei männlichen Geschwistern liegen. Bei adulten Tieren zeigen sich infolge dessen sehr unterschiedliche Verhaltensmuster.

Außerhalb der Geschlechtsorgane fördert das Hormon das Wachstum der Körperbehaarung und der Barthaare (aber nicht der Kopfhauptbehaarung; siehe auch Haarausfall) und besitzt eine anabole, das heißt muskelaufbauende Wirkung. Des Weiteren verstärkt Testosteron die Knorpel- und Knochenneubildung, ähnlich wie Thyroxin. Ein hoher Testosteronspiegel fördert das Entstehen bzw. die Steigerung von sexuellem Verlangen (Libido) und generell Antrieb, Ausdauer und „Lebenslust", sowie dominante und aggressive Verhaltensweisen. Schließlich kommt es durch Testosteronwirkung zu einer Vermehrung der roten Blutkörperchen ( Erythrozyten) durch die Stimulation der Freisetzung von Erythropoetin in der Niere und die Aktivierung des Knochenmarks.

Künstliche Testosteronzufuhr bei Frauen kann zu einer Vermännlichung (Stimme, Muskulatur, Gesichtszüge, Behaarung) und Vergrößerung der Klitoris führen, welche sich nach Absetzen mehr oder weniger zurückbildet (abhängig von der Dauer, Höhe der Dosis und individueller Veranlagung).

Bei Frauen im mittleren Lebensalter gehen erhöhte Testosteronwerte mit einem höheren Risiko für eine Depression einher.

Als verhaltensbiologische Wirkungen bei Tieren wurden Imponiergehabe, Kampfverhalten sowie Begattungsdrang erforscht und beobachtet. Dies wurde u. a. durch Kastration und anschließende Hormonzufuhr an Tieren (mächtige, aggressive Hengste werden zu sanften, angepassten Wallachen) nachgewiesen. Allerdings lassen sich Erkenntnisse über die verhaltensändernde Wirkung von Testosteron an Tieren nicht auf den Menschen verallgemeinern. Eine Studie von Forschen der Universitäten Zürich, Freiburg und Royal Holloway an Frauen kam zu dem Ergebnis, dass die einmalige Gabe von Testosteron zu mehr Fairness führte. Die Forscher erklären diese Wirkung damit, dass rücksichtsloses und aggressives Verhalten im komplexen sozialen Umfeld des Menschen zu Nachteilen führt, faires und soziales Verhalten dagegen den Status fördern würden. Die Studie zeigte zudem, dass alleine der Glaube an die vermeintlich aggressionssteigernde Wirkung das Verhalten beeinflusst. Wenn die Teilnehmerinnen glaubten, sie wären mit Testosteron behandelt worden, aber nur ein Placebo erhalten hatten, handelten sie dem voraus eilenden Ruf des Testosterons entsprechend egoistischer und risikobereiter.

Es besteht offensichtlich eine Korrelation zwischen der Schlafdauer und dem Testosteronspiegel. So stieg in einer Studie, die mit 800 gesunden Männern aller Altersstufen durchgeführt wurde, der Testosteronspiegel mit zunehmender durchschnittlicher Schlafdauer (gemessen über drei Wochen) zuerst an, erreicht bei etwa acht Stunden einen Höhepunkt und fällt ab dort überraschenderweise wieder stark ab. Während der Anstieg mit einer vermehrten Hormonproduktion, die vor allem im Schlaf stattfindet, erklärt wird, ist der Abfall bisher noch ungeklärt.

Testosteron-Mangel bei alternden Männern wird unter dem Begriff Testosteron-Mangel-Syndrom bzw. dem englische Fachbegriff partial androgen deficiency in the aging male (abgekürzt mit PADAMEs, PADAM) beschrieben.

Der Blutspiegel unterliegt tageszeitlichen Schwankungen. Sinkt der Wert unter 12 nmol/l, so gilt er als behandlungsbedürftig (12 nmol/l = 3,5 ng/ml = 346 ng/dl). Die häufigste Form des Testosteronmangels ist der Late-Onset (d.h. altersassoziierte) Hypogonadismus, von dem bis zu 30 % aller Männer über 40 Jahre betroffen sind.

Eine Studie der Universität Manchester aus 2010 stellt allerdings in Frage, ob die beklagten, vielschichtigen Symptome überhaupt mit der Höhe des Testosteronspiegels korrelieren und ob eine Testosteronsubstitution ursächlich hilft. Zwischen den vermeintlichen Wechseljahresbeschwerden bei Männern in fortgeschrittenem Alter und einem niedrigen Testosteronspiegel konnten die Forscher keinen Zusammenhang feststellen.

Testosteronbiosynthese

Der Ausgangsstoff für die Testosteronbiosynthese in den Leydig-Zellen ist Cholesterol (Cholesterin), welches über zwei verschiedene Wege verarbeitet werden kann. Den letzten Schritt, die Reduktion von Androstendion, katalysiert das Enzym Testosteron-17beta-Dehydrogenase.

Diagnostik und Normwert

Der Testosteronspiegel wird vorwiegend aus dem Blutserum bestimmt. Die Blutabnahme muss in den Morgenstunden stattfinden, da der Wert tageszeitlichen Schwankungen unterliegt. Die Bestimmung erfolgt meist per Immunassay-Methodik; da diese bei niedrigen Werten ungenaue Ergebnisse liefert, wird hier eine Kombination aus Extraktion, chromatographischen Methoden und nachfolgender Immunoassay- oder massenspektrometrischer Bestimmung empfohlen. Flüssigchromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung ermöglicht die Messung verschiedener Steroide in derselben Probe.

Der Testosteronspiegel im Blutserum eines gesunden Mannes folgt einer Circadianen Rhythmik, wobei der Wert frühmorgens ein Maximum und nachmittags ein Minimum durchläuft. Abhängig vom Alter schwanken die Werte dabei zwischen 13 und 23 nmol/l mit einem Mittelwert von etwa 16 für ältere Männer und etwa 18 für jüngere Männer. Der Normbereich liegt dabei für alle Männer zwischen 12 und 40 nmol/l. Eine Therapie kann bei Serumspiegeln unter 12 nmol/l erwogen werden und wird bei Werten kleiner 8 nmol/l empfohlen; bei Hypogonadismus kann auch bei höheren Spiegeln eine Substitutionstherapie angezeigt sein.

Haarausfall

Das Hormon Dihydrotestosteron (DHT) ist ein Abbauprodukt von Testosteron. Beim erblich bedingten Haarausfall kann eine vererbte Überempfindlichkeit der Haarwurzeln gegenüber DHT bestehen und zu einer fortschreitenden Verkleinerung der Haarwurzeln führen. Eine Behandlungsmöglichkeit besteht in Medikamenten zur Senkung des DHT-Spiegels.

Testosteronersatztherapie

Ein Testosteronmangel kann unter anderem zu Erektionsstörungen und Osteoporose führen. Reicht die natürliche Produktion von Testosteron nicht aus, dann kann eine Langzeittherapie mit von außen zugeführtem Testosteron erfolgen.

Als Ersatztherapie gibt es folgende Möglichkeiten:

„Monats-Spritze": Älteste Therapieform, Spritzenabstand 3 bis 4 Wochen, dennoch stark schwankende Spiegel.

Gel zum Auftragen auf die Haut: Das Gel wird täglich auf die Haut aufgetragen und ermöglicht einen relativ konstanten Testosteronspiegel.

Skrotalpflaster: Täglich auf den Hodensack zu klebendes Pflaster. Gute Ergebnisse, jedoch manchmal störend in der Anwendung.

In einigen Ländern sind auch Testosteronimplantate zugelassen. In einer kleinen, ambulanten Operation werden sie unter die Haut appliziert. Nur alle 5 bis 6 Monate notwendig. Guter Testosteronspiegel.

„3-Monats-Spritze": Neueste Therapieform, gute Ergebnisse.

Anmerkungen:

In der Praxis werden die Injektionsintervalle oft noch weiter ausgedehnt, da im Organismus Mechanismen zur Bindung von Testosteronmolekülen an bestimmte Proteine (SHBG) vorhanden sind.

Da eine externe Testosteronverabreichung von der Natur nicht vorgesehen ist und künstliche Testosteronsalben und Matrixpflaster erst sehr kurz am Markt sind, ist über Risiken und Langzeitnebenwirkungen noch nichts bekannt. Externe Testosterongaben könnten die Fähigkeit des Körpers, selbst Testosteron zu produzieren, vorübergehend oder gar dauerhaft beeinträchtigen.

Behandlung von Frau-zu-Mann-Transsexuellen

Nach von Psychotherapeuten diagnostizierter Transsexualität wird Frau-zu-Mann-Transsexuellen Testosteron durch Endokrinologen oder Allgemeinmediziner verabreicht. Dies führt auch zu einer wahrnehmbaren Veränderung der Stimmlage des Patienten.

Testosteron als Dopingmittel

Manche Bodybuilder sowie Ausdauersportler verwenden Testosteron als Dopingmittel, um ihren Muskelaufbau zu beschleunigen oder die natürliche Leistungsgrenze zu überwinden. Dabei besteht aber die Gefahr, eine überhöhte Dosis zu verwenden, die zu ernsthaften, womöglich dauerhaften urologischen Problemen führen kann. Gebräuchlich sind synthetische Testosterone in Form kurzkettiger (Propionat), mittelkettiger (Enanthat/Cypionat) und langkettiger Ester (Undecanoat, Buciclat), wobei der größte Teil über den Schwarzmarkt bezogen wird. Bei diesen Produkten besteht unter anderem die Gefahr der Verunreinigung, der falschen Dosierungen und der Leberschädigung.

Nebenwirkungen

Mögliche Nebenwirkungen, vor allem bei Zufuhr synthetischer Testosterone, sind:

Testosteronderivate

Einzelnachweise

1. Datenblatt Angabe des Markenparameters in Testosterone bei Sigma-Aldrich (PDF).Vorlage:Sigma-Aldrich fehlerhaft bzw. nicht definiert

2. S. Shahani, M. Braga-Basaria, M. Maggio, S. Basaria: Androgens and erythropoiesis: past and present. In: Journal of endocrinological investigation. Band 32, Nummer 8, September 2009, S. 704-716, . doi:10.3275/6149. PMID 19494706. (Review).

3. Joyce T. Bromberger, Laura L. Schott, Howard M. Kravitz, MaryFran Sowers, Nancy E. Avis, Ellen B. Gold, John F. Randolph Jr, Karen A. Matthews: Longitudinal Change in Reproductive Hormones and Depressive Symptoms Across the Menopausal Transition. In: Archives of General Psychiatry, 2010;67(6):598-607 (Volltext)

4. http://www.nature.com/nature/journal/v463/n7279/abs/nature08711.html

5. Schlaf und der Hormonhaushalt. In: Deutsches Ärzteblatt 15, 2009, S. 12 f.

6. Identification of Late-Onset Hypogonadism in Middle-Aged and Elderly Men. In: NJEM 16. Juni 2010 (10.1056/NEJMoa0911101)

7. E. Mutschler: Arzneimittelwirkungen. 7. Aufl. WVG, Stuttgart 1996, S. 380.

8. Eintrag Testosteron auf www.laborlexikon.de (Link) abgerufen am 17. Juni 2010.

9. Eberhard Nieschlag, Hermann M. Behre, Susan Nieschlag: Andrologie: Grundlagen und Klinik der reproduktiven Gesundheit des Mannes. 3. Auflage. Springer, 2009, ISBN 978-3-540-92962-8, S. 119-121.

10. Substitution trotz normaler Testosteron-Werte. Urologe: Bei Hypogonadismus-Symptomen ist Ersatztherapie schon bei Werten von 15 nmol/l hilfreich. Meldung in der Ärzte Zeitung vom 30. Januar 2007.

11. http://prohaar.msd.de/service/news/test_4330.html

12. J. Schölmerich, S. Burdach et. al.: Medizinische Therapie 2005/2006. Kap. Transsexualität, Springer, 2005, ISBN 978-3-540-21226-3

13. Deutsche Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie: Zur stimmlichen Situation von sogenannten Frau-zu-Mann Transsexuellen: Selbstwahrnehmung, Fremdwahrnehmung und akustische Daten zur Geschlechtsdarstellung, Vortrag zur 20. Wissenschaftlichen Jahrestagung der DGPP, 2003.

Handelsnamen

Andriol (A, CH), Androgel (A), Androtop (D), Intrinsa (D, A), Livensa (A), Nebido (A, CH), Testim (D), Testogel (D, A, CH), Testopatch (D), Testotop (D), Testoviron (CH), Tostran (D, A)

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Strukturformel Allgemeines Freiname Testosteron Andere Namen 17β-Hydroxyandrost-4-en-3-on 4-Androsten-17β-ol-3-on Summenformel C 19H 28O 2 Kurzbeschreibung farb- und fast geruchloser Feststoff [1] Externe Identifikatoren/Datenbanken CAS-Nummer 58-22-0 PubChem 6013 DrugBank APRD00433 Wikidata [[:d: Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 865: attempt to index field 'wikibase' (a nil value) | Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 865: attempt

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Gestagene, auch Gelbkörperhormone, sind neben den Estrogenen die zweite wichtige Klasse der weiblichen Geschlechtshormone. Wie bei diesen handelt es sich um Steroidhormone.

Gestagene sind Steroide, die als Grundgerüst Pregnan (10β,13β-Dimethyl-17β-ethyl-gonan) besitzen. Die wichtigsten Vertreter sind das Pregnandiol, das Progesteron und das Pregnenolon. Um die natürlichen Gestagene von den synthetischen Hormonen zu unterscheiden, werden letztere auch als „ Progestine" oder „ Progestagene " bezeichnet.

Progesteron, das von Granulosazellen gebildet wird, die in der Wand des geplatzten Follikels sitzen, und die unter dem Einfluss des luteinisierenden Hormons (LH) das Corpus luteum bilden - in dem weiter Progesteron gebildet wird - bereitet die Gebärmutterschleimhaut auf die Einbettung der befruchteten Eizelle vor und verhindert eine weitere Follikelreifung, sofern es zur Befruchtung kommt.

Die natürlichen Gestagene werden medizinisch relativ selten eingesetzt.

Synthetische Analoga der Gestagene - Progestine werden als Verhütungsmittel eingesetzt. Auch bei langwirkenden Kontrazeptiva wie die Dreimonatsspritze oder auch bei Implantaten (wie Implanon) wird mit Progestinen verhütet.

In der Veterinärmedizin wird Proligeston verwendet, um die Läufigkeit zu unterdrücken.

Einige Progestine werden als Antiandrogene verwendet (z. B. Cyproteron ().

Regelkreise

Progesteron wird von Transcortin gebunden und steht in dieser Bindungsreaktion in Konkurrenz zu Cortison, das auch von Transcortin deaktiviert wird. Die Produktion von Transcortin seinerseits wird von Östrogen moduliert. Östrogen seinerseits wird aus Testosteron gebildet. Testosteron und Gestagen sind komplementär (s. o.). Somit ist der Regelkreis geschlossen.

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Gestagene, auch Gelbkörperhormone, sind neben den Estrogenen die zweite wichtige Klasse der weiblichen Geschlechtshormone. Wie bei diesen handelt es sich um Steroidhormone. Gestagene sind Steroide, die als Grundgerüst Pregnan (10β,13β-Dimethyl-17β-ethyl-gonan) besitzen. Die wichtigsten Vertreter sind das Pregnandiol, das Progesteron und das Pregnenolon.

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Estrogene (standardsprachlich Östrogene, von altgriechisch οἶστρος oístrŏs / oestrus ‚Stachel', ‚Leidenschaft'), auch Follikelhormone genannt, sind die wichtigsten weiblichen Sexualhormone aus der Klasse der Steroidhormone. Sie werden hauptsächlich in den Eierstöcken (Ovarien) in Follikel und Gelbkörper, zu einem geringeren Teil auch in der Nebennierenrinde, produziert. Während der Schwangerschaft werden die Estrogene auch in der Plazenta gebildet. Auch Männer produzieren im Hoden kleine Mengen an Estrogenen; zudem wird ein gewisser Teil des Testosterons im Fettgewebe durch ein Enzym, die sog. Aromatase, in Estrogene umgewandelt.

Estrogene sind Steroide, die als Grundgerüst Estran (13β-Methyl-gonan) besitzen.

Biosynthese

Estrogene entstehen durch die Umwandlung von männlichen Geschlechtshormonen. Hauptsächlich entsteht Estradiol durch Umwandlung von Testosteron. Die Umwandlung wird durch das Enzym Aromatase katalysiert. Dabei wird der Ring A mit den C-Atomen 1 bis 5 und 10 des Sterangerüstes in eine aromatische Struktur (siehe Aromat) umgewandelt.

Estrogene fördern die Reifung einer befruchtungsfähigen Eizelle. Durch Estrogene wird die Gebärmutterschleimhaut gut durchblutet, der Muttermund öffnet sich und das Gebärmutterhalssekret wird durchlässig für Spermien. Estrogene signalisieren der Hypophyse die Eizellreife und lösen damit indirekt den Eisprung aus. Die Konzentration der Estrogene ändert sich erheblich im Verlauf des weiblichen Zyklus. Gesteuert wird die Produktion von der Hypophyse über die Gonadotropine ( FSH und LH). Nach der Menopause fällt die Estrogensynthese im weiblichen Körper stark ab.

Im Blut werden Estrogene meist an Eiweiß gebunden transportiert. An bestimmten Organen (z. B. der weiblichen Brust und der Gebärmutter) befinden sich spezifische Estrogenrezeptoren, an die sich die Estrogene binden. Die Estrogene werden direkt zum Zellkern transportiert und beeinflussen so die Aktivität der Zellen. In der Antibabypille sind Estrogene enthalten.

Estrogene wirken physiologisch auf die Knochen in Form eines Epiphysenschlusses und Hemmung der osteoklastären Knochenresorption; eine Verminderung des Estrogenspiegels im Blut kann zu Osteoporose (Knochenschwund) führen. Estrogene haben auch eine stimulierende Wirkung auf das Immunsystem, so dass Estrogentherapien gelegentlich als Nebenwirkung die Aktivierung latenter Autoimmunerkrankungen haben. Zudem erhöhen Estrogene im Hirn die Sensibilität für das Hören; ein verminderter Estrogenspiegel, etwa nach der Menopause, verschlechtert dagegen das Hörvermögen. Das Hormon ist essentiell für das Speichern von Gedächtnisinhalten von Geräuschen und Sprache.

Als Nebenwirkung von Estrogenpräparaten kann systemischer Lupus erythematodes, Erythema nodosum, Pruritus und Erythema multiforme (alles Autoimmunreaktionen) auftreten. Estrogen kann negative Auswirkungen auf die Psyche haben; die Nebenwirkungen eines Estrogenpräparates enthalten den Hinweis, dass dies „ sehr selten <1/10.000... psychische Erkrankungen...sowie Schlaflosigkeit und Depressionen " hervorrufen kann. Bei einigen Tieren wie Fischen und Fröschen wurden unter Einfluss von Estrogenen und Halogenkohlenwasserstoffen künstliche Geschlechtsumwandlungen beobachtet.

Estrogentypen

Von den natürlichen Estrogenen zeigt lediglich Estriol bei oraler Anwendung eine Wirkung. Wegen schneller Metabolisierung besitzen Estradiol und andere natürliche Estrogene bei parenteraler Applikation eine flüchtige und bei oraler Applikation praktisch keine Wirkung. Aus diesem Grunde werden vorwiegend künstliche Estrogene medikamentös eingesetzt, die meist als Ester der natürlichen Verbindungen oder als substituierte Derivate wesentlich langsamer metabolisiert werden und damit länger wirksam sind.

Natürliche Estrogene

Synthetische Estrogene mit 17α-Ethinylgruppe

00057-63-6* : Ethinylestradiol | * CAS-Nummer

13655-95-3 : 11β-Methyl-ethinylestradiol

28913-23-7 : Turisteron

34816-55-2 : Moxestrol (11β-Methoxy-ethinylestradiol)

Sonstige Estrogene

002208-12-0 : 6-Dehydroestron

000053-63-4 : 17-Desoxyestradiol

000362-05-0 : 2-Hydroxyestradiol

000517-04-4 : Isoestradiol (8α-Estradiol)

001818-12-8 : 2-Methylestradiol

006171-48-8 : 4-Methylestradiol

028014-46-2 : Polyestradiol-phosphat

039219-28-8 : Promestrien

088847-87-4 : 2-Chloroestradiol

126559-87-3 : 1,11β-Ethanoestradiol

Nicht-steroidale Estrogene

Hyperandrogenismus

Etwa 5-10 % aller Frauen leiden unter den Folgen einer genetisch bedingten Ungleichverteilung männlicher und weiblicher Hormone, Ursache des sogenannten polyzystischen Ovarsyndrom PCOS.

Einzelnachweise

1. Christian Behl: Estrogen: Mystery drug for the brain? The neuroprotective activities of the female sex hormone: The Neuroprotective Activities of the Female Sex Hormone. Springer, Wien, 2001, ISBN 3-211-83539-3.

2. Ulrich Meyer (2004): Die Geschichte der Östrogene. In: Pharmazie in unserer Zeit. Bd. 33, Nr. 5, S. 352-356. doi:10.1002/pauz.200400080.

3. Pschyrembel, Klinisches Wörterbuch, 259. Auflage, 2002: Osteoporose (Knochenschwund).

4. Estrogen Controls How The Brain Processes Sound, Meldung im Science Daily vom 6. Mai 2009].

5. Referenzfehler: Ungültiges Arzneimittelliste der Schweiz (Präparat: Vagifem). <ref>-Tag. Der Name „kompendium" wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert.

6. BUND: Hormonaktive Substanzen im Wasser, September 2001, BestellNr. 45 078.

7. Mirocha CJ, Schauerhamer B, Christensen CM, Niku-Paavola ML, Nummi M. Incidence of zearalenol (Fusarium mycotoxin) in animal feed. Applied and Environmental Microbiology. 1979 Oct;38(4):749-50, PMID 161492.

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Estrogene (standardsprachlich Östrogene, von altgriechisch οἶστρος oístrŏs / oestrus ‚Stachel', ‚Leidenschaft'), auch Follikelhormone genannt, sind die wichtigsten weiblichen Sexualhormone aus der Klasse der Steroidhormone. Sie werden hauptsächlich in den Eierstöcken (Ovarien) in Follikel und Gelbkörper, zu einem geringeren Teil auch in der Nebennierenrinde, produziert. Während der Schwangerschaft werden die Estrogene auch in der Plazenta gebildet.

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Glucagon ist ein Peptidhormon, dessen Hauptaufgabe die Erhöhung des Blutzuckerspiegels ist. Es wird aus den Vorstufen Präglucagon und Präproglucagon in den Langerhans-Inseln der Bauchspeicheldrüse (α-Inselzellen) gebildet. Bei Blutzuckerabfall, aber auch nach einer proteinreichen Mahlzeit wird Glucagon von der Bauchspeicheldrüse in die Blutbahn abgegeben und dort frei transportiert. Dieses Hormon ist in seiner Wirkung auf den Glucose-, Protein- und Fettsäurestoffwechsel ein Gegenspieler des Insulins. Glucagon wird von der Leber aufgenommen und durch Spaltung inaktiviert.

Die Primärstruktur des humanen Glucagon besteht aus 29 Aminosäuren mit einer Molekülmasse von 3483 Da. Die Primärstruktur lautet: His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Asn-Thr.

Glucagonsekretion

Bei normaler Ernährung bleibt die Sekretion von Glucagon im Vergleich zu der von Insulin relativ konstant. Die Stimuli für eine erhöhte Ausschüttung sind hauptsächlich Hypoglykämie (Blutzuckerabfall), proteinreiche Mahlzeiten, Infusion von Aminosäuren (z.B. Arginin, Alanin), länger dauernde starke körperliche Arbeit und Stress. Bei Hypoglykämie kann die Glucagonsekretion auf das bis zu Vierfache gesteigert werden. Stimulation erfolgt durch Vagusreiz, Mahlzeiten und durch α-Adrenorezeptoren. Seine Freisetzung wird von Insulin, Somatostatin und GLP-1 gehemmt.

Wirkungsmechanismus

Glucagon ist der Gegenspieler zu Insulin. Während Insulin die Glykogensynthese fördert, resultiert die Freisetzung von Glucagon in einem Abbau von Glykogen. Durch cAMP werden die Enzyme für den Glucose- und Fettstoffwechsel aktiviert. Als vorrangiger Effekt wird die Glykogenphosphorylase phosphoryliert, die nun Glykogenabbau stimuliert und die Glykogensynthase hemmt. Die Wirkung von Glucagon beruht auf der Bindung an einen G-Protein-gekoppelten Rezeptor. Das dadurch aktivierte stimuliert die Adenylatcyclase.

Glucagon stimuliert nicht nur die Glykogenolyse, sondern auch die Neusynthese von Glucose ( Gluconeogenese) aus Aminosäuren - den Bestandteilen von Eiweißen. Glucagon hat also eine proteinkatabole Wirkung, was zum Anstieg von Harnstoff im Blut führt. Außerdem werden über cAMP fettabbauende Enzyme - die sogenannten Lipasen - aktiviert, woraus eine Erhöhung der Fettsäuren im Blut resultiert.

Glucagon wird zur Ruhigstellung des Darmes eingesetzt und wird in dieser Funktion auch als intravenös zu verabreichendes Medikament verwendet. Als Antidot bei Vergiftungen mit Betablockern und Calciumkanalblockern wird der Wirkstoff ebenfalls angewendet. Es wird auch beim Magenröntgen verwendet, um die Schleimhaut besser beurteilen zu können.

Außerdem besitzen viele Typ-1-Diabetiker ein Notfall-Set mit Glucagon und einem Lösungsmittel, das bei einer schweren Hypoglykämie mit Bewusstlosigkeit nach Auflösung der Pulversubstanz von einem eingewiesenen Helfer subkutan oder intramuskulär gespritzt wird und über den oben beschriebenen Wirkungsmechanismus eine Erhöhung des Blutzuckerspiegels erreichen soll. Glucagon wird vom Hersteller Novo Nordisk unter dem Handelsnamen GlucaGen ® vertrieben.

Für eine im Jahr 2010 durchgeführte Studie wurde eine Insulinpumpe entwickelt, die neben der Insulinampulle eine Glucagonampulle beinhaltete. Durch eine beständige Glucose-Messung in einem Closed-Loop-System (Blutglukosemessung und Dosisabgabe erfolgen automatisch) wurde bei Unterzuckerungsgefahr Glucagon über die Pumpe abgegeben. Dadurch traten weniger und kürzer andauernde Hypoglykämien auf.

Glucagon-Test (C-Peptid)

Es gibt einen Glucagontest, der im medizinischen Alltag allerdings nur selten verwendet wird. Er dient der Prüfung der Stimulierbarkeit der β-Zellen des Pankreas (Funktionsreserve) zur Unterscheidung von Diabetes Typ I und Typ II.

Durchführung

1. Blutentnahme zur Bestimmung von C-Peptid basal. Gabe von 1 mg Glucagon i.v.

2. Blutentnahme 6 min. nach Glucagon zur Messung des stimulierten C-Peptid-Spiegels (β-Zell-Funktionsreserve).

Beurteilung

Ein Anstieg des C-Peptids um mindestens 0,5 nmol/l und/oder auf mehr als 1,0 nmol/l deutet auf funktionsfähige β-Zellen.

Blutglucose sollte immer mitbestimmt werden, um den Grad der Vorstimulation der β-Zellen zu erkennen.

Einzelnachweise

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Glucagon ist ein Peptidhormon, dessen Hauptaufgabe die Erhöhung des Blutzuckerspiegels ist. Es wird aus den Vorstufen Präglucagon und Präproglucagon in den Langerhans-Inseln der Bauchspeicheldrüse (α-Inselzellen) gebildet. Bei Blutzuckerabfall, aber auch nach einer proteinreichen Mahlzeit wird Glucagon von der Bauchspeicheldrüse in die Blutbahn abgegeben und dort frei transportiert.

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Insulin ist ein für alle Wirbeltiere lebenswichtiges Proteohormon, das in den β-Zellen der Bauchspeicheldrüse gebildet wird. Diese spezialisierten Zellen befinden sich nur in den Langerhans-Inseln. Von diesen Inseln leitet sich auch der Name „Insulin" ab (lat. insula).

Die Regulation der Konzentration von Glukose im Blut erfolgt durch einen Regelkreis aus zwei Hormonen, die abhängig von der Blutzuckerkonzentration ausgeschüttet werden. Insulin ist das einzige Hormon, das den Blutzuckerspiegel senken kann. Sein Gegenspieler ist das Glucagon, dessen Hauptaufgabe es ist, den Blutzuckerspiegel zu erhöhen. Auch Adrenalin, Kortisol und Schilddrüsenhormone haben blutzuckersteigernde Wirkungen.

Der Blutzuckerspiegel steigt vor allem nach der Aufnahme kohlenhydratreicher Nahrung an. Als Reaktion darauf wird von den β-Zellen Insulin ins Blut ausgeschüttet. Die Hauptwirkung des Insulins für die rasche Senkung der Blutzuckerkonzentration ist seine „Schlüsselfunktion" für den Transport von Glukose aus dem Blutplasma und aus der Gewebsflüssigkeit in das Zellinnere. Vor allem die Leber- und Muskelzellen können in kurzer Zeit große Mengen von Glukose aufnehmen und sie in der Folge entweder in Form von Glykogen speichern oder in Energie umwandeln (siehe Glykolyse).

Auch auf andere Arten von Zellen wirkt Insulin, es hat Einfluss auf den Fett- und Aminosäurestoffwechsel sowie auf den Kaliumhaushalt.

Insulin spielt eine wesentliche Rolle bei folgenden Erkrankungen:

Insulinsequenzen von mehr als hundert verschiedenen Spezies sind bekannt. Die Proteinsequenzen der jeweiligen Insuline sind sich ähnlich - sie zeigen Sequenzhomologie -, sind aber nicht identisch. Über die Unterschiede im chemischen Aufbau von Humaninsulin gegenüber den Insulinen einiger Säugetiere sowie Informationen zu künstlich hergestelltem Insulin siehe Insulinpräparat.

Insulin und Evolution: Genotypen, die in Jäger- und Sammlergesellschaften einen raschen Abbau von Energiereserven bei Nahrungsmangel verhinderten, prädisponieren beim heutigen Lebensstil mit Bewegungsmangel und Nahrungsüberangebot zu Adipositas und Typ-2-Diabetes.

Inwieweit Gene den Glukosestoffwechsel und die damit verbundene Wirkung von Insulin beeinflussen, ist noch nicht zur Gänze geklärt.

Bildung, Speicherung und Freisetzung

Biosynthese

Die Synthese des Insulins erfolgt in den β-Zellen der Langerhans'schen Inseln der Bauchspeicheldrüse. Die genetische Information wird von nur einem Genlocus im kurzen Arm des Chromosom 11 codiert. Das Gen besteht aus ca. 300 Nukleotiden.

Die mRNA wird zunächst an Ribosomen, welche sich auf dem rauen endoplasmatischen Retikulum (ER) befinden, in das Präproinsulin translatiert, das aus 107 Aminosäuren besteht.

Die weitere Prozessierung erfolgt in zwei Schritten, nach der Faltung des Moleküls durch Bildung von Disulfidbrücken entsteht durch Abspaltung von Signalpeptid und C-Peptid das Insulinmolekül.

1) Die Abbildung zeigt das Präproinsulin-Molekül[6] mit 110 Aminosäuren, bestehend aus:

einer Signalsequenz (leader peptide, im Bild L) mit 24 Aminosäuren,

an die sich die 30 Aminosäuren der B-Kette anschließen,

danach kommen zwei Aminosäuren und das C-Peptid (connecting peptide, im Bild C) mit 31 Aminosäuren,

gefolgt von weiteren zwei Aminosäuren und der A-Kette mit 21 Aminosäuren.[7]

2) Faltung

Durch Bildung von drei Disulfidbrücken (zwei zwischen dem A- und B-Peptid, eine innerhalb des A-Peptids) wird das bisher gestreckte Molekül gefaltet.

3) das gefaltete Präproinsulin-Molekül.

4) Abspaltung von Signalpeptid und C-Peptid:

Beim Durchtritt durch die Membran des endoplasmatischen Retikulums (ER) entsteht durch Abspaltung der Signalsequenz das Proinsulin mit 84 Aminosäuren. Das Signalpeptid verbleibt in den Zisternen des ER.

Das Proinsulin verlässt das ER, wird in den Golgi-Apparat aufgenommen und gespeichert.

Bei Bedarf wird die C-Kette durch spezifische Peptidasen (Proprotein-Convertase 1 und 2) abgespalten. Damit hat das Insulin seine endgültige Struktur erreicht.

5) das Insulin-Molekül:

Es besteht nun aus zwei Peptidketten, der A-Kette mit 21 und der B-Kette mit 30 Aminosäuren, welche durch zwei intermolekulare Disulfidbrücken kovalent verbunden sind (Cys-A7 mit Cys-B7 und Cys-A20 mit Cys-B19). Eine dritte intramolekulare Disulfidbrücke verbindet die Cysteinreste der Positionen 6 und 11 der A-Kette.

Speicherung

Die Insulinmoleküle werden in den Vesikeln des Golgi-Apparats, der an der Zellmembran der β-Zelle liegt, durch Zink-Ionen zu Hexameren gebunden und so stabilisiert gespeichert (Zink-Insulin-Komplex).

Die hohe Bindungsfreudigkeit von Insulinmolekülen an Zink hat mehrere wichtige Auswirkungen. Insulin ist in der Form von Hexameren nicht wirksam, auch nach dem Zerfall in Dimere noch nicht, sondern erst als Einzelmolekül. Diese Eigenschaft spielt bei den Insulinpräparaten eine wichtige Rolle. Bei schnellwirkenden Insulinpräparaten ist der zu langsame Zerfall der Molekülverbände unerwünscht und es wird nach Möglichkeiten gesucht, den Zerfall zu beschleunigen. Bei langwirkenden Insulinpräparaten wird die Zinkbindung zur Verlängerung der Wirkdauer durch hohe Zinkkonzentrationen gezielt verstärkt. Bei der Entwicklung von oralen Insulinpräparaten wird die Zinkbindung zur Kopplung von Insulin an Transportmoleküle genutzt.

Ausschüttung

Der wichtigste direkte Reiz zur Ausschüttung des Insulins aus der β-Zelle ist ein steigender Blutzuckerspiegel (ab ca. 5 mmol Glucose/l Blut). Daneben wirkt die Anwesenheit verschiedener Aminosäuren, freier Fettsäuren und einiger Hormone stimulierend auf die Insulinfreisetzung.

Durch die Hormone Gastrin, Sekretin, GIP und GLP-1 wird die β-Zelle ebenfalls angeregt, Insulin auszuschütten; sie sind sogar für den Großteil der Insulinausschüttung nach Nahrungsaufnahme verantwortlich. Siehe Inkretin-Effekt.

Die Insulinausschüttung erfolgt oszillierend. Alle drei bis sechs Minuten wird Insulin in die Blutbahn abgegeben.

Nach der Nahrungsaufnahme ist bei Stoffwechselgesunden ein biphasischer Verlauf der Insulinsekretion feststellbar: Der erste „Insulinpeak" hat seine Spitze nach drei bis fünf Minuten und dauert nur ca. zehn Minuten. Danach schließt sich eine zweite Phase an, die so lange anhält, wie eine Hyperglykämie besteht. Die erste Phase besteht aus den gespeicherten Insulinmolekülen, die zweite Phase vor allem aus neu gebildetem Insulin.

Glukosegesteuerter Freisetzungsmechanismus

Das Eindringen eines Glukose-Moleküls in die β-Zelle setzt eine Wirkungskette in Gang. Nachdem die Glukose durch den GLUT2-Transporter in die Zelle gelangt ist, wird sie durch Glykolyse verstoffwechselt. Das dabei entstehende ATP hemmt den Ausstrom von Kalium-Ionen ( ATP-sensitive Kaliumkanäle). So kommt es durch den stark verminderten Kaliumausstrom zur Depolarisation, weil die Stabilität des Membranpotentials nicht weiter durch Kaliumausstrom erhalten wird. Das depolarisierte Membranpotential bewirkt eine Öffnung spannungsabhängiger Kalzium-Kanäle. Der Einstrom der Kalziumionen ist der entscheidende Reiz für die Verschmelzung der insulinhaltigen Vesikel mit der Zellmembran (Für Details siehe Blutzucker-Sensorsystem).

Die gespeicherten Insulinmoleküle werden durch Verschmelzen der Membranen ( Exozytose) aus den β-Zellen in den Extrazellularraum und weiter in den Blutkreislauf freigesetzt. Dabei werden die Speicher-Hexamere aufgetrennt. Der Insulinspiegel im Blut steigt an.

Halbwertszeit und Abbau

Die biologische Halbwertszeit einzelner Insulinmoleküle im Blutkreislauf liegt bei circa fünf Minuten.

Das Insulin wird über manche Insulinrezeptoren in die Zellen aufgenommen, dort abgebaut und somit verbraucht. In der Leber und in der Niere wird Insulin durch Insulinase inaktiviert; die Insulinase oder genauer Glutathion-Insulin-Transhydrogenase spaltet die Disulfidbrücken zwischen der A- und der B-Kette auf, wodurch das Insulin in zwei Teile zerfällt und wirkungslos wird. Die Abbauprodukte werden durch die Niere ausgeschieden, ebenso ca. 1,5 % des noch intakten Insulins.

Die kurze Zeitspanne der Aktivität des Insulins zeigt, dass die physiologische Steuerung des Zuckerstoffwechsels im gesunden Körper sehr schnell funktioniert; diese Geschwindigkeit kann bei der Behandlung des Diabetes mellitus praktisch nicht erreicht werden.

Das im Blut zirkulierende Insulin entfaltet seine Wirkung durch Bindung an Insulinrezeptoren.

Insulinrezeptor

Letztlich löst die Bindung von Insulin an seinen Rezeptor eine Reihe von Kinase-Kaskaden (Kaskade von Phosphorylierungsreaktionen) aus, die durch Signalwege beschrieben werden können.

Diese Signalwege bewirken ein Sinken des Blutglucosespiegels durch

Förderung der Glucose-Aufnahme (GLUT4-Translokation zur Zelloberfläche)

Förderung der Glucose-Speicherung (Glykogen-Synthese) in der Leber und den Muskeln

Dieses Signal wird durch die Aktivierung glucoseverbrauchender Wege unterstützt. Weitere unterstützende Maßnahmen bestehen in der Unterdrückung glucoseliefernder Wege, so zum Beispiel durch Abbau des second messenger cAMP über eine Phosphodiesterase.

Glukoseaufnahme im Muskelgewebe

Insulin erhöht in der Muskulatur und im Fettgewebe die Permeabilität (Durchlässigkeit) der Zellmembran für Glucose. Dabei ist zu beachten, dass nicht die Membran selbst permeabler wird, sondern dass vermehrt Carrier-Proteine für Glucose aktiviert werden. Dieses Carrier-Protein ist GLUT4, ein hochaffiner, insulinabhängiger Glucose-Transporter, welcher die Glucose durch erleichterte Diffusion (passiver Transport) in die Zelle transportiert. Folgende physikalische Eigenschaften sind für GLUT4 relevant: sättigbar, nicht aktivierbar bzw. inaktivierbar, d.h. Regulation nur durch insulinabhängigen Einbau bzw. Ausbau.

Glukoseaufnahme und Stoffwechsel im Gehirn

Nervenzellen (und Erythrozyten) nehmen Glucose insulin un abhängig auf. Deshalb nehmen die insulinabhängigen Zellen bei einem erhöhten Insulinspiegel mehr Glucose auf, und für die insulinunabhängigen bleibt weniger übrig.

Im Allgemeinen besteht bei Hypoglykämie die Gefahr, dass das auf Glucose angewiesene Nervensystem geschädigt wird. Beachtenswert ist der Effekt, dass Insulin, verabreicht als Nasenspray in direktem Kontakt mit dem ZNS, die Alzheimer-Krankheit positiv beeinflusst.

Auf- und Abbau von Fettgewebe

Insulin hemmt die Lipolyse im Fettgewebe und somit den Abbau von Fett. Ein Insulinmangel führt daher zu einer gesteigerten Lipolyse mit Bildung von Ketokörpern und einer daraus resultierenden Ketose.

Förderung des Zellwachstums

Eine weitere zentrale Funktion des Peptidhormons Insulin besteht in der Regulation von Zellwachstum und Proliferation durch die Aktivierung der Transkription von Genen, die für Kontrolle und Ablauf des Zellzyklus von großer Bedeutung sind. Diese Insulinwirkung ist bei Diskursen über Insulinpräparate ein Thema.

Tryptophan-Aufnahme im Gehirn

Höhere Insulinspiegel haben einen leicht steigernden Einfluss auf die Aufnahme von Tryptophan ins Gehirn.

Insulin und die Regelung des Blutzuckerspiegels

Eine der wichtigsten biologischen Wirkungen des Insulins ist die rasche Beschleunigung der Glucoseaufnahme in Muskel- und Fettzellen und Regulierung der Zwischenspeicherung in der Leber im Rahmen der Regelung des Blutzuckerspiegels:

In der Leber und der Muskulatur werden die mit der Nahrung aufgenommenen Kohlenhydrate als Glykogen gespeichert. Dies hat ein Absinken der Glucosekonzentration im Blut zur Folge. Die Glukoseaufnahme in die Leberzellen erfolgt insulinunabhängig über GLUT2. Durch Insulin wird eine Rezeptor-Tyrosinkinase (RTK) aktiviert, die eine Signaltransduktion in Gang setzt. Beteiligt sind dabei das Insulinrezeptorsubstrate 1 (IRS1), die Phosphoinositid-3-Kinase (PI3K), der second messenger Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat (PIP₂), die Phosphoinositid-abhängige Kinase-1 (PDK1) und schließlich die Proteinkinase B (PKB) (siehe Bild, A). PKB phosphoryliert die Glykogensynthase-Kinase 3, GSK3, die dadurch inaktiviert wird. GSK3 ist eine Kinase, die die Glykogensynthase phosphoryliert und damit inaktiviert (GYS b). GSK3 steht in Konkurrenz zu einer Phosphatase, der Protein-Phosphatase 1 (PP1). Dadurch, dass GSK3 nicht mehr wirken kann, liegt daher immer mehr Glykogensynthase in seiner dephosphorylierten Form vor (GYS a, siehe unteres Bild, B). Außerdem aktiviert die PKB eine Phosphodiesterase, PDE, die cAMP zu AMP hydrolysiert. Infolgedessen erlischt zusätzlich der Signalweg für die Proteinkinase A, die für den Abbau von Glykogen sorgt.

In der Leber, dem Fettgewebe und der Muskulatur wird unter Insulineinfluss die Triglyceridsynthese stimuliert. Substrate dafür sind neben den Kohlenhydraten mit der Nahrung aufgenommene Lipide.

In den drei genannten Geweben werden Aminosäuren verstärkt aufgenommen und für die Proteinsynthese verwendet.

Die metabolischen und mitogenen Effekte von Insulin werden über die Bindung an dessen Rezeptor auf der Zelloberfläche der Zielgewebe Leber, Muskel und Fett initiiert.

Insulin induziert weiterhin die Glykogensynthese und -speicherung in Leber und Muskel, die Triglyceridsynthese in Leber und Fettgewebe sowie die Speicherung von Aminosäuren im Muskel.

Gleichzeitig hemmt Insulin die hepatische Gluconeogenese und zählt daher insgesamt zu den wichtigsten Regulatoren des Glucosemetabolismus.

Gegenspieler

Fällt der Blutzuckerspiegel im Körper unter einen Wert von 80 mg/dl ab, wird die Insulinproduktion bereits stark reduziert.

Sinkt der Blutzucker weiter ab, treten verschiedene Gegenspieler des Insulins auf:

Die Spiegel dieser gegenregulierenden Hormone steigen bereits deutlich an, wenn der Blutzucker unter 60 mg/dl absinkt.

Beim Typ 1 Diabetes ist oft auch der Gegenregulationmechanismus gestört, was zu zusätzlichen Problemen mit Hypoglykämien führt.

Somatostatin hat einen hemmenden Einfluss auf die Sekretion von Insulin und Glucagon, da er als allgemeiner Hemmer im Körper fungiert.

Insulin als Arzneistoff

In der Insulintherapie werden verschiedene Insulinpräparate verwendet. Die wichtigste und am längsten angewendete Verabreichungsart ist die subkutane Injektion. Für diesen Zweck stehen eine Reihe von kurz, mittel und lang wirkenden Humaninsulinen und Insulinanaloga zur Verfügung:

sehr schnell und kurz wirkend: Insulin glulisin, Insulin lispro, Insulin aspart

kurz wirkend: Normalinsulin (= gelöstes Humaninsulin)

intermediär wirkend: NPH-Insulin, biphasisches Insulin lispro, biphasisches Insulin aspart

lang wirkend: Insulin detemir, Insulin glargin, Insulin degludec

Peroral ist Insulin unwirksam, da die Eiweißketten im Magen-Darm-Trakt von körpereigenen Enzymen abgebaut werden, bevor sie ihre Wirkung entfalten können. Untersucht wird, inwieweit sich Insuline in Nanopartikel verkapseln lassen, um auf diesem Wege „unverdaut" in den Blutkreislauf eingeschleust werden zu können. Jüngere Entwicklungen wie Präparate zur Inhalation, die das Insulin über die Atemwege zuführen, haben sich auf dem Markt nicht durchsetzen können.

In der Vergangenheit wurde Insulin auch im Rahmen der sogenannten Insulinschocktherapie zur Behandlung von Menschen mit psychischen Krankheiten eingesetzt. Dieses Verfahren wird heute jedoch nicht mehr praktiziert.

Missbrauch von Insulin

Insulin steht auf der Liste der verbotenen Doping-Substanzen, da es zu mehreren Zwecken missbraucht wird. Da Insulin der durch Somatotropin verringerten Glukoseaufnahme in die Muskelzellen entgegen wirkt, wird es oft zur Kompensation dieser unerwünschten Nebenwirkung verwendet (siehe auch Anabolikum). Andere Anwendungen sind die Förderung der Füllung der Glykogenspeicher bei Ausdauersportlern und die Unterstützung des Aufbaus von Muskelmasse.

Die missbräuchliche Selbstverabreichung von Insulin um den Blutzuckerspiegel übermäßig abzusenken führt zum Krankheitsbild der Hypoglycaemia factitia.

Im März 2008 wurde der Krankenpfleger Colin Norris in Newcastle zu einer Haftstrafe von 30 Jahren verurteilt, weil er vier seiner Patientinnen durch Injektion hoher Insulindosen ermordet hatte.

Zeittafel zur Forschungsgeschichte

1869

Paul Langerhans entdeckt die Inselzellen im Gewebe der Bauchspeicheldrüse.

1889

Oskar Minkowski und Josef von Mering entfernen an Hunden die Bauchspeicheldrüse und lösen dadurch Diabetes mellitus aus. Kurz darauf werden die Inselzellen als endokrines (hormon-produzierendes) Gewebe vermutet.

1906

Der deutsche Internist Professor Georg Ludwig Zülzer führte am 21. Juni 1906 erstmals eine Injektion mit einem von ihm isolierten und von der Firma Schering hergestelltem Kälberpankreasextrakt namens Acomatol am Menschen durch.

1909

taucht erstmals der Begriff Insulin, „von den Inseln" kommend, auf. Der belgische Pathologe Jean de Meyer (1878-1934 ) schlug den Namen „Insulin", abgeleitet vom lateinischen „insula" für die noch unbekannte Substanz vor.

1910

nannte der englische Physiologe Edward Albert Sharpey-Schafer die den Diabetikern fehlende Substanz aus dem Pankreas „Insulin". Wer den Namen zuerst geprägt hat, ist aus den vorliegenden Quellen nicht klar ersichtlich.

1916

gelang es Nicolae Paulescu erstmals, Insulin aus Pankreasgewebe zu gewinnen.

1921

gelang auch Frederick Banting und Charles Best die Extraktion von Insulin, sie nannten es „Isletin".

1923

erhielten Frederick Banting und John James Rickard Macleod den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für die Entdeckung des Insulins.

1928

gelang Oskar Wintersteiner der Nachweis, dass Insulin ein Protein ist.

1958

Der Nobelpreis geht an Frederick Sanger für seine Arbeiten über die Struktur der Proteine, besonders des Insulins.

1963

gelang Professor Helmut Zahn und seinem Team die weltweit erste chemische Synthese des Insulins.

1971

wurde die dreidimensionale Proteinstruktur des Insulins von Blundell et al aufgeklärt.

1982

gelang es erstmals, Humaninsulin durch gentechnisch veränderte Bakterien in großer Menge herzustellen.

1996

Lispro/Humalog war das erste schnellwirkende Insulinanalogon.

Einzelnachweise

1. So haben auch der Mensch, der Schimpanse, die Maus, das Kaninchen und der Zebrafisch ähnliche, aber nicht identische Insuline: Species Sequence Alignment of Insulin.

2. Van der Molen J, Frisse LM, Fullerton SM et al.: Population genetics of CAPN10 and GPR35: Implications for the evolution of type 2 diabetes variants. Am J Hum Genet 2005; 76: 548-560.

3. Heiner Laube: Insulinresistenz. Pathophysiologie, Therapie und Perspektiven. Uni-Med 2001. ISBN 3-89599-541-X

4. Mark E Daly: Acute effects on insulin sensitivity and diurnal metabolic profiles of a high-sucrose compared with a high starch diet. In: Am J Clin Nutr 1998. Nr.67. American Society for Clinical Nutrition, 1998, S.1186-1196 (englisch, ajcn.org [PDF; abgerufen am 19. Februar 2011]).

5. [fachschaft.web.med.uni-muenchen.de/download/lernmaterialien/BC2_Skript.pdf Fachschaft Medizin der Uni München: Skriptum Biochemie 2]

6. Hagers Handbuch der pharmazeutischen Praxis

7. Stryer, Lubert: Biochemie (6. Aufl.), Spektrum-Verlag 2007, ISBN 978-3-8274-1800-5

8. Craft S, Intranasal Insulin Therapy for Alzheimer Disease, Arch Neurol. 2011 Sep 12.

9. Yu-Hsin Lin et al.: Preparation and Characterization of Nanoparticles Shelled with Chitosan for Oral Insulin Delivery, Biomacromolecules, 2007, 8 (1), S. 146-152. doi:10.1021/bm0607776

10. Zahn Helmut, Meienhofen Johannes, Brandenburg Dietrich, et al: In: Zeitschrift fuer Naturforschung. 18b. Jahrgang, Nr.12, Dezember 1963, S.1120-1.

11. Blundell TL, Cutfield JF, Cutfield SM, et al: Atomic positions in rhombohedral 2-zinc insulin crystals. In: Nature. 231. Jahrgang, Nr.5304, Juni 1971, S.506-11, PMID 4932997.

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Insulin ist ein für alle Wirbeltiere lebenswichtiges Proteohormon, das in den β-Zellen der Bauchspeicheldrüse gebildet wird. Diese spezialisierten Zellen befinden sich nur in den Langerhans-Inseln. Von diesen Inseln leitet sich auch der Name „Insulin" ab (lat. insula). Die Regulation der Konzentration von Glukose im Blut erfolgt durch einen Regelkreis aus zwei Hormonen, die abhängig von der Blutzuckerkonzentration ausgeschüttet werden.

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Strukturformel

Allgemeines

Freiname

Epinephrin

Andere Namen

(R)-(-)-Adrenalin

L-Adrenalin

(R)-1-(3,4-Dihydroxyphenyl)-2- (N-methylamino)ethanol

IUPAC: (R)-4-[1-Hydroxy-2-(methylamino)ethyl]benzen-1,2-diol

(R)-4-(1-Hydroxy-2-(methylamino)ethyl)brenzcatechin

Summenformel

C ₉H ₁₃NO ₃

Kurzbeschreibung

weißer Feststoff[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken

CAS-Nummer

51-43-4 (Base)

51-42-3 (Tartrat)

55-31-2 (Hydrochlorid)

PubChem

5816

DrugBank

APRD00450

Wikidata

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Arzneistoffangaben

ATC-Code

Wirkstoffklasse

Neurotransmitter, Hormon

Eigenschaften

Molare Masse

183,20 g·mol−1 (Base)

333,3 g·mol−1 (Tartrat)

219,7 g·mol−1 (Hydrochlorid)

Schmelzpunkt

211-212 °C (Base)[2]

147-152 °C (Tartrat)[3]

p K S-Wert

8,6[2]

Löslichkeit

Sicherheitshinweise

Bitte die Befreiung von der Kennzeichnungspflicht für Arzneimittel, Medizinprodukte, Kosmetika, Lebensmittel und Futtermittel beachten

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [5]

Gefahr

H- und P-Sätze

H: 301 ​‐​310 ​‐​331

P: 261 ​‐​280 ​‐​301+310 ​‐​302+350 ​‐​310 [5]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Adrenalin (von lat. ad „zu" und ren „Niere"), auch Epinephrin (INN) ( epi (gr.) „auf"; nephros (gr.): „Niere") genannt, ist ein im Nebennierenmark gebildetes und in Stresssituationen ins Blut ausgeschüttetes Hormon. Als Stresshormon vermittelt Adrenalin eine Steigerung der Herzfrequenz, einen Anstieg des Blutdrucks, eine Erweiterung der Bronchiolen, eine schnelle Bereitstellung von Energiereserven durch Fettabbau ( Lipolyse) sowie die Freisetzung und Biosynthese von Glucose. Es reguliert ebenso die Durchblutung (Zentralisierung) und die Magen- Darm-Tätigkeit (Hemmung). Im Zentralnervensystem kommt Adrenalin als Neurotransmitter in adrenergen Neuronen (Nervenzellen) vor. Seine Effekte vermittelt Adrenalin über eine Aktivierung von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren, den Adrenozeptoren.

Entdeckungsgeschichte

Den ersten Hinweis auf eine im Nebennierenmark vorkommende und von dort in die Blutbahn freigesetzte Substanz, die sich mit Eisen(III)-chlorid anfärben ließ, fand 1856 der französische Physiologe Alfred Vulpian. Dass diese Substanz außerordentliche pharmakologische Eigenschaften besitzen musste, stellten 1893/94 der praktizerende Arzt George Oliver und der Physiologe Edward Albert Schäfer fest. Dasselbe gelang 1895 den polnischen Physiologen Władysław Szymonowicz und Napoleon Cybulski.

John Jacob Abel, der 1897 versuchte, die Substanz zu isolieren, gab ihr den Namen „Epinephrin". Inspiriert durch seine Arbeiten stellte der japanisch-amerikanische Chemiker Jokichi Takamine sie rein dar und ließ sie von der Firma Parke, Davis & Co. unter dem Namen „Adrenalin" vertreiben. Obgleich Abels Epinephrin sich später als ein Artefakt der Isolierung herausstellte, wird der Name Epinephrin bis heute synonym für Adrenalin gebraucht. 1904 folgte die chemische Synthese.

Adrenalin war das erste Hormon, das rein hergestellt und dessen Struktur bestimmt wurde. Die weitere Adrenalinforschung führte zu den beiden anderen körpereigenen Catecholaminen Noradrenalin und Dopamin.

Biosynthese und Abbau

Biosynthese

Die Biosynthese von Adrenalin geht von den α-Aminosäuren L- Tyrosin oder L- Phenylalanin aus. Diese werden zu L-DOPA hydroxyliert. Nach einer Decarboxylierung zum biologisch aktiven Dopamin erfolgt eine enantioselektive Hydroxylierung zum Noradrenalin, welches ebenfalls aus dem Nebennierenmark freigesetzt werden kann und darüber hinaus als Transmitter in sympathischen Neuronen fungiert. Die N-Methylierung von Noradrenalin liefert schließlich das Adrenalin. Die normale Konzentration von Adrenalin im Blut liegt unter 100 ng/l (etwa 500 pmol/l).

Regulation der Biosynthese

Die Biosynthese und die Freisetzung von Adrenalin kann durch nervale Reize, durch Hormone oder durch Medikamente gesteuert werden. Nervale Reizung fördert die Umwandlung von L-Tyrosin zu L-Dopa und von Dopamin zu Noradrenalin. Cortisol, das Hormon der Nebennierenrinde, fördert die nachfolgende Umwandlung von Noradrenalin zu Adrenalin.

Die Adrenalinproduktion kann auch durch einen negativen Feedback-Mechanismus reguliert werden. Ansteigende Adrenalinspiegel sind mit der L-Tyrosin-Bildung negativ rückgekoppelt, bei erhöhten Adrenalinspiegeln wird also die L-Tyrosin-Bildung gebremst.

Adrenalin wird nach seiner Freisetzung relativ schnell wieder abgebaut. So beträgt die Plasmahalbwertszeit von Adrenalin bei intravenöser Gabe nur eine bis drei Minuten. Am Abbau von Adrenalin sind insbesondere die Enzyme Catechol-O-Methyltransferase (COMT) und Monoaminooxidase (MAO) beteiligt. Das durch O-Methylierung (COMT) gebildete primäre Abbauprodukt Metanephrin (siehe Metanephrine) besitzt bereits keine nennenswerte biologische Aktivität mehr. Durch weitere, insbesondere oxidative Stoffwechselprozesse unter Beteiligung der Monoaminooxidase ist eine Metabolisierung zu Vanillinmandelsäure und 3-Methoxy-4-hydroxyphenylethylenglykol (MOPEG) möglich. Diese Stoffwechselprodukte werden in konjugierter (z. B. als Sulfate) und unkonjugierter Form über den Urin ausgeschieden.

Adrenalin ist ein Stresshormon und schafft als solches die Voraussetzungen für die rasche Bereitstellung von Energiereserven, die in gefährlichen Situationen das Überleben sichern sollen (Kampf oder Flucht). Diese Effekte werden auf subzellularer Ebene durch Aktivierung der G-Protein-gekoppelten Adrenorezeptoren vermittelt.

Herz-Kreislauf-System

Von besonderer Wichtigkeit ist die Wirkung von Adrenalin auf das Herz-Kreislauf-System. Hierzu zählt u. a. der Anstieg des zentralen Blutvolumens, das durch Kontraktion kleiner Blutgefäße, insbesondere in der Haut und in den Nieren, über die Aktivierung von α ₁-Adrenozeptoren geschieht. Zugleich wird eine β ₂-Adrenozeptor-vermittelte Erweiterung zentraler und muskelversorgender Blutgefäße beobachtet.

Die Aktivierung von β ₁-Adrenozeptoren führt zu einer erhöhten Herzfrequenz (positiv chronotrope Wirkung), einer beschleunigten Erregungsleitung (positiv dromotrope Wirkung), einer erhöhten Kontraktilität (positiv inotrope Wirkung) und einer Senkung der Reizschwelle (positiv bathmotrope Wirkung). Diese Effekte verbessern die Herzleistung und tragen mit der Konstriktion kleiner Blutgefäße zur Erhöhung des Blutdrucks bei. Nach Vorbehandlung mit Alpha-Blockern führt Adrenalin jedoch zu einer paradoxen, therapeutisch genutzten Senkung des Blutdrucks ( Adrenalinumkehr). Auch sehr niedrige Adrenalindosen (< 0,1 µg/kg) können eine leichte Senkung des Blutdrucks bewirken, die mit einer selektiven Aktivierung von β ₂-Adrenozeptoren der Blutgefäße erklärt wird.

Chronisch erhöhte Adrenalinspiegel werden mit einer Hypertrophie des Herzens in Verbindung gebracht.

Glatte Muskulatur, Atmung, Magen-Darm-Trakt, Harnblase

Neben der oben genannten Funktion auf das Herz-Kreislauf-System ist Steigerung der Atmung und eine vorübergehende Inaktivierung nicht benötigter Prozesse, wie z. B. der Verdauung, im Rahmen der Stresshormonfunktion des Adrenalins von Bedeutung. Adrenalin führt über eine Aktivierung von β-Adrenozeptoren zu einer Erschlaffung der glatten Muskulatur. Dies hat beispielsweise eine Ruhigstellung des Magen-Darmtrakts (Hemmung der Peristaltik) und eine Erweiterung der Bronchien zur Erleichterung der Atmung als Folge (β ₂-Adrenozeptoren). Ebenfalls über β ₂-Adrenozeptoren kann Adrenalin eine Relaxation des Uterus von Schwangeren bewirken. Andererseits kann Adrenalin in Organen, die vorwiegend α ₁-Adrenozeptoren exprimieren, eine Kontraktion der glatten Muskulatur vermitteln. So führt Adrenalin zu einer Kontraktion des Schließmuskels der Harnblase.

Mobilisierung von Energiereserven

Die Freisetzung von Adrenalin aus der Nebenniere führt zu einer Mobilisierung von körpereigenen Energieträgern durch Steigerung des Fettabbaus (Lipolyse). Diese Lipolyse wird durch eine β-Adrenozeptor-vermittelte (vorwiegend β ₃-Adrenozeptoren) Aktivierung der hormonsensitiven Lipase katalysiert. Ebenso führt ein Anstieg des Adrenalinspiegels zu einer Freisetzung und Neubildung von Glucose und damit zu einem Anstieg des Blutzuckerspiegels (β ₂-Adrenozeptoren). Dieser Effekt wird durch α ₂-Adrenozeptor-vermittelte Hemmung der Insulinproduktionen und die β-Adrenozeptor-vermittelte Freisetzung von Glucagon verstärkt. Im Muskel kommt es durch Adrenalin zu verstärkter Glucose-Aufnahme. Adrenalin führt ebenfalls zu einer Erhöhung des Energieumsatzes (vorwiegend β ₂-Adrenozeptoren).

Zentralnervensystem

Beobachtete zentralnervöse Effekte als Stresshormon werden als reflektorisch angesehen, da in der Nebenniere gebildetes Adrenalin die Blut-Hirn-Schranke nicht passieren kann. Ungeachtet dessen konnte in einigen Neuronen des Zentralnervensystems vor Ort produziertes Adrenalin als Neurotransmitter nachgewiesen werden. Diese Neurone kommen insbesondere in der Area reticularis superficialis ventrolateralis vor. Die Funktion dieser adrenergen Neurone ist noch nicht genau bekannt, jedoch wird eine Rolle bei der zentralen Blutdruckregulation und beim Barorezeptorreflex diskutiert.

Sonstige Effekte

Als Folge einer Adrenalinfreisetzung oder einer lokalen Adrenalinanwendung können Schweißproduktion, Gänsehaut (Pilomotorischer Reflex) und eine Pupillenerweiterung ( Mydriasis) beobachtet werden. Zudem bekommt man auch einen trockenen Mund. Adrenalin ist ferner an der Blutgerinnung und Fibrinolyse beteiligt.

Adrenalin, chemisch ( R)-1-(3,4-Dihydroxyphenyl)-2-(N-methylamino)ethanol, gehört zur Gruppe der Katecholamine, zu der auch Noradrenalin und Dopamin zählen. Die wirksame Form (Eutomer) des Adrenalins besitzt stereochemisch eine ( R)-Konfiguration [( R)-Adrenalin oder (−)-Adrenalin]. ( R)-Adrenalin ist etwa 20- bis 50-mal wirksamer als ( S)-Adrenalin.

Zur Synthese des Adrenalins sind in der Literatur mehrere Verfahren beschrieben. Das klassische Syntheseverfahren umfasst drei Schritte: Brenzkatechin ( 1) wird mit Chloressigsäurechlorid ( 2) zum 3,4-Dihydroxy-ω-chloracetophenon ( 3) acyliert. Die Reaktion entspricht indirekt der Friedel-Crafts-Acylierung, der bevorzugte Weg führt gleichwohl über die Ester-Zwischenstufe und schließt so eine Fries-Umlagerung mit ein. Die Aminierung des Chloracetophenons mit Methylamin ergibt das Adrenalon ( 4); die anschließende Reduktion liefert razemisches Adrenalin ( 5). Die Razematspaltung ist mit Hilfe von (2 R,3 R)-Weinsäure möglich.

Alternativ kann man auch 3,4-Dimethoxybenzaldehyd mit Blausäure zum Cyanhydrin umsetzen, dessen Oxidation dann ein Nitriloketon liefert. Durch katalytische Reduktion entsteht ein Aminoketon, dessen schonende N- Methylierung liefert dann das sekundäre Amin. Durch Hydrolyse der Phenyletherfunktionen, Reduktion und Racematspaltung gelangt man dann zum Adrenalin.

Stabilität

Wie alle Katecholamine ist Adrenalin oxidationsempfindlich. Ein Oxidationsprodukt des Adrenalins ist Adrenochrom. Für die Oxidation kann man Silber(I)-oxid (Ag ₂O) verwenden. Die Oxidation des Adrenalins kann auch in wässriger Lösung durch Spuren von Eisen- und Iodidionen katalysiert werden. Antioxidanzien, wie z. B. Ascorbinsäure und Natriummetabisulfit können die Bildung von Adrenochrom verlangsamen. Die Geschwindigkeit der Oxidation ist darüber hinaus vom pH-Wert der Lösung abhängig. Als Stabilitätsoptimum gilt ein leicht saurer pH-Wert.

Adrenalin als Arzneistoff

Anwendungsgebiete

In der Medizin wird Adrenalin vor allem als Notfallmedikament bei der Herz-Lungen-Wiederbelebung bei Herzstillstand und dem Anaphylaktischen Schock eingesetzt. Es ist in verschiedenen Darreichungsformen erhältlich und verschreibungspflichtig.

Notfallmedizin

Für die Anwendung in der Notfallmedizin wird Adrenalin intravenös, alternativ auch intraossär oder sehr selten intrakardial verabreicht. In den aktuellen Empfehlungen des European Resuscitation Council wird die Gabe von Adrenalin bei der Reanimation als Standard empfohlen, wenngleich keine placebokontrollierte Studie beim Menschen existiert, die einen Überlebensvorteil durch den Einsatz von Adrenalin nachweist.

Ein weiteres Hauptanwendungsgebiet von Adrenalin in der Medizin ist der Kreislaufschock, beispielsweise bei anaphylaktischen Reaktionen oder Sepsis. Die Behandlung anaphylaktischer Reaktionen und des Schocks erfolgt ebenfalls über eine intravenöse Verabreichung von Adrenalin. Sollte im akuten Schockgeschehen kein venöser Zugang geschaffen werden können, so kann Adrenalin auch intramuskulär verabreicht werden. Für Patienten mit schwerwiegenden allergischen Reaktionen in der Vergangenheit (z. B. drohende Erstickung durch Anschwellen der Stimmritze (Glottisödem)) stehen Adrenalin-Fertigspritzen zur Verfügung, die dann von dem Betroffenen nach einer Allergenexposition mit beginnender Symptomatik selbst appliziert werden können.

Für die Anwendung in der Herz-Lungen-Wiederbelebung und des Schocks stehen die Blutkreislauf zentralisierenden Effekte des Adrenalins im Vordergrund. Durch eine Aktivierung von α ₁-Adrenozeptoren wird eine Konstriktion kleiner Blutgefäße in der Haut und in den Nieren erreicht, während große zentrale Blutgefäße erweitert werden. Auf diese Weise soll Adrenalin den koronaren und zerebralen Perfusionsdruck steigern.

Atemwegserkrankungen

Für die Anwendung als Zusatzmedikation bei der akuten Laryngitis subglottica („Pseudo-Krupp") steht Adrenalin als Lösung zur Inhalation (InfectoKrupp Inhal ®) zur Verfügung. Bis 2002 waren in Deutschland Adrenalin-haltige Inhalationspräparate auch für die Akutbehandlung des Asthma bronchiale zugelassen. Mit Inkrafttreten des FCKW-Verbots wurden diese jedoch vom Markt genommen. Die inhalative Anwendung anderer Adrenalinpräparate zur Akutbehandlung asthmatischer Beschwerden ist somit außerhalb der arzneimittelrechtlichen Zulassung und entspricht einem Off-Label-Use.

Die Anwendung des Adrenalins bei Atemwegserkrankungen basiert auf seiner bronchienrelaxierenden Wirkung, die über eine Aktivierung von β ₂-Adrenozeptoren vermittelt wird. Systemische Nebenwirkungen nach Resorption müssen jedoch in Kauf genommen werden.

Lokale Vasokonstriktion

Adrenalin kann weiterhin zur lokalen Gefäßverengung bei Blutungen eingesetzt werden. So wird diese Substanz auch als vasokonstriktiver Zusatz zu Lokalanästhetika verwendet, um deren Abtransport zu verhindern und damit ihre Wirksamkeit zu verlängern.

Die gefäßverengende Wirkung wird auch zum Schließen von Cuts im Boxsport verwendet. Diese vasokonstriktive Wirkung beruht auf einer Aktivierung von α ₁-Adrenozeptoren kleiner Blutgefäße in der Haut und im Muskelgewebe und ihrer darauf folgenden Verengung.

Adrenalin ist das Mittel der zweiten Wahl bei Betablockervergiftungen und kann eingesetzt werden, wenn kein spezifischer β-Agonist zur Verfügung steht. Für diese Notfallanwendung besteht jedoch ebenfalls keine arzneimittelrechtliche Zulassung; die Anwendung entspricht einem Off-Label-Use.

Nebenwirkungen

Die Nebenwirkungen des Adrenalins entsprechen weitgehend seinen Hauptwirkungen und sind auf dessen Bedeutung als Stresshormon zurückzuführen. Adrenalin führt zu einer Kontraktion kleiner Blutgefäße, insbesondere der Haut und der Nieren, verbunden mit einem Blutdruckanstieg und, insbesondere bei lokaler Anwendung, vereinzelten Nekrosen. Bei systemischer Anwendung stehen kardiale Nebenwirkungen, wie z. B. Herzinsuffizienz, schwierigkeiten, Speichelfluss, Schwitzen bei gleichzeitigem Kältegefühl in den Extremitäten, Übelkeit, Erbrechen, Schwindel und Angina-pectoris-Anfälle, Herzinfarkt, tachykarde Herzrhythmusstörungen, bis hin zum Kammerflimmern und Herzstillstand im Vordergrund. Daher ist seine Anwendung teilweise umstritten. Die systemische Anwendung von Adrenalin kann darüber hinaus eine Erhöhung des Blutzuckerspiegels (Hyperglykämie), eine Erniedrigung des Kaliumspiegels (Hypokaliämie), eine metabolische Azidose und eine Absenkung der Magnesiumkonzentration (Hypomagnesiämie) zur Folge haben. Des Weiteren können Mydriasis, Miktions Kopfschmerz beobachtet werden. Als psychische Nebenwirkungen durch den Einsatz von Adrenalin können Ruhelosigkeit, Nervosität, Angst, Halluzinationen, Krämpfe bis hin zu Psychosen auftreten.

Wechselwirkungen

Einige Inhalationsanästhetika, die das Herz für Katecholamine sensibilisieren, führen zu einer verstärkten Wirkung von Adrenalin am Herz und somit zu einer erhöhten Gefahr von Herzinsuffizienz, Angina-pectoris-Anfällen, Herzinfarkt und tachykarden Herzrhythmusstörungen.

Die Wirkungen und Nebenwirkungen von Adrenalin können ebenfalls durch eine Hemmung des Adrenalinabbaus oder einer vermehrten (Nor-)Adrenalinfreisetzung verstärkt werden. Dies ist insbesondere bei gleichzeitiger Anwendung von MAO-Hemmern, Levodopa, L-Thyroxin, Theophyllin, trizyklischen Antidepressiva und Reserpin zu beobachten.

Adrenalin seinerseits hemmt die Blutdruck senkende Wirkung von Alphablockern und die kardialen Effekte der Betablocker. Da Adrenalin zu einem Anstieg des Blutzuckerspiegels führt, ist die Wirkung oraler Antidiabetika herabgesetzt.

Adrenalin wird als Lösung intravenös verabreicht. Typischerweise ist die Konzentration in einer Ampulle 1 mg/ml (auch als Adrenalinlösung 1:1.000 oder Adrenalinlösung 0,1 %ig bezeichnet). Vor Verwendung wird meist 1:10 mit 0,9 % Natriumchloridlösung verdünnt (dann als Adrenalinlösung 1:10.000 oder Adrenalinlösung 0,01 %ig bezeichnet). Die Reanimationsdosis beträgt 1 mg alle 3-5 Minuten. Bei der endobronchalen Anwendung (veraltet) wird meist 3:10 mit 0,9 % Natriumchloridlösung verdünnt.

Handelsnamen nach Darreichungsform

Ampullen (Injektionslösung)

Suprarenin (D)

Adrenalin 1:1000 InfectoPharm (D)

sowie Generika (A, CH)

Autoinjektoren (Injektionslösung in Fertigpen)

EpiPen (A, CH)

Fastjekt (D)

Jext (D, A, CH, NL, DK, E, I, FIN, N, SLO, S, UK)

Anapen (D, A, CH) - Lincoln Medical Limited rief am 5. Juni 2012 alle noch haltbaren Chargen wegen möglicher Nichtabgabe von Adrenalin zurück.

Inhalationslösung

Klaus Starke: Grundlagen der Pharmakologie des Nervensystems. In: Wolfgang Forth, Dietrich Henschler, Walter Rummel, Ulrich Föstermann, Klaus Starke: Allgemeine und spezielle Pharmakologie und Toxikologie. 8., völlig überarbeitete Auflage. Urban & Fischer, München u. a. 2001, ISBN 3-437-42520-X, S. 111-146.

Serafim Guimarães, Daniel Moura: Vascular adrenoceptors: an update. In: Pharmacological Reviews. Bd. 53, Nr. 2, , S. 319-356, PMID 11356987

Einzelnachweise

1. Royal Pharmaceutical Society (Hrsg.): Clarke's Analysis of Drugs and Poisons. 4th edition. Pharmaceutical Press, London u. a. 2011, ISBN 978-0-85369-711-4.

2. Thieme Chemistry (Hrsg.): RÖMPP Online - Version 3.5. Georg Thieme Verlag KG, Stuttgart 2009.

3. Datenblatt Angabe des Markenparameters in (−)-Epinephrine bei Sigma-Aldrich (PDF).Vorlage:Sigma-Aldrich fehlerhaft bzw. nicht definiert

4. Eintrag zu in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich)

5. John J. Abel: Ueber den blutdruckerregenden Bestandtheil der Nebenniere, das Epinephrin. In: Hoppe-Seyler's Zeitschrift für physiologische Chemie. 28, 1899, S. 318-362, doi:10.1515/bchm2.1899.28.3-4.318.

6. Jeffrey K Aronson: „Where name and image meet". - The argument for „adrenaline". In: British Medical Journal. Bd. 320, 2000, S. 506-509, PMID 10678871, doi:10.1136/bmj.320.7233.506.

7. Friedrich Stolz: Ueber Adrenalin und Alkylaminoacetobrenzkatechin. In: Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. Band37. Jahrgang, 1904, S.4149-4154.

8. B. B. Hoffman, R. J. Lefkowitz: Catecholamines, sympathomimetic drugs, and adrenergic receptor antagonists. In: Louis S. Goodman, Alfred G. Gilman: The pharmacological basis of therapeutics. 10th edition. McGraw-Hill, New York NY u. a. 2001, ISBN 0-07-135469-7, S. 215-268.

9. R. W. Fuller: Pharmacology of brain epinephrine neurons. In: Annual Review of Pharmacology and Toxicology. Bd. 22, 1982, S. 31-55, PMID 6805416, doi:10.1146/annurev.pa.22.040182.000335.

10. Carsten Schmuck, Bernd Engels, Tanja Schirmeister, Reinhold Fink: Chemie für Mediziner. Pearson Studium, München u. a. 2008, ISBN 978-3-8273-7286-4, S. 413.

11. Hermann J. Roth, Axel Kleemann: Arzneistoffsynthese (= Pharmazeutische Chemie. Bd. 1). Thieme, Stuttgart u. a. 1982, ISBN 3-13-632901-5, S. 14-16.

12. Jerry P. Nolan , Charles D. Deakin, Jasmeet Soar, Bernd W. Böttiger, Gary Smith: European Resuscitation Council guidelines for resuscitation 2005. Section 4. Adult advanced life support. In: Resuscitation. Bd. 67, Supplement 1, 2005, , S. S39-S86, PMID 16321716, doi:10.1016/j.resuscitation.2005.10.009.

13. Rote Liste 2005. Editio-Cantor-Verlag, Aulendorf 2005, ISBN 3-87193-306-6.

14. Bundesärztekammer: Reanimation - Empfehlungen für die Wiederbelebung, S. 59.

15. Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte: Fertigspritze der Firma Lincoln Medical Limited (Adrenalin): Rückruf aller Chargen auf Patientenebene; Zugriff am 6. Juni 2012.

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Strukturformel Allgemeines Freiname Epinephrin Andere Namen (R)-(-)-Adrenalin L-Adrenalin (R)-1-(3,4-Dihydroxyphenyl)-2- (N-methylamino)ethanol IUPAC: (R)-4-[1-Hydroxy-2-(methylamino)ethyl]benzen-1,2-diol (R)-4-(1-Hydroxy-2-(methylamino)ethyl)brenzcatechin Summenformel C 9H 13NO 3 Kurzbeschreibung weißer Feststoff[1] Externe Identifikatoren/Datenbanken CAS-Nummer 51-43-4 (Base) 51-42-3 (Tartrat) 55-31-2 (Hydrochlorid) PubChem 5816 DrugBank APRD00450 Wikidata [[:d: Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 865: attempt to index field 'wikibase' (a nil value) |

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Unter dem Begriff Schilddrüsenhormone werden die in den Follikelepithelzellen der Schilddrüse (Thyreozyten) gebildeten Hormone Triiodthyronin (T ₃) und Thyroxin (Tetraiodthyronin, T ₄) zusammengefasst. Die Schilddrüsenhormone spielen eine wichtige Rolle für den Energiestoffwechsel und das Wachstum einzelner Zellen und des Gesamtorganismus und sind somit zwingend lebensnotwendig. Neben T4 und T3 gibt es noch weitere Iodothyronine, die aber schwächere und zum Teil antagonistische Wirkungen haben.

Thyronamine sind Hormone, die in vieler Hinsicht gegenteilige Wirkungen der klassischen Schilddrüsenhormone haben. Es gibt zunehmende Hinweise darauf, dass sie aus Iodothyroninen gebildet werden.

Iodothyroacetate sind deaminierte Iodothyronine, die im Serum in höherer Konzentration als T3 vorkommen und partiell agonistische Wirkungen zu Iodothyroninen haben.

Das von den parafollikulären Zellen (C-Zellen) der Schilddrüse gebildete Hormon Calcitonin wird üblicherweise nicht als Schilddrüsenhormon bezeichnet, da es weder strukturell noch hinsichtlich der Funktion eine Verwandtschaft mit den klassischen Schilddrüsenhormonen aufweist.

Chemischer Aufbau

Bei den klassischen Schilddrüsenhormonen aus der Klasse der Iodothyronine handelt es sich um nicht-proteinogene α-Aminosäuren. Sie bestehen aus der Aminosäure Thyronin, die an ihrem aromatischen Ringen im Falle von Triiodthyronin an drei Positionen und von Thyroxin an vier Positionen iodiert sind. Sie unterscheiden sich folglich nur in der Anzahl der gebundenen Iodatome. Die wichtigsten Schilddrüsenhormone sind Thyroxin und Triiodthyronin, ein schwach aktives Schilddrüsenhormon ist Diiodthyronin.

Ähnlich aufgebaut sind die noch wenig erforschten Thyronamine und Jodothyroacetate, die durch Decarboxylierung bzw. Desaminierung aus den Jodothyroninen hervorgehen.

Das von den C-Zellen der Schilddrüse gebildete Calcitonin gehört nicht zur Klasse der Iodothyronine, es ist vielmehr ein Peptidhormon.

Bildung und Freisetzung

Biosynthese (Mensch)

Monoiodtyrosin und Diiodtyrosin werden in der Schilddrüse aus L- Tyrosin und Iodid gebildet. Das L-Tyrosin liegt dabei in Form von an Thyreoglobulin gebundenen Tyrosyl-Resten vor und das Iodid wird mit Hilfe des Enzyms Thyreoperoxidase (TPO) an die Tyrosyl-Reste gebunden; durch Bindung eines Iod-Atoms entsteht zunächst Monoiodtyrosin, durch Bindung eines weiteren Iod-Atoms dann Diiodtyrosin (DIT). Da die TPO Häm als prosthetische Gruppe enthält, kann die Synthese von MIT und DIT (und infolgedessen auch die der Schilddrüsenhormone) durch einen Eisenmangel eingeschränkt sein.

Hormonvorstufe (Mensch)

Monoiodtyrosin und Diiodtyrosin sind beim Menschen einer der Vorläufersubstanzen des Schilddrüsenhormons Triiodthyronin (T ₃) und, vermittels Diiodtyrosin, die mittelbare Vorläufersubstanz des Schilddrüsenhormons L- Thyroxin (T ₄).

MIT liegt zusammen mit DIT in der Schilddrüse an Thyreoglobuline (TG) gebunden vor. Die Globuline bilden in dieser Form die unmittelbare Vorstufe der in der Schilddrüse produzierten Schilddrüsenhormone. Durch Zusammenlagerung (Koppelung über eine Etherbrücke) im TG-Molekül von einem MIT- und einem DIT-Molekül wird T ₃ (ca. 11 μg/Tag), durch Zusammenlagerung von zwei DIT-Molekülen T ₄ (ca. 100 μg/Tag) gebildet. In der Schilddrüse wird T ₃ sowohl in Form von 3,5,3'-Triiodthyronin (T ₃, ca. 10 μg/Tag) als auch als inaktives 3,3',5'-Triiodthyronin (rT ₃, für: reverses Triiodtyronin, ca. 1 μg/Tag) gebildet. Auch bei diesen Koppelungsvorgängen ist wieder die Thyreoperoxidase beteiligt.

Die entstandenen Hormone werden jedoch nicht frei, sondern in an Transportproteine ( TBG, TTR, TBA, TBPA, SHBG) gebundener, inaktiver Form in den Blutkreislauf abgegeben. Sie liegen im Blut zu über 99 % (T ₄ zu 99,95 %, T ₃ zu 99,7 %) in an Proteine gebundener Form vor und erst bei Bedarf bildet der Körper aus den gebundenen Schilddrüsenhormonen freie, aktive Hormone. Dabei wird freies T ₄ (fT ₄) durch einfache Freisetzung des T ₄ aus seiner Eiweißbindung gebildet. Freies T ₃ (fT ₃) und inaktives rT ₃ wird sowohl unmittelbar durch Freisetzung aus seiner Eiweißbindung, größtenteils aber mittelbar mit Hilfe von Thyroxindeiodinasen im Zytoplasma der Zielzelle aus freiem, in die Zelle eingewandertem T ₄ durch Abspaltung eines Iod-Atoms

gewonnen. Da die Thyroxindeiodinasen selenhaltige Enzyme sind, kann die Synthese von fT ₃ in den Zielzellen durch einen Selenmangel eingeschränkt sein.

Es ist zu beachten, dass einerseits T ₄ den Großteil der in der Schilddrüse gebildeten Schilddrüsenhormone ausmacht, andererseits der Großteil des im Körper bzw. in den Zellen freigesetzten fT ₃ mittelbar aus in die Zielzelle eingewandertem fT ₄ hergestellt wird. Somit ist

DIT die Hauptvorstufe sowohl von (in den Zielzellen gebildetem) fT₃ als auch von T₄/fT₄,

MIT die unmittelbare Vorstufe des in geringen Mengen in der Schilddrüse produzierten T₃, hauptsächlich aber mittelbare Vorstufe der aus DIT produzierten Schilddrüsenhormonanteile,

fT₄ die unmittelbare Hauptvorstufe von fT₃.

Obwohl DIT Vorstufe von Schilddrüsenhormonen ist, kann es nicht durch vermehrte (künstliche) Zufuhr zur Steigerung der Schilddrüsenhormonproduktion verwendet werden, da es paradoxerweise als Thyreostatikum wirkt.

Iodaufnahme in die Schilddrüsenfollikel

Für die Synthese der Schilddrüsenhormone wird Iod benötigt, das mit der Nahrung in Form von Iodid-Ionen aufgenommen wird. Die Schilddrüse ist auf eine regelmäßige und ausreichende Iodzufuhr angewiesen. Die Iodid-Ionen werden über das Blut zu den Follikelepithelzellen (Thyreozyten) der Schilddrüse transportiert und von diesen über ein Transportprotein, den Natrium-Iodid-Symporter (NIS) aufgenommen. Dabei nutzt der Natrium-Iodid-Symporter, der in die basolaterale Plasmamembran der Thyreozyten integriert ist, den durch die Natrium-Kalium-Pumpe (Natrium-Kalium-ATPase) energieabhängig aufgebauten elektrochemischen Konzentrationsgradienten für die Natrium-Ionen, so dass Iodid- und Natrium-Ionen zusammen (im Symport) in die Follikelepithelzellen transportiert werden können. Es handelt sich um einen sekundär aktiven Transport.

Mit diesem Transportsystem werden im Zellinneren wesentlich höhere Konzentrationen erreicht, als dies im Extrazellulärraum, also außerhalb der Zelle, der Fall ist. Im Blutplasma ist die Iodid-Konzentration beispielsweise 25 bis 30-fach niedriger als in den Follikelepithelzellen. Die Aktivität des Natrium-Iodid-Symporters wird durch das in der Hypophyse gebildete Thyreotropin (Syn. Thyreoidea-stimulierendes Hormon, TSH) reguliert. Thyreotropin steigert die Aufnahme von Iod in die Thyreozyten.

Am Transport der Iodid-Ionen in das Lumen der Schilddrüsenfollikel sind zwei voneinander unabhängige passive Transportproteine beteiligt, die nur in der apikalen Membran der Thyreozyten lokalisiert sind: Pendrin und der human apical iodide transporter (hAIT).

Das von den Thyreozyten durch Proteinbiosynthese gebildete Thyreoglobulin wird durch Exozytose, das heißt durch Verschmelzung von sekretorischen Vesikeln mit der apikalen Plasmamembran der Follikelepithelzellen, in das Lumen der Schilddrüsenfollikel ausgeschüttet.

Das Thyreoglobulin ist reich an Tyrosin-Seitenketten. Tyrosin ist eine Aminosäure und Bestandteil des Thyroglobulins. Die Tyrosinseitenketten werden im Rahmen der Schilddrüsenhormonsynhtese iodiert. Dafür verantwortlich ist ein zu den Peroxidasen gehörendes Enzym, die so genannte Thyreoperoxidase, die in die apikale Zellmembran der Thyreozyten integriert ist und in das Follikellumen ragt. Sie überführt die sehr reaktionsträgen (inerten) Iodid-Ionen (I −) außerhalb der Zellen durch Oxidation und Verbrauch von Wasserstoffperoxid (H ₂O ₂) in ein reaktionsfreudigeres Molekül. Dabei handelt es sich wahrscheinlich um kurzlebige Iodonium-Ionen (I⁺). Das Wasserstoffperoxid wird durch die ebenfalls in der apikalen Membran integrierte NADPH-abhängige Oxidase (ThOx) gebildet.

Anschließend erfolgt die Iodierung des aromatischen Rings der Tyrosinseitenketten des Thyreoglobulins, zunächst an Position 3, so dass Monoiodtyrosin entsteht, und dann an Position 5 der gleichen Seitenkette, so dass Diiodtyrosin entsteht. Über die Vorstufen Monoiodtyrosin und Diiodtyrosin entsteht durch intramolekulare Kopplung zweier Moleküle zunächst T ₄. Daraus wird unter Verlust eines Iodatoms T ₃ gebildet. (, Abschn. 1.5.3) Zur Speicherung werden die Hormone an Transporteiweiße, insbesondere Thyroxin-bindendes Globulin (TBG), gebunden.

Freisetzung der Schilddrüsenhormone

Die Schilddrüse setzt etwa 90-95 % T ₄ ( Thyroxin) und nur eine geringe Menge T ₃ ( Triiodthyronin) frei. Davon befinden sich etwa 80 % in der Blutbahn und Leber. Gebildet werden die Hormone in der Drüse durch Anlagerung von Iod an die zuerst synthetisierten und mit einem Kohlenhydratanteil versehenen Aminosäuren. Daher zählt man sie zu den Aminosäure-Derivaten. Thyroxin hat im Körper eine Halbwertszeit von ca. 7 Tagen, T ₃ eine Halbwertszeit von ca. 1 Tag.

Regulation der Schilddrüsenhormonsynthese und -freisetzung

Die Ausschüttung von Thyroxin wird verstärkt, wenn der Thyroxinspiegel im Blutplasma zu stark absinkt und umgekehrt. Die Aufrechterhaltung des Schilddrüsenhormonspiegels wird dadurch geregelt.

Der Hypothalamus schüttet das TRH (Syn. Thyreoliberin oder Thyreotropin-Releasinghormon) aus. TRH regt die Hypophyse zur Ausschüttung von TSH (Syn. Thyreotropin oder Thyroidea stimulierendes Hormon) an.

Das TSH der Hypophyse bewirkt eine verstärkte Bildung der Schilddrüsenhormone T ₃ und T ₄. Die Schilddrüsenhormone gelangen über die Blutbahn an die Zielzellen und entfalten dort ihre Wirkung, wobei sie sich ganz ähnlich wie Steroidhormone verhalten. Über die Blutbahn gelangen die Hormone auch in den Bereich von Hypothalamus und Hypophyse. Diese können mit speziellen Rezeptoren den T ₃ und T ₄ Blutspiegel wahrnehmen.

Im Kontext des thyreotropen Regelkreises wird mit wachsendem T ₃- und T ₄-Spiegel die Bildung von TRH und TSH zunehmend gehemmt.

Der thyreotrope Regelkreis ist ein mehrschleifiger Regelkreis, der zwischen der Hypophyse und der Schilddrüse aufgespannt ist. Er reguliert die Konzentration an Schilddrüsenhormonen im Blutplasma.

Die Hypophyse schüttet das Steuerhormon Thyreotropin (TSH) aus, das in der Schilddrüse die Sekretion von Thyroxin (T ₄) und Triiodthyronin (T ₃) anregt. Umgekehrt hemmen Schilddrüsenhormone im Sinne einer Gegenkopplung (negatives Feedback) die Produktion und Ausschüttung von TSH, so dass sich normalerweise ein Gleichgewichtsspiegel der Menge an Schilddrüsenhormonen im Blut einstellt. Die Produktion und die Ausschüttung des TSH hängt zudem von dem Spiegel des Thyreoliberin (TRH) ab, das vom Hypothalamus produziert und ausgeschüttet wird. Der Hypothalamus gibt den Sollwert der Schilddrüsenhormone im Blut vor und misst ständig den Istwert. Um den Istwert der Schilddrüsenhormone im Blut an den Sollwert der Schilddrüsenhormone im Blut anzupassen, kann der Hypothalamus die Produktionsmenge an TRH und damit die Produktionsmenge an TSH und Schilddrüsenhormonen beeinflussen.

Abgesehen von diesem Hauptregelkreis gibt es weitere eingeschaltete Rückkoppelungsschleifen, z. B. ein Ultra-Short-Feedback von TSH auf seine eigene Ausschüttung, ein Long-Feedback von Schilddrüsenhormonen auf die TRH-Freisetzung und Regelkreise, welche die Plasmaproteinbindung von T ₄ und T ₃ einstellen.

Funktionszustände des Hypophysen-Schilddrüsen-Regelkreises

Euthyreose (Normale Schilddrüsenfunktion)

Hypothyreose (Schilddrüsenunterfunktion)

Primäre Hypothyreose (Regelkreis in der Schilddrüse unterbrochen, z. B. durch mangelnde Inkretionsleistung nach Operation oder bei Autoimmunthyreopathien)

Sekundäre Hypothyreose (Regelkreis in der Hypophyse unterbrochen, z. B. im Rahmen einer HVL-Insuffizienz)

Tertiäre Hypothyreose (Vorgabe des Sollwertes fehlt durch Mangel an TRH, z. B. im Rahmen einer Schädigung des Hypothalamus, eines Pickardt-Syndroms oder eines Euthyroid-Sick-Syndroms.)

Hyperthyreose (Schilddrüsenüberfunktion)

Primäre Hyperthyreose (Inappropriate Sekretion von Schilddrüsenhormonen durch eine Erkrankung der Schilddrüse, z. B. bei Autonomien und beim Morbus Basedow)

Sekundäre Hyperthyreose (z. B. durch TSH-produzierende Tumoren der Hypophyse)

Tertiäre Hyperthyreose (durch TRH-Überproduktion im Hypothalamus)

Thyreotoxikose (Überversorgung mit Schilddrüsenhormonen, z. B. durch zu hochdosierte medikamentöse Behandlung einer Hypothyreose)

Schilddrüsenhormonresistenz (Unterbrechung des Regelkreises an den Rezeptoren in der Hypophyse oder der Peripherie)

Medizinische Bezüge

Transport im Blut

Die Schilddrüsenhormone sind nicht wasserlöslich. Sie liegen im zirkulierenden Blut zum größten Teil gebunden an drei Proteinen vor: Thyroxinbindendes Globulin (TBG), Thyroxin bindendes Präalbumin (TTR, auch Transthyretin) und Albumin. Die Bindung ist bei allen Transportproteinen reversibel. Obwohl die Transportkapazität vom Albumin sehr viel größer ist, wird der größte Anteil der Schilddrüsenhormone durch das TBG transportiert - bei Thyroxin sind dies beispielsweise etwa 75 %. Die Ursache liegt in der Affintität zu den Schilddrüsenhormonen, die beim TBG mit Abstand am höchsten ist und beim TTR etwas höher ist als beim Albumin.

Der wesentlich kleinere, aber biologisch aktive Anteil der Schilddrüsenhormone liegt nicht an Proteine gebunden vor, sondern zirkuliert frei im Blut. Sie werden als freies Triiodthyronin (freies T ₃, fT ₃) beziehungsweise freies Thyroxin (freies T ₄, fT ₄) bezeichnet. Die freien Schilddrüsenhormone machen jeweils nur einen Anteil von etwa 0,3 % aller Schilddrüsenhormone aus.

Membrantransport

Da Schilddrüsenhormone geladene Aminosäurederivate sind, können sie nicht - wie oft angenommen wird - passiv die Zellmembran durchqueren, sondern benötigen spezifische Transportproteine. Über eine Regulation der Aufnahme von Schilddrüsenhormonen in die Zelle wird somit auch die lokale Verfügbarkeit gesteuert und dadurche eine weitere Regulationsebene hinzugefügt. Es sind ca. 25 Schilddrüsenhormontransporter bekannt. Mutationen in einem sehr spezifischen Schilddrüsenhormontransporter, dem Monocarboxylattransporter 8 (MCT8), führen beim Menschen zu einer schweren X-chromosomal gekoppelten mentalen Retardierung, dem Allan-Herndon-Dudley-Syndrom.

Wirkungsweise

Beim Gesunden dienen die Schilddrüsenhormone der Aufrechterhaltung einer ausgeglichenen Energiebilanz des Organismus. Sie ermöglichen, dass der Stoffwechsel dem jeweiligen Bedarf angepasst werden kann. Im Kindesalter regen die Hormone die Tätigkeit der Körperzellen aller Organe an. Sie fördern in diesem Lebensabschnitt das Wachstum.

Im Erwachsenenalter haben sie auf die Gewebe des Gehirns, der Hoden und der Milz keinen Einfluss, in allen anderen Geweben steigern sie den Stoffwechsel. Die biochemische Wirkung in der einzelnen Körperzelle ist noch nicht ganz genau geklärt.

Wichtig ist aber, dass die Schilddrüsenhormone auf die Tätigkeit anderer endokrinen Drüsen einwirken. So fördern sie die Abgabe des Wachstumshormons STH durch die Hypophyse, greifen in den Glukosestoffwechsel über Steigerung der Insulinfreisetzung aus der Bauchspeicheldrüse ein und regen die Tätigkeit der Nebenniere, besonders der Nebennierenrinde an. Eine Wechselwirkung mit den Sexualhormonen ist ebenfalls bekannt.

Liothyronin (zum Beispiel das verschreibungspflichtige Präparat Thybon) wird manchmal bei der Therapie der Unterfunktion in Kombination mit Thyroxin verschrieben, zum Beispiel wenn der Patient nicht genügend eigenes T ₃ aus dem Thyroxin bildet.

Thyroxin beim Tier

Die Metamorphose von der Kaulquappe zum Frosch wird durch Thyroxin ausgelöst. Zieht man also Kaulquappen in iodfreiem Wasser auf, wird kein Frosch daraus, sondern eine übermäßig große Kaulquappe. Ein in Mittelamerika vorkommendes Amphibium ( Axolotl) erreicht bereits als Kaulquappe die Geschlechtsreife und verwandelt sich unter Thyroxinbehandlung in einen sonst nicht existenten Landmolch.

Hunde leiden häufig unter einer Schilddrüsenunterfunktion. Es besteht ein enger Zusammenhang zwischen dem aggressiven Verhalten von Hunden und einer Schilddrüsenunterfunktion. Das gilt auch, wenn die im Blut gemessenen Thyroxinwerte noch innerhalb des klinischen Normbereichs liegen. Ähnlich wie bei Menschen kann das Thyroxin in Tablettenform zugeführt werden. Die Dosis liegt dabei oft weit höher als beim Menschen: 1000 bis 4000 µg pro Tag sind nicht ungewöhnlich.

Einzelnachweise

1. Hoffmann-La Roche AG, Urban & Schwarzenberg (Hrsg.): Roche Lexikon Medizin. 4. Auflage. Urban & Schwarzenberg 1998, Stichwort: Schilddrüsenhormon. ISBN 3-541-17114-6.

2. Piehl S, Hoefig CS, Scanlan TS, Köhrle J. Thyronamines - past, present, and future. Endocr Rev. 2011 Feb;32(1):64-80. PMID 20880963

3. Hoefig CS, Köhrle J, Brabant G, Dixit K, Yap B, Strasburger CJ, Wu Z. Evidence for extrathyroidal formation of 3-iodothyronamine in humans as provided by a novel monoclonal antibody-based chemiluminescent serum immunoassay. J Clin Endocrinol Metab. 2011 Jun;96(6):1864-72. PMID 21490071.

4. Abschnitt 1.5.3 in Jörg Sasse: Referenzfehler: Ungültiges Dissertation: „Plasmakonzentrationen von Prolaktin, Cortisol, Trijodthyronin und Thyroxin bei Schlafentzug-Respondern unter Tryptophan-Depletion im Rahmen einer endogenen Depression". Medizinische Fakultät Charité der Humboldt Universität zu Berlin, 10. Oktober 2000. <ref>-Tag. Der Name „diss_plasmahormone_depression" wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert.

5. Abschnitt 1.1.2 in Katarzyna Agata Fischmann: Inaugural-Dissertation: „Veränderungen der Schilddrüsenparameter TSH, fT3 und fT4 im Verlauf einer Entgiftungs-/Entwöhnungstherapie bei Alkoholkranken". Medizinische Fakultät der Eberhard Karls Universität zu Tübingen, 2005.

6. Abschnitt 1.1.1 in Christoph Kraft: Inaugural-Dissertation: „Der Einfluß von Triiodtyronin auf die extrazelluläre Matrix von Rattenherzen und Rattennieren". Fachbereich Humanmedizin der Justus-Liebig-Universität Giessen, 2001.

7. A. Fonyó (Hrsg.): Principles of Medical Physiology (engl.). Medicina Publishing House Co., 1. Aufl. 2002, S. 765 ff. ISBN 9-63-242726-2.

8. Lacroix L: Expression of the apical iodide transporter in human thyroid tissues: a comparison study with other iodide transporters. J Clin Endocrinol Metab. 2004 Mar;89(3): 1423-1428. PMID 15001644.

9. G. Löffler, P. E. Petrides (Hrsg.): Biochemie und Pathobiochemie. Springer Medizin Verlag, Heidelberg 2003. 7. Auflage, S. 871 ff. ISBN 3-540-42295-1.

10. Caillou B et al.: Expression of reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase (ThoX, LNOX, Duox) genes and proteins in human thyroid tissues. J Clin Endocrinol Metab. 2001 Jul;86(7):3351-3358. PMID 11443211.

11. Römpp CD 2006, Georg Thieme Verlag 2006.

12. Dietrich, J. W. (2002). Der Hypophysen-Schilddrüsen-Regelkreis. Entwicklung und klinische Anwendung eines nichtlinearen Modells. Berlin, Logos-Verlag, ISBN 3-89722850-5.

13. Dietrich, J. W., A. Tesche, C. R. Pickardt und U. Mitzdorf (2004). "Thyrotropic Feedback Control: Evidence for an Additional Ultrashort Feedback Loop from Fractal Analysis." Cybernetics and Systems 35 (4): 315-331; doi:10.1080/01969720490443354.

14. Gauna C, G. H. den Berghe, A. J. der Lely (2005). Pituitary Function During Severe and Life-threatening Illnesses. Pituitary 8(3-4): 213-217; doi:10.1007/s11102-006-6043-3.

15. Siegenthaler (Hrsg.): Klinische Pathophysiologie. 9. Auflage. Georg Thieme Verlag Stuttgart 2006, Seite 271 ff. ISBN 3-13-449609-7.

16. Dietrich JW, Brisseau K, Boehm BO. Resorption, Transport und Bioverfügbarkeit von Schilddrüsenhormonen. Dtsch Med Wochenschr. 2008 Aug;133(31-32):1644-8. PMID 18651367.

17. D. Braun, E. K. Wirth, U. Schweizer: Thyroid hormone transporters in the brain. In: Reviews in the neurosciences Band 21, Nummer 3, 2010, S. 173-186, . PMID 20879691. (Review).

Dieser Text basiert ganz oder teilweise auf dem Flexikon, einem Wiki der Firma DocCheck und ist unter GNU-FDL lizenziert.

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Unter dem Begriff Schilddrüsenhormone werden die in den Follikelepithelzellen der Schilddrüse (Thyreozyten) gebildeten Hormone Triiodthyronin (T 3) und Thyroxin (Tetraiodthyronin, T 4) zusammengefasst. Die Schilddrüsenhormone spielen eine wichtige Rolle für den Energiestoffwechsel und das Wachstum einzelner Zellen und des Gesamtorganismus und sind somit zwingend lebensnotwendig.

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Strukturformel

Allgemeines

Freiname

Hydrocortison

Andere Namen

Cortisol

11β-Hydroxycortison

11β,17,21-Trihydroxypregn-4-en-3,20-dion

Summenformel

C ₂₁H ₃₀O ₅

Kurzbeschreibung

bitter schmeckende, farblose Plättchen [1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken

CAS-Nummer

50-23-7

PubChem

5754

DrugBank

APRD01019

Wikidata

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Arzneistoffangaben

ATC-Code

Wirkstoffklasse

Glucocorticoide

Eigenschaften

Molare Masse

362,47 g·mol −1

Schmelzpunkt

212-213 °C [1]

Löslichkeit

in Wasser etwas, in Dioxan leicht löslich [1]

Sicherheitshinweise

Bitte die Befreiung von der Kennzeichnungspflicht für Arzneimittel, Medizinprodukte, Kosmetika, Lebensmittel und Futtermittel beachten

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2]

Achtung

H- und P-Sätze

H: 361

P: 281 [2]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Cortisol oder auch Hydrocortison ist ein Hormon, das katabole Stoffwechselvorgänge aktiviert und so dem Körper energiereiche Verbindungen zur Verfügung stellt. Seine dämpfende Wirkung auf das Immunsystem wird in der Medizin häufig genutzt, um überschießende Reaktionen zu unterdrücken und Entzündungen zu hemmen.

Cortisol wird zur Gruppe der Glucocorticoide gerechnet. Seine Bildung in der Zona fasciculata der Nebennierenrinde wird durch das sogenannte adrenocorticotrope Hormon (ACTH) aus dem Hypophysenvorderlappen stimuliert. Eine Überfunktion führt zum klinischen Bild des Morbus Cushing, eine Unterfunktion wird Morbus Addison genannt.

Biosynthese

Cortisol ist ein Steroidhormon der Nebennierenrinde. Es entsteht aus Cholesterin und ist daher abgeleitet von dem Isopentenylpyrophosphat (IPP). Dabei findet zunächst in den Mitochondrien der Nebennierenrinde die Synthese von Pregnenolon statt, einer gemeinsamen Vorstufe von Steroidhormonen (z. B. Cortisol), Mineralocorticoiden (z. B. Aldosteron), Androgenen (z. B. Testosteron) und Östrogenen (z. B. Östradiol). Das Enzym, welches die Bildung von Pregnenolon über die Zwischenverbindung 20α,20β-Dihydroxycholesterin katalysiert, heißt Cholesterindesmolase und ist eine Monooxygenase, die NADPH als Cofaktor benötigt. Bei dieser Sechs-Elektronen-Oxidation werden drei NADPH- und drei Sauerstoffmoleküle verbraucht. Sie benötigt als Coenzym das Häm-haltige Cytochrom P450. Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Cortisolbiosynthese ist jedoch nicht die Cholesterindesmolase, sondern eine Cholesterin-Translokase, die sich an der äußeren Mitochondrienmembran befindet und das an der inneren Mitochondrienmembran benötigte Cholesterin transportiert. Dieses als „ StAR-Protein" (steroidogenic acute regulatory protein) bekannte Protein wird bei Anwesenheit von cAMP (zyklisches Adenosinmonophosphat) vermehrt exprimiert und ist daher der regulatorische Schritt, an dem das ACTH unter anderem die Cortisolsynthese beeinflusst.

Pregnenolon verlässt das Mitochondrium und wird durch eine 3β-Hydroxysteroid-Dehydrogenase und eine Isomerase in Progesteron umgewandelt. Im endoplasmatischen Reticulum wird dieses Progesteron durch das Enzym 17-Steroidhydroxylase in 17α-Hydroxyprogesteron umgewandelt. Durch eine weitere Hydroxylierung unter Katalyse der 21-Hydroxylase entsteht 11-Desoxycortisol, welches dann wieder im Mitochondrium durch die Steroid-11beta-Hydroxylase in das Cortisol umgewandelt wird. Bei allen beschriebenen Enzymen handelt es sich um spezifische eisenhaltige Cytochrom P450-Enzyme. Bei einem Defekt von Enzymen der Cortisolbiosynthese (meist 21-Hydroxylase) wird die Sekretion von ACTH nicht über eine negative Rückkopplung durch Cortisol gehemmt, und es sammeln sich die Vorstufen des 11-Desoxycortisols an. Diese können nun vermehrt zur Synthese von Androgenen genutzt werden, und es tritt als Krankheitsbild ein adrenogenitales Syndrom auf.

Physiologische Wirkung

Cortisol besitzt ein sehr breites Wirkungsspektrum und hat im Stoffwechsel vor allem Effekte auf den Kohlenhydrathaushalt (Förderung der Glukoneogenese in der Leber), den Fettstoffwechsel (Förderung der lipolytischen Wirkung von Adrenalin und Noradrenalin) und den Proteinumsatz (katabol). Cortisol hat eine Aldosteron-ähnliche Wirkung und wird deshalb in Niere, Darm und einigen weiteren Geweben zu Cortison oxidiert, welches nicht an den Mineralcorticoid-Rezeptor bindet und daher keinen antidiuretischen Effekt besitzt, d. h. es behindert nicht die Ausscheidung giftiger Stoffe über den Harn. Bei einem Mangel an funktionstüchtigem Nebennierenrindengewebe muss Cortisol substituiert werden.

Cortisol ist für den Menschen und höhere Tiere lebensnotwendig. Es ist neben den Katecholaminen ein wichtiges Stresshormon. Das Cortisolsystem reagiert aber träger als das Katecholaminsystem, da es anders als Katecholamine und Glucagon nicht über G-Protein gekoppelte Rezeptoren, sondern über eine Regulation der Genexpression wirkt. Hierbei bindet Cortisol an den nukleären Glucocorticoidrezeptor. Dieser wird dadurch in seiner Eigenschaft als Transkriptionsfaktor aktiviert und führt zur Expression von verschiedenen Zielgenen, z. B. von Enzymen der Gluconeogenese oder auch von β ₂- Adrenozeptoren. So erklären sich die Wirkungen von Cortisol auf den Stoffwechsel. Daneben kann der Cortisol-gebundene Glucocorticoidrezeptor auch direkte Wechselwirkungen mit anderen Transkriptionsfaktoren (z. B. NF-κB) eingehen, dieser Mechanismus spielt für die Wirkung auf das Immunsystem eine Rolle (s.u.).

Die höheren Instanzen der Cortisolsausschüttung sind der Hypothalamus über die Hypophyse. Der Hypothalamus setzt hierbei das CRH (Corticotropin-releasing Hormone) frei, welches in der Adenohypophyse (Hypophysenvorderlappen) zur Freisetzung des ACTHs (Adrenocorticotropes Hormon) führt. Bemerkenswert bei diesen Hormonen ist eine pulsatile Freisetzung, das heißt sie werden in regelmäßigen Schüben (7-10 pro Tag) ausgeschüttet. Die Cortisolwerte im Blutserum liegen normal am Morgen bei 165-690 nmol/l (Cortisol total) bzw. bei 5-23 nmol/l (freies Cortisol) und weisen eine typische Schwankung im Tagesverlauf auf ( Circadiane Rhythmik). Der höchste Wert wird morgens kurz nach dem Aufwachen erreicht (Cortisol Awakening Response, CAR). Wegen der starken circadianen Schwankung ist die einmalige Messung von Cortisol nicht sinnvoll. Für die Überprüfung der Nebennierenrindenfunktion ist daher die Bestimmung eines Cortisoltagesprofils notwendig.

Pharmakologische Anwendung

Cortisol wirkt in höheren Dosen entzündungshemmend und immunsuppressiv. Hydrocortison, wie die synthetische Form von Cortisol in der Pharmakologie genannt wird, wird zur Immunsuppression oral eingenommen oder intravenös injiziert. Hierbei muss aber beachtet werden, dass die Wirkung der intravenös applizierten Dosen die der oral verabreichten deutlich übersteigt, da Cortisol in der Leber metabolisiert wird (Glukoronidierung und anschließend Ausscheidung über die Niere) ( First-Pass-Effekt).

Zur entzündungshemmenden Wirkung (etwa bei Ekzemen) wird Hydrocortison als Salbe auf die betroffenen Hautpartien aufgetragen. Bei Gelenkentzündungen (beispielsweise durch Gicht) kann der Wirkstoff auch in das entzündete Gelenk injiziert werden.

Handelsnamen

Alfacorton (CH), Colifoam (A), Ebenol (D), Ekzemsalbe (A), Hydrocortone (A), Hydrocutan (D), Hydroderm (A), Hydrogalen (D), Linola Akut (D), Linolacort Hydro (D), Locoid (CH), Muni (D), Sanadermil (CH), Sanatison (D), Solu-Cortef (CH), Soventol Hydrocort (D), Soventol HydroSpray (D), Systral Hydrocort (D), zahlreiche Generika (D, CH)

Kombinationspräparate

Baycuten HC (D), Ciproxin HC (CH), Cortifluid (CH), Daktacort (CH), Dermacalm (CH), Fucidin H (CH), Fucicort (D), Haemocortin (CH), Hydoftal (A), Hydrodexan (D), Neo-Hydro (CH), Otosporin (A, CH), Pigmanorm (D), Septomixine (CH)

Einzelnachweise

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Strukturformel Allgemeines Freiname Hydrocortison Andere Namen Cortisol 11β-Hydroxycortison 11β,17,21-Trihydroxypregn-4-en-3,20-dion Summenformel C 21H 30O 5 Kurzbeschreibung bitter schmeckende, farblose Plättchen [1] Externe Identifikatoren/Datenbanken CAS-Nummer 50-23-7 PubChem 5754 DrugBank APRD01019 Wikidata [[:d: Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 865: attempt to index field 'wikibase' (a nil value) | Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 865: attempt

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Heute im BIO-UNTERRICHT: | Releasing-Hormone ✔ |