Der menschliche Körper ist ein komplexes System, das ständiger Kommunikation bedarf, um seine vielfältigen Funktionen zu koordinieren. Zwei essenzielle Kommunikationssysteme, die hierbei eine zentrale Rolle spielen, sind das Nervensystem und das Hormonsystem. Obwohl beide Systeme der Informationsübertragung dienen, unterscheiden sie sich grundlegend in ihrer Funktionsweise, Geschwindigkeit und Reichweite ihrer Wirkung.
Das Nervensystem: Schnelle Signalübertragung durch elektrische Impulse
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.
Aufbau und Funktion des Nervensystems
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.
Zentrale und periphere Nervensystem
Das Nervensystem teilt sich in das zentrale und periphere Nervensystem auf. Das zentrale Nervensystem (ZNS) 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 deine Gefühlswahrnehmung, den Biorhythmus und deine Reflexe zuständig. Das Rückenmark verläuft in der Wirbelsäule und verbindet alle Körperteile mit dem Gehirn. Das periphere Nervensystem (PNS) ist im Prinzip alles außerhalb von Gehirn und Rückenmark, was deinen Körper verkabelt. Es besteht aus 12 Hirnnerven und 31 Spinalnerven.
Somatisches und vegetatives Nervensystem
Das periphere Nervensystem wird weiter unterteilt in das somatische und das vegetative Nervensystem. 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 und steuert unwillkürliche Körperfunktionen. Das vegetative Nervensystem spielt eine wichtige Rolle bei der Stressreaktion.
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Funktionsweise des Nervensystems
Kommt es durch die Sinneszellen zu einer Reizaufnahme, wird dieser über die Nervenzellen in das Gehirn weitergeleitet. Informationen werden im Gehirn verarbeitet und über elektrische Signale (Reize) von Nervenzelle zu Nervenzelle weitergegeben, bis das Zielorgan erreicht ist. Dort bewirken die Reize eine bestimmte Reaktion.
Das Hormonsystem: Langsame, aber weitreichende Wirkung durch chemische Botenstoffe
Das Hormonsystem dient der Kommunikation aller Organe und Organsysteme. Im menschlichen Körper findet man zahlreiche verschiedene Hormone, die die Körperfunktion, die Entwicklung und das Wachstum koordinieren. Hormone sind dabei chemische Signalstoffe, die Befehle an die Zielorgane geben. Die Abgabe erfolgt entweder ereignisorientiert wie beim Blutzucker oder rhythmisch wie bei der Menstruation. Häufig wird das Hormonsystem auch als endokrines System bezeichnet. Hormondrüsen werden auch endokrine Drüsen genannt, da sie chemische Stoffe direkt in das Blutgefäßsystem abgeben. Im Gegensatz dazu gibt es in unserem Körper noch exokrine Drüsen, also Drüsen, die ihr Sekret nach außen abgeben wie zum Beispiel die Schweißdrüsen.
Wie Hormone wirken
Die Hormondrüsen geben die gebildeten Hormone in das Transportsystem Blut ab und erreichen jede einzelne Zelle. Hormone sind bereits in sehr geringen Konzentrationen wirksam. Jedes Hormon weist eine eigene räumliche Struktur auf. Die jeweiligen Zellen werden als Zielzellen bezeichnet. Diese Zellen besitzen Rezeptoren. Das sind Bindungsstellen, die aufgrund ihrer Struktur spezifisch für ein bestimmtes Hormon sind. Rezeptor passen zusammen wie Schlüssel und Schloss. Die Passgenauigkeit des Hormons auf einen spezifischen Rezeptor ist ein Beispiel für das Schlüssel-Schloss-Prinzip. Nur wenn ein Hormon zu einem Rezeptor passt und bindet, kommt es zu der jeweiligen Wirkung in der Zelle. Andernfalls findet keine Bindung statt und in der Zelle wird keine Wirkung ausgelöst. Eine Zelle kann Rezeptoren für mehrere Hormone besitzen. Und ein Hormon kann bei verschiedenen Zellen unterschiedliche Wirkungen haben.
Ein Hormon kann in einer Zelle nur dann seine spezifische Wirkung entfalten, wenn die Zelle bestimmte Rezeptoren auf der Oberfläche besitzt. ein bestimmtes Hormon besitzt zu diesem Hormon passende Rezeptoren. Das Hormon passt zu diesen Rezeptoren wie ein Schlüssel zu einem Schloss.
Arten von Hormonen
Hormone lassen sich grob in verschiedene Klassen einteilen:
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- Peptidhormone: (z.B. Insulin)
- Aminosäurederivate: (z.B. Adrenalin, Thyroxin)
- Steroidhormone: (z.B. Östrogen, Testosteron, Cortisol)
- Lipophile Hormone: (z.B. Steroidhormone)
- Hydrophile Hormone: (z.B. Peptidhormone)
- Parakrine Hormone: Ein Beispiel für parakrine Hormone sind Gewebshormone, die nur lokal wirken.
Regulation des Hormonsystems
Die Regulation des Hormonsystems erfolgt über negative Rückkopplungsmechanismen. Sinkt der Thyroxinspiegel im Blut unter den Normalwert ab, so nehmen Sinneszellen in den Blutgefäßen diese Veränderungen wahr (1), über Nerven gelangen die Erregungen ins Zwischenhirn (Hypothalamus, 2). Dort werden Hormone freigesetzt, die die Hirnanhangsdrüse zur Produktion von Hormonen anregen (3), die wiederum die Schilddrüse anregen, Thyroxin zu produzieren (4) und es ins Blut abzugeben. Dadurch steigt der Thyroxinspiegel wieder an (5). Die Zellen des Zwischenhirns (Hypothalamus) registrieren über Nerven diesen Anstieg und stellen die Produktion von Freisetzungshormonen zur Anregung der Hirnanhangsdrüse ein (6).
Steigt der Thyroxinspiegel im Blut sehr hoch (5), werden vom Hypothalamus (2) Hemmungshormone gebildet (7), die die Hirnanhangsdrüse zur Produktion solcher Hormone anregen (8), die der Schilddrüse „befehlen“, die Thyroxinausschüttung zu reduzieren (9). Dadurch sinkt der Thyroxinspiegel im Blut (10) wieder.
Positive Rückkopplung: Selten, z.B. bei der Geburt.
Homöostase
Definition: Die Homöostase bezeichnet die Gesamtheit der Vorgänge, die für ein stabiles inneres Milieu des Körpers sorgen. Definition: Homöostase bezeichnet die Aufrechterhaltung eines stabilen inneren Milieus trotz äußerer Schwankungen.
Die Rolle der Hypophyse und des Hypothalamus
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.
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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.
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.
Der Hypothalamus fungiert als zentrale Schaltstelle zwischen Hormon- und Nervensystem. Er steuert die Hypophyse, die wiederum viele andere Hormondrüsen kontrolliert.
Gemeinsamkeiten und Unterschiede
Obwohl Nervensystem und Hormonsystem unterschiedliche Mechanismen nutzen, arbeiten sie oft eng zusammen, um die Körperfunktionen zu koordinieren und auf Veränderungen in der inneren und äußeren Umgebung zu reagieren.
Geschwindigkeit und Dauer der Wirkung
Während über das Nervensystem elektrische Impulse sehr schnell weitergeleitet werden, werden Hormone als chemische Signalstoffe im Blutgefäßsystem transportiert. Im Vergleich zum Nervensystem ist das Hormonsystem ein eher langsames Informationssystem. Die Zeitdauer der Wirksamkeit ist beim Nervensystem kurz, während das Hormonsystem länger anhaltende Effekte hat.
Signalübertragung
Das Nervensystem reagiert schnell durch… elektrische Signale und Neurotransmitter, während das Hormonsystem chemische Botenstoffe (Hormone) über das Blut verteilt.
Das Zusammenspiel bei Stress
Hormon- und Nervensystem 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.
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.
Cortisol und Blutzucker
Highlight: Der Zusammenhang zwischen Cortisol und Blutzucker zeigt sich besonders bei Stress. Example: Bei akutem Stress kann der Blutzucker kurzfristig ansteigen.
Negative Auswirkungen von Dauerstress
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.
Drogen und ihre Auswirkungen
Bekannte Drogen sind Alkohol, Cannabis oder Ecstasy. Sie greifen über das zentrale Nervensystem in die Abläufe des Körpers ein und schädigen dieses gleichzeitig, indem sie die Nervenzellen zerstören oder den Hormonhaushalt negativ beeinflussen.