Endokrines System vs. Nervensystem: Unterschiede und Zusammenwirken

Das endokrine System und das Nervensystem sind die beiden zentralen Kommunikationssysteme des Körpers, die zusammenarbeiten, um zahlreiche physiologische Prozesse zu regulieren. Während das Nervensystem schnelle, elektrische Signale verwendet, setzt das endokrine System chemische Botenstoffe, die Hormone, ein, um Informationen langsamer und umfassender zu übermitteln.

Grundlagen des endokrinen Systems

Das endokrine System spielt eine wesentliche Rolle bei der Regulation zahlreicher lebenswichtiger Prozesse, darunter das Wachstum, der Stoffwechsel, die Fortpflanzung und die Reaktion auf Stress. Im Gegensatz zum Nervensystem, das durch elektrische Impulse arbeitet, kommuniziert das endokrine System über chemische Botenstoffe - die Hormone. Diese Hormone werden von spezialisierten Organen und Zellgruppen produziert und in den Blutkreislauf abgegeben, wodurch sie ihre Zielzellen im gesamten Körper erreichen können.

Das endokrine System umfasst alle Drüsen und Zellen, die Hormone produzieren und in die Blutbahn abgeben. Hormone sind chemische Botenstoffe, die durch Bindung an spezifische Rezeptoren auf oder in Zielzellen bestimmte physiologische Prozesse steuern. Die Wirkung dieser Signalstoffe kann entweder auf direkt benachbarte Zellen (parakrin) oder auf entfernte Zielzellen (endokrin) erfolgen.

Eine Besonderheit des endokrinen Systems ist seine Fähigkeit zur Regulation durch Rückkopplungsmechanismen. Diese Mechanismen sorgen dafür, dass die Hormonproduktion kontinuierlich an die aktuellen Bedürfnisse des Körpers angepasst wird.

Bestandteile des endokrinen Systems

Das endokrine System besteht aus verschiedenen Drüsen und Zellgruppen, die über den gesamten Körper verteilt sind. Zu den wichtigsten gehören:

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• Hypophyse (Hirnanhangdrüse): Die Hypophyse, auch Hirnanhangdrüse genannt, ist eine etwa erbsengroße Drüse, die sich an der Basis des Gehirns in der sogenannten Sella turcica befindet. Sie gilt als die zentrale Steuerungsinstanz des Hormonsystems und beeinflusst zahlreiche periphere endokrine Organe. Der Hypophysenvorderlappen produziert und sezerniert eine Vielzahl von Hormonen, darunter das Wachstumshormon Somatotropin, welches das Körperwachstum und den Zellstoffwechsel reguliert. Das adrenokortikotrope Hormon (ACTH) steuert die Hormonfreisetzung aus der Nebennierenrinde, insbesondere Cortisol, das eine wichtige Rolle bei der Stressreaktion spielt. Das thyreoidea-stimulierende Hormon (TSH) beeinflusst die Schilddrüsenaktivität und die Produktion der Schilddrüsenhormone.
• Zirbeldrüse (Epiphyse): Die Zirbeldrüse, auch Epiphyse genannt, ist eine kleine, im Zwischenhirn gelegene Drüse. Ihre Hauptfunktion besteht in der Produktion und Ausschüttung des Hormons Melatonin. Die Ausschüttung von Melatonin erfolgt in einem zirkadianen Rhythmus und wird durch Lichtverhältnisse beeinflusst: Bei Dunkelheit steigt die Melatoninproduktion, was zu einer Förderung des Schlafs führt, während sie bei Tageslicht gehemmt wird.
• Schilddrüse: Die Schilddrüse ist eine schmetterlingsförmige Drüse, die unterhalb des Kehlkopfes auf der Luftröhre liegt. Sie produziert und sezerniert die jodhaltigen Hormone Thyroxin (T4) und Triiodthyronin (T3), die essenziell für den Energiestoffwechsel, das Wachstum und die Entwicklung sind. Diese Hormone beeinflussen nahezu alle Körperzellen und erhöhen die Stoffwechselaktivität. Die Sekretion der Schilddrüsenhormone wird durch das TSH aus der Hypophyse reguliert.
• Nebenschilddrüsen: Die vier kleinen Nebenschilddrüsen befinden sich an der Rückseite der Schilddrüse. Sie produzieren das Parathormon (PTH), das den Calcium- und Phosphathaushalt des Körpers reguliert. PTH erhöht den Calcium-Spiegel im Blut, indem es die Aufnahme von Calcium im Darm steigert, die Rückresorption in den Nieren fördert und den Knochenabbau stimuliert, um Calcium freizusetzen.
• Nebennieren: Die Nebennieren liegen kappenförmig auf den Nieren und bestehen aus zwei funktionell und strukturell unterschiedlichen Bereichen: der Nebennierenrinde und dem Nebennierenmark. Die Nebennierenrinde produziert lebenswichtige Steroidhormone, darunter Aldosteron, das den Wasser- und Elektrolythaushalt reguliert, sowie Cortisol, das eine Schlüsselrolle im Stoffwechsel und in der Stressreaktion spielt.
• Bauchspeicheldrüse: Die Bauchspeicheldrüse enthält endokrine Zellverbände, die als Langerhans-Inseln bezeichnet werden. Die Beta-Zellen produzieren Insulin, das den Blutzuckerspiegel senkt, indem es die Glukoseaufnahme in die Zellen fördert.
• Eierstöcke und Hoden: Die Eierstöcke und Hoden sind für die Produktion der Sexualhormone verantwortlich.
• Weitere hormonproduzierende Organe: Auch die Plazenta, das Herz, die Nieren, die Leber und das Fettgewebe produzieren Hormone, die wichtige Funktionen im Körper erfüllen.

Das Nervensystem: Schnelle Kommunikation

Das Nervensystem ist das Steuerzentrum aller Lebensfunktionen. Es ist äußerst komplex und besteht aus Nervenzellen, die auch Neuronen genannt werden. Allein im menschlichen Gehirn befinden sich rund 100 Milliarden Nervenzellen. Eine Nervenzelle besteht aus einem Zellkörper und einem Axon. Der Zellkörper ist mit Dendriten ausgestattet, die es ermöglichen, dass sich die Nervenzellen vernetzen können. Das Axon ist ein langer Fortsatz, der zur Signalweiterleitung dient. Neurotransmitter dienen dabei als Botenstoffe zwischen den Nervenzellen. Ein Nerv besteht schließlich aus mehreren Nervenfasern und dem sie umgebenden Bindegewebe.

Das Nervensystem teilt sich in das zentrale und periphere Nervensystem auf. Das zentrale Nervensystem besteht aus dem Gehirn und dem Rückenmark. Es ist unter anderem für die Bewegung, die Sprache, die Koordination von Augen und Hand, aber auch für die Gefühlswahrnehmung, den Biorhythmus und die Reflexe zuständig. Das Rückenmark verläuft in der Wirbelsäule und verbindet alle Körperteile mit dem Gehirn. Das periphere Nervensystem ist im Prinzip alles außerhalb von Gehirn und Rückenmark, was den Körper verkabelt. Es besteht aus 12 Hirnnerven und 31 Spinalnerven. Das somatische Nervensystem wird auch als animalisches oder willkürliches Nervensystem bezeichnet. Es ist für die Wahrnehmung der Umwelt verantwortlich. Das vegetative Nervensystem ist der Gegenspieler zum somatischen Nervensystem.

Unterschiede zwischen endokrinem System und Nervensystem

Obwohl beide Systeme der Kommunikation und Koordination im Körper dienen, gibt es wesentliche Unterschiede in ihrer Funktionsweise:

Merkmal	Endokrines System	Nervensystem
Kommunikationsmittel	Hormone (chemische Botenstoffe)	Elektrische Impulse und Neurotransmitter
Übertragungsweg	Blutkreislauf	Nervenbahnen
Geschwindigkeit	Langsam (Minuten bis Stunden)	Schnell (Millisekunden)
Wirkungsdauer	Lang anhaltend	Kurz
Zielzellen	Zellen mit spezifischen Rezeptoren für das jeweilige Hormon; kann viele verschiedene Zelltypen im ganzen Körper betreffen	Spezifische Zielzellen, die über Synapsen erreicht werden; wirkt lokal und gezielt
Steuerung	Über Rückkopplungsmechanismen (negative und positive Rückkopplung)	Über neuronale Schaltkreise und Reflexe
Hauptfunktionen	Regulation von Wachstum, Stoffwechsel, Fortpflanzung, Wasserhaushalt, Stressreaktion, Entwicklung	Steuerung von Muskelbewegungen, Sinneswahrnehmung, Denkprozessen, Emotionen, Regulation der Organfunktionen
Beteiligte Organe	Hypophyse, Schilddrüse, Nebenschilddrüsen, Nebennieren, Bauchspeicheldrüse, Eierstöcke, Hoden, Zirbeldrüse, Plazenta, Herz, Nieren, Leber, Fettgewebe	Gehirn, Rückenmark, Nerven, Sinnesorgane
Beispiel	Insulin reguliert den Blutzuckerspiegel	Ein Reflex zieht die Hand von einer heißen Oberfläche zurück

Zusammenwirken von Hormon- und Nervensystem

Nerven- und Hormonsystem wirken auch bei Stresssituationen eng zusammen. Der Begriff „Stress“ wird im allgemeinen Sprachgebrauch fast täglich verwendet und ist meist mit sehr negativen Vorstellungen verbunden. Eigentlich ist damit eine plötzliche körperliche oder seelische Belastung gemeint. Beispielsweise kennt sicher jeder die folgende Situation: Man hat einen wichtigen Termin, und es ist schon ziemlich spät. Man läuft Gefahr, den letzten Bus, der ein pünktliches Erscheinen ermöglicht, zu verpassen - eine typische Stresssituation. Darauf reagiert unser Organismus. Diese äußeren Umstände bezeichnet man als Stressoren.

Die Informationen der Stressoren werden über das Nervensystem aufgenommen und verarbeitet. Durch das vegetative Nervensystem wird das Nebennierenmark aktiviert. Dadurch werden schlagartig Stresshormone (Adrenalin und Noradrenalin) freigesetzt und in das Blut abgegeben. Sie sorgen dafür, dass das Herz schneller schlägt, der Blutdruck steigt und sich die Atemfrequenz erhöht. Durch diese erhöhte Aktivität der Organe kann mehr Sauerstoff aufgenommen und transportiert werden. Gleichzeitig nehmen Zucker- und Fettgehalt im Blut zu. Dadurch werden auch die Brennstoffe zur Energiefreisetzung bereitgestellt. Der Körper hat in kürzester Zeit auf volle Leistungsbereitschaft geschaltet. Die Beinmuskeln können aktiv werden, und mit einem Sprint erreicht man den Bus doch noch.

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Die erhöhte Adrenalinkonzentration bewirkt außerdem die Ausschüttung eines bestimmten Hormons (ACTH-adeno-corticotropes Hormon) in der Hypophyse, das wiederum zur Freisetzung von Glukokortikoiden (z. B. Kortisol) aus der Nebenniere anregt. Diese Kortikoide beschleunigen die Wundheilung und haben entzündungshemmende Eigenschaften. Der Stress hat unseren Körper also zu Höchstleistungen herausgefordert und sogar zur Steigerung der Widerstandskraft beigetragen. Aus diesen zunächst positiven Stresssituationen können sich nervliche Störungen und Überlastungssymptome entwickeln.

Negativ wird Stress erst dann, wenn er häufig auftritt und kein körperlicher Ausgleich erfolgt, die körperlichen „Reserven“ nicht „abgerufen“ werden, z. B. durch Bewegung. Dann „kreisen“ die Brennstoffe Zucker und Fett ungenutzt in der Blutbahn. Dauerhaft erhöhte Blutfettwerte können zur Arterienverkalkung beitragen. Durch einen ständig erhöhten Adrenalinspiegel und damit verbunden durch eine erhöhte Konzentration eines bestimmten Hormons der Hirnanhangsdrüse (ACTH-adeno-corticotropes Hormon) kann es bei Dauerstress zu Erschöpfungszuständen kommen.

Die Hypophyse als Schaltzentrale

Im Hormonsystem hat die Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) eine übergeordnete Rolle. Sie hat ungefähr die Größe eines Kirschkerns, wiegt etwa 0,5 g, ist bohnenförmig, liegt unter dem Großhirn und ist über einen Stiel mit einem Bereich des Zwischenhirns - dem Hypothalamus - verbunden. Über den Hypothalamus besteht die Verbindung des Hormonsystems mit dem Nervensystem.

Die Hirnanhangsdrüse produziert nur wenige mg Hormone pro Tag. Diese geringe Menge genügt, um sowohl direkt Prozesse im Körper auszulösen (z. B. durch das Hormon Somatropin das Wachstum) als auch andere Hormondrüsen zur Tätigkeit anzuregen, z. B. Nebennieren, Schilddrüse oder Keimdrüsen. Das ist notwendig, weil es für die Gesundheit und Funktionsfähigkeit unseres Körpers enorm wichtig ist, dass die Konzentration vieler Stoffe nur in ganz engen Grenzen schwankt. Die Hormone der Hirnanhangsdrüse bewirken die Abgabe derjenigen Hormone ins Blut, die der Konzentrationsänderung entgegenwirken, z. B. einer zuckerreichen Nahrungszufuhr die Ausschüttung von Insulin zur Blutzuckersenkung. Zwischen den Hormondrüsen und der Hirnanhangsdrüse besteht außerdem eine negative Rückkopplung, d. h., wenn die erforderliche Konzentration wieder eingestellt wurde, wird die Hormonproduktion der Hirnanhangsdrüse zur Anregung der Hormondrüsen wieder reduziert. Durch diese Regelkreise ist es möglich, Stoffgleichgewichte im Blut zu realisieren und die Anpassung des Körpers an die jeweiligen aktuellen Bedingungen zu erreichen.

Der Hypothalamus als übergeordnete Kontrollinstanz

Die Hypophyse aber steht wiederum unter Kontrolle des Hypothalamus. Dieser beeinflusst die Tätigkeit der Hirnanhangsdrüse. In Abhängigkeit von den durch die Erregungen in den Nerven übermittelten Informationen werden im Hypothalamus Hormone ausgeschüttet, die die Tätigkeit der Hirnanhangsdrüse hemmen oder in Gang setzen. Die vom Zwischenhirn (Hypothalamus) ausgeschütteten Hormone wirken also auf die Hirnanhangsdrüse. Die Hormone der Hirnanhangsdrüse wiederum regulieren die Hormonausschüttung des Zwischenhirns.

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Beispiel: Regulation des Schilddrüsenhormonspiegels

Ein gutes Beispiel für das Zusammenwirken von Hormon- und Nervensystem ist die Regulation des Schilddrüsenhormonspiegels im Blut:

1. Sinkt der Thyroxinspiegel im Blut unter den Normalwert ab, so nehmen Sinneszellen in den Blutgefäßen diese Veränderungen wahr.
2. Über Nerven gelangen die Erregungen ins Zwischenhirn (Hypothalamus).
3. Dort werden Hormone freigesetzt, die die Hirnanhangsdrüse zur Produktion von Hormonen anregen.
4. Diese Hormone regen wiederum die Schilddrüse an, Thyroxin zu produzieren und es ins Blut abzugeben.
5. Dadurch steigt der Thyroxinspiegel wieder an.
6. Die Zellen des Zwischenhirns (Hypothalamus) registrieren über Nerven diesen Anstieg und stellen die Produktion von Freisetzungshormonen zur Anregung der Hirnanhangsdrüse ein.
7. Steigt der Thyroxinspiegel im Blut sehr hoch, werden vom Hypothalamus Hemmungshormone gebildet.
8. Diese regen die Hirnanhangsdrüse zur Produktion solcher Hormone an.
9. Diese „befehlen“ der Schilddrüse, die Thyroxinausschüttung zu reduzieren.
10. Dadurch sinkt der Thyroxinspiegel im Blut wieder.

Hormone im Kurzportrait

Die zahlreichen Hormone, die zusammen den Hormonhaushalt ausmachen, lassen sich nach verschiedenen Gesichtspunkten unterscheiden. Die beiden Hauptkriterien für diese Unterscheidung sind der Entstehungsort und die Zusammensetzung der Hormone.

Wo Hormone entstehen: Die meisten Hormone werden in den sogenannten endokrinen Drüsen gebildet und von diesen ins Blut abgegeben. Einige dieser Hormone gelangen dann frei im Blut an ihren Bestimmungsort, andere sind auf bestimmte Trägerstoffe angewiesen. Endokrine Drüsen befinden sich unter anderem in der Bauchspeicheldrüse, in den Keimdrüsen in Hoden und Eierstöcken, der Hirnanhangdrüse (Hypophyse), der Zirbeldrüse im Zwischenhirn oder in den Nebennieren. Neben diesen Hormonen aus endokrinen Drüsen gibt es noch die Gewebshormone. Sie werden nicht in Drüsen, sondern in einzelnen Zellen gebildet und beeinflussen benachbarte Zellen. Gewebshormone werden also nicht über das Blut transportiert. Außerdem produzieren einige Organe neben ihrer eigentlichen Funktion auch Hormone.

Woraus Hormone bestehen: Nach ihrer stofflichen Zusammensetzung lassen sich drei Haupttypen von Hormonen unterscheiden:

• Eiweiße (Proteo- und Peptidhormone)
• Amine und Abkömmlinge von Aminosäuren
• Steroidhormone

Einige Hormone im Kurzportrait:

• Insulin und Glukagon: Das Peptidhormon Insulin wird von der Bauchspeicheldrüse gebildet und ist am Energiehaushalt beteiligt. Insulin regt die Körperzellen an, Glukose aus dem Blut aufzunehmen, wodurch der Blutzuckerspiegel sinkt. Insulin hat einen Antagonisten, also einen Gegenspieler. Das kommt im Hormonhaushalt häufig vor. Bei der Regulierung des Blutzuckers übernimmt Glukagon die Rolle des Antagonisten. Glukagon wird ausgeschüttet, wenn zu wenig Zucker im Blut ist. Es sorgt für die Abgabe von im Körper gespeichertem Zucker ins Blut, um einen niedrigen Blutzuckerspiegel anzuheben und so dem Körper genügend Energie bereitzustellen.
• Adrenalin, Noradrenalin und Acetylcholin: Adrenalin ist ein Amin aus den Nebennieren und ein Stresshormon, das den Körper kurzfristig leistungsfähiger macht, zum Beispiel in einer Gefahren- oder Fluchtsituation. Es beschleunigt unter anderem den Herzschlag und erweitert die Bronchien für eine Erleichterung der Atmung. Bei der Erhöhung des Blutdrucks durch Verengung der Gefäße wird Adrenalin von Noradrenalin unterstützt. Der Gegenspieler des Adrenalins ist das Acetylcholin, das den Blutdruck senkt, indem es Gefäße erweitert und den Herzschlag verlangsamt.
• Melatonin und Cortisol: Bei Melatonin handelt es sich um ein Amin, das in der Zirbeldrüse gebildet wird. Melatonin ist der Antagonist des Steroid- und Stresshormons Cortisol aus der Nebennierenrinde. Beide beeinflussen den Tag-Nacht-Rhythmus des menschlichen Körpers. Melatonin stößt das Herunterregulieren des Kreislaufs an und fördert den Schlaf, während Cortisol tagsüber dafür sorgt, dass wir wach und aufmerksam sind. Wenn es dunkel wird, stellt die Zirbeldrüse mehr Melatonin her. Energieverbrauch, Körpertemperatur und Blutdruck sinken - wir werden müde.
• Testosteron: Testosteron ist ein Steroidhormon. Bei Männern wird es zum größten Teil in den Hoden produziert, aber auch die Nebennieren und Eierstöcke sind in der Lage, kleinere Mengen an Testosteron zu synthetisieren. Das männliche Sexualhormon führt zu Wachstum von Hoden und Penis während der Pubertät. Es reguliert die Bildung und Reifung der Spermien und ist auch verantwortlich für die Ausprägung der sekundären Geschlechtsmerkmale wie verstärktes Wachstum des Kehlkopfes und der Stimmbänder, Bartwuchs sowie Körper- und Achselbehaarung. Außerdem regt es die Muskelbildung an.
• Östrogen: Östrogene sind Steroid- und weibliche Sexualhormone, die vor allem in den Keimdrüsen der Eierstöcke, zu einem geringen Teil auch in der Nebennierenrinde gebildet werden. Auch bei Männern werden kleine Mengen in den Hoden gebildet. Östrogene sind maßgeblich an der Regulation des weiblichen Zyklus beteiligt. Unter ihrem Einfluss kommt es zum Wachstum der Brüste. Sie sind auch wichtig für den gesunden Aufbau der Knochen. Aber auch im Fettgewebe kann aus Androgenen Östrogen hergestellt werden. Ein Ungleichgewicht kann in der Pubertät bei Jungen zu einem Brustwachstum führen, das sich meist in den Folgejahren wieder zurückentwickelt.
• Erythropoetin (EPO): Die Abkürzung „EPO” ist vor allem im Zusammenhang mit Doping bekannt. Das Peptidhormon wird in der Niere sowie zu einem geringeren Anteil in der Leber gebildet und regt die Bildung roter Blutkörperchen (Erythrozyten) an. Diese sind für den Sauerstofftransport im Körper zuständig. Durch die Steigerung des Anteils an roten Blutkörperchen kann die Leistungsfähigkeit des Organismus erhöht werden. Aus diesem Grund wird EPO als Dopingmittel im Wettkampfsport zur Leistungssteigerung missbraucht. Medizinisch macht man sich die Gabe von Erythropoetin zunutze, wenn es durch bestimmte Erkrankungen oder medizinische Behandlungen zu einer Blutarmut gekommen ist.
• Schilddrüsenhormone T3 und T4: Die Amine T3 (Triiodthyronin) und T4 (Thyroxin) sind besonders wichtig für das Wachstum und die Entwicklung des Gehirns. Sie sind in aktiver Form an der Regulation der Körpertemperatur beteiligt, erhöhen Puls und Blutdruck und können den Abbau von Energiereserven aus Leber und Muskeln beschleunigen.
• Somatotropes Hormon (auch Somatotropin): Das Peptidhormon aus der Hirnanhangdrüse ist als „Wachstumshormon“ bekannt. Es fördert den Stoffwechsel und stimuliert das Wachstum von Knochen und Muskeln.

Hormonelle Störungen und Krankheiten

Ein Ungleichgewicht im Hormonhaushalt kann zu verschiedenen Erkrankungen führen. Einige Beispiele sind:

• Diabetes mellitus Typ 1 und Typ 2: Störungen der Insulinproduktion oder -wirkung führen zu einem erhöhten Blutzuckerspiegel.
• Schilddrüsenüberfunktion (Hyperthyreose) und Schilddrüsenunterfunktion (Hypothyreose): Eine Über- oder Unterproduktion von Schilddrüsenhormonen beeinflusst den Stoffwechsel.
• Morbus Addison: Die Nebennierenrinde produziert zu wenig Hormone, was zu Müdigkeit, Schwäche und niedrigem Blutdruck führt.
• Cushing-Syndrom: Eine gesteigerte Hormonproduktion der Nebennierenrinde führt zu einem Cortisolüberschuss.
• Polyzystisches Ovarialsyndrom (PCOS): Die Eierstöcke produzieren zu viele männliche Geschlechtshormone, was zu Zyklusstörungen und Unfruchtbarkeit führen kann.
• Kleinwuchs und Riesenwuchs: Störungen der Wachstumshormonproduktion in der Hirnanhangdrüse können zu Kleinwuchs oder übermäßigem Wachstum führen.

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