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Hormon

biochemischer Signal- und Botenstoff
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Ein Hormon (griechisch ορμόνη, von horman, hormanus - in Bewegung setzen/aufwecken) ist ein biochemischer Botenstoff. Hormone übermitteln innerhalb eines Lebewesens Informationen von einem Organ zum anderen oder von einem Gewebe zum anderen. Im Gegensatz zur hohen Geschwindigkeit bei der durch Nerven vermittelten Information können von der Hormonausschüttung bis zu ihrer Wirkung einige Sekunden (z.B. Adrenalin) bis Stunden vergehen. Hormone in tierischen Lebewesen werden durch den Blutkreislauf zu ihren Zielorganen transportiert. Eine Ausnahme bilden Gewebshormone, die im selben Organ gebildet werden und wirken.

Hormone wurden in den frühen Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts entdeckt; der Begriff Hormon wurde 1905 von Ernest Starling geprägt. Sie wirken nur auf bestimmte Zielorgane. Dort finden sich spezielle Rezeptoren, an welche die Hormonmoleküle binden. Meist liegen diese Rezeptoren an den Zelloberflächen (Zellmembran), die Bindung des Hormons löst dann biochemische Reaktionen im Inneren der Zelle aus. Einige Hormone (die Steroidhormone, s.u.) können allerdings die Zellmembran durchdringen und binden dann im Zytoplasma bzw. Zellkern an Ihre Rezeptoren.

Typischerweise werden Hormone bei tierischen Organismen in Hormondrüsen gebildet. Diese nennt man auch endokrine Drüsen, da sie im Gegensatz zu anderen Drüsen keinen Ausführungsgang besitzen, sondern die Hormone direkt in das Blut abgeben. Des weitern werden Hormone in endokrinen Zellen gebildet (Gewebshormone) die in histologisch nicht abgegrenzten Drüsenorganen gebildet werden. Neurohormone werden von Nervenzellen produziert und in die Blutbahn sezerniert.

Die bei Pflanzen vorkommenden Hormone werden als Phytohormone bezeichnet. Sie teilen mit den tierischen Hormonen die Eigenschaft, Signalwirkung über eine größere Distanz zu entfalten und in geringen Konzentrationen wirksam zu sein.

Ein Wissenschaftler oder Arzt, der sich mit der Erforschung der Hormone, ihrer Wirkungsweisen und mit Erkrankungen des hormonalen Geschehens beschäftigt, wird als Endokrinologe bezeichnet.

Wirkungsweisen von Hormonen

Hormone wirken in sehr geringer Konzentration, meist weniger als 10-8 Mol pro Liter Blut. Im Gegensatz zu der sehr schnellen Informationsübermittlung der Nervenzellen, kann die Übermittlung der Informationen von der Hormonausschüttung bis zur Wirkung einige Sekunden bis Stunden dauern, da Hormone über die Blutbahn transportiert werden.

Wenn ein Hormon in die Blutbahn ausgeschüttet worden ist, gelangt es zu jeder Zelle im Körper. Um auf das Hormon reagieren zu können, benötigt die Zelle einen Hormonrezeptor. Nur die speziellen Zielzellen, die den Rezeptor für das jeweilige Hormon haben, können die Information weiterverarbeiten.

Die meisten Hormone wirken nach dem Second-Messenger-Prinzip. Sie sind wasserlöslich (hydrophil) und können daher nicht durch die Zellmembran in die Zelle eindringen. Sie docken an den Rezeptoren für das jeweilige Hormon, die sich auf der Oberfläche der Zelle befinden, an. Wenn an diese Rezeptoren ein Hormon angedockt hat, löst dieser Hormon-Rezeptor-Komplex im Zellinneren biochemische Reaktionen aus (Ausschüttung von Second-Messengern).

Einige Hormone (Steroidhormone) sind hydrophob und können durch die Zellmembran durchdringen. Sie wirken dort meist an Rezeptoren im inneren des nucleus.

Beispiele für hormonelle Regulation

Hormone selber werden 1. durch Feedbacksysteme reguliert. Einer der bekanntesten Regelkreise ist der Hypothalamo-Hypophysäre-Regelkreis. 2. durch das autonome Nervensystem und 3. durch nichthormonelle chemische Botenstoffe wie z.B. den Calciumspiegel im Blut.

Einteilung nach chemischer Klassifikation

  • Proteo- und Peptidhormone mit artspezifischer Aminosäuresequenz
    • Neuropeptide des Hypothalamus: Freisetzungshormone für LH/FSH, TSH, ACTH, GH
    • Insulin
    • Glucagon
    • Glykoproteinhormone der Hypophyse: Follikelstimulierendes Hormon Follitropin (FSH), Luteinisierendes Hormon Luteotropin (LH), Schilddrüsenstimulierendes Hormon Thyreotropin (TSH), Adrenocortikotropin (ACTH), Melanozytenstimulierendes Hormon (MSH)
    • Wachstumshormone: GH, IGF
    • Prolaktin
    • Vasopressin und Oxytocin
    • Bradykinin

Einteilung nach Herkunft

Biochemische Eigenschaften von Hormonen

Man unterscheidet zwischen zwei Arten von Hormonen:

  • Lipidunlösliche Proteine

Diese Substanzen können wegen ihrer Lipidunlöslichkeit die Zellmembran nicht passieren. Stattdessen binden sie sich an spezifische membrangebundene Rezeptoren der Zielzellen. Zusammen mit dem Rezeptor wird ein Hormon-Rezeptor-Komplex gebildet. Der Rezeptor ist ein Enzym, welches ATP in zyklisches AMP (cAMP, ein second messenger) umwandeln kann. Das cAMP bindet an einen hemmenden Proteinanteil, welches wiederum an ein anderes Enzym im Cytoplasma gebunden ist und dieses Enzym vorläufig deaktiviert. Durch die Bindung von cAMP an den hemmenden Proteinanteil wird dieser vom Enzym getrennt. Das Enzym wird dadurch aktiviert und bewirkt seinerseits bestimmte Stoffwechselprozesse in der Zelle.

Diese Substanzen können aufgrund ihrer Lipidlöslichkeit durch die Zellmembran in die Zelle eindringen. Der Stoff bindet im Cytoplasma an spezifische Rezeptoren (z.B. Eiweiße) und bildet ein Hormon-Protein-Komplex. Dieser Komplex hat, im Gegensatz zum ursprünglichen Hormon, die Fähigkeit, durch die Zellkernmembran zur DNA zu gelangen. Es werden nun spezifische Gene aktiviert, es kommt zur Proteinbiosynthese. Steroidhormone stammen alle vom Cholesterin ab und werden in den Mitochondrinen, mittels Enzymen aus Cholesterin gebildet. Hierbei wird immer erst ein Gestagen gebildet aus dem dann ein Glucocorticoid, ein Mineralocorticoid oder ein Androgen gebildet wird. Aus Androgenen werden Östrogene gebildet. Diese Reihenfolge ist starr, d.h. es kann aus einem Gestagen nicht sofort ein Östrogen gebildet werden. Aus diesem Grund nennt man Steroidhormone auch Precurser Hormone.

Siehe auch: Doping.

Liste von humanen und tierischen Hormonen

Eine spezielle Gruppe von Hormonen sind die trophischen Hormone, die andere Hormondrüsen zur Produktion anregen. So regt das Thyroidea stimulierende Hormon (TSH) das Wachstum und die Aktivität der Schilddrüse an.

Hunger-Hormone

Liste von pflanzlichen Hormonen

Hormone in der Umwelt

Besondere Aufmerksamkeit verdient die Tatsache, dass Hormone zunehmend in die Umwelt eingetragen werden und später über die pflanzliche und tierische Nahrungskette in ungünstiger und unkontrollierter Dosierung vom Menschen wieder aufgenommen werden. Ein Beispiel sind die Hormone der Anti-Baby-Pille, die von Kläranlagen nicht erkannt und gefiltert werden. Sie werden mit dem "sauberen" Wasser in die Flüsse eingeleitet.

Auch bestimmte Schadstoffe wie beispielsweise DDT, PCB oder Phthalate wirken wie Hormone und beeinflussen etwa die immer früher einsetzende erste Monatsperiode bei Mädchen.

Siehe auch

Literatur

  • Ulrich Meyer: Die Geschichte der Östrogene. Pharmazie in unserer Zeit 33(5), S. 352 - 356 (2004), ISSN 0048-3664
  • Katharina Munk: Grundstudium Biologie - Zoologie. Spektrum Akademischer Verlag (2002), ISBN 3-8274-0908-X
  • Elisabeth Buchner: Wenn Körper und Gefühle Achterbahn spielen, ISBN 3-934246-00-1
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