Hypothalamus-Hypophysen-Achse

Das Thema Hypothalamus-Hypophysen-Achse kommt in so gut wie jedem TMS in den Untertests Medizinisch-naturwissenschaftliches Grundverständnis und / oder Textverständnis vor. Es ist ein hormoneller Regulationsweg nach dem Prinzip der negativen Rückkopplung, zu dem sich besonders gut „Schlussfolgerungsaufgaben" stellen lassen, weshalb das Thema häufig von den Testerstellern genutzt wird.
 
Warum sollte man dieses Thema für den TMS lernen?
Vorwissen kann im TMS unglaublich hilfreich sein, wie ich bei meinem eigenen TMS selbst erfahren habe. Ein zumindest grobes Verständnis der dahinterstehenden Themen führt dazu, dass man den Aufgaben und Texten viel besser folgen kann.
Da die medizinisch-naturwissenschaftlichen Themen im TMS jedoch so vielseitig sind, lohnt es sich zu den allermeisten Themen nicht, sich Vorwissen anzueignen, da der Aufwand hierfür zu groß wäre. Dass ich den meisten Themen problemlos folgen konnte, lag daran, dass ich bereits ein sechsjähriges Medizinstudium hinter mir hatte, und die Themen an irgendeiner Stelle mal im Studium vorkamen.
Das Thema Hypothalamus-Hypophysen-Achse ist jedoch ein Thema, welches wirklich in so gut wie jedem TMS vorkommt und vom Lernaufwand sehr überschaubar ist, sodass es sich lohnt, dieses Thema einmal zu verstehen.
Nach diesem Kapitel werdet ihr ein sehr gutes Verständnis hierzu haben und die Aufgaben viel leichter beantworten können.
 
Die Einführung: Hormone
Hormone sind Botenstoffe, die der Regulation verschiedener Körperfunktionen dienen, wie z.B. Stress, Wachstum, Sexualfunktionen und viele weitere. Hormone werden von spezialisierten Zellen gebildet und in den Körperkreislauf (meist ins Blut) abgegeben. Ihre Wirkung entfalten sie dadurch an einem anderen Ort als ihrem Produktionsort. So haben z.B. Schilddrüsenhormone, die von der Schilddrüse (die der Luftröhre unterhalb des Kehlkopfes anliegt) produziert werden, Wirkung auf alle möglichen Zellen des Körpers, die gar nicht in der Nähe der Schilddrüse liegen.
Die spezialisierten Zellen, die ein bestimmtes Hormon produzieren, bezeichnet man in ihrem Zellverband als „Drüse". Im Gegensatz zu Schweißdrüsen, Milchdrüsen und Tränendrüsen, die etwas produzieren, was nach „außen" abgegeben wird, geben diese Hormondrüsen Substanzen nach „innen" ins Blut ab.
Solche Hormondrüsen sind z.B. die Schilddrüse, die Nebennierenrinde, die Bauchspeicheldrüse, die Leber, die Hoden und die Eierstöcke. Die meisten der genannten Drüsen unterliegen dabei dem Regulationsweg der Hypothalamus-Hypophysen-Achse.
 
Wie funktioniert die Hypothalamus-Hypophysen-Achse?
Bei der Hypothalamus-Hypophysen-Achse gibt es drei Orte, an denen Hormone gebildet werden: Der Hypothalamus, die Hypophyse und die Hormondrüse, die am Ende die Wirkung auf den Körper entfaltet.
 
Der Hypothalamus ist ein Teil des Gehirns und produziert in dieser „Hormonachse" das erste Hormon, nennen wir es Hormon 1.
Dieses Hormon 1 bewirkt in der Hypophyse, einer kleinen Hormondrüse, die direkt am Gehirn liegt, dass von ihr Hormon 2 ausgeschüttet wird.
Und dieses Hormon 2, welches von der Hypophyse gebildet wird, bewirkt in einer Hormondrüse des Körpers, dass Hormon 3 ausgeschüttet wird. Und dieses Hormon 3 entfaltet letztendlich die Wirkung auf den Körper.

Bei der Schilddrüse sieht es z.B. so aus:

Der Hypothalamus schüttet in der Hypothalamus-Hypophysen-Schilddrüsenachse das Hormon TRH aus, welches dafür sorgt, dass in der Hypophyse vermehrt das Hormon TSH gebildet und ausgeschüttet wird. TSH wiederum sorgt dafür, dass in der Schilddrüse vermehrt die Schilddrüsenhormone T3 und T4 gebildet und ausgeschüttet werden, die dann auf den Rest des Körpers wirken.
Die Namen der Hormone müsst ihr euch auf keinen Fall merken und es ist vermutlich auch nicht sinnvoll, da jedes der Hormone auch „Alternativnamen" hat und sowohl im TMS als auch in unseren Aufgaben teilweise diese Alternativnamen genutzt werden, um etwas Änderungen in die Aufgaben einzubringen.
 
Wie ihr seht, kann an einer Stelle auch mehr als ein Hormon ausgeschüttet werden, wie hier z.B. in der Schilddrüse, welche die beiden Hormone T3 und T4 ausschüttet. Unsere vorherige Beschreibung mit Hormon 1, Hormon 2, Hormon 3 war also nur eine etwas vereinfachte Darstellung.
Da der Hypothalamus und die Hypophyse auf mehrere Hormondrüsen im Körper spezifisch wirken, haben sie eine ganze Sammlung von Hormonen, die sie ausschütten können.
Das eben gezeigte Beispiel war die Hypothalamus-Hypophysen-Schilddrüsen-Achse.
 
Hier nun die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse:

Der Hypothalamus schüttet das Hormon CRH aus, das in der Hypophyse dafür sorgt, dass von ihr vermehrt ACTH freigesetzt wird, welches wiederum in der Nebennierenrinde dafür sorgt, dass Cortisol ausgeschüttet wird.
Nur kurz zur Orientierung, was die Nebennierenrinde ist: Die beiden Nebennieren liegen auf den Nieren und lassen sich in „Mark" (innerer Teil) und „Rinde" (äußerer Teil) unterteilen. Da nur der äußere Teil der Nebenniere, also die Nebennierenrinde, Teil dieser Achse ist, werdet ihr in diesem Zusammenhang häufiger von „Nebennierenrinde" lesen. Das mit Mark und Rinde müsst ihr euch alles nicht merken, sondern soll nur eine kurze Erklärung sein, warum es ausgerechnet Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren"rinden"-Achse heißt.
Diese Hypothalamus-Hypophysen-Achsen existieren dann noch für die Leber, welche hierüber das Wachstumshormon IGF-1 bildet, bei Männern für die Hoden (Testosteronbildung) und bei Frauen für die Eierstöcke.

Auch hier wieder: Ihr sollt euch die Namen der Hormone auf keinen Fall merken und müsst auch nicht auswendig wissen, was sich alles über die Hypothalamus-Hypophysen-Achse steuern lässt, sondern nur nachvollziehen, dass es dabei immer diese drei Ebenen mit drei Hormonausschüttungen sind:
 
Der Hypothalamus bildet ein Hormon, das dafür sorgt, dass in der Hypophyse ein anderes Hormon ausgeschüttet wird (oder wie bei Hoden und Eierstöcke zwei andere Hormone), welches wiederum in einer Hormondrüse dafür sorgt, dass das letztendlich im Körper wirksame Hormon gebildet wird.
So weit, so einfach, oder?
 
Der Feedbackmechanismus
Bis hierhin ist es allerdings noch kein Regulationsweg, da noch nicht deutlich wird, wie die Menge der Hormonausschüttung gesteuert wird. Das funktioniert wie folgt:
Ist die Konzentration des „Endhormons" (in unserer vereinfachten Darstellung also „Hormon 3") verringert, wirkt dies stimulierend auf die Hormonproduktion sowohl im Hypothalamus als auch der Hypophyse. So werden also mehr Hormon 1 und 2 produziert, die dann im Verlauf auch Hormon 3 wieder ansteigen lassen.
Umgekehrt würde eine zu hohe Konzentration des Endhormons hemmend auf die Ausschüttung im Hypothalamus und der Hypophyse wirken. Die Ausschüttung von Hormon 1 und 2 wird also reduziert, damit im Verlauf auch die letzte Drüse weniger stimuliert wird und nicht zu viel von Hormon 3 produziert wird.
Schauen wir es uns wieder an einem Beispiel an:

Cortisol hat also selbst hemmenden Einfluss auf die Konzentration von ACTH und CRH.
Hohe Konzentration des Endhormons (z.B. Cortisol): Hormonausschüttung im Hypothalamus und der Hypophyse sinkt, da der hemmende Einfluss des Endhormons auf diese verstärkt wird.
Wird der Cortisolspiegel im Blut zu hoch, hemmt sich dieses System also von allein und sorgt (im Idealfall) dafür, dass der Cortisolspiegel wieder zurückgeht.
Niedrige Konzentration des Endhormons (hier Cortisol): Hormonausschüttung im Hypothalamus und der Hypophyse steigt, da der hemmende Einfluss des Endhormons (z.B.Cortisol) auf die beiden verringert wird. Weniger Hemmung führt zu einer Steigerung der Ausschüttung.
 
Genau das gleiche Prinzip gilt auch bei den anderen Hormonen, solange das Regelsystem funktioniert. Steigt zum Beispiel die Konzentration der Schilddrüsenhormone T3 und T4 über den Soll-Wert des Körpers, wie werden sich dann die TRH-Spiegel (Produktion im Hypothalamus) und TSH-Spiegel (Produktion in der Hypophyse) entwickeln?
Genau, beide werden sich verringern.
Umgekehrt steigen diese, wenn die T3- und T4-Spiegel absinken. Schilddrüsenunterfunktionen mit verringerter T3- und T4-Produktion lassen sich daher auch an hohen TSH-Spiegeln diagnostizieren.
 
Störungen des Regelsystems
Im Idealfall übernimmt dieses Regelsystem andauernd nur kleine „Feinjustierungen". Wird der Spiegel z.B. an Schilddrüsenhormonen ein bisschen zu hoch, wird ein bisschen weniger TRH und TSH ausgeschüttet, womit der Spiegel an Schilddrüsenhormonen wieder ein bisschen sinkt. Und andersherum: Ist der Spiegel an Schilddrüsenhormonen ein bisschen zu gering, steigt TRH und TSH leicht an, womit auch die Konzentration der Schilddrüsenhormone wieder leicht ansteigt.
Nun können aber die drei beteiligten Stellen (Hypothalamus, Hypophyse, „Enddrüse") so defekt sein, dass viel zu viel oder viel zu wenig Hormon produziert wird und das Regelsystem dies nicht kompensieren kann.
In der Realität liegen diese Störungen eigentlich immer in der Hyophyse oder Enddrüse vor, so gut wie nie im Hypothalamus.
Gehen wir die möglichen Störorte und Auswirkungen also einmal durch:
 
Störungen der Hypophyse:
Überproduktion des Hormons in der Hypophyse → Überproduktion des Endhormons → Hemmung des Hypothalamus
Die Überproduktion des Endhormons hemmt wie beim Gesunden die Hormonproduktion im Hypothalamus, wodurch dieses „Hormon 1" erniedrigt ist. Der hemmende Einfluss auf die Hypophyse fällt weg, da hier eine Überproduktion vorliegt, die nicht mehr auf den hemmenden Feedbackmechanismus reagiert. Würde der Feedbackmechanismus funktionieren, gäbe es die Überproduktion ja gar nicht.
 
Überproduktion in der Hypophyse:
Hypothalamus: geringere Hormonproduktion
Hypophyse: höhere Hormonproduktion
Enddrüse: höhere Hormonproduktion
 
Unterproduktion des Hormons in der Hypophyse → Unterproduktion des Endhormons → Stimulation des Hypothalamus (wegfallende Hemmung)
Die Unterproduktion des Endhormons führt zu einem Wegfall des hemmenden Einflusses auf den Hypothalamus. Dort steigt die Hormonproduktion also an.
Die Hormonproduktion in der Hypophyse bleibt erniedrigt, da hier ja eine Störung vorliegt, die nicht mehr auf die Regulation reagiert.
Unterproduktion in der Hypophyse:
Hypothalamus: höhere Hormonproduktion
Hypophyse: geringere Hormonproduktion
Enddrüse: geringere Hormonproduktion
 
Störungen der Enddrüse:
Überproduktion des Hormons in der Enddrüse → verstärkter hemmender Einfluss auf Hypothalamus und Hypophyse
Da die Enddrüse hier unkontrolliert und unabhängig vom Hypophysenhormon das Endhormon produziert, hat der verstärkte hemmende Einfluss auf Hypothalamus und Hypophyse keine Auswirkung auf die Endhormonkonzentration.
Überproduktion in der Enddrüse:
Hypothalamus: niedrigere Hormonproduktion
Hypophyse: niedrigere Hormonproduktion
Enddrüse: höhere Hormonkonzentration
 
Unterproduktion des Hormons in der Enddrüse → Wegfall des hemmenden Einflusses auf Hypothalamus und Hypophyse
Unterproduktion in der Enddrüse:
Hypothalamus: höhere Hormonproduktion
Hypophyse: höhere Hormonproduktion
Enddrüse: niedrigere Hormonproduktion
Obwohl die Hypophyse also viel Hormon produziert, stimuliert dies die Enddrüse nicht, da sie so defekt ist, dass sie auf diese Stimulation nicht mehr ausreichend reagieren kann.
 
Störungen des Hypothalamus
Der Hypothalamus ist wie gesagt so gut wie nie von Störungen betroffen und wenn doch, dann im Rahmen einer Unterfunktion, z.B. nach Verletzungen des Gehirns bei Schädel-Hirn-Trauma. Die fehlende oder reduzierte Hormonausschüttung im Hypothalamus führt zu einer fehlenden oder reduzierten Hormonausschüttung in der Hypophyse, wodurch auch das Endhormon fehlend oder erniedrigt vorliegt. Es wären also alle drei Hormone verringert.
Die Verringerung des Endhormons kann die Hypophyse nicht ausreichend stimulieren, um die Unterfunktion des Hypothalamus auszugleichen.
Unterproduktion im Hypothalamus:
Hypothalamus: niedrigere Hormonproduktion
Hypophyse: niedrigere Hormonproduktion
Enddrüse: niedrigere Hormonproduktion
 
Jede Drüse folgt also ihrer übergeordneten Drüse, außer sie ist selbst das Problem. Die Enddrüse folgt der Hypophyse, außer die Enddrüse ist selbst Ursache der Störung. Die Hypophyse folgt dem Hypothalamus, außer die Hypophyse ist selbst Ursache der Störung.
Überfunktionen der Enddrüse oder der Hypophyse ergeben sich entweder „einfach so" oder durch ungewollte Vermehrung der hormonbildenden Zellen, z.B. im Rahmen eines gutartigen Tumors.
Unterfunktionen ergeben sich aus Verletzungen oder Krankheiten der betroffenen Drüsen.
 
Was erwartet mich im TMS zu diesem Thema?
Im Untertests Medizinisch-naturwissenschaftliches Grundverständnis und / oder Textverständnis kann diese Achse beschrieben werden und daraus ableitbare Fragen gestellt werden. In der TMS-Infobroschüre und den ITB-Heften findet ihr schon solche Aufgaben.
 
Für Mednat könnte es z.B. so aussehen:
Die Cortisolproduktion in der Nebennierenrinde unterliegt der Steuerung der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrindenachse. Hierbei wird im Hypothalamus das Hormon CRH ausgeschüttet, welches zu einer Freisetzung von ACTH in der Hypophyse führt. ACTH bewirkt in der Nebennierenrinde eine erhöhte Produktion und Freisetzung von Cortisol. Hohe Cortisolspiegel hemmen die Ausschüttung von CRH und ACTH, niedrigere Cortisolspiegel stimulieren sie. Welche Hormonspiegel sind bei einer Patientin zu erwarten, die an einer Erkrankung leidet, welche zur Zerstörung der Zellen in der Nebennierenrinde führt?
A: Cortisol erhöht, ACTH erhöht, CRH erhöht
B: Cortisol erniedrigt, ACTH, erniedrigt, CRH erniedrigt
C: Cortisol erniedrigt, ACTH erniedrigt, CRH erhöht
D: Cortisol erniedrigt, ACTH erhöht, CRH erniedrigt
E: Cortisol erniedrigt, ACTH erhöht, CRH erhöht
 
 
 
 
Richtig ist hier natürlich Antwort E.
 
Im Untertest Textverständnis können diese Achse und mögliche Störungen noch ausführlicher beschrieben werden, z.B. auch mit Wechselwirkungen von Medikamenten. Würden einem Patienten große Mengen an Cortisol durch Tabletten zugeführt werden, würde der Körper z.B. aufgrund des Feedbackmechanismus sehr geringe Spiegel an CRH und ACTH aufweisen. All so etwas können Aufgaben hierzu sein. In den Aufgaben unserer Lernplattform findet ihr ein Beispiel hierfür.
 
Mit diesem Vorwissen und grundsätzlichem Verständnis über den Feedbackmechanismus seid ihr auf solche Aufgaben optimal vorbereitet und könnt euch besser auf die Lösung konzentrieren, statt darüber nachzudenken, wie genau die Hypothalamus-Hypophysen-Achse funktioniert.
Trotzdem kann es sinnvoll sein, wenn ihr euch hierzu auch im TMS noch einmal eine kurze Skizze anfertigt, um die Aufgaben schnell und sicher lösen zu können.
In unseren Aufgaben kommt dieses Thema einmal in Medizinisch-naturwissenschaftliches Grundverständnis und einmal in Textverständnis vor.
Falls ihr sie noch nicht bearbeitet habt, viel Spaß damit!