Spezielle Endokrinologie
 
Nebenniere und Belastung, Zusammenhang mit Immunsystem
 
 
© H. Hinghofer-Szalkay
Adaptation: ad-aptare = anpassen
Homöostase: ὁμοιοστάσις = Gleichstand

immun: immunis = verschont
Psyche: ψυχή = Atem, Hauch
Stress: Druck, Anspannung, von stringere = anspannen




Die Einteilung der Physiologie in Kapitel lässt gelegentlich den Eindruck entstehen, die Systeme des Körpers arbeiten weitgehend unabhängig voneinander. Doch sind die Querbeziehungen intensiv und vielfältig. Das gilt auch für Zusammenhänge zwischen Psyche, endokrinen Mechanismen und Abwehrvorgängen.

Der Körper reagiert auf Belastungssituationen abhängig von Art und Ausmaß der Herausforderung mit teils stereotypen Reaktionen (Alarmreaktion, "Adaptationssyndrom"), abhängig von individuellen Erfahrungen und vererbten Verhaltensstrategien aber auch unterschiedlich - je nach zerebraler Bewertung des jeweiligen Stressreizes (Bedrohungsgefühl oder optimistische Herangehensweise?). Sympathikus und endokrines System kooperieren bei der Umstellung von "trophotropen" zu "ergotropen" Funktionsmustern.

Adrenalin ist ein Schlüsselfaktor bei der Anpassung an solche Situationen, es stimuliert und fördert die Systeme des Sauerstoff- und Substrattransportes (respiratorisch, kardiovaskulär, metabolisch). Es steigert die zentralnervöse Erregbarkeit und aktiviert den Organismus im Sinne erhöhter Kampf- oder Fluchtbereitschaft (fight or flight). Die Adrenalinwerte im Blut können bei körperlicher oder seelischer Belastung mehr als verdoppelt sein, bei Blutzuckerabfall mehr als 10fach, und im hämorrhagischen Schock bis 25fach ansteigen.

Kortisol unterstützt die Adrenalinwirkungen, es stellt Energieträger bereit und leitet die Perfusion zu aktiven Muskeln um. Wird das Immunsystem angeregt, fördert das auch die Kortisolbildung, was einen dämpfenden (immunsuppressiven) Rückkopplungseffekt hat - Glukokortikoide wirken entzündungshemmend.

  Psychoneuroimmunologie Wirkungen des Adrenalins

      
>Abbildung: Wdechselseitige Beeinflussung von Nerven-, endokrinem und Immunsystem
Nach einer Vorlage bei Breedlove S, Watson NV: Biological psychology: An introduction to behavioral, cognitive, and clinical neuroscience, 7th ed. Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates, Inc., Publishers 2013

Das Nervensystem steuert sowohl hormonelle (Kortisol) als auch immunologische Aktivität (Antikörperproduktion). Das Immunsystem beeinflusst über Zytokine das ZNS. Die Schilddrüse steuert die Gehirnentwicklung, Kortisol bremst Immunantworten

vgl. dort

  Psychoneuroimmunologie: Das Muster der Verhaltens- und hormonellen Antwort auf Belastung ist abhängig vom Stressausmaß und der (teils vererbten) Strategie, an die Herausforderung eher zupackend oder eher verzagt heranzugehen. Die wesentliche Weichenstellung erfolgt bei der Bewertung des Stressreizes auf Großhirnebene.

Auch Kortisol hat metabolische Wirkungen, leitet bei Belastung den Blutstrom zur Arbeitsmuskulatur um, und hemmt in höherer Konzentration die Aktivität von Lymphozyten, Fibroblasten (Gewebsneubildung und Wundheilung) und Osteoblasten (Knochenaufbau). Es hat auch eine schwache Mineralkortikoidwirkung (Natrium-Retention, Kaliumverlust).

Seine Steuerung erfolgt durch ACTH (Kortikotropin) aus dem Hypophysenvorderlappen. Sowohl Mangel als auch Überschuss von Kortisol hat psychische Auswirkungen (Verhaltensstörungen, Depression, Schlaflosigkeit).

Starke Einflüsse auf dieses System machen sich z.B. nach Traumen bemerkbar (posttraumatic stress disorder).

 

<Abbildung: Iteraktion Nerven- und Immunsystem
Nach: Popovich P & McTigue D, Damage control in the nervous system. Nature Med 2009; 15, 735-6

Der Hypothalamus wirkt hormonell (CRF ACTH) und neuronal (Sympathikus) auf das Immunsystem ein; das Immunsystem wiederum auf das ZNS (z.B. Entstehung von Fieber, Krankheitsgefühl)

     Siehe auch: Neuroendokrin-immunologische Querbeziehungen




  Das Nebennierenmark besteht aus Zellen, die als sympathisch-postganglionär einzustufen sind. Reizung durch präganglionäre (cholinerge) sympathische Fasern führt zur Freisetzung der Katecholamine Adrenalin (zu 80%) und Noradrenalin (20%).

Dies erfolgt bei Einwirken von Stress; die Nebennierenhormone ermöglichen eine entsprechende Anpassung (Adaptation ) des Organismus an herausfordernde Situationen, was im Wirkungsspektrum des Adrenalins zum Ausdruck kommt:

  Kreislauf: Zunahme von Kontraktionskraft und Frequenz des Herzens (über ß1-Rezeptoren), Vasokonstriktion in Haut und Eingeweiden (über α-Rezeptoren), Vasodilatation in Muskel- und Koronararterien (über ß2-Rezeptoren vermittelt), Verengung der Venen und dadurch erhöhten venösen Rückstrom. Insgesamt wird so die Durchblutung von Herz, Gehirn und Muskeln vermehrt.
 
  Bronchien: Erweiterung (ß2-Rezeptoren) und damit erleichterte Ventilation, was dem Sauerstofftransport zu Herz, Gehirn und Muskeln zugute kommt.
 
 
>Abbildung: Wirkungen des Sympathikus auf das Immunsystem
Nach: Cole SW, Nagaraja AS, Lutgendorf AK, Green PA, Sood AK. Sympathetic nervous system regulation of the tumour microenvironment. Nature Rev Cancer 2015; 15: 563-72

Beispiel Tumorbekämpfung (Myelodysplasie). Sympathische Einflüsse - (nor)adrenerg - können Zellfunktion und Genexpression im betroffenen Gebiet auf mehrfache Weise beeinflussen. Das Nebennierenmark reagiert auf Erhöhung des Sympathikustonus mit Adrenalinausschüttung. CCL2 und CSF1 sind Zytokine

  Gehirn: Zunahme der zentralnervösen Erregbarkeit, Aktivierung im Sinne erhöhter Kampf- oder Fluchtbereitschaft.
 
  Stoffwechsel: Erhöhung der Konzentration energiereicher Moleküle im Blut (ß2-Rezeptoren), und zwar
 
      von Laktat durch Glykogenabbau im Muskel, was Herz und Leber zugute kommt (diese Organe können Laktat verbrennen),

      von Glukose durch Glykogenabbau in der Leber,

      von freien Fettsäuren durch Lipolyse.

Glukose und freie Fettsäuren werden von Herz, Gehirn und Muskeln verwertet. Durch diese Wirkungen werden belastete Organe vor Energiemangel bewahrt.
  Unter extremer Akutbelastung steigt der Adrenalinspiegel bis zu zehnfach an, bei Hypoglykämie bis 20-fach, im hämorrhagischen Schock noch stärker.

  Katecholaminwerte s. dort


Veränderungen des Adrenalinspiegels im Blut mit verschiedenen Formen der Belastung im Vergleich zu Kontrollwerten (liegend, ungestresst):

     Bei Wechsel zu stehender Position steigt der Adrenalinspiegel um weniger als 50% (Noradrenalin auf das Doppelte des Liege-Ruhewertes),

     Bei mittelschwerer körperlicher Belastung auf knapp das Doppelte (Noradrenalin auf das Vierfache).

     Bei psychischer Belastung wie einem öffentlichen Vortrag auf mehr als das Doppelte (Noradrenalin um ≈50%),

     Bei starker Hypoglykämie (Glukose <30 mg/dl) mehr als 20-fach (Noradrenalin auf knapp das Dreifache

     Im hämorrhagischen Schock bis zu 25-fach (der Noradrenalinspiegel mehr als 8-fach).
 
Chronische Belastung führt außerdem zu Anregung der Nebennierenrinde. Bei Dauerreizung (chronische Erkrankungen) hypertrophieren die Nebennieren, bis dieser Adaptationsmechanismus  zusammenbricht und die Energieversorgung der Gewebe nicht mehr gewährleistet ist.


Eine Reise durch die Physiologie


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