Das Orchester unseres Körpers

Im Jahr 2010, drei Jahre vor seinem Tod, erhielt Edwards für die Entwicklung der In-vitro-Fertilisation den Medizin-Nobelpreis. In seiner Laudatio sagte Christer Höög, Zellbiologie-Professor am Karolinska-Institut in Stockholm und Mitglied der Nobelversammlung, dass Edwards‘ Arbeit „einen monumentalen medizinischen Fortschritt darstellt, von dem man wirklich sagen kann, dass er der Menschheit den größten Nutzen bringt“.

Die Funktion der Hormone

Diese Geschichte geschah zu einem Zeitpunkt, an dem die medizinische Forschungswelt schon lange um die Funktion der Hormone wusste. Bereits im Jahr 1899 isolierte der US-amerikanische Biochemiker John Abel ein Hormon aus der Nebenniere und nannte es Epinephrin. Zwei Jahre später kristallisierte der japanische Chemiker Jokichi Takamine eine nach eigenen Angaben aktive Form des Hormons als Adrenalin. Unter dem Namen ist das Hormon bis heute bekannt.

Im darauffolgenden Jahr, 1902, veröffentlichten die britischen Forscher Ernest Starling und William Bayliss ihre Arbeit „The mechanism of pancreatic secretion“, in der sie die Rolle des Peptidhormons Sekretin auf die Bauchspeicheldrüse und damit die Verdauung beschrieben.

Wenige Jahre später prägte Starling den Begriff Hormon, abgeleitet vom griechischen Wort (h)ormán für „anregen, aufwecken“. Es war auch klar, dass menschliche Eizellen zur optimalen Reifung die gonadotropen Hormone LH und FSH (Follikelstimulierendes Hormon) benötigen. Das hatte Edwards lange vor Louise Browns Geburt in vitro beobachtet. Deshalb setzte er humanes Menopausengonadotropin ein, ein Gemisch aus LH und FSH. Aber es brauchte die Erkenntnis, dass jedes Hormon in definierter Konzentration und – vor allem – zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt an seinem Platz sein muss, damit der gesamte Prozess funktioniert.

Auch heute erhalten Frauen vor einer IVF Hormone, die das Follikelwachstum und die Reifung mehrerer Follikel anregen. Gleichzeitig aber wird der natürliche Zyklus der Frau unterdrückt, etwa durch Kontrazeptiva („Pille“) und Hemmer, die die natürliche FSH- und LH-Ausschüttung verhindern. So wird quasi „der Boden bereitet“ für eine erfolgreiche Einnistung des Embryos.

Diese Erkenntnis steht sinnbildlich dafür, wie komplex das Hormonsystem des menschlichen Körpers ist: ein System, in dem viele Prozesse ineinandergreifen und in dem keines der Moleküle für sich allein steht – wie in einem gigantischen Orchester.

Als Dirigent galt lange der Hypothalamus im Zwischenhirn (mehr dazu in Teil 3 der Hormon-Serie). Mittlerweile wissen wir, dass diese Hirnregion zwar eine wichtige Schaltzentrale ist, aber mitnichten als Alleinherrscher agiert. Vor allem die nur erbsengroße Hypophyse (Hirnanhangdrüse) leistet dem Hypothalamus bedeutende Gesellschaft am Dirigentenpult.

Bestandteile der Hormone

Chemisch betrachtet handelt es sich bei Hormonen um kleine Moleküle, deren Grundgerüst aus Aminosäuren, also Proteinbausteinen, oder fettlöslichen Kohlenwasserstoffen besteht. Als Botenstoffe ermöglichen Hormone, dass im Körper auch weit entfernte Organe miteinander kommunizieren können. Wie wertvolle Notizen über die Rohrpost gelangen lebenswichtige Informationen über die Blutbahn etwa vom Gehirn zur Nebenniere. Häufig reichen wenige Moleküle, um Prozesse anzustoßen.

Bislang kennt die Wissenschaft rund 100 verschiedene Hormone. Fachleute sind sich einig, dass mindestens noch einmal so viele Botenstoffe bisher unentdeckt ihre Aufgaben im menschlichen Organismus erfüllen. Dazu gehören unser Kreislauf und Stoffwechsel ebenso wie der Wasser- und Salzhaushalt und unsere Fortpflanzung.

Drüsen als Hormonfabriken

Produziert werden Hormone im gesamten Körper. Als wichtigste Wiegen der Moleküle gelten die endokrinen Drüsen. Endokrin bedeutet „nach innen abgebend“, also in die Blutbahn oder ins Gewebe. Dagegen sondern exokrine Drüsen wie unsere Schweiß- oder Speicheldrüsen ihre Sekrete nach außen ab.

Die bereits erwähnte Hypophyse etwa produziert das Wachstumshormon Somatotropin (HGH für Human Growth Hormone), das vor allem im Kindesalter und in der Pubertät für die nötigen Wachstumsschübe sorgt. Die bereits bekannten LH und FSH stammen ebenfalls aus der Hypophyse, wie auch Prolaktin – das die Milchproduktion stillender Mütter reguliert – sowie das Antidiuretische Hormon (ADH) und das Adrenocorticotrope Hormon (ACTH), die den Wasserhaushalt und die Cortisol-Abgabe in den Nebennieren steuern. Die Geschlechtshormone Östrogen und Testosteron wie auch deren Vorstufe Dehydroepiandrosteron (DHEA) sowie Aldosteron als Salzregler entstehen ebenfalls in den Nebennieren. Die Hauptproduzenten der Östrogene und Androgene sind jedoch die Eierstöcke und Hoden. Sie beeinflussen den Menstruationszyklus der Frau ebenso wie die Spermabildung des Mannes, die Veränderungen jugendlicher Körper in der Pubertät und die Stabilität der Knochen.

Wie viel Kalzium in die Knochen eingelagert wird, entscheidet das Parathormon (PTH) aus den Nebenschilddrüsen. Die reiskorngroßen Drüsen liegen der Schilddrüse an, die wiederum über Thyroxin (T4) und Triiodthyronin (T3) den Herzrhythmus und die Körpertemperatur kontrollieren.

Die wohl bekannteste endokrine Drüse ist das Pankreas, die Bauchspeicheldrüse, als Produzent von Insulin und Glucagon. Ein Mangel an Insulin führt zu Diabetes mellitus, der „Zuckerkrankheit“ (mehr dazu in Teil 4 der Hormon-Serie). Die Bauchspeicheldrüse gilt als Regler für den Zucker- und Fettstoffwechsel.

Auch andere Körpergewebe und Organe können Hormone produzieren. Im Magen entstehen das „Hungerhormon“ Ghrelin und das „Verdauungshormon“ Gastrin, im Zwölffingerdarm das „Glückshormon“ Serotonin. Die Gebärmutter ermöglicht das Einnisten eines Embryos, indem sie in der Frühphase einer Schwangerschaft das humane Choriongonadotropin produziert. Und Fettgewebe beeinflusst über Leptin unseren Energiehaushalt.

Gestörtes Gleichgewicht

Wie wichtig Hormone für den Körper, ja, das Überleben sind, merken wir häufig erst, wenn sie fehlen oder das sensible Gleichgewicht wankt. „Hormone regulieren Prozesse in allen Körpergeweben“, sagt Matthias Schott und nennt als Beispiel das Schilddrüsenhormon Triiodthyronin. „T3 wirkt auf jede Muskelzelle, jede Fettzelle, jede Gehirnzelle.“ Ist die Schilddrüsenfunktion gestört, beträfe das den gesamten Körper.

Schott ist ärztlicher Leiter der speziellen Endokrinologie am Universitätsklinikum Düsseldorf. Zu ihm kommen Menschen jeden Alters. Am häufigsten sieht er Erkrankungen der Schilddrüse. Die Patienten klagen über Schlafstörungen, hohen Blutdruck und Gewichtsverlust einerseits sowie Erschöpfung, Verstopfung, Gewichtszunahme und Depressionen anderseits – Symptome einer Über- beziehungsweise Unterfunktion der Schilddrüse.

„Etwa 15 Millionen Menschen in Deutschland haben Knoten auf der Schilddrüse, häufig aufgrund eines Jodmangels“, sagt Schott. Die meisten dieser Knoten seien harmlos, einige als sogenannte autonome Adenome aber durchaus aktiv. Das heißt, sie produzieren Schilddrüsenhormone und verschieben das hormonelle Gleichgewicht.

Ebenfalls eine Überfunktion der Schilddrüse zeigt die Autoimmunerkrankung Morbus Basedow. Körpereigene Antikörper binden an den Rezeptor für das Thyreoidea-stimulierende Hormon (TSH), das von der Hypophyse gebildet wird und dafür sorgt, dass die Schilddrüse vermehrt Jod aufnimmt und T3 und T4 ausschüttet. „Damit ist Morbus Basedow meines Wissens die einzige Autoimmunerkrankung, bei der es zu einer Stimulation und nicht zur Zerstörung von Zellen kommt“, sagt Schott.

Behandelt werden Patienten mit Morbus Basedow mit Thyreostatika. Sie hemmen die Produktion der Schilddrüsenhormone. „Bei etwa der Hälfte der Betroffenen führt eine solche medikamentöse Therapie dazu, dass die Erkrankung abebbt“, sagt Schott. Zeigt sich nach einem bis anderthalb Jahren aber keine Besserung, gebe es als alternative Therapien eine Operation oder eine Radiojodtherapie. Dabei verabreichen Nuklearmediziner radioaktives Jod, das sich in Schilddrüsenzellen einlagert und diese mithilfe der Strahlung zerstört.

Am Universitätsklinikum Düsseldorf forschen Schott und sein Team an dieser Methode, vor allem im Einsatz gegen Schilddrüsenkarzinome. „Der Vorteil dieser Therapie ist, dass wirklich nur Gewebe zerstört wird, welches Jod aufnimmt“, sagt der Endokrinologe. Und das seien eben die Schilddrüse und im Falle von Krebs oder Morbus Basedow hauptsächlich Zellen, die einen erhöhten Jodstoffwechsel haben.

Für einige Schilddrüsenkarzinome gebe es mittlerweile aber auch hochselektive Medikamente, ergänzt Schott. „RET-Inhibitoren hemmen die Rezeptortyrosinkinase RET, die wir bei Tumoren der Schilddrüse, aber auch des Nebennierenmarks sehen.“ Ein RET-Inhibitor ist beispielsweise Selpercatinib, der seit Anfang 2021 in Deutschland zur Behandlung bestimmter Formen von Schilddrüsenkrebs zugelassen ist. „Diese Inhibitoren arbeiten nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip und schalten Tumorzellen gezielt ab“, sagt der Mediziner.

Die Erforschung des menschlichen Hormonsystems hat in den vergangenen 120 Jahren riesige Fortschritte gemacht, wodurch erfolgreiche Therapien zahlreicher hormonabhängiger Erkrankungen möglich wurden. Einige stellen wir in den kommenden Teilen der Hormon-Serie vor.