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15.4: Das endokrine System - Biologie

15.4: Das endokrine System - Biologie



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Neuronale und endokrine Signalübertragung

Das Nervensystem nutzt zwei Arten der interzellulären Kommunikation – elektrische und chemische Signale – entweder durch die direkte Wirkung eines elektrischen Potentials oder im letzteren Fall durch die Wirkung chemischer Neurotransmitter wie Serotonin oder Noradrenalin. Neurotransmitter wirken lokal und schnell. Wenn ein elektrisches Signal in Form eines Aktionspotentials am synaptischen Terminal ankommt, diffundieren sie über den synaptischen Spalt (die Lücke zwischen einem sendenden Neuron und einem empfangenden Neuron oder einer Muskelzelle). Sobald die Neurotransmitter mit Rezeptoren auf der empfangenden (postsynaptischen) Zelle interagieren (binden), wird die Rezeptorstimulation in eine Reaktion umgewandelt, wie beispielsweise eine fortgesetzte elektrische Signalübertragung oder eine Modifikation der zellulären Reaktion. Die Zielzelle antwortet innerhalb von Millisekunden nach Erhalt der chemischen „Nachricht“; diese Reaktion hört dann sehr schnell auf, sobald die neuronale Signalisierung endet. Auf diese Weise ermöglicht die neuronale Kommunikation Körperfunktionen, die schnelle, kurze Aktionen beinhalten, wie Bewegung, Empfindung und Wahrnehmung. Im Gegensatz dazu verwendet das endokrine System nur eine Kommunikationsmethode: chemische Signale. Diese Signale werden von den endokrinen Organen gesendet, die Chemikalien – das Hormon – in die extrazelluläre Flüssigkeit absondern. Hormone werden hauptsächlich über den Blutkreislauf durch den Körper transportiert, wo sie an Rezeptoren auf Zielzellen binden und eine charakteristische Reaktion auslösen. Infolgedessen benötigt die endokrine Signalgebung mehr Zeit als die neuronale Signalgebung, um eine Reaktion in den Zielzellen auszulösen, obwohl die genaue Zeitdauer je nach Hormon variiert. Zum Beispiel werden die Hormone freigesetzt, wenn Sie mit einer gefährlichen oder beängstigenden Situation konfrontiert werden, die als Kampf-oder-Flucht-Reaktion bezeichnet wird, indem innerhalb von Sekunden Nebennierenhormone – Adrenalin und Noradrenalin – freigesetzt werden. Im Gegensatz dazu kann es bis zu 48 Stunden dauern, bis die Zielzellen auf bestimmte Fortpflanzungshormone reagieren.

Darüber hinaus ist die endokrine Signalübertragung typischerweise weniger spezifisch als die neuronale Signalübertragung. Das gleiche Hormon kann in Abhängigkeit von den beteiligten Zielzellen bei einer Vielzahl unterschiedlicher physiologischer Prozesse eine Rolle spielen. Zum Beispiel fördert das Hormon Oxytocin die Gebärmutterkontraktionen bei Frauen während der Wehen. Es ist auch beim Stillen wichtig und kann sowohl bei Männern als auch bei Frauen an der sexuellen Reaktion und an Gefühlen der emotionalen Bindung beteiligt sein.

Im Allgemeinen beinhaltet das Nervensystem schnelle Reaktionen auf schnelle Veränderungen in der äußeren Umgebung, und das endokrine System reagiert normalerweise langsamer – es kümmert sich um die innere Umgebung des Körpers, hält die Homöostase aufrecht und kontrolliert die Fortpflanzung. Wie kommt es also zu der zuvor erwähnten Kampf-oder-Flucht-Reaktion so schnell, wenn Hormone normalerweise langsamer wirken? Das liegt daran, dass die beiden Systeme miteinander verbunden sind. Es ist die schnelle Reaktion des Nervensystems als Reaktion auf die Gefahren in der Umwelt, die die Nebennieren dazu anregt, ihre Hormone auszuschütten. Infolgedessen kann das Nervensystem bei Bedarf schnelle endokrine Reaktionen auslösen, um mit plötzlichen Veränderungen sowohl der äußeren als auch der inneren Umgebung Schritt zu halten.

Die folgende Tabelle vergleicht das endokrine und das Nervensystem.

Endokrine und Nervensystem
HormonsystemNervöses System
Signalisierungsmechanismus(e)ChemischChemisch/Elektrisch
Primäres chemisches SignalHormoneNeurotransmitter
Zurückgelegte EntfernungLang oder kurzImmer kurz
ReaktionszeitSchnell oder langsamImmer schnell
Umgebung ausgerichtetInternIntern und extern

Strukturen des endokrinen Systems

Das endokrine System besteht aus Zellen, Geweben und Organen, die als primäre oder sekundäre Funktion Hormone absondern. Die endokrine Drüse ist der Hauptakteur in diesem System. Die Hauptfunktion dieser Blutdrüsen besteht darin, ihre Hormone direkt in die umgebende Flüssigkeit abzusondern. Die interstitielle Flüssigkeit und die Blutgefäße transportieren die Hormone dann durch den Körper. Das endokrine System umfasst die Hypophyse, die Schilddrüse, die Nebenschilddrüse, die Nebenniere und die Zirbeldrüse. Einige dieser Drüsen haben sowohl endokrine als auch nicht-endokrine Funktionen. Zum Beispiel enthält die Bauchspeicheldrüse Zellen, die für die Verdauung zuständig sind, sowie Zellen, die die Hormone Insulin und Glukagon ausschütten, die den Blutzuckerspiegel regulieren. Hypothalamus, Thymusdrüse, Herz, Nieren, Magen, Dünndarm, Leber, Haut, weibliche Eierstöcke und männliche Hoden sind weitere Organe, die Zellen mit endokriner Funktion enthalten. Darüber hinaus ist seit langem bekannt, dass Fettgewebe Hormone produziert, und neuere Forschungen haben ergeben, dass sogar Knochengewebe endokrine Funktionen hat.

Hormonsystem

Endokrine Drüsen und Zellen sind im ganzen Körper verteilt und spielen eine wichtige Rolle bei der Homöostase.


Die duktlosen endokrinen Drüsen sind nicht zu verwechseln mit dem exokrinen System des Körpers, dessen Drüsen ihre Sekrete über Kanäle abgeben. Beispiele für exokrine Drüsen sind die Talg- und Schweißdrüsen der Haut. Wie bereits erwähnt, hat die Bauchspeicheldrüse auch eine exokrine Funktion: Die meisten ihrer Zellen sezernieren Pankreassaft über die Pankreas- und akzessorischen Gänge in das Lumen des Dünndarms.

Andere Arten der chemischen Signalgebung

Bei der endokrinen Signalübertragung diffundieren Hormone, die in die extrazelluläre Flüssigkeit sezerniert werden, in das Blut oder die Lymphe und können dann weite Strecken im ganzen Körper zurücklegen. Im Gegensatz dazu findet die autokrine Signalübertragung innerhalb derselben Zelle statt. Ein Autokrin (auto- = „Selbst“) ist eine Chemikalie, die eine Reaktion in derselben Zelle auslöst, die sie abgesondert hat. Interleukin-1 oder IL-1 ist ein Signalmolekül, das eine wichtige Rolle bei der Entzündungsreaktion spielt. Die Zellen, die IL-1 sezernieren, haben Rezeptoren auf ihrer Zelloberfläche, die diese Moleküle binden, was zu einer autokrinen Signalübertragung führt.

Die lokale interzelluläre Kommunikation ist die Domäne des parakrinen, auch parakrinen Faktors genannt, einer Chemikalie, die eine Reaktion in benachbarten Zellen induziert. Obwohl Parakrine in den Blutkreislauf gelangen können, ist ihre Konzentration im Allgemeinen zu niedrig, um eine Reaktion von entfernten Geweben hervorzurufen. Ein bekanntes Beispiel für Asthmatiker ist Histamin, ein Parakrin, das von Immunzellen im Bronchialbaum freigesetzt wird. Histamin bewirkt, dass sich die glatten Muskelzellen der Bronchien verengen und die Atemwege verengen. Ein weiteres Beispiel sind die Neurotransmitter des Nervensystems, die nur lokal im synaptischen Spalt wirken.


Schau das Video: The Endocrine System (August 2022).