Die Psychoneuroendokrinologie, ein Teilgebiet der Psychoendokrinologie, untersucht die wechselseitigen Zusammenhänge zwischen Verhalten und Erleben einerseits und endokrinen Funktionen andererseits. Die PNE ist eine relativ junge Disziplin, wie die wissenschaftliche Psychologie insgesamt. Die Zielrichtung ist die Erforschung psychischer und neurologischer Erkrankungen. Diese Forschungsbereiche befinden sich jedoch noch im Stadium der Grundlagenforschung.
Es gibt mehrere benachbarte Wissenschaftsdisziplinen, die sich in ihren Forschungsgebieten teilweise überschneiden: Die Endokrinologie ist die Lehre von den Hormonen. Die Neuroendokrinologie beschäftigt sich mit den Zusammenhängen zwischen dem Hormonsystem und dem Nervensystem. Die Psychoneuroimmunologie beschäftigt sich mit den Zusammenhängen von Psyche, Nervensystem und Immunsystem. Die Neuropsychologie beschäftigt sich mit der Variation physiologischer Prozesse im zentralen Nervensystem und deren Auswirkungen auf psychische Prozesse.
Forschungsgegenstand der Psychoneuroendokrinologie → Hauptartikel Hormone
In der Psychoneuroendokrinologie werden endokrine Prozesse im Kontext der Psychologie untersucht. Forschungsgegenstand sind dabei hormonelle Prozesse vorwiegend folgender endokriner Drüsen: Epiphyse Hypothalamus Adenohypophyse Neurohypophyse Schilddrüse und Nebenschilddrüsen Nebennieren Das Gastroenteropankreatische endokrine System (GEP) – Zwölffinger- und Dünndarm – Pankreas – exokrines Drüsengewebe: Langerhans-Zellen Gonaden Plazenta Haut
Allgemein können Hormone als chemische Signalstoffe definiert werden, die in speziellen Zellen produziert und meist über den Blutstrom in verschiedene Körperregionen transportiert werden. Dort zeigen sie ihre spezifische Wirkung. Grundlegend wird diese Wirkung durch Bindung an einen Rezeptor entfaltet. Es werden exokrine und endokrine Drüsen unterschieden. Endokrine Drüsen sezernieren Hormone direkt ins Blut, in die Lymphe oder ins Gewebe; exokrine Drüsen geben ihre Sekrete über einen Ausführungsgang an eine innere oder äußere Körperoberfläche ab. Von Hormonen unterschieden werden Neurotransmitter. Diese Botenstoffe werden in den synaptischen Spalt zwischen zwei Nervenzellen ausgeschüttet, um an der postsynaptischen Nervenzelle ihre Wirkung zu entfalten. Des Weiteren gibt es funktionelle Zwischenformen (zwischen Hormon und Neurotransmitter), sogenannte Neuropeptide. Es lassen sich ferner verschiedene Klassen von Botenstoffen je nach chemischer Struktur unterscheiden: Steroidhormone und andere Stoffe, Aminosäurederivate, Peptidhormone oder Proteinhormone.
Kommunikationswege von Hormonen Um entsprechend ihrer Funktion wirken zu können, müssen Hormone mit dem Körper kommunizieren. Vier verschiedene Kommunikationswege sind weitgehend belegt.
Die synaptische Kommunikation in chemischen Synapsen erfolgt durch die Freisetzung eines Transmitters. Dieser diffundiert durch den synaptischen Spalt und wirkt dann auf eine andere Zelle. Als autokrine Sekretion wird die Kommunikation von Hormonen bezeichnet, die nicht nur andere Zellen beeinflussen, sondern auch durch Rückkopplungsmechanismus die eigene Zelle beeinflussen. Parakrine Sekretion bezeichnet die Freisetzung von Hormonen aus einer Zelle, die durch den extrazellulären Raum diffundieren und die unmittelbar benachbarten Zellen beeinflussen. Bei der endokrinen Kommunikation werden Hormone in einer endokrinen Drüse gebildet und gelangen durch Freisetzung in die Blutbahn und können so alle Körperzellen mit entsprechendem Rezeptor beeinflussen. Eine Unterkategorie der endokrinen Kommunikation bildet die neuroendokrine Kommunikation. Dabei wird die endokrine Zelle durch synaptische Kommunikation dahingehend beeinflusst, das Hormon in der Blutbahn freizusetzen.
Homöostase Grundsätzlich ist der Körper bei der endokrinen Kommunikation um Homöostase, also Gleichgewicht, bemüht. Dabei stellen endokrine Steuerungs- und Rückmeldemechanismen das Gleichgewicht wieder ein. Entweder wird dies durch die unregelmäßige Hormonfreisetzung erreicht, die oft einer zirkadianen Rhythmik folgt oder die Zelle nutzt die bereits beschriebenen auto- und parakrinen Feedbackprozesse. Letzteres ist besonders wichtig für die reziproke Kommunikation zwischen Gehirn und Körperperipherie.
Hormonachsen Im Folgenden werden die zwei am besten untersuchten Hormonachsen im Rahmen der Psychoendokrinologie, die HHNA sowie die HHGA, genauer vorgestellt. Beide stellen einen Kreislauf dar, der über Feedforward- und Feedback-Prozesse geregelt wird: Die Signalübertragung beginnt jeweils mit einem Impuls aus dem Hypothalamus, der die Abgabe von Hormonen ins Blut an der jeweiligen Zieldrüse zur Folge hat. Schließlich unterbinden Rückkopplungsmechanismen zum Hypothalamus die weitere Hormonausschüttung.
Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse (HHNA) → Hauptartikel Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse
Die HHNA zeigt einen circadianen Rhythmus, aber spielt auch eine zentrale Rolle für die Stressantwort des Körpers und ist deshalb für die Psychoneuroendokrinologie von zentraler Bedeutung. Bei Auftreten eines Stressors, wie dem plötzlichen Erklingen einer Sirene, wird im Hypothalamus CRH ins Blut ausgeschüttet, das an Rezeptoren des Hypophysenvorderlappens bindet. Dieser reagiert mit Freisetzung von ACTH, das wiederum über die Blutbahn zur Nebennierenrinde transportiert wird und dort an Rezeptoren bindet. Schließlich setzt die Nebennierenrinde als Folge Kortikoide wie Kortisol frei. Diese Hormone leiten die eigentliche Stressantwort, auch bekannt als Fight-or-Flight-Antwort, ein: Der Blutzuckerspiegel steigt, der Blutdruck wird erhöht, das Immunsystem wird weitestgehend unterdrückt und Verdauungsprozesse werden zurückgefahren. Dieser Feedforward-Kaskade stehen Feedbackprozesse gegenüber, um die Stressantwort zu regulieren: Über Bindung der Glukokortikoide an Kortikosteroidrezeptoren des Hypothalamus und der Hypophyse wird die weitere Hormonausschüttung in beiden Gehirnarealen schließlich unterbunden, was wiederum eine gesteigerte Freisetzung von Kortisol in den Nebennieren verhindert und die Homöostase wiederherstellt.
Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden-Achse (HHGA) Die HHGA reguliert die Produktion und Freisetzung der Geschlechtshormone und unterscheidet sich bei Mann und Frau teilweise stark. Während die Hormonproduktion bei Frauen vom Verlauf des Menstruationszyklus abhängt, ist sie bei Männern über die Zeit größtenteils kontinuierlich. Unabhängig vom Geschlecht beginnt die Signalkaskade durch Freisetzung von GnRH im Hypothalamus. Durch Binden von GnRH an Rezeptoren des Hypophysenvorderlappens schüttet dieser sowohl LH als auch FSH aus, die über die Blutbahn zu den Gonaden wandern. Hier wird die Produktion und Freisetzung der jeweiligen Geschlechtshormone angeregt. Indem geschlechtsspezifische in den Gonaden freigesetzte Hormone schließlich wiederum an Rezeptoren des Hypothalamus und der Hypophyse binden, findet ein negativer Rückkopplungsmechanismus statt. Die Freisetzung von GnRH sowie LH und FSH wird infolgedessen heruntergefahren.
Verschränkungen mit der Psychoneuroimmunologie Ein Nachbargebiet der Psychoneuroendokrinologie ist die Psychoneuroimmunologie. Dieses Forschungsgebiet beschäftigt sich insbesondere mit den Interaktionen des Immunsystems mit Psyche und Nervensystem. Eine klare Trennung zwischen den Fachgebieten ist kaum möglich, da Nervensystem, endokrines System und Immunsystem vielfältig miteinander verschränkt sind. Sie erhalten gemeinsam und in stetigem Austausch die Homöostase aufrecht. Im Folgenden werden die Interaktionen zwischen neuroendokrinem System und Immunsystem genauer dargestellt und anschließend an Beispielen erläutert.
Einflüsse des (neuro-)endokrinen Systems auf das Immunsystem Das neuroendokrine System nimmt insbesondere auf drei Wegen Einfluss auf das Immunsystem: über Nervenenden des sympathischen Nervensystems (SNS), über hypothalamische und Hypophysenhormonen und über Neuropeptide.
Das autonome Nervensystem, zu dem das sympathische Nervensystem gehört, versorgt jegliches Gewebe des Immunsystems, wie Knochenmark, Thymusdrüse, Milz und Lymphknoten mit Nervenreizen. Durch die Innervation von sympathischen postganglionären Neuronen werden das zentrale Nervensystem (ZNS) und das Immunsystem miteinander verbunden. Immunzellen exprimieren Rezeptoren für Noradrenalin (den primären Neurotransmitter des SNS), aber auch für andere Neurotransmitter wie Serotonin, Substanz P, Acetylcholin oder Histamin. Neurotransmitteraktivität an diesen Rezeptoren beeinflusst die Immunaktivität.
Neben Rezeptoren für Neurotransmitter exprimieren Immunzellen auch Rezeptoren für Hormone, sodass der Hormonspiegel im Blutkreislauf Einfluss auf die Immunaktivität nimmt. Einige hormonelle Einflüsse auf das Immunsystem finden sich in den Beispielen weiter unten in diesem Artikel.
Eine weitere Instanz bilden die Thymosine. Thymosine sind Hormone, die im Thymus synthetisiert werden und Einfluss auf neuronale, endokrine und immunologische Prozesse nehmen. Innerhalb des Immunsystems haben Thymosine hauptsächlich Einfluss auf die Synthetisierung, Ausdifferenzierung und Aktivierung von T-Zellen. Da Thymosine in der Lage sind, die Blut-Hirn-Schranke zu passieren, sind sie zudem im zentralen Nervensystem aktiv und stimulieren dort die Ausschüttung von Neuropeptiden und Neurotransmittern.
Einflüsse des Immunsystems auf das (neuro-)endokrine System Das Immunsystem kommuniziert mit dem zentralen Nervensystem über den Nervus Vagus, indem die Detektion der Entzündungen im Körper mit Hilfe von ihm an das Gehirn weitergeleitet wird.
Daneben haben auch Zytokine (die Botenstoffe des Immunsystems) Einfluss auf das neuroendokrine System. Sie können durch die Blut-Hirn-Schranke transportiert werden und dort an spezifische Rezeptoren binden. Dadurch können sie auch die Aktivität im Hypothalamus modulieren und haben somit Einfluss auf die Ausschüttung von Releasing-Hormonen. Auch in der Hypophyse können Zytokine die Produktion glandotroper Hormone beeinflussen. Schließlich können Zytokine auch direkt auf die Hormonproduktion an den peripheren hormonellen Drüsen wie der Schilddrüse, den Nebennieren oder den Gonaden einwirken. Dabei hat jedes Zytokin spezifische Auswirkungen und ist nicht zwangsläufig auf allen Ebenen aktiv. Die genaue Wirkung einzelner Zytokine auf das neuroendokrine System ist nur teilweise bekannt und wird weiter erforscht.
Beispiele
HHNA Einflüsse des endokrinen Systems auf das Immunsystem
Die durch die HHNA ausgeschütteten Glukokortikoide haben starke entzündungshemmende Eigenschaften. Während Stress werden also Glukokortikoide ausgeschüttet, die eine regulatorische Kontrolle über stressinduzierte inflammatorische Reaktionen ausüben. So wird über die suppressive Wirkung auf das Immunsystem (Immunsuppression) verhindert, dass Gewebe geschädigt wird. Außerdem verstärken die Glukokortikoide in bestimmten Situationen die Funktion von T-Zellen und die Reaktionen auf Antigene (stimulierende Wirkung). Diese antiinflammatorischen Prozesse resultieren hauptsächlich aus genomischen Wirkungen. So reduzieren Glukokortikoide die Expression von proinflammatorischen Zytokinen, während sie die Expression von antiinflammatorischen erhöhen.
Einflüsse des Immunsystems auf das endokrine System