Hypothalamus

Der Hypothalamus ist ein wichtiger Bereich des Gehirns, der als übergeordnetes Kontrollzentrum zahlreiche vegetative Körperfunktionen, wie zum Beispiel die Nahrungs- und Flüssigkeitsaufnahme, die Kreislaufregulation, die Erhaltung der Körpertemperatur und die Kontrolle des Salz- und Wasserhaushaltes steuert.

Außerdem bestimmt er weiterhin das Gefühl- und Sexualverhalten. Im Vergleich zu anderen Hirnarealen, ist der Hypothalamus vergleichsweise klein. Er ist ein Teil des Zwischenhirns (Diencephalon), liegt unterhalb des Thalamus, ist ca. 15 Gramm schwer und ist in etwa so groß wie ein 5 Cent Stück. An ihm hängt die Hirnanhangsdrüse (Hypophyse), mit der er über den Hypophysenstiel (Infundibulum) verbunden ist.

Die Hypophyse ist eine etwa haselnussgroße Hormondrüse, die in der mittleren Schädelgrube in einer knöchernen Ausbuchtung, auf Höhe der Nasenwurzel, liegt, anatomisch als Sella turcica bezeichnet. Sie besteht aus zwei Anteilen, dem Hypophysenvorderlappen und dem Hypophysenhinterlappen. Beide Anteile sind strukturell unterschiedlich aufgebaut und unterscheiden sich in ihrer Funktion. Der Hypothalamus und die Hypophyse bilden jedoch zusammen eine wichtige Funktionseinheit und synthetisieren Hormone, mit denen sie die vegetativen Funktionen des Körpers steuern und beeinflussen können.

Der Hypothalamus ist nach oben hin durch den Thalamus, nach stirnwärts durch das Chiasma opticum (Sehnervenkreuzung) und nach unten hin durch das Mittelhirn (Mesencephalon) begrenzt. Über den Hypophysenstiel (Infundibulum) ist der Hypothalamus mit der Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) verbunden. Er besteht aus mehreren Kernarealen, die unterschiedliche Funktionen haben. Der hintere Teil des Hypothalamus enthält die Corpora mamillaria, Kerngebiete, die zum limbischen System gehören und eine wichtige Rolle in der Gedächtnisverarbeitung spielen. Der vordere Teil des Hypothalamus enthält zahlreiche kleinere Kerngebiete, die vor allem Hormone bilden und zum vegetativen System gehören.

Der Hypothalamus ist eine wichtige Schaltzentrale unseres Gehirns. Als exokrine Drüse bildet und setzt er Hormone frei, die vor allem die vegetativen Prozessen beeinflussen und kontrollieren. Über seine Kerngebiete, die die Hormone produzieren und freisetzen, steuert der Hypothalamus somit unter anderem den individuellen Tag-Nacht-Rhythmus, die Nahrungs- und Flüssigkeitsaufnahme, reguliert das Herz-Kreislaufsystem, nimmt Anteil an der Gedächtnisbildung und sichert die Erhaltung der Körpertemperatur.

Aber der Hypothalamus produziert auch Hormone wie Oxytocin, das vor allem während der Schwangerschaft ausgeschüttet wird und die Wehen einleitet, aber auch ein Gefühl von Nähe und Vertrauen zwischen zwei Menschen vermittelt. Ein anderes Hormon, das im Hypothalamus gebildet und sezerniert wird, ist das Hormon Prolaktin, welches während der Schwangerschaft zum Wachstum der Brustdrüsen und nach der Geburt zum Milcheinschuss bei der Mutter führt. Alle diese Hormone unterliegen kontrollierten Regelkreisen, die sich untereinander verstärken aber auch hemmen können. Darauf soll nun im Folgenden näher eingegangen werden.

Es gibt Erkrankungen, welche die Hormonbildung im Hypothalamus oder in der Hirnanhangsdrüse stören können. So kann zum Beispiel ein Hämatom, als Folge einer Operation im Kopfbereich, einer Hirnblutung oder nach einem Unfall, auf Teile der empfindlichen Organe drücken und sie so stark komprimieren, dass sie funktionslos werden und eine Hormonbildung nicht mehr möglich ist. Große Hämatome müssen operativ ausgeräumt werden. Bei kleineren Hämatomen und wenig Nebenwirkungen kann eine Selbstauflösung des Hämatoms abgewartet werden. Aber auch eine Entzündung der Hirnhäute (Meningitis) oder des Gehirns selbst (Encephalitis) können den Hypothalamus oder die Hypophyse so stark schädigen, dass eine ausreichende Hormonbildung nicht mehr möglich ist. In diesen Fällen würde es, je nach dem welche Kerngebiete und hormonproduzierenden Anteile betroffen sind, zu Hormonmangelerscheinungen und Ausfällen kommen.

Als Erstes ist meistens die Wachstumshormon-Achse von Schäden betroffen, die mit einem Mangel an Wachstumshormonen einhergeht und bei Kindern zu einem Zwergwuchs führen kann. Als Zweites ist meistens die Geschlechtshormon-Achse betroffen. Ein Mangel an FSH und LH äußert sich bei Frauen vor allem durch eine ausbleibende Regelblutung und sexueller Unlust, bei Männern vor allem durch Potenzstörungen. Erst relativ spät und selten kommt es zum Ausfall der anderen Achsen. Ein Mangel an Schilddrüsenhormonen geht meist mit Müdigkeit, Abgeschlagenheit, Haarausfall und Gewichtszunahme einher. Ein Mangel an ACTH und Kortisol führt zu Störungen des Salz- und Wasserhaushaltes, des Blutzuckers und des Blutdruckes. Eine Therapiemöglichkeit ist hier vor allem die Hormonsubstitution.

Der Hypothalamus bildet eine Vielzahl von verschiedenen Hormonen. Einige dieser Hormone nennt man „Releasing-Hormone“ (englisch: freisetzen). Sie wirken in einem hormonellen Regelkreis direkt auf die Hirnanhangsdrüse (Hypophyse) und stimulieren dort die Bildung weiterer Hormone, die wiederum direkt an den Zielorganen wirken oder eine weitere Hormonproduktion auslösen.

Im Gegenzug gibt es die „Inhibiting-Hormone“ (englisch: hemmen), die ebenfalls vom Hypothalamus gebildet werden und die Ausschüttung von Hormonen aus der Hypophyse und der Peripherie (an den Zielorganen) hemmen. Die wichtigsten Releasing-Hormone des Hypothalamus sind das CRH (Corticotropin-Releasing-Hormon), das TRH (Thyreotropin-Releasing-Hormon), das Growth-Hormone-Releasing-Hormon (auch als Somatotropin oder STH bezeichnet) und das GnRH (Gonadotropin-Releasing-Hormon). Das CRH stimuliert in der Hirnanhangsdrüse die Bildung von ACTH (Adrenokortikotropes Hormon). Das ACTH wirkt wiederum auf die Nebenniere, woraufhin vermehrt Glucocorticoide, Mineralcorticoide und Androgene gebildet werden. Glucocorticoide, deren Hauptvertreter Kortisol ist, wirken vor allem auf den Stoffwechsel, mit einer Erhöhung des Blutdrucks und des Blutzuckers, und auf das Immunsystem, mit einer entzündungshemmenden Wirkung. Stimuli für die Ausschüttung von Kortisol sind vor allem Stress und Schmerzen, aber auch ein zu niedriger Blutdruck oder ein zu niedriger Blutzucker.

Mineralcorticoide, wie zum Beispiel Aldosteron, regulieren den Salz- und Wasserhaushalt des Körpers. Androgene, die ebenfalls in der Nebenniere gebildet werden, haben eine anabole Stoffwechselwirkung, mit Aufbau von Muskeln und Knochen. Wenn ausreichend Androgene, Mineralcorticoide oder Glucocorticoide vom Körper gebildet wurden, hemmen sie über eine negative Feedback-Regulation die weitere Ausschüttung von CRH und ACTH aus dem Hypothalamus und der Hirnanhangsdrüse. Somit wird verhindert, dass zu viele Hormone peripher (in der Nebenniere) gebildet werden.

Ein weiterer Regelkreislauf ist die Bildung von TRH. Über das TRH stimuliert der Hypothalamus die Bildung von TSH (Thyreoidea-stimulierendes-Hormon) in der Hirnanhangsdrüse, was wiederum direkt auf die Schilddrüse wirkt und dort zu einer Erhöhung der Schilddrüsenhormone (T3/T4) führt. Stimuli für die Bildung von TRH sind vor allem starke Kälte und Stress. Die Schilddrüsenhormone T3 und T4 wirken vor allem auf den Kreislauf und den Stoffwechsel, und führen zu einer generellen Erhöhung des Grundumsatzes. Außerdem verstärken sie den Abbau von Fetten, Proteinen und Kohlenhydraten, und erhöhen die Herzfrequenz, die Temperatur und den Blutdruck. Um eine Überproduktion von Schilddrüsenhormonen zu verhindern, gibt es auch hier einen negativen Feedback-Mechanismus, in dem die Bildung von T3 und T4 die weitere Bildung von TSH verhindert.

Das Growth-Hormone-Releasing-Hormon (auch als Somatotropin oder STH bezeichnet), das im Hypothalamus gebildet wird, spielt eine zentrale Rolle für das Wachstum und die Regulation des Stoffwechsels. Es stimuliert seinerseits die Bildung des Growth-Hormons (Synonym: Wachstumshormon) in der Hirnanhangsdrüse, das wiederum auf Zellen in der Leber wirkt, die ein Hormon (IGF-1) produzieren, welches das Wachstum während der Kindheit fördert, und später im Erwachsenenalter vor allem eine anabole Stoffwechselregulation zur Folge hat. Gehemmt wird dieser Mechanismus über das Hormon Somatostatin, das ebenfalls im Hypothalamus gebildet wird. Über das GnRH (Gonadotropin-Releasing-Hormon) stimuliert der Hypothalamus die Ausschüttung der beiden Hormonen LH und FSH in der Hirnanhangsdrüse. FSH und LH haben eine zentrale Rolle für die Bildung von Sexualhormonen und die Entwicklung der Keimdrüsen. So bewirkt FSH bei Frauen die Reifung der Eizellen und die Bildung von Östrogenen, sowie bei Männern die Reifung von Spermien. LH fördert den Eisprung und die Bildung von Östrogenen und Progesteron bei der Frau, bzw. Testosteron beim Mann, mit Ausbildung der jeweiligen Geschlechtsmerkmale während der Pubertät. Auch dieser Regelkreis unterliegt einem negativen-Feedback-Mechanismus.

Die wichtigsten Inhibiting-Hormone, die im Hypothalamus gebildet werden, sind zum Beispiel Somatostatin, welches die Ausschüttung des Wachstumshormons in der Hypophyse hemmt, sowie Dopamin, das Prolaktin hemmt. Andere Hormone, die im Hypothalamus gebildet werden und direkt am Zielorgan (zum Beispiel Niere, Gebärmutter, Brust) wirken, sind zum Beispiel ADH, welches neben den Mineralcorticoiden ebenfalls den Salz- und Wasserhaushalt des Körpers über die Niere reguliert, Oxytocin, das vor allem in der Schwangerschaft ausgeschüttet wird, um Wehen einzuleiten und Prolaktin, welches zum Milcheinschuss in den weiblichen Brustdrüsen führt. Störungen in den jeweiligen Kreisläufen führen meist zu schwerwiegenden Erkrankungen, die entweder mit einem Mangel oder einem Überangebot von Hormonen einhergehen. Folge sind meist Entwicklungsstörungen, Unfruchtbarkeit oder eine mangelnde Anpassung des Körpers an verschiedene Umweltsituationen und Belastungen.

Tumoren können ebenfalls Anteile des Hypothalamus oder der Hirnanhangsdrüse so stark komprimieren, dass eine adäquate Hormonbildung nicht mehr gewährleistet ist. Tumoren, die nur vom Hypothalamus selbst ausgehen, sind eher selten. Meistens handelt es sich bei Hypothalamustumoren um Gliome – das heißt, Tumore, die von bestimmten Hirngewebszellen ausgehen und überall im Gehirn auftreten können. Sie werden nach WHO in vier Grade unterteilt.

Grad I sind meist gutartige Tumore, die operativ gut entfernt werden können. Grad IV sind sehr bösartige Tumore, die mit einer schlechten Prognose einhergehen. Viele Tumoren gehen von der Hirnanhangsdrüse aus, zum Beispiel das Kraniopharyngeom. Es ist ein gutartiger Tumor, der von der Hypophyse ausgeht und auf umliegende Strukturen drückt. Der Tumor kann Sehstörungen und eine gestörte Hormonproduktion hervorrufen. Behandlungsoptionen sind meistens eine Operation, mit gegebenenfalls anschließender Bestrahlung. Fehlende Hormone müssen jedoch regelmäßig und lebenslang substituiert werden. Manche Tumoren können auch vom Hormongewebe selbst ausgehen und zu einer verstärkten Hormonbildung führen. Tumoren die von Drüsengewebe ausgehen und Hormone produzieren werden als Adenome bezeichnet.

Ein relativ häufiger, hormonproduzierender Tumor der Hirnanhangsdrüse ist das Prolaktinom, welches übermäßig viel Prolaktin bildet. Betroffene Frauen leiden oft an einer Amenorrhoe (Ausbleiben der Menstruation), sowie unter Milchabgang aus den Brustwarzen. Zur Therapie können hier bestimmte Medikamente eingesetzt werden. Sollte dies nicht ausreichend sein, wird der Tumor meist durch eine Operation entfernt. Ein Tumor der Wachstumshormone produziert führt während der Wachstumsphase zum Krankheitsbild des Gigantismus, bei dem es zu einem übermäßigen Größenwachstum kommt. Tritt der Tumor jedoch erst im Erwachsenenalter auf, kann dieser Tumor eine Akromegalie hervorrufen. Hierbei handelt es sich um eine Vergrößerung von Händen und Füßen, des Kopfes und der Gesichtszüge, zum Beispiel der Nase. Therapiemöglichkeiten sind eine Operation, mit gegebenenfalls anschließender Bestrahlung, falls nicht der gesamte Tumor entfernt werden konnte.

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