Einleitung
Die Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden-Achse (HPG-Achse) bezieht sich auf die Verbindung zwischen Hypothalamus, Hypophyse und Keimdrüsen. Sie ist ein wichtiger Kontrollmechanismus, der hauptsächlich an der Entwicklung und Regulierung des Fortpflanzungssystems und des Immunsystems beteiligt ist. Er ist auch am Alterungsprozess beteiligt. Wie bei anderen hypothalamisch-hypophysären Achsen erfolgt die Regulierung durch eine negative Rückkopplungsschleife.
Regulierung & Funktion
Der Hypothalamus produziert ein Hormon namens Gonadotropin-Releasing-Hormon (GnRH). Wenn GnRH freigesetzt wird, wandert es entlang des hypophysären Portalsystems und bindet an sekretorische Zellen des Hypophysenvorderlappens (Adenohypophyse). Die Bindung von GnRH stimuliert diese Zellen zur Produktion von luteinisierendem Hormon (LH) und follikelstimulierendem Hormon (FSH), die dann in den Blutkreislauf abgegeben werden. Von hier aus haben LH und FSH bei beiden Geschlechtern unterschiedliche Wirkungen, nämlich die Produktion von Östrogen bei Frauen und von Testosteron bei Männern.
HPG-Achse bei Frauen
Bei Frauen ist die HPG-Achse hauptsächlich an der Regulierung des Menstruations- und Ovarialzyklus beteiligt. Sobald der Hypophysenvorderlappen LH und FSH in den Blutkreislauf freisetzt, signalisieren diese Hormone den Eierstöcken, Östrogen und Inhibin zu produzieren, die eine wichtige Rolle im Fortpflanzungszyklus spielen. Sowohl Östrogen als auch Inhibin verfügen über Eigenschaften, die die Produktion von GnRH unterdrücken können. Östrogen hemmt die GnRH-Produktion direkt über eine negative Rückkopplungsschleife. Inhibin hemmt die GnRH-Produktion indirekt, indem es den Proteinkomplex Aktivin hemmt.
Reproduktionszyklus
Die Vorbereitung des Ovarialfollikels erfolgt über eine positive Rückkopplungsschleife, an der sowohl Östrogen als auch LH beteiligt sind. Die Freisetzung des Ovarialfollikels in die Gebärmutter führt zur Produktion von Progesteron aus den Eierstöcken. Progesteron hat eine negative Auswirkung auf die positive Rückkopplungsschleife von Östrogen und LH, da es den Hypothalamus und damit den Hypophysenvorderlappen hemmt. Diese Progesteronproduktion des Eierstocks wird vom Fötus übernommen, wenn es zur Empfängnis kommt. Kommt es nicht zur Befruchtung, sinkt der Progesteronspiegel im Blut, was die negative Rückkopplung auf den Hypothalamus verringert, so dass dieser GnRH produzieren und damit den Hypophysenvorderlappen zur Produktion und Freisetzung von FSH und LH anregen kann, wodurch die Frau auf die Vorbereitung des nächsten Eibläschens vorbereitet wird.
Menstruationszyklus
Die HPG-Achse ist an allen drei Phasen des Menstruationszyklus beteiligt. Die Hormone der HPG-Achse spielen eine wichtige und entscheidende Rolle in der Proliferationsphase, der Sekretionsphase und der Menstruationsphase.
Sekundäre Geschlechtsmerkmale
Die Hormone der HPG-Achse tragen auch zu den sekundären Geschlechtsmerkmalen der Frau bei. Dazu gehören unter anderem das Wachstum der Brüste, die Erektion der Brustwarzen, das Wachstum der Körperbehaarung, die zunehmende Breite der Hüften und die Zunahme der Muskelmasse in den Muskeln hinter den Oberschenkeln.
HPG-Achse bei Männern
Bei Männern ist die HPG-Achse hauptsächlich an der Regulierung der Testosteronproduktion und des Prozesses der Spermatogenese beteiligt. LH ist an der Synthese von Testosteron beteiligt, indem es sich an die interstitiellen Zellen der Hoden bindet, während FSH an der Produktion von Spermien (Spermatogenese) beteiligt ist.
Spermatogenese
Wenn FSH in den Blutkreislauf freigesetzt wird, bindet es sich an sustentakuläre Zellen, insbesondere an die Sertoli-Zellen. Diese Zellen setzen ein Protein frei, das so genannte androgenbindende Protein, das die Testosteronkonzentration erhöht und die Spermatogenese ermöglicht. Sobald Testosteron produziert und über die LH-Bindung an die interstitiellen Zellen ausgeschüttet wird, bindet es sich an das androgenbindende Protein, um die Spermatogenese aufrechtzuerhalten. Zu viel Testosteron führt dazu, dass das Hormon einen negativen Rückkopplungseffekt auf den Hypothalamus hat.
Inhibin hat ebenfalls einen negativen Rückkopplungseffekt auf den Hypothalamus. Inhibin hat eine indirekte Wirkung, indem es den Hypothalamus über die Hemmung von Aktivin hemmt.
Sekundäre Geschlechtsmerkmale
Die von der HPG-Achse produzierten Hormone tragen auch zu den sekundären Geschlechtsmerkmalen des Mannes bei. Dazu gehören unter anderem Körperhaarwuchs, Gesichtsbehaarung, erhöhte Muskelmasse, eine tiefere Stimme und eine größere Schulterbreite.
Links
- Hypothalamus
- Hypophyse
- Endokrines System
- Hormonelle Regulation
- Negative Rückkopplung
1. Millar, R.P., Lu, Z.L., Pawson, A.J., Flanagan, C.A., Morgan, K., & Maudsley, S.R. (2004). Gonadotropin-releasing hormone receptors. Endocrine Reviews, 25, 235-75.
2. Peper, J.S., Brouwer, R.M., van Leeuwen, M., Schnack, H.G., Boomsma, D.I., Kahn, R.S., & Hulshoff Pol, H.E. (2010). HPG-Achsen-Hormone in der Pubertät: Eine Studie über den Zusammenhang mit dem Hypothalamus- und Hypophysenvolumen. Psychoneuroendocrinology, 35(1), 133-140.