In dieser einführenden Vorlesung werden Grundbegriffe und Konzepte der biologischen Informationsübertragung im menschlichen Körper durch Hormone und ihre Rezeptoren erläutert. An Beispielen werden verschiedene Hormonklassen und die entsprechenden Rezeptoren vorgestellt sowie nachgeschaltete Signalübertragungswege erläutert. Die essentiellen Komponenten für eine endokrine Feedbackregulation werden besprochen. Die drei wichtigsten Mechanismen der Freisetzung hormonell aktiver Moleküle werden eingeführt: neuronale, hormonelle und humorale Stimulation. Endokrine Regulation wird im Kontext der neuronalen, immunologischen und nutritiven Signalübertragung eingeordnet.
Es soll eine Einteilung von Hormonen und Mediatoren, d.h. para- oder autokrin wirkende Moleküle wie Wachstumsfaktoren, Zytokine, Eikosanoide und biogene Amine, nach verschiedenen Gesichtspunkten (Struktur, Eigenschaften und Funktion) erfolgen. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Stoffklasse, den Syntheseort, die Art der Freisetzung (endo-, auto-, para und intrakrin) und die entsprechenden Rezeptorklassen gelegt, welche die Wirkung vermitteln.
Die Studierenden sollen die allgemeine Bedeutung von Sexualsteroidhormonen (Östrogenen/Androgenen) und deren jeweiligen Rezeptoren a) für die Reproduktionsfunktionen, b) für den sexuellen Dimorphismus ausgewählter Organe und Stoffwechselfunktionen und c) bei der Entstehung von Geschlechterunterschieden bei weit verbreiteten Krankheiten, vertieft am Beispiel von Herz-Kreislauf Erkrankungen, verstehen lernen.
Hierzu werden zunächst die Sexualsteroidhormone und das Grundprinzip der Wirkweise der Steroidhormonrezeptoren vorgestellt. Sexualsteroidhormone werden u. a. von spezialisierten Zellen im Ovar (Theka interna) oder im Hoden (Leydig-Zwischenzellen) bzw. in der Nebennierenrinde gebildet und ohne zwischenzeitliche Speicherung sezerniert.
Veränderungen der Konzentration und zellulären Wirkung von Östrogenen/Androgenen sowie deren Rezeptoren können bei Frauen und Männern zu unterschiedlichen Krankheitsverläufen führen (z. B. kardiovaskuläres System, Lipidstoffwechsel). Dies wird durch die Vorstellung experimentell erhobener Befunde aus verschiedenen Tiermodellen weiter vertieft und detaillierter dargestellt.
Hierzu werden zunächst die Sexualsteroidhormone und das Grundprinzip der Wirkweise der Steroidhormonrezeptoren vorgestellt. Sexualsteroidhormone werden u. a. von spezialisierten Zellen im Ovar (Theka interna) oder im Hoden (Leydig-Zwischenzellen) bzw. in der Nebennierenrinde gebildet und ohne zwischenzeitliche Speicherung sezerniert.
Veränderungen der Konzentration und zellulären Wirkung von Östrogenen/Androgenen sowie deren Rezeptoren können bei Frauen und Männern zu unterschiedlichen Krankheitsverläufen führen (z. B. kardiovaskuläres System, Lipidstoffwechsel). Dies wird durch die Vorstellung experimentell erhobener Befunde aus verschiedenen Tiermodellen weiter vertieft und detaillierter dargestellt.
Es soll am Beispiel der Kalzium-Homöostase gezeigt werden, wie die Plasma-Kalzium-Konzentration durch das Zusammenspiel der Hormone Parathormon (PTH), Calcitonin und Calcitriol konstant gehalten wird. An einem zweiten Beispiel soll dargestellt werden, dass der Blut-Glukose-Spiegel durch die Hormone Insulin, Glucagon und Cortisol kontrolliert wird.
Exemplarische Darstellung eines hormonellen Regelkreises und endokriner Informationsübertragung am Beispiel der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse (HPA-Achse), der Cortisol Synthese, Freisetzung und Wirkung, mit Ableitung relevanter klinischer Störungen (z.B. M. Cushing).
Den Studierenden soll ein*e Patient*in mit den physiognomischen Folgen eines Glukokortikoid-Exzess vorgestellt werden. Anhand der Krankengeschichte und Symptomatik sollen die Wirkungen des Hormons Kortisol auf verschiedene Organsysteme des Körpers vermittelt und die bereits dargestellte Regulation der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenachse veranschaulicht werden.
Es wird die zelluläre Wirkung von Mediatoren und Hormonen über Rezeptoren der Zellmembran und nukleäre Rezeptoren unter Berücksichtigung der Stoffklassen der Mediatoren und Hormone vertieft. Beispielhaft werden Synthese und Abbau der Schilddrüsenhormone und die Regulation der Freisetzung dieser Hormone durch TRH (Hypothalamus) und TSH (Hypophyse) diskutiert. Dabei werden auch Grundprinzipien der intrazellulären Signalübertragung exemplarisch angesprochen (z.B. cAMP und Ca2+). Die regulierte (zelluläre) Inaktivierung von Hormonen und Mediatoren (Proteolyse, Oxidation/Reduktion, Konjugation) wird unter Berücksichtigung der Stoffklassen an diesen Beispielen vorgestellt.
Die Homöostase stellt ein zentrales Regulationsprinzip dar, mit dem sich biologische Systeme durch geeignete Reaktionsmuster an Umwelteinflüsse anpassen können. Anhand eines technischen Schaltbildes zur Kontrolle der Raumtemperatur soll mit den Studierenden der Regelkreis zur Kontrolle der Körpertemperatur erarbeitet werden. Am Beispiel Fieber wird mit den Studierenden diskutiert, wie Regelkreise einerseits zu einer Konstant-Haltung, andererseits einer kontrollierten Veränderung dienen können. Der mit den Studierenden erarbeitete Regelkreis der Körpertemperatur (als physiologischem Parameter) soll nun auf den Regelkreis der Blutzuckerhomöostase übertragen werden. Wichtige Rückkopplungsmechanismen werden vorgestellt und das komplexe Zusammenspiel verschiedener Regelkreise wird am Beispiel der intrazellulären Proteinhomöostase (Proteostase) veranschaulicht.
In dieser Seminarveranstaltung erhalten die Studierenden einen Überblick über Stressreize, die auf Zellen einwirken können. Am Beispiel verschiedener Formen von Stressreizen (mechanischer Stress, oxidativer Stress, Temperatur, Osmolarität, Substratmangel) soll erarbeitet werden, welche zellulären bzw. intrazellulären Veränderungen Stressreize bewirken können (Störung der zellulären Integrität, DNA-Schädigung, Proteinfehlfaltung, Anstieg von reaktiven Sauerstoffspezies). Die Verarbeitungsmechanismen, die dabei in der Zelle in Gang gesetzt werden (u.a. Transkription und Translation), sowie die sich daraus ergebenden Folgen für das Zellverhalten bzw. das Zellschicksal (Überleben, Teilen, Differenzieren und Sterben) werden diskutiert.
Erlernen der Grundprinzipien der Transmissions-Elektronenmikroskopie sowie der Raster-Elektronenmikroskopie, Demonstration und Erläuterung der Probenvorbereitung und deren Bedeutung für die Qualität und das Auflösungsvermögen der Elektronenmikroskopie, Darstellung und Beobachtung der verschiedenen Zell-Zell-Kontakte in elektronenmikroskopischen Präparaten und Darstellungen, Demonstration der Bedeutung der verschiedenen Zell-Zell-Kontakte für Zellen im Gewebeverbund.
Darstellung und Beobachtung der verschiedenen Zell-Zell-Kontakte in lichtmikroskopischen Präparaten und Darstellungen, Demonstration der Bedeutung der verschiedenen Zell-Zell-Kontakte für Zellen im Gewebeverbund.
Die Nachbesprechung, moderiert von den studentischen Modulverantwortlichen, dient der Evaluation und Weiterentwicklung des Moduls. Auf kurzem und direktem Weg kann von den Studierenden Feedback entgegengenommen werden, das sich sowohl auf Inhalt als auch auf Aufbau und Struktur des Moduls beziehen kann. Die studentischen Modulverantwortlichen bringen dieses Feedback anschließend in die Modulreviews ein. Nutzt diese Chance, das Studium zu gestalten!