Die Affinität
eines Hormons gibt seine Bindungsstärke zu seinem Rezeptor an. Sie kann
als Beziehung zwischen Hormonkonzentration und Bindungsgrad
quantifiziert werden. Die Dissoziationskonstante ist reziprok zur Affinität, sie ist definiert als Quotient von Geschwindigkeitskonstanten (Dissoziation / Assoziation). Hormone, Zytokine, Transmitter, Mediatoren binden in der Regel an Rezeptoren in der Außenmembran der Zielzelle. Rezeptorkinetik beschreibt die Gesetzmäßigkeiten, mit denen ein Hormon spezifisch gebunden und allenfalls inaktiviert wird (Endozytose, receptor downregulation). Transformationskinetik (Transduktion) untersucht die Umsetzung des biologischen Effekts, z.B. Veränderungen von Ionenpermeabilitäten und Second-messenger-Mechanismen, Enzymaktivierungen etc. Hormone, die intrazellulär an ihren Rezeptor binden, beeinflussen die Ablesung von DNA-Strecken, die als hormone-responsive elements (HREs) bezeichnet werden. Rezeptoren für Steroidhormone, Schilddrüsenhormone, Retinsäure finden sich in Zellkern und Zytoplasma. Für die Wirkung eines Hormons ist der langsamste Prozess der jeweiligen vorgeschalteten Wirkungskette geschwindigkeitsbestimmend, weiters seine Verteilung im Körper (Distribution), Metabolisierung und Ausscheidung. |
Endokrin aktive Gewebe und von ihnen erzeugte Hormone |
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Gebildet und sezerniert von spezialisierten Hormondrüsen |
Hypophyse |
Wachstumshormon, Prolaktin, ACTH, TSH, Gonadotropine |
Schilddrüse |
T3, T4, Calcitonin |
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Epithelkörperchen |
Parathormon |
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Langerhans-Inseln |
Insulin, Glukagon, Somatostatin |
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Nebenniere |
Katecholamine, Cortisol, Aldosteron, DHEAS |
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Gonaden |
Ovarien: Östradiol-17ß, Progesteron, Inhibin Testes: Testosteron, AMH, Inhibin |
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Gebildet in Organen mit nicht-endokriner Hauptfunktion | Hypothalamus |
Vasopressin, Oxytozin, CRH, TRH, GnRH, GHRH, Somatostatin, Dopamin |
Zirbeldrüse |
Melatonin |
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Herz |
Atriales natriuretisches Peptid |
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Nieren |
Erythropoetin |
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Fettgewebe |
Leptin, Adipokine |
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Muskelgewebe |
Myokine |
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Magen |
Gastrin, Somatostatin, Ghrelin |
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Darm |
Sekretin, Cholezystokinin, GLP, GIP |
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Leber |
IGF-1 |
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Hauptsächlich durch periphere Aktivierung gebildet |
Lungen |
Angiotensin II |
Nieren |
1,25-(OH)2-Vit- D3 |
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Fettgewebe / Brustdrüsen / andere Organe |
Östradiol-17ß |
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Leber / andere Organe |
Testosteron |
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Haut / Prostata / andere Organe |
5-Dihydrotestosteron (DHT) |
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Zahlreiche Organe |
T3 |
Hormone werden
kontrolliert gebildet, gespeichert, freigesetzt und abgebaut /
ausgeschieden. Dabei ist ihre Sekretion an die aktuellen Anforderungen
geknüpft (Steuerung, Rückkopplung). Die Sollwerte hängen von Alter,
Geschlecht, Umstands- (Umgebungseinflüsse) und
zeitabhängigen Faktoren (zirkadian, jahreszeitlich) ab. Die
meisten Hormone sind Proteine / Peptide; sie werden synthetisiert
(Translation), modifiziert, gespeichert (Vesikel) und freigesetzt (Exozytose) -
letzteres Ca++-getriggert.
Andere Hormone werden aus Vorgängermolekülen enzymatisch hergestellt, z.B. biogene Amine, die
ebenfalls in Vesikeln gespeichert werden; Schilddrüsenhormone
extrazellulär, im Kolloid der Schilddrüsenfollikel. Kleine Hormonmoleküle (inklusive Peptidhormone)
gelangen in messbarer Konzentration in den Harn (z.B.
Schwangerschaftstest für hCG) Hormone müssen an Rezeptoren binden, um wirken zu können. Hormonrezeptoren sind für eine Hormonwirkung unerlässlich. Agonisten binden ebenfalls an den Rezeptor und wirken hormonähnlich, Antagonisten behindern die Hormonwirkung. Hormone wirken an Rezeptoren der Zellmembran, oder direkt im Zellinneren, dann meist durch Eingriff in die Verwertung der Erbinformation. Hydrophile Hormone binden an membranständige Rezeptoren und bewirken z.B. Phosphorylierung von Enzymen. Histone und andere Chromatinproteine im Zellkern können durch Acetylierung, Phosphorylierung u.a. so beeinflusst werden, dass sich die Ablesbarkeit von DNA-Strecken verändert Ca++ kann Hormonwirkungen vermitteln - es wird auf Reizung hin aus dem endoplasmatischen Retikulum freigesetzt oder dringt über die Zellmembran aus dem Extrazellulärraum ein (Calciumkanäle). Es aktiviert z.B. Kinasen, Adenylylcyclase, Myosinleichtkettenkinase, Phosphatasen, endotheliale Stickstoffmonoxid-Synthase (eNOS). Dieser Mechanismus wird von der Großzahl der Hormone, insbesondere von Peptid- und Proteohormonen, benützt Steroid- und Schilddrüsenhormone dissoziieren am Zielort vom Transportermolekül, durchdringen die Zellmembran, binden im Zytoplasma an Trägerproteine und beeinflussen die Transkription von Zielgenen. Hormonresponsible Elemente sind DNA-Sequenzen, an die der Hormonkomplex bindet und die Expression bestimmter Schlüssenenzyme beeinflusst. So wird die Menge der jeweiligen Enzyme erhöht (Induktion) oder erniedrigt (Repression); solche Hormonwirkungen erfolgen verzögert. da die Neusynthese von Proteinen einige Zeit benötigt Die Gleichgewichtskonstante eines Hormons bestimmt den Punkt, an dem ein bestimmtes Verhältnis der Reaktionspartner (z.B. Hormon - Rezeptor, Antikörper - Antigen) keine Netto-Reaktion mehr ergibt (Bindungsrate = Lösungsrate). Die Affinität gibt die Beziehung Hormonkonzentration / Rezeptorbindungswahrscheinlichkeit an; der reziproke Wert zur Assoziationskonstanten ist die Dissoziationskonstante (diese wird häufig zur Quantifizierung der Affinität angegeben). Transduktion (Transformation) betrifft den biologischen Effekt nach der Rezeptorbindung (Transformationskinetik) - das kann rasch (z.B. Hormonbindung → Membranpotentialänderung) oder langsam erfolgen (z.B. Genaktivierung → Proteinsynthese). Der jeweils langsamste Prozess der Wirkungskette ist für das Auftreten der Hormonwirkung geschwindigkeitsbestimmend |