Peptidhormone

Peptidhormone (auch Proteohormone genannt) gehören chemisch betrachtet zu den Peptiden (also Verbindungen aus 3-100 Aminosäuren) oder Proteinen bzw. Polypeptiden (also Verbindungen aus über 100 Aminosäuren).

Darüber hinaus gibt es auch die kleineren aminosäureverwandten Hormone, deren Vorstufen einzelne Aminosäuren sind. Streng genommen zählen sie nicht zu den Peptidhormonen, da es keine Peptidverbindungen in der chemischen Struktur gibt.

Abbildung 1: Schematische Darstellung einer Peptidbindung Quelle: wikipedia.de

Peptidhormone – Eigenschaften

Anhand des Aufbaus ergeben sich bestimmte chemische Eigenschaften dieser Hormonklasse, die wiederum mit bestimmten biochemischen Eigenschaften einhergehen.

Chemischer Aufbau

Die unterschiedlichen Peptidhormone setzen sich aus verschiedensten Aminosäureverbindungen zusammen. Aufgrund dieses Aufbaus sind die Hormone sehr gut wasserlöslich (= hydrophil) und schlecht fettlöslich (= lipophob).

Biochemische Eigenschaften

Durch ihre Lipophobie können Peptidhormone die fetthaltige Lipidmembran ihrer jeweiligen Zielzellen nicht passieren. Das ist aber auch kein weiteres Problem. Die Rezeptoren, an denen die Peptidhormone binden, um ihre Wirkung zu entfalten, befinden sich nämlich direkt in der Zellmembran. Dabei ragt die Bindungstasche für die Peptidhormone in den Extrazellularraum, sodass die Hormone bequem von außen binden können. Solche Rezeptoren bezeichnet man passenderweise als "transmembranäre Rezeptoren" oder "Transmembranrezeptoren".

Eine weitere Folge ihrer hydrophilen und lipophoben Eigenschaft ist, dass Peptidhormone im Gegensatz zu Steroidhormonen nicht über die Haut in den Körper gelangen und wirken können. Auch oral wirken sie nicht, da sie im Magen durch die Magensäure verdaut werden würden.

Aufgrund ihrer hydrophilen Eigenschaft können die Peptidhormone ohne Hilfe von Transportproteinen frei im wässrigen Blut transportiert werden.

Peptidhormone – Wirkung

Peptidhormone haben je nach Wirkort unterschiedliche Funktionen und Wirkungen. Das wichtigste Peptidhormon Insulin beispielsweise hat die Funktion den Blutzuckerspiegel zu regulieren.

Erklärung der zellulären Wirkungsweise

Nachdem die Peptidhormone an ihren transmembranären Rezeptor gebunden haben (Schritt A in Abbildung 2), werden eben diese Rezeptoren aktiviert und lösen auf ihrer intrazellulären Seite eine Kette von weiteren Reaktionen aus.

Zuerst aktivieren sie ein Enzym, das wiederum einen sogenannten "second messenger" also "zweiten Boten" in die aktive Form umwandelt (Schritt B in Abbildung 2). Der erste Bote ist also das Peptidhormon, das leider nicht in die Zelle hineingelangt. Dafür aber über den Rezeptor dazu führt, dass ein zweiter Bote innerhalb der Zelle mobilisiert wird.

Dieser second messenger (z. B. cAMP) führt nun zu einer Aktivierung einer Signalkaskade, bei der Enzyme das jeweils nächste Enzym aktivieren (angedeutet mit Schritt C in Abbildung 2).

Das Enzym am Schluss der schnellen Signalkaskade führt letztendlich die Wirkung des Hormons aus und greift in den Stoffwechsel der Zelle ein.

Damit der second messenger die Signalkaskade nicht ewig anfeuert, wird es nach einiger Zeit selbst durch eines der aktivierten Enzyme deaktiviert.

Die Peptidhormone wirken also über Transmembranrezeptoren und eine durch einen second messenger angefeuerte schnelle Signalkaskade, sodass die Peptidhormone im Gegensatz zu den Steroidhormonen ihre Wirkung rasch entfalten (innerhalb von Minuten).

Peptidhormone – Synthese und Abbau

Die Herstellung der Peptidhormone läuft über die Proteinbiosynthese ab - also genau so wie alle anderen Peptide auch.

Die Synthese findet dabei an vielen verschiedenen Orten im Körper ab: Im Zentralen Nervensystem, im autonomen Nervensystem, in der Hypophyse, in den Verdauungsorganen und in vielen anderen Organen des Körpers.

Dadurch, dass die Peptidhormone hydrophil sind, lassen sie sich innerhalb ihres Syntheseortes in den entsprechenden Zellen in kleinen Sekretbläschen speichern. Dort können sie verweilen bis sie gebraucht und ausgeschüttet werden.

Hormonregulation

Reguliert wird die Synthese der Hormone durch einen hierarchischen Kreislauf. Auf der obersten Ebene stehen dabei bestimmte Hypothalamus-Hormone, die auch "Releasing Factors" genannt werden. Die wirken auf die Hypophyse und führen dort wiederum zur Synthese von anderen Hormonen. Deren Zielorgane sind im vorliegenden Fall jene Organe, die Peptidhormone produzieren und ausschütten.

Um zu signalisieren, dass genug vom Peptidhormon vorliegt, kann das entsprechende Hormon die höher gelegenen Ebenen in einem Regelsystem hemmen. Das heißt, das Peptidhormon kann die Produktion der Hypothalamus- und Hypophysen-Hormone bremsen.

Dieses generelle Schema der Stimulierung und des negativen Feedbacks des Zielhormons findet sich für viele wichtige Hormone im Körper wieder und wird als Hypothalamus-Hypophysen-Zielorgan-Achse bezeichnet.Die meisten Hypothalamus- und Hypophysen-Hormone sind selbst Peptidhormone.

Abbau

Der Abbau der Peptidhormone findet über den allgemeinen Abbauweg aller Peptide statt: Durch die Proteolyse werden die Peptide im Blutplasma oder in der Niere gespalten und dann über die Niere ausgeschieden.

Peptidhormone – Beispiele

Einen groben Überblick hast du jetzt schon erhalten, aber damit du dir auch praktisch etwas unter Peptidhormonen vorstellen kann, erfährst du im Folgenden, welche Hormone zu dieser Gruppe gehören.

Blutzucker-Hormone

Die wahrscheinlich wichtigsten Peptidhormone im menschlichen Körper sind die Hormone, die für die Aufrechterhaltung eines ausreichenden Blutzuckerspiegels verantwortlich sind.

Insulin

Insulin wird in der Bauchspeicheldrüse gebildet und ausgeschüttet, wenn der Blutzuckerspiegel steigt (z. B. nach dem Essen). Durch Insulin wird dann vermehrt Glucose in die Zellen aufgenommen, sodass der Blutzuckerspiegel wieder sinkt und sich normalisiert.

Glukagon

Glukagon wird auch in der Bauchspeicheldrüse gebildet und ist der Gegenspieler zum Insulin. So wird Glukagon ausgeschüttet, wenn der Blutzuckerspiegel sinkt (z. B. wenn man lange nichts gegessen hat). Dadurch wird vermehrt Glucose produziert, sodass der Blutzuckerspiegel am drastischen Abfallen gehindert wird.

Schilddrüsenhormone

Zwei sehr wichtige Schilddrüsenhormone zählen zu den aminosäureverwandten Hormonen. Sie werden in ihrer Synthese aus der Aminosäure Tyrosin abgeleitet und dabei und bei der Sekretion durch das Hypothalamus-Hormon TRH und das Hypophysen-Hormon TSH stimuliert.

Zu den aminosäureverwandten Schilddrüsenhormonen zählt das Thyroxin (T4) und Triiodthyronin (T3), die - wie der Name schon verrät - in der Schilddrüse gebildet werden. Diese Schilddrüsenhormone sind an verschiedenen Stoffwechselprozessen beteiligt und von enormer Relevanz für das Wachstum des Organismus.