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Das Hormonsystem nutzt chemische Botenstoffe (Hormone), die in endokrinen Drüsen abgesondert werden und über das Blut zu den Zielorganen wandern. Die Kinetik ist erster Ordnung: Die Steady-State-Konzentration C_ss = S/k_elim hängt von der Sekretionsrate und der Plasmahalbwertszeit ab. Die Halbwertszeit variiert stark zwischen den Hormonen (Insulin: 5 Min.; Cortisol: 6090 Min.; T4: 7 Tage) und bestimmt, wie schnell das System reagiert.

Die HPA-Achse (Hypothalamus-Hypophyse-Nebenniere) ist das kanonische Beispiel für hormonelle negative Rückkopplung: Stress aktiviert den Hypothalamus (CRH ) Hypophyse (ACTH ) Nebenniere (Cortisol ) negative Rückkopplung auf Hypothalamus und Hypophyse (Cortisol hemmt CRH und ACTH). Das aus drei Kompartimenten bestehende dynamische System erzeugt ultradiane Schwingungen (~2 Stunden) und den zirkadianen Rhythmus (Höhepunkt 8 Uhr morgens, Tiefpunkt 2 Uhr morgens) von Cortisol.

Das Goodwin-Modell (dreistufiger Verzögerungsrepressor) erklärt die Entstehung zirkadianer Oszillationen (~24 h): Die mRNA (X) produziert Protein (Y), das einen Repressor (Z) bildet, der die Transkription von X hemmt. Bei ausreichender Verzögerung und Nichtlinearität (n 3 in der Hemmfunktion) oszilliert das System spontan. Dieses Modell beschreibt die zirkadiane molekulare Uhr (CLOCK/BMAL1/PER/CRY-Gene bei Säugetieren).

Der Anteil der besetzten Rezeptoren (Hill-Isotherme) bestimmt die biologische Reaktion: E = E_max × [H]^n/([H]^n + K_D^n). Bei hormoneller Resistenz (Hypothyreose mit erhöhtem TSH, aber normalem T4, Insulinresistenz) ist die effektive K_D erhöht (oder verringert): Für den gleichen Effekt wird mehr Hormon benötigt. Die Diagnose wird mit Stimulations- oder Suppressionstests gestellt, die die Reaktionsfähigkeit des Zielgewebes bewerten.

Die Schilddrüsenachse (TSH T4 T3 Rückmeldung auf TSH) hat die empfindlichste und präziseste Rückmeldung vom endokrinen System: Die Beziehung zwischen TSH und freiem T4 ist logarithmisch linear mit n_T 23 (Hill), was bedeutet, dass kleine Veränderungen im freien T4 große Veränderungen im TSH hervorrufen. Deshalb ist TSH der beste Funktionsmarker der Schilddrüse: Ein normaler TSH (0,44 U/ml) schließt eine klinisch signifikante Schilddrüsenfunktionsstörung praktisch aus.

>Modell

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Beschreibung

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