Cortisol: Stressachse und Wirkungen
Wie Hypothalamus, Hypophyse und Nebennierenrinde die Cortisolfreisetzung steuern und was Cortisol im Stoffwechsel, in der Entzündung und unter Stress bewirkt.
Das Wichtigste in Kürze
- Cortisol ist das wichtigste Glucocorticoid der Nebennierenrinde und wird über die corticotrope Achse gesteuert.
- Der Hypothalamus bildet CRH, der Hypophysenvorderlappen ACTH, und ACTH steigert in der Nebennierenrinde Bildung und Ausschüttung von Cortisol; das Nebennierenmark ist nicht beteiligt.
- Cortisol steigert die Gluconeogenese in der Leber, erhöht die Blutglucose und fördert den Proteinabbau im Skelettmuskel.
- Cortisol stimuliert weder Glykogenolyse noch Glykolyse und fördert die Glucoseaufnahme in Zellen nicht.
- Glucocorticoide wirken entzündungshemmend und immunsuppressiv, unter anderem über Lipocortin-1, das die Phospholipase A₂ hemmt.
- Bei Stress steigt Cortisol langsam über Minuten bis Stunden, während das Nebennierenmark in Sekunden Adrenalin liefert.
Worum es geht
Cortisol ist das wichtigste Glucocorticoid des Menschen. Seine Bildung steuert eine dreistufige Hormonachse, und seine Wirkungen auf Blutzucker und Immunsystem erklären, warum synthetische Glucocorticoide wie Prednisolon starke Entzündungshemmer sind und zugleich typische Nebenwirkungen haben.
CRH-ACTH-Cortisol-Achse
Die Cortisolfreisetzung beginnt im Gehirn. Der Hypothalamus ist die erste hormonbildende Station der Kette. Er bildet CRH (Corticoliberin) und gibt es über das hypophysäre Pfortadersystem an den Hypophysenvorderlappen ab.
Dort bilden corticotrope Zellen ACTH (adrenocorticotropes Hormon, Corticotropin). ACTH gehört zu den glandotropen Hormonen des HVL. Es gelangt mit dem Blut zur Nebennierenrinde und bindet an deren Zellen an einen G-Protein-gekoppelten Rezeptor. Über cAMP steigert es dort zwei Dinge: die Bildung und die Ausschüttung der Glucocorticoide, vor allem von Cortisol. Auf Dauer hält ACTH die Rinde auch in Größe und Funktion.
Hormonachse aus Hypothalamus (CRH), Hypophysenvorderlappen (ACTH) und Nebennierenrinde (Cortisol). Cortisol hemmt rückwirkend die Freisetzung von CRH und ACTH.
Diese negative Rückkopplung hält den Spiegel stabil. Das Nebennierenmark gehört nicht zu dieser Achse. Es wird nerval über Sympathikusfasern angesteuert und schüttet Katecholamine aus, kein Cortisol.
In einem Pfeil- oder Kästchenschema ordnest du die Stufen so zu: Die oberste Station mit CRH ist der Hypothalamus. Die mittlere mit ACTH ist der Hypophysenvorderlappen. Das peripher freigesetzte Hormon ist Cortisol aus der Nebennierenrinde. Rückwärts gerichtete Minuspfeile führen von Cortisol zu den beiden oberen Stationen.
Stoffwechselwirkungen
Cortisol wirkt über einen intrazellulären Steroidrezeptor und verändert die Genexpression. Im Stoffwechsel zielt es darauf, Glucose bereitzustellen. Dazu steigert es in der Leber die Gluconeogenese, also die Neubildung von Glucose aus Nicht-Kohlenhydraten. Es induziert dafür Schlüsselenzyme wie die PEPCK. Die Folge ist eine erhöhte Blutglucose. Die einzelnen Reaktionen erklärt die Einheit zur Gluconeogenese.
Die Bausteine liefert der Proteinabbau im Skelettmuskel. Cortisol fördert ihn, und die freigesetzten Aminosäuren wandern zur Leber. Man kann sich den Muskel hier wie ein Vorratslager vorstellen, das Cortisol für die Zuckerproduktion anzapft.
Wichtig ist die Abgrenzung zu anderen Wegen. Cortisol stimuliert die Glykogenolyse nicht, denn den schnellen Abbau von Leberglykogen übernehmen Adrenalin und Glucagon. Es fördert auch die Glykolyse nicht, weil es Glucose ja bereitstellen und nicht verbrauchen soll. Zudem verbessert Cortisol die Glucoseaufnahme in Muskel-, Fett- und Leberzellen nicht, sondern bremst sie eher. Damit wirkt es dem Insulin entgegen.
| Prozess | Wirkung von Cortisol |
|---|---|
| Gluconeogenese in der Leber | gesteigert |
| Proteinabbau im Skelettmuskel | gesteigert |
| Glykogenolyse in der Leber | nicht stimuliert |
| Glykolyse | nicht stimuliert |
| Glucoseaufnahme in Muskel, Fett, Leber | nicht gefördert |
Diese Insulin-Gegenwirkung erklärt, warum hohe Glucocorticoid-Dosen den Blutzucker entgleisen lassen können.
Entzündungshemmung und Immunsuppression
Cortisol und seine synthetischen Verwandten wirken entzündungshemmend (antiinflammatorisch) und nicht entzündungsfördernd. Der Steroidrezeptor unterdrückt im Zellkern Transkriptionsfaktoren wie NF-κB. Dadurch bilden Immunzellen weniger Zytokine wie IL-1, IL-6 und TNF-α.
Ein zweiter Angriffspunkt liegt bei den Lipidmediatoren. Glucocorticoide induzieren Lipocortin-1 (Annexin A1). Es hemmt die Phospholipase A₂, die Arachidonsäure aus Membranphospholipiden freisetzt. Ohne Arachidonsäure entstehen weniger Prostaglandine und weniger Leukotriene. Zusätzlich bremsen Glucocorticoide die Bildung der COX-2. NSAR wie Ibuprofen blockieren dagegen nur die Cyclooxygenase und lassen den Leukotrienweg offen.
Neben der Entzündung dämpfen Glucocorticoide die gesamte Immunantwort. Sie wirken also immunsuppressiv. Die Zahl der Lymphocyten und eosinophilen Granulocyten im Blut sinkt. T-Zellen bilden weniger IL-2 und vermehren sich schlechter. Auch die Einwanderung von Abwehrzellen ins Gewebe nimmt ab. Welche Zellen hier beteiligt sind, beschreibt die Einheit zur angeborenen Abwehr.
Therapeutisch nutzt man das bei Asthma, Rheuma, Allergien und nach Transplantationen. Die Kehrseite ist eine erhöhte Infektanfälligkeit.
Stressreaktion
Die physiologische Stressreaktion ist die Antwort des Körpers auf eine körperliche oder seelische Belastung. Sie stellt Energie bereit und hält den Kreislauf stabil. Bei Stress wird Cortisol vermehrt ausgeschüttet, weil der Hypothalamus mehr CRH freisetzt.
Die Reaktion läuft über zwei Arme. Der schnelle Arm ist nerval: Der Sympathikus aktiviert das Nebennierenmark, das binnen Sekunden Adrenalin und Noradrenalin abgibt. Der langsamere Arm ist hormonell: Über die corticotrope Achse steigt Cortisol innerhalb von Minuten bis Stunden an.
Beide Arme sind verknüpft. Das Blut fließt von der Rinde zum Mark und bringt dorthin hohe Cortisolkonzentrationen. Cortisol fördert im Mark die Umwandlung von Noradrenalin in Adrenalin.
Adrenalin aus dem Mark wirkt in Sekunden, Cortisol aus der Rinde hält die Stressantwort über Stunden aufrecht: Zucker hoch, Muskeleiweiß runter, Abwehr gedämpft.
Wie Leber und Gewebe ihren Stoffwechsel dabei insgesamt umstellen, zeigt die Einheit zur Glucoseversorgung bei Fasten und Stress.
Quiz
Aussage 1
Glucocorticoide hemmen über Lipocortin-1 die Phospholipase A₂ und vermindern dadurch die Bildung von Prostaglandinen und Leukotrienen.
Ohne freigesetzte Arachidonsäure fehlt das Ausgangsmaterial für beide Mediatorwege.
Aussage 2
In der Stimulationskette zur Cortisolfreisetzung ist der Hypothalamus mit CRH die erste hormonbildende Struktur.
Der Hypothalamus bildet CRH, das den Hypophysenvorderlappen zur ACTH-Freisetzung anregt.
Aussage 3
Cortisol verbessert wie Insulin die Glucoseaufnahme in Muskel- und Fettzellen.
Cortisol fördert die Glucoseaufnahme nicht, sondern bremst sie eher und wirkt damit dem Insulin entgegen.
Aussage 4
Cortisol fördert den Proteinabbau im Skelettmuskel und liefert so Aminosäuren für die Gluconeogenese.
Die Aminosäuren aus dem Muskel dienen der Leber als Substrat für die Glucoseneubildung.
Aussage 5
ACTH regt das Nebennierenmark zur Bildung von Cortisol an.
ACTH wirkt auf die Nebennierenrinde. Das Mark wird nerval über den Sympathikus gesteuert und bildet Katecholamine.
Aussage 6
Cortisol erhöht den Blutzucker vor allem, indem es die Glykogenolyse in der Leber stimuliert.
Cortisol steigert die Gluconeogenese. Die Glykogenolyse wird durch Adrenalin und Glucagon angeregt.
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