Nebennieren: Rinde, Mark und die Verbindung von Kreislauf und Stoffwechsel

Wo die beiden Organe liegen

Die Nebennieren liegen im hinteren Bauchraum außerhalb der freien Bauchfellhöhle. Jede befindet sich am oberen inneren Bereich einer Niere, eingebettet in Fett und von einer eigenen bindegewebigen Kapsel umgeben. Rechts ist die typische Form eher dreieckig, links eher halbmondförmig. Die Organe stehen in enger räumlicher Nachbarschaft zu Zwerchfell, Nieren und großen Gefäßen. Rechts liegen Leber und untere Hohlvene nahe, links unter anderem Magen und Bauchspeicheldrüse vor dem Bereich der Nebenniere. Die eigene Kapsel grenzt das endokrine Organ vom Nierengewebe ab. [5][18]

Im Schnitt erkennt man außen eine gelblich erscheinende Rinde und innen ein dunkleres Mark. Der Farbunterschied hängt unter anderem mit dem Lipidgehalt der Rindenzellen und der Gefäßausstattung zusammen. Entwicklungsgeschichtlich stammt die Rinde aus mesodermalem Gewebe. Das Mark geht aus Zellen der Neuralleiste hervor, die in die sich entwickelnde Drüse einwandern. Aus diesen Ursprüngen entstehen ein steroidbildendes Drüsengewebe und ein neuroendokrines Gewebe mit engen Beziehungen zum sympathischen Nervensystem. [5][6][13][18]

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Zwei Blutwege zur Markregion

Die Nebenniere erhält zahlreiche kleine arterielle Zuflüsse aus Ästen der unteren Zwerchfellarterien, der Bauchaorta und der Nierenarterien. Unter der Kapsel entsteht ein Gefäßnetz. Von dort zieht ein Teil des Blutes durch die Sinusoide der Rinde nach innen. Diese dünnwandigen Gefäße liegen dicht an den hormonbildenden Zellen. Zusätzlich erreichen direkte arterielle Äste die Markregion. Das Mark bekommt dadurch sowohl Blut aus dem Rindenkreislauf als auch einen eigenen arteriellen Zustrom. [18]

Rindenblut führt bereits freigesetzte Steroide mit sich. Die hohe lokale Verfügbarkeit von Glukokortikoiden beeinflusst die biochemische Ausstattung der Markzellen und unterstützt unter anderem die Bildung von Adrenalin aus Noradrenalin. Das venöse Blut sammelt sich in größeren Markvenen und der Zentralvene. Rechts mündet die kurze Nebennierenvene gewöhnlich direkt in die untere Hohlvene; links erfolgt der Abfluss gewöhnlich über die linke Nierenvene. Diese unterschiedliche Nachbarschaft erklärt, weshalb die venöse Anatomie beider Seiten bei Eingriffen getrennt betrachtet wird. [13][18][49]

Die drei Zonen der Rinde

Unmittelbar unter der Kapsel liegt die Zona glomerulosa. Ihre Zellen bilden kleine Gruppen und gebogene Verbände. Diese äußere Zone stellt vor allem Mineralokortikoide her, besonders Aldosteron. Darunter folgt die breite Zona fasciculata. Ihre großen, lipidreichen Zellen stehen in langen, nach innen gerichteten Strängen; zwischen ihnen verlaufen Sinusoide. In dieser Zone entsteht der größte Teil des Cortisols. Die innere Zona reticularis besteht aus dichter wirkenden Zellen in einem verzweigten Netz. Sie bildet besonders adrenale Androgene. [5][10][13]

Die Grenzen sind Übergänge zwischen spezialisierten Zellpopulationen. Zonen unterscheiden sich in ihren Enzymen, ihrer Regulation und ihrer üblichen Hormonproduktion. Der mikroskopische Bau erklärt die Namen: Glomerulosa verweist auf Gruppen, Fasciculata auf Bündel und Reticularis auf ein Netz. In einer Routine-Gewebepräparation kann aus den lipidreichen Zellen der mittleren Zone Fett herausgelöst werden. Dadurch entstehen helle Stellen im Zellinneren. Sie entsprechen der für Steroidbildung charakteristischen Lipidausstattung. [5][10][13]

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Wie aus Cholesterin verschiedene Hormone werden

Alle Steroidhormone der Rinde beginnen mit Cholesterin. Zellen können es aus Lipoproteinen des Blutes aufnehmen oder aus eigenen Speichern verfügbar machen. Für den ersten Syntheseschritt muss es an die innere Mitochondrienmembran gelangen. Dabei spielt das Steroidogenic Acute Regulatory Protein, StAR, eine wichtige Rolle. Enzyme spalten die Seitenkette des Cholesterins ab; es entsteht Pregnenolon. Weitere Reaktionen finden in Mitochondrien und glattem endoplasmatischem Retikulum statt. [5][18]

Welche Endprodukte entstehen, hängt von der örtlichen Enzymausstattung ab. Die Glomerulosa besitzt die für die letzten Schritte der Aldosteronbildung nötige Aldosteronsynthase. Andere Enzymkombinationen lenken die Produktion in der Fasciculata zu Cortisol und in der Reticularis besonders zu DHEA und verwandten Steroiden. Die Zonen bilden so ein gemeinsames chemisches Ausgangssystem mit unterschiedlich ausgestatteten Produktionswegen. Steroide werden nach ihrer Bildung in Richtung Interstitium und Blut abgegeben; ihre Freisetzung ist eng mit der laufenden Synthese gekoppelt. [5][18]

Aldosteron verbindet Niere, Kalium und Blutvolumen

Aldosteron wirkt besonders in den späten Abschnitten des Nierentubulussystems. Über den intrazellulären Mineralokortikoidrezeptor beeinflusst es die Ausstattung und Aktivität von Transportproteinen. Natrium wird vermehrt aus dem Tubulusinhalt in den Körper zurückgewonnen, Kalium vermehrt zur Ausscheidung abgegeben. Die veränderte Natriumbilanz wirkt sich gemeinsam mit der Wasserregulation auf das extrazelluläre Volumen aus. Damit kann Aldosteron Blutvolumen und Blutdruck unterstützen. Die tatsächliche Antwort hängt vom Zustand der Niere und den gleichzeitig aktiven Wasser- und Kreislaufreglern ab. [5]

Zwei Reize sind für seine Freisetzung besonders wichtig: Angiotensin II und die Kaliumkonzentration. Bei verminderter Nierendurchblutung oder entsprechenden Signalen am juxtaglomerulären Apparat kann Renin ansteigen. Über Angiotensin I entsteht Angiotensin II, das die Glomerulosa anregt. Auch erhöhtes Kalium stimuliert diese Zellen unmittelbar. ACTH kann die Freisetzung ebenfalls beeinflussen, übernimmt hier aber eine kleinere Rolle. Diese Aufteilung erklärt, weshalb die Aldosteronregulation bei vielen zentralen ACTH-Störungen weiterarbeiten kann. [5][18][27]

Passende Mineralokortikoid-Zielmechanismen kommen außerdem in anderen Epithelien vor. Im Dickdarm fördert Aldosteron die Aufnahme von Natrium aus dem Darminhalt. Seine Wirkung verbindet damit die Nierenregulation mit einer weiteren Oberfläche, an der der Körper Salz zurückgewinnen kann. [62]

Cortisol steht in einer Hypothalamus-Hypophysen-Achse

Der Hypothalamus gibt Corticotropin-Releasing-Hormon, CRH, in das hypophysäre Portalsystem ab. Im Vorderlappen fördert es die Bildung und Freisetzung von ACTH. Mit dem Kreislauf erreicht ACTH die Nebenniere und aktiviert Rezeptoren der Rindenzellen. Dadurch werden Schritte der Steroidbildung und längerfristig die Funktionsfähigkeit des Gewebes beeinflusst. Cortisol aus der Rinde wirkt wiederum auf Hypophyse und Hypothalamus zurück und begrenzt die weitere Anregung. [2][5]

Dieser Regelkreis besitzt einen zeitlichen Verlauf. Bei einem üblichen Tag-Nacht-Rhythmus steigt die Cortisolverfügbarkeit um die frühe Wachphase an und sinkt später wieder. Kürzere Pulse überlagern das Tagesmuster. Anforderungen wie eine akute Erkrankung oder Belastung können die Freisetzung zusätzlich verändern. Eine Cortisolprobe wird deshalb gemeinsam mit Entnahmezeit, Medikamenten und klinischer Frage ausgewertet. Experimentelle Humanstudien zeigen außerdem, dass unterschiedliche zeitliche Ersatzmuster trotz vergleichbarer Tagesmenge verschiedene Antworten hervorrufen können. [5][35]

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Wie Cortisol den Stoffwechsel beeinflusst

Cortisol unterstützt die Bereitstellung von Energiesubstraten. In der Leber fördert es die Fähigkeit zur Glucoseneubildung und verändert gemeinsam mit weiteren Signalen die Nutzung von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen. Dadurch werden Stoffwechselwege auf Fasten, Wachphase und erhöhten Bedarf abgestimmt. Zudem trägt Cortisol dazu bei, dass Gefäße auf kreislaufwirksame Signale angemessen reagieren. Eine ausreichende Cortisolverfügbarkeit gehört deshalb zu einer stabilen Kreislaufantwort. [5]

Am Glukokortikoidrezeptor entsteht eine gewebespezifische Antwort. Der Rezeptor arbeitet mit Chromatin und weiteren regulatorischen Proteinen zusammen und kann die Transkription verschiedener Gene verstärken oder vermindern. Das betrifft auch Entzündungs- und Immunvorgänge. Die physiologische Regulation und ein lange bestehender ausgeprägter Überschuss haben unterschiedliche Folgen. Ein anhaltender Überschuss kann Muskelabbau, dünne verletzliche Haut, beeinträchtigte Wundheilung, Knochenverlust und Veränderungen von Blutdruck und Glucosehaushalt begünstigen. [5][36][47]

Adrenale Androgene und der Wandel im Lebenslauf

Die Zona reticularis stellt unter anderem Dehydroepiandrosteron, DHEA, sein Sulfat DHEA-S und Androstendion bereit. Diese Substanzen besitzen eigene Wirkungen und dienen in anderen Geweben als Ausgangsstoffe für weitere Sexualsteroide. Welche Produkte dort entstehen, hängt von der jeweiligen Enzymausstattung ab. Die Nebenniere trägt damit bei Menschen aller Geschlechter zur Sexualsteroidversorgung bei. Ihr Anteil steht neben der Produktion von Eierstöcken beziehungsweise Hoden und der örtlichen Umwandlung in verschiedenen Geweben. [5][18]

Die Reticularis und ihre Hormonproduktion verändern sich während der Kindheit und Jugend. Mit der Adrenarche steigt die Verfügbarkeit adrenaler Androgene. Das steht unter anderem mit der Entwicklung von Scham- und Achselbehaarung in Verbindung. Auch im weiteren Lebenslauf bleibt das Produktionsmuster veränderlich. Eine Labormessung adrenaler Androgene wird deshalb mit Alter, klinischer Fragestellung und gegebenenfalls der Funktion weiterer hormonbildender Organe abgeglichen. [5][18]

Das Mark als neuroendokrines Gewebe

Im Mark liegen Gruppen von Chromaffinzellen nahe an weiten Gefäßen. Sie sind mit sympathischen Nervenzellen verwandt und werden von präganglionären sympathischen Fasern angesteuert. An deren Endigungen wird Acetylcholin freigesetzt. Die Erregung der Markzellen führt zu Calcium-abhängiger Exozytose gespeicherter Katecholamine. Auf diesem Weg wird aus einem Nervensignal eine Hormonabgabe an das Blut. Der unmittelbare nervale Kontakt und die anschließende Verteilung über den Kreislauf greifen ineinander. [6][13][28][46]

Adrenalin und Noradrenalin entstehen aus Tyrosin über mehrere enzymatische Zwischenstufen. Ein Teil der noradrenalinbildenden Zellen kann durch das Enzym PNMT zusätzlich Adrenalin herstellen. Glukokortikoide aus der Rinde unterstützen die entsprechende Enzymausstattung. Die Hormone werden in Sekretvesikeln gespeichert und nach Stimulation freigesetzt. Noradrenalin dient außerdem an vielen sympathischen Nervenendigungen als Überträger in der unmittelbaren Zielorgan-Nachbarschaft. Freisetzungsort und Verteilungsweg unterscheiden daher die nervale Übertragung von der endokrinen Markantwort. [5][6][13][49]

Weshalb die Gewebearchitektur zur Freisetzung passt

In der Rinde liegen die hormonbildenden Zellen entlang eines engmaschigen Kapillarnetzes. Ihre große Ausstattung mit Mitochondrien und glattem endoplasmatischem Retikulum unterstützt die schrittweise Steroidsynthese. Die fertigen Produkte erreichen nach Abgabe in den Zwischenzellraum rasch das Blut. Diese Anordnung verbindet die Aufnahme des Ausgangsstoffs mit den benötigten Enzymreaktionen und dem Abtransport der lipophilen Endprodukte. [5][10][13]

Im Mark liegen dagegen vesikelreiche Zellen an Nervenendigungen und weiten Gefäßen. Ein Erregungsreiz kann einen vorhandenen Vorrat durch Exozytose freisetzen. Die Gefäße nehmen die Produkte auf und verteilen sie im Kreislauf. Der Vergleich macht verständlich, weshalb ein Schnitt durch die Nebenniere zugleich verschiedene Produktionsweisen zeigt: einen zonierten Steroidstoffwechsel und eine nerval auslösbare Sekretabgabe. Die räumliche Verbindung beider Gewebe unterstützt dabei ihre biochemische Zusammenarbeit. [6][10][13]

Zwei gekoppelte Antworten auf eine Anforderung

Bei einer akuten körperlichen Anforderung verändert das sympathische Nervensystem die Organarbeit über direkte Nervenverbindungen und die Markhormone. Adrenerge Rezeptoren beeinflussen je nach Gewebe Herzfrequenz und Kontraktionskraft, Gefäßweite sowie die Verfügbarkeit von Glucose und Fettsäuren. Unterschiedliche Rezeptortypen und örtliche Stoffwechselsignale stimmen die Durchblutung auf die jeweilige Aufgabe ab. Der Körper kann dadurch Kreislauf und Energiesubstrate zeitnah anpassen. [6][28][34]

Parallel kann die CRH-ACTH-Cortisol-Achse stärker aktiv werden. Ihre hormonelle Kaskade und rezeptorabhängigen Zellantworten ergänzen die sympathische Regulation. Wie der gesamte Verlauf ausfällt, hängt von Art, Stärke und Dauer der Anforderung sowie von Tageszeit und Ausgangszustand ab. Diese Verbindung erklärt die enge Zusammenarbeit von autonomem Nervensystem, Stoffwechsel und Hormonen. Sie ist ebenso bei Bewegung und Fasten wie bei Krankheit oder psychischer Belastung bedeutsam. [2][5][6]

Wenn die Rinde zu wenig Hormone bereitstellt

Bei einer primären Nebennierenrindeninsuffizienz liegt die Störung im Rindengewebe. Cortisol kann vermindert sein; häufig ist auch die Aldosteronbildung betroffen. Auch die Verfügbarkeit adrenaler Androgenvorstufen kann sinken. Bei Morbus Addison handelt es sich um eine solche primäre Form. Die fehlende Cortisolrückkopplung kann ACTH erhöhen. Volumenverlust, niedriger Blutdruck und Veränderungen der Elektrolyte passen zu einer eingeschränkten Mineralokortikoidwirkung. Wie stark diese Veränderungen ausfallen, hängt von Ursache und verbleibender Organfunktion ab. [25][27]

Bei einer sekundären Störung steht die verminderte ACTH-Anregung aus der Hypophyse im Vordergrund. Auch hier kann Cortisol fehlen. Die durch Angiotensin II und Kalium regulierte Aldosteronbildung bleibt dabei häufig erhalten. Ein Defizit der übergeordneten hypothalamischen Anregung wird als tertiäre Form eingeordnet. Zu den möglichen Zusammenhängen gehören Erkrankungen der Steuerorgane und eine Unterdrückung der Achse durch längerfristige Glukokortikoidbehandlung. Die Zuordnung primär, sekundär oder tertiär benennt damit den betroffenen Ort im Regelkreis. [25][27]

Überschuss und gezielte Untersuchungen

Ein länger bestehender ausgeprägter Cortisolüberschuss wird als Cushing-Syndrom bezeichnet. Die Ursachen können außerhalb der normalen Rindensteuerung liegen oder durch Glukokortikoidmedikamente entstehen. Bei der Abklärung werden deshalb zunächst Beschwerden, körperliche Veränderungen und sämtliche entsprechenden Arzneimittel erfasst. Je nach Fragestellung folgen standardisierte Untersuchungen wie spätes Speichelcortisol, freies Cortisol im Sammelurin oder ein ärztlicher Suppressionstest. ACTH und passende Bildgebung helfen anschließend, die Quelle einzuordnen. [47][50]

Bei übermäßiger Aldosteronwirkung kann der Blutdruck erhöht sein; Kalium ist bei einem Teil der Betroffenen erniedrigt. Die Beurteilung verbindet Aldosteron mit Renin, Elektrolyten und dem Einfluss von Medikamenten. Bei Verdacht auf Rindeninsuffizienz werden Cortisol und ACTH sowie gegebenenfalls die Reaktion auf eine standardisierte Stimulation untersucht. Schnittbilder beantworten zusätzliche Fragen nach Lage und Form der Organe. Diese verschiedenen Untersuchungsprinzipien verbinden die beobachtete Organantwort mit dem jeweils möglichen Bildungs- oder Steuerungsort. [27][48]

Eine Nebennierenkrise ist ein Notfall

Bei ausgeprägter Cortisolunterversorgung kann sich die Kreislauf- und Stoffwechsellage rasch verschlechtern. Besonders bei bekannter Nebenniereninsuffizienz erfordern starke Schwäche mit Erbrechen, Kollaps oder Bewusstseinsveränderung sofortige Notfallhilfe über 112. Ein vorhandener persönlicher Notfallplan wird dabei umgesetzt. Im Krankenhaus werden fehlende Glukokortikoidwirkung, Flüssigkeit und die auslösende Belastung unmittelbar behandelt. Diese akute Situation erklärt die lebenswichtige Bedeutung einer ausreichenden Rindenfunktion. [26][27]

Im Gesundheitswissen weiterlesen

• Das Hormonsystem
• Die Nieren: Aufbau, Harnbildung und Regulation
• Wasser, Elektrolyte und Säure-Basen-Haushalt
• Das autonome Nervensystem
• ATP, Nährstoffe und Energieumsatz

Die wichtigsten Wege im Vergleich

Wichtige Begriffe

Chromaffinzelle

Neuroendokrine Markzelle, die gespeicherte Katecholamine nach nervaler Anregung abgibt.

ACTH

Vorderlappenhormon mit zentraler Bedeutung für die Cortisolbildung und den Erhalt entsprechender Rindenfunktionen.

Adrenarche

Entwicklungsphase mit zunehmender Verfügbarkeit adrenaler Androgene.

[2][5][6][18]

Diese Zusammenhänge vertiefen

• Hormonsystem: Wie Organe ihren Stoffwechsel gemeinsam steuern
• Hypothalamus und Hypophyse: Zwei Wege vom Gehirn zum Hormonsignal
• Wasser, Elektrolyte und Säure-Basen-Haushalt
• Das autonome Nervensystem: Organregulation in verbundenen Kreisen