Stoffwechsel


Hintergrundwissen Stoffwechsel

Aufbau und Funktion der Schilddrüse

Die Schilddrüse (Glandula thyroidea) ähnelt in ihrer Form einem Schmetterling. Dicht unterhalb des Kehlkopfs umfasst sie vorn und seitlich die Luftröhre, ist normalerweise von außen weder sicht- noch tastbar und füllt bei Frauen ein Volumen von 18 ml aus, bei Männern sind es 25 ml.

Die Schilddrüse bildet und speichert in speziellen Zellverbänden, den Follikeln, die Schilddrüsenhormone Thyroxin (T4 mit 4 Jodatomen) und Trijodthyronin (T3 mit 3 Jodatomen). Je nach Bedarf des Körpers gibt sie ihre Hormone an die Blutbahn ab, was durch das TSH (Thyreoidea stimulierendes Hormon) der Hypophyse reguliert wird.

Die lebenswichtigen Schilddrüsenhormone greifen in viele Stoffwechselvorgänge ein. Sie führen zu einer erhöhten Energiebereitstellung für Stoffwechselaktivitäten und beschleunigen die Herzfrequenz, erhöhen den Blutdruck und die Körpertemperatur. Auch für Wachstumsvorgänge sind sie unentbehrlich.

Zwischen den Follikeln liegen die C-Zellen, die das spezielle Hormon Kalzitonin produzieren. Dieses Hormon reguliert zusammen mit dem Parathormon (PTH) der Nebenschilddrüse den Kalziumhaushalt. Das Parathormon regt bei Bedarf die Osteoklasten (knochenabbauende Zellen) an, Kalzium aus den Knochen zu lösen und ins Blut abzugeben.

Das medizinische Fachgebiet Endokrinologie

Das medizinische Fachgebiet, das sich mit Hormon- und Stoffwechselstörungen sowie den hormonproduzierenden Organen und Drüsen beschäftigt, ist die Endokrinologie. Sie ist ein Teilgebiet der Inneren Medizin.

Spezielle Hormonstörungen, die z. B. die Geschlechtsorgane betreffen, werden von anderen Disziplinen behandelt: die häufig hormonell mitbedingte ungewollte Kinderlosigkeit beispielsweise von der gynäkologischen Endokrinologie, einem Teilgebiet der Frauenheilkunde.

Diagnostische Methoden in der Endokrinologie

Die endokrinologische Diagnostik beginnt schon beim Eintreten in das Untersuchungszimmer: Gangbild, Körperhaltung und die äußere Erscheinung geben dem Arzt erste Hinweise auf eine hormonelle Störung. Im Arzt-Patienten-Gespräch erhärten die geschilderten Beschwerden und gezielte Fragen des Arztes den Verdacht einer Erkrankung der Hormondrüsen oder des Stoffwechsels. Der Beweis einer hormonellen Störung wird mit Blutuntersuchungen erbracht, in denen die Hormonspiegel gemessen werden.

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Das Hormonsystem basiert auf Regelkreisen mit negativer Rückkopplung („je mehr umso weniger“ und „je weniger umso mehr“). Bei Verdacht auf eine Hormonstörung überprüft der Arzt die regelrechte Funktion dieser Regelkreise mit einem hormonellen Funktionstest.Bei der Schilddrüse funktioniert dieser z. B. so: Der Arzt spritzt dem Patienten TRH (Thyreotropin Releasinghormon) direkt ins Blut, was die Hypophyse dazu auffordert, TSH (Thyreoidea stimulierendes Hormon) auszuschütten, wobei diese Mehrausschüttung im Blut nachweisbar ist. Bleibt sie aus, muss die Hypophyse geschädigt sein. (Die in der Abbildung vorkommenden und hier genannten Abkürzungen sind entweder nachfolgend im Text erläutert oder in der Übersicht der Geschlechtshormone).

Darüber hinaus sind oft hormonelle Funktionstests (hormonelle Stimulations- oder Hemmtests) notwendig. Sie zeigen, ob sich die Hormonausschüttung steigern lässt, wenn der Patient Steuerhormone gespritzt bekommt. So überprüft der Arzt, ob die hormonellen Regelkreise intakt sind.

Stehen Organe unter Krankheitsverdacht, wird mit Untersuchungsverfahren wie Ultraschall, CT oder Kernspin die Organstruktur untersucht. Hiermit können Gewebeveränderungen oder Vergrößerungen der Organe nachgewiesen werden. Bei Krebsverdacht wird per Biopsie etwas Gewebe entnommen und dann untersucht. Eine solche Biopsie ist zum Beispiel bei Schilddrüsenerkrankungen einfach und so gut wie schmerzfrei durchführbar.

Die Hormondrüsen

Hormone sind lebenswichtige Signal- und Botenstoffe. Während Nervensignale wie in einem Mobilfunknetz alle „schnellen“ Informationen zwischen den Körperregionen austauschen, sind Hormone für die „langsamen“ Regulationsvorgänge im Körper zuständig. Die Hormone werden von spezialisierten Drüsen oder Drüsenzellen gebildet und mit dem Blutstrom im ganzen Körper verteilt, bis sie an ihre Zielzellen andocken und dort ihre Wirkung entfalten.

Da schon kleinste Änderungen der Hormonkonzentration große Änderungen in Stimmung, Stoffwechsel, Appetit und sexuellem Interesse nach sich ziehen, muss diese exakt geregelt werden. Dazu gibt es die übergeordneten Steuerungszentren und das hypothalamisch-hypophysäre System. Ganz oben in dieser Hierarchie sitzt das Gehirn mit dem Hypothalamus. Dieser setzt Releasinghormone frei, die die Hypophyse (Hirnanhang[s]drüse) und darin die Hypophysenvorderlappen (HVL) veranlassen, Steuerhormone für die jeweiligen Organe auszuschütten. Die Steuerhormone gelangen über das Blut zu den Organen und stimulieren diese, damit sie das organspezifische Hormon produzieren (z. B. Schilddrüsenhormon). Haben die Organe genügend spezifische Hormone gebildet, informieren sie den Hypothalamus darüber: Damit er keine weiteren stimulierenden Releasinghormone ausschüttet, hemmen sie ihn. Daraufhin setzt die Hypophyse weniger Steuerhormone frei, und als Folge reduzieren die Organe die Hormonherstellung. Das Hormonsystem (endokrines System, Endokrinium) ist also ein System von Regelkreisen mit negativer Rückkopplung. Das heißt, dass es die spezifischen Hormone sind, die über ihre Ausschüttung den Regelkreis selbst regulieren. Negative Rückkopplung bedeutet dabei, dass sie selbst die übergeordnete Steuerzentrale hemmen (hormoneller Funktionstest).

In der Technik werden solche Regelkreise ebenfalls an vielen Stellen eingesetzt, z. B. bei der Steuerung einer Zentralheizung mit einem Thermostat.

Der Hypothalamus arbeitet nicht nur innerhalb solcher Regelkreise. Er empfängt auch übergeordnete Steuerimpulse des Gehirns. Deshalb haben z. B. äußere Ereignisse wie eine Prüfungssituation und seelische Erkrankungen (z. B. Depressionen) erhebliche und messbare Wirkungen auf das Hormonsystem.

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Schematische Darstellung des Hormonsystems des Menschen. Hormonproduzierende Organe sind über Boten- und Steuerhormone hierarchisch hintereinander geschaltet, lösen dadurch unterschiedliche Stoffwechselfunktionen aus und steuern so unterschiedliche Körperfunktionen.

Die Mehrzahl der Hormonerkrankungen lassen sich darauf zurückführen, dass Hormondrüsen oder übergeordnete Steuerungszentren entweder versagen – und damit kein organspezifisches Hormon bzw. Steuerhormon mehr ausgeschüttet wird – oder aber sich nicht mehr regulieren lassen, da z. B. hormonproduzierende Zellen entartet sind.

Eine Übersicht über die wichtigsten Hormone, Steuerhormone und Releasinghormone mit ihren Bildungsorten zeigt die obige Abbildung.

Erkrankungen der Nebenniere

Die Nebennieren sind paarig angelegte Organe, die den beiden Nieren an deren Oberseite kappenförmig anliegen. Ihre Größe beträgt ungefähr 2,5 x 5 cm. Schneidet man die Nebennieren in der Mitte durch, so kann man von außen nach innen die Nebennierenrinde (NNR) und das Nebennierenmark (NNM) unterscheiden. Letzteres ist insbesondere für die Bildung von Adrenalin, Kortisol und anderen Stresshormonen verantwortlich.

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Kortisol-Regelkreis: Der Hypothalamus schüttet in einem charakteristischen Tag-Nacht-Rhythmus das Releasinghormon CRH (Corticotropin Releasinghormon) aus, das die Hypophyse dazu auffordert, ACTH (Adrenocorticotropes Hormon) auszuschütten. ACTH wiederum bewirkt die Ausschüttung von Kortisol in den hormonproduzierenden Drüsenzellen der Nebennierenrinde. Hypothalamus und Hypophyse sind mit Rezeptoren ausgestattet, die wie Sensoren den Kortisolspiegel im Blut registrieren. Sobald zuviel Kortisol vorhanden ist, wird die Hormonproduktion von CRH und ACTH eingestellt (negative Rückkopplung).

Die Nebennierenrinde bildet drei Arten von Hormonen:

  • Kortisol (das körpereigene Kortison)
  • Aldosteron
  • In geringer Menge Sexualhormone, vor allem die männlichen Androgene, die die Produktion der Sexualhormone von Hoden bzw. Eierstöcken ergänzen.

Die Regelung der Nebenniere erfolgt durch Releasinghormone des Hypothalamus, der Kommandozentrale aller Hormondrüsen, und durch Steuerhormone der Hypophyse.

Schilddrüsendiagnostik

Schilddrüsenultraschall: Die Ultraschalluntersuchung ist aus der Schilddrüsendiagnostik nicht mehr wegzudenken und wird teilweise auch bereits in der Hausarztpraxis durchgeführt. Sie erlaubt eine präzise Größenschätzung der Schilddrüse, aber auch Knoten und Tumoren lassen sich gut erkennen.

Schilddrüsen-Feinnadelbiopsie: Diagnoseverfahren zur Klärung nicht eindeutiger Befunde. Unter Ultraschallkontrolle wird aus der verdächtigen Region mit einer dünnen Hohlnadel eine Probe entnommen und feingeweblich untersucht.

Schilddrüsenszintigrafie: In einer nuklearmedizinischen Abteilung erhält der Patient intravenös eine geringe Dosis einer radioaktiv markierten Substanz (Radionuklid, hier das Technetium), die von der Schilddrüse wie Jod in die Zellen aufgenommen wird. Aufnahmen der Schilddrüse mit einer speziellen Kamera (Scanner oder Gammakamera) zeigen Gebiete mit erhöhter Radionuklidspeicherung (warme bzw. heiße Knoten) oder fehlender Speicherung (kalte Knoten).

Heiße Knoten bilden deutlich mehr Schilddrüsenhormone als das restliche Gewebe und sind manchmal für eine Schilddrüsenüberfunktion verantwortlich. Jeder nicht speichernde, kalte Knoten ist krebsverdächtig und muss mit einer Gewebeentnahme (Feinnadelbiopsie) weiter abgeklärt werden, da er ein hohes Risiko birgt, bösartig zu sein.

Bei der Schilddrüsenszintigrafie werden nur geringe Mengen an radioaktiven Substanzen verwendet, so dass die Strahlenbelastung in der Regel sogar geringer ist als bei einer herkömmlichen Röntgenuntersuchung.

Suppressionsszintigrafie: Sie wird eingesetzt, um den hormonellen Regelkreis der Hypophyse zu prüfen, und schließt sich gegebenenfalls an eine Schilddrüsenszintigrafie an. Durch die Gabe von Schilddrüsenhormonen über einige Tage wird eine kurzfristige künstliche Überfunktion erzeugt. Dies führt über eine verringerte Ausschüttung von TSH zu einer verminderten Radionuklidaufnahme des normalen Schilddrüsengewebes im Szintigramm. Dagegen speichern autonome Bezirke, die sich der Kontrolle durch das übergeordnete TSH entziehen (hormoneller Funktionstest), das Radionuklid ebenso stark wie im Ausgangszintigramm.

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