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Schwerpunkt Der Hypothalamus sagt der Hypophyse, wo es lang geht Abbildung 12: Schlafphasen beim Menschen. Der gesunde Schlaf ist beim Menschen nicht etwa monoton, sondern hat ein Muster mit der regelmäßigen Abfolge von Phasen. Eine Schlafphase dauert ca. 90 Minuten und ist wiederum unterteilt in den REM-Schlaf (rot) und verschiedene Stadien des Non-REM-Schlafes, die hier blau dargestellt sind (Näheres siehe Text). Tiefer Schlaf, also schwere Erweckbarkeit, herrscht im (blauen) Tiefschlaf-Stadium und in der (roten) REM-Phase. eine festgelegte Folge von Schlafstadien durchlaufen wird (Abb. 12). Innerhalb eines Zyklus unterscheidet man eine REM-Phase (Rapid Eye Movement) von einer Non-REM- Phase. Die REM-Phase wird auch Traumphase genannt. Dieser Anteil nimmt in der zweiten Hälfte der Nacht kontinuierlich zu. In der Non-REM-Phase unterscheidet man Leicht- Mittel- und Tiefschlaf, welcher in der ersten Hälfte der Nacht einen größeren Anteil ausmacht. Im REM-Schlaf steigen die Herzfrequenz und der Blutdruck an, die Atmung ist intensiver, aber die Muskulatur erschlafft. Die Zeit, die der Mensch im Tiefschlaf und im REM- Schlaf verbringt, nimmt mit dem Alter drastisch ab. Die Gesetzmäßigkeiten des Schlafes bilden die so genannte „Schlaf-Architektur“. Der gesunde Schlaf ist vor allem abhängig vom zirkadianen Rhythmus und wird zusätzlich von vielen körperlichen und emotionalen Faktoren beeinflusst. Die Schlafforscher hat immer besonders interessiert, welche rhythmischen Funktionen während eines 24-Stunden- Tages eher von der inneren Uhr oder eher vom Schlaf-/Wachverhalten abhängig sind. Hierbei hat sich gezeigt, dass Körperkerntemperatur, Urinproduktion und die Sekretion einiger Hormone wie Wachstumshormon und Prolaktin vom Schlaf und von der inneren Uhr abhängig sind, während die Sekretion von Cortisol, von Testosteron und von Melatonin ganz wesentlich durch die zirkadiane Rhythmik bestimmt wird. Für die Sekretion von Hormonen sind neben dem zirkadianen noch andere biologische Rhythmen von großer Bedeutung. Allgemein bekannt ist die strenge Regelmäßigkeit der Menstruationsblutung: Exakt 28 Tage, so lange, wie der Mond braucht, einmal die Erde zu umkreisen. Ja sogar der gesamte Lebenslauf eines Menschen verläuft in einer gesetzmäßigen Abfolge seiner Funktion zum Erhalt der Spezies Mensch: Geburt, Präpubertät (Kindheit), Pubertät, fertile Phase (Fortpflanzungsfähig), Klimakterium, Post- Klimakterium, Tod. Erst als aus Hypothalamusgewebe von über 300.000 Schafen der erste Releasing-Faktor, TRH, isoliert und 1969 seine Struktur aufgeklärt worden ist, war endgültig bewiesen, dass der Hypothalamus die Funktion der Hypophyse reguliert. In rascher Folge wurden danach auch die Strukturen von GnRH (Gonadotropin-Releasing-Hormon) und von Somatostatin aufgedeckt. Hierfür erhielten Roger Guillemin und Andrew Schally 1979 den Nobelpreis. Während mit den heutigen Methoden der Molekularbiologie die Identifizierung von Peptiden aus ganz geringen Mengen (10 –9 Gramm) von Gewebe möglich ist, hat die Arbeitsgruppe von Guillemin Hypothalamusgewebe von 5 Millionen Schafen in fast industriellem Maßstab für die Isolierung von einigen Milligramm Hypothalamusfaktor verarbeiten müssen. Releasing- und Inhibiting-Hormone regulieren die Hormonausschüttung in der Hypophyse Alle Hormone der Adenohypophyse (Hypophysenvorderlappen), nämlich ACTH, TSH, die Gonadotropine LH und FSH sowie Wachstumshormon und Prolaktin, werden über Neuropeptide (und Neurotransmitter) aus dem Hypothalamus reguliert. Sie heißen „Releasing-Hormone“, wenn sie die Synthese und Freisetzung stimulieren, und „Inhibiting-Hormone“, wenn sie diese hemmen. Wie in Abbildung 13 zu sehen ist, werden CRH, Somatostatin und TRH im paraventrikularen Kern (PVN) synthetisiert und GHRH und Dopamin im infundibularen Kern. Im Bereich der medianen Eminenz werden die Hypothalamus- Hormone in den hypophysären Portalkreislauf abgegeben und gelangen dann mit dem Blut an alle Hypophysenzellen. GLANDULA 19/04 19
Schwerpunkt Abbildung 13: Neurohormone des Hypothalamus, die die Adenohypophyse (= Hypophysenvorderlappen) steuern (blau). Die hypothalamischen Releasing- und Inhibiting-Hormone werden über den Pfortaderkreislauf zur Adenohypophyse transportiert und stimulieren oder hemmen hier die Bildung sowie Freisetzung der Hypophysen-Hormone. Das Gonadotropin-Releasing Hormon (GnRH) wird an verschiedenen Stellen des vorderen, mittleren und basalen Anteils des Hypothalamus synthetisiert und nicht nur in einem spezifischen Kern. Auf der Abbildung auch dargestellt sind Produktionsorte von Neuropeptiden des Hypothalamus, die bei der Regulation des Appetitverhaltens wichtig sind (schwarz). Die Uhr steht für den Nucleus suprachiasmaticus, in dem die innere Uhr lokalisiert ist. In Tabelle 3 sind auf der linken Seite die hypothalamischen Hormone aufgelistet, nach rechts gefolgt von den Hypophysenhormonen, die hierdurch reguliert werden, und schließlich die peripheren Erfolgsorgane bzw. Zielzellen. Auch wenn es auf den ersten Blick so aussieht, als wären die hypothalamischen Hormone spezifisch nur für ein Hormon der Adenohypophyse zuständig, müssen an dieser Stelle einige Einschränkungen, aber vor allem Erweiterungen angebracht werden: Die hypophysiotropen Hormone des Hypothalamus wirken häufig auf mehr als nur einen Zelltyp: TRH stimuliert vor allem die thyreotropen Zellen (die TSH produzieren), aber auch die Zellen, die Prolaktin und die Wachstumshormon herstellen. Somatostatin hemmt nicht nur die Sekretion von Wachstumshormon, sondern auch die von ACTH, Prolaktin und von TSH. Daraus folgt, dass ein Hypophysenhormon auch durch mehrere hypophysiotrope Hormone beeinflusst Hypothalamus Adenohypophyse Endokrine Drüse Hormon (peripher) Zielzelle/-organ Wirkungen CRH TRH GnRH POMC ACTH, (β-Endorphin MSH) TSH LH FSH Nebennierenrinde: Zona glomerulosa Zona fasciculata Zona reticularis Schilddrüse Ovar Testes Aldosteron Cortisol DHEA T 4 T 3 Estrogen Gestagen Testosteron Niere „alle” Zellen ? „alle” Zellen Uterus, Brustdrüse viele Zellen Sertoli-Zellen Androgenrezeptor Na + -Haushalt Stoffwechsel Androgen, Estrogen Stoffwechsel Entwicklung Uterus-Schleimhaut Sekundäre Geschlechtsmerkmale Spermatogenese Sekundäre Geschlechtsmerkmale GHRH SST Dopamin STH Prolaktin Leber IGF-1 Fettgewebe Knochen Bindegewebe Muskulatur Brustdrüse Lipolyse Längenwachstum Eiweißsynthese Milcheiweiß ADH/AVP Neurohypophyse Niere Gefäßmuskulatur H 2 O-Haushalt Blutdruck Oxytocin Brustdrüse Uterus Stillen Geburtswehen Tabelle 3: Hormon-Systeme, die durch den Hypothalamus reguliert werden (Abkürzungen siehe Verzeichnis auf S. 25 ). = Hemmung = Stimulation, 20 GLANDULA 19/04
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