Wat een hormoon precies is, hoe het via een receptor werkt en waarin eiwit- en steroïdhormonen verschillen, staat bij het begrip hormoon. Hier gaat het om het stelsel als geheel: welke klier wat maakt, hoe die klieren elkaar aansturen en hoe de regelkringen werken, met de bloedsuiker als uitgewerkt voorbeeld.
Hormoonklieren en hun hormonen
Hormoonklieren heten ook endocriene klieren ('naar binnen afscheidend'): ze hebben geen afvoerbuis, maar geven hun product direct af aan het bloed dat erlangs stroomt. Exocriene klieren, zoals zweet- en speekselklieren, hebben wel een afvoerbuis. De alvleesklier is allebei: het grootste deel maakt verteringssap voor de darm, verspreid daartussen liggen ongeveer een miljoen eilandjes van Langerhans die hormonen maken.
| Klier | Hormoon | Belangrijkste effect |
|---|---|---|
| Hypothalamus (hersenen) | afgifte- en remhormonen (zoals TRH) | stuurt de voorkwab van de hypofyse aan |
| Hypofyse, voorkwab | groeihormoon | groei van botten en spieren, eiwitsynthese |
| TSH, ACTH, FSH, LH, prolactine | sturen schildklier, bijnierschors, eierstokken/testes en melkklieren aan | |
| Hypofyse, achterkwab | ADH (antidiuretisch hormoon), oxytocine | ADH: nieren houden meer water vast; oxytocine: weeën en toeschietreflex bij borstvoeding |
| Epifyse (pijnappelklier) | melatonine | dag-nachtritme; wordt vooral in het donker gemaakt |
| Schildklier | thyroxine (T4) en T3 | verhoogt de stofwisseling en warmteproductie; nodig voor groei en hersenontwikkeling |
| Bijschildklieren | parathormoon | verhoogt het calciumgehalte van het bloed |
| Bijnierschors | cortisol, aldosteron | cortisol: stresshormoon, verhoogt bloedsuiker, remt ontsteking; aldosteron: nieren houden natrium vast |
| Bijniermerg | adrenaline (en noradrenaline) | vlucht-of-vechtreactie: hartslag, bloeddruk en bloedsuiker omhoog |
| Alvleesklier (eilandjes van Langerhans) | insuline, glucagon | insuline verlaagt de bloedsuiker, glucagon verhoogt hem |
| Eierstokken | oestrogeen, progesteron | vrouwelijke geslachtskenmerken, menstruatiecyclus, zwangerschap |
| Testes (zaadballen) | testosteron | mannelijke geslachtskenmerken, zaadcelvorming, spieropbouw |
Ook organen die geen 'klier' heten maken hormonen: de nieren maken EPO (stimuleert de aanmaak van rode bloedcellen, bekend van dopingschandalen in het wielrennen), vetweefsel maakt leptine (verzadigingssignaal) en de maag maakt ghreline (hongersignaal).
De hypothalamus en de hypofyse: de regelkamer
De hypofyse is een klier ter grootte van een erwt onder de hersenen. Omdat haar hormonen veel andere klieren aansturen, heet ze wel de 'dirigent' van het hormoonstelsel. Maar de hypofyse krijgt zelf weer opdrachten van de hypothalamus, een hersengebied dat ook lichaamstemperatuur, honger en dorst bewaakt. Hier komen het zenuwstelsel en het hormoonstelsel samen: zenuwcellen in de hypothalamus maken hormonen.
De sturing loopt vaak in drie trappen. Voor de schildklier ziet dat er zo uit:
- De hypothalamus maakt TRH, dat via een klein bloedvatenstelsel naar de voorkwab van de hypofyse gaat.
- De hypofyse geeft TSH (schildklierstimulerend hormoon) af aan het bloed.
- De schildklier maakt thyroxine, waarvoor ze jodium nodig heeft. Thyroxine verhoogt in vrijwel alle cellen de stofwisseling.
- Een hoge thyroxinespiegel remt de afgifte van TRH en TSH. Minder TSH betekent minder thyroxine.
Die laatste stap verklaart een klassiek ziektebeeld. Bij een tekort aan jodium kan de schildklier te weinig thyroxine maken. De remming valt weg, de hypofyse blijft veel TSH afgeven en de schildklier groeit door die voortdurende prikkel uit tot een zichtbare zwelling in de hals: een struma (krop). Om die reden wordt in Nederland jodium toegevoegd aan bakkerszout en keukenzout. Bij pasgeborenen wordt met de hielprik gecontroleerd of de schildklier werkt, omdat een tekort aan thyroxine in de eerste levensjaren de hersenontwikkeling blijvend schaadt.
Negatieve terugkoppeling: de thermostaat van het lichaam
De meeste hormoonspiegels worden geregeld volgens hetzelfde schema, vergelijkbaar met een thermostaat in huis:
- Een sensor meet een waarde (de bloedsuiker, de hoeveelheid water in het bloed, de thyroxinespiegel).
- Wijkt de waarde af van de normwaarde, dan geeft een klier meer of minder hormoon af.
- Het hormoon brengt in de doelorganen een effect op gang dat de afwijking tegenwerkt.
- Het effect remt zelf de afgifte weer: de kring is gesloten.
Het resultaat is homeostase: een stabiel inwendig milieu. Een tweede voorbeeld: als je veel zweet, stijgt de concentratie opgeloste stoffen in je bloed. De hypothalamus meet dat en laat de achterkwab van de hypofyse meer ADH afgeven. Daardoor nemen de nieren meer water terug uit de voorurine, je plast minder en donkerder, en de concentratie daalt weer. Alcohol remt de afgifte van ADH; daarom moet je na het drinken van alcohol verhoudingsgewijs veel plassen en droog je uit.
Er bestaat ook positieve terugkoppeling, waarbij het effect de afgifte juist versterkt. Het bekendste voorbeeld is de bevalling: druk van het hoofd van de baby op de baarmoederhals zorgt voor afgifte van oxytocine, oxytocine versterkt de weeën, de weeën vergroten de druk. Die kring stopt pas als het kind geboren is. Positieve terugkoppeling is dus geschikt voor een proces dat moet 'doorschieten' naar een eindpunt, niet voor het stabiel houden van een waarde.
Uitgewerkt voorbeeld: de bloedsuikerspiegel
De concentratie glucose in het bloed ligt bij een gezond mens nuchter tussen ongeveer 4 en 6 mmol/L en stijgt na een maaltijd kortstondig tot hooguit zo'n 8 mmol/L. De hersenen draaien vrijwel alleen op glucose, dus te laag is gevaarlijk; te hoog beschadigt op den duur bloedvaten, nieren, ogen en zenuwen.
Na een maaltijd stijgt de bloedsuiker. De bètacellen in de eilandjes van Langerhans merken dat zelf, zonder tussenkomst van de hersenen, en geven insuline af. Insuline zorgt dat spier- en vetcellen glucosetransporteurs in hun membraan zetten en glucose opnemen, en dat de lever glucose omzet in glycogeen. De bloedsuiker daalt, en daarmee ook de insulineafgifte.
Tussen de maaltijden en bij inspanning daalt de bloedsuiker. Dan geven de alfacellen glucagon af. Glucagon laat de lever glycogeen afbreken tot glucose en aan het bloed afgeven. De lever bevat zo'n 100 gram glycogeen, genoeg voor ongeveer een nacht vasten. Bij acute stress helpen adrenaline en cortisol mee de bloedsuiker te verhogen. Insuline is het enige hormoon dat de bloedsuiker verlaagt; er zijn meerdere die hem verhogen.
Rekenvoorbeeld 1: hoeveel suiker zit er in je bloed?
Een volwassene heeft ongeveer 5 liter bloed. Bij een bloedsuiker van 5 mmol/L is dat 5 L × 5 mmol/L = 25 mmol glucose. De molaire massa van glucose (C₆H₁₂O₆) is 180 g/mol, dus 0,025 mol × 180 g/mol = 4,5 gram: ongeveer één theelepel suiker in al je bloed samen. Een blikje frisdrank van 330 ml bevat zo'n 35 gram suiker, waarvan ongeveer de helft glucose, dus circa 17 gram. Dat is bijna vier keer zoveel als er in je bloed zit. Zonder insuline, die de glucose tijdens de opname uit de darm steeds wegzet in lever en spieren, zou de bloedsuiker naar gevaarlijke hoogte schieten.
Hormoonstelsel en zenuwstelsel vergeleken
| Hormoonstelsel | Zenuwstelsel | |
|---|---|---|
| Signaal | chemisch: hormoon | elektrisch (impuls), bij de synaps chemisch |
| Transport | via het bloed, door het hele lichaam | via uitlopers van neuronen, naar één bepaalde plek |
| Snelheid | seconden (adrenaline) tot uren of dagen | milliseconden |
| Duur van het effect | lang: minuten tot jaren | kort: stopt vrijwel direct na de prikkel |
| Wie reageert | alle cellen met de juiste receptor, vaak in veel organen tegelijk | alleen de spier- of kliercellen waar de zenuw eindigt |
| Typische taken | groei, stofwisseling, puberteit, bloedsuiker, waterhuishouding | reflexen, beweging, waarneming, denken |
In de praktijk werken ze samen. Als je schrikt, activeert het sympathische zenuwstelsel binnen een fractie van een seconde het hart en ook het bijniermerg. Dat geeft adrenaline af aan het bloed, waardoor het effect verspreid wordt naar alle organen en minutenlang aanhoudt. Noradrenaline is zelfs beide: neurotransmitter in de synaps en hormoon in het bloed.
Diabetes type 1 en type 2
Bij diabetes mellitus ('suikerziekte') werkt de bloedsuikerregeling niet goed en blijft de bloedsuiker te hoog. De diagnose wordt gesteld bij een nuchtere bloedsuiker van 7,0 mmol/L of hoger (of niet-nuchter 11,1 mmol/L of hoger). In Nederland hebben ruim een miljoen mensen diabetes.
| Type 1 | Type 2 | |
|---|---|---|
| Oorzaak | auto-immuunziekte: het afweersysteem vernietigt de bètacellen | cellen reageren minder op insuline (insulineresistentie); de aanmaak schiet op den duur tekort |
| Insuline | vrijwel geen aanmaak meer | aanmaak aanwezig, eerst vaak zelfs verhoogd |
| Aandeel | ongeveer 10 procent | ongeveer 90 procent |
| Begint meestal | bij kinderen en jongvolwassenen, vrij plotseling | na het 40e jaar, sluipend; steeds vaker ook jonger |
| Risicofactoren | erfelijke aanleg; niet door leefstijl | overgewicht, weinig beweging, leeftijd, erfelijkheid |
| Behandeling | altijd insuline (pen of pomp) | leefstijl, tabletten (zoals metformine), later soms insuline |
De klassieke klachten, veel plassen en veel dorst, laten zich goed verklaren. Boven een bloedsuiker van ongeveer 10 mmol/L (de nierdrempel) kunnen de nieren niet alle glucose uit de voorurine terugnemen. De glucose in de urine houdt door osmose extra water vast, waardoor je meer plast en uitdroogt. Omdat bij type 1 de cellen zonder insuline geen glucose kunnen opnemen, verbrandt het lichaam vet en valt de patiënt af.
Insuline werd in 1921 in Toronto ontdekt door Frederick Banting en Charles Best; in januari 1922 kreeg de 14-jarige Leonard Thompson als eerste patiënt een injectie. Tot dan was type 1-diabetes binnen enkele jaren dodelijk.
Rekenvoorbeeld 2: insuline bij een maaltijd
Iemand met type 1-diabetes gebruikt een koolhydraatratio van 1 eenheid snelwerkende insuline per 10 gram koolhydraten (die ratio verschilt per persoon en wordt met de arts bepaald). Een maaltijd met 4 boterhammen (4 × 13 g = 52 g koolhydraten) en een glas melk (12 g) bevat 64 g koolhydraten. De benodigde dosis is 64 / 10 ≈ 6,5 eenheden. Gaat hij daarna sporten, dan spuit hij minder: spieren nemen tijdens inspanning ook zonder insuline glucose op, en te veel insuline geeft een hypo (bloedsuiker onder 4 mmol/L), met trillen, zweten en honger. Die klachten komen van de adrenaline die het lichaam dan afgeeft.
Veelgestelde vragen
Wat is het hormoonstelsel?
Het hormoonstelsel (endocriene systeem) bestaat uit alle hormoonklieren en de hormonen die ze maken. De klieren geven hun hormonen rechtstreeks af aan het bloed, dat ze door het hele lichaam vervoert. Alleen cellen met een passende receptor reageren erop.
Welke hormoonklieren heeft de mens?
De belangrijkste zijn de hypothalamus, de hypofyse, de epifyse (pijnappelklier), de schildklier, de bijschildklieren, de bijnieren, de eilandjes van Langerhans in de alvleesklier en de geslachtsklieren: eierstokken bij vrouwen en testes (zaadballen) bij mannen.
Wat is het verschil tussen insuline en glucagon?
Insuline verlaagt de bloedsuiker: het laat lever-, spier- en vetcellen glucose opnemen en in de lever glucose opslaan als glycogeen. Glucagon verhoogt de bloedsuiker: het laat de lever glycogeen afbreken tot glucose. Beide worden gemaakt in de eilandjes van Langerhans van de alvleesklier: insuline door bètacellen, glucagon door alfacellen.
Wat is negatieve terugkoppeling?
Negatieve terugkoppeling is een regelkring waarin het effect van een hormoon de afgifte van dat hormoon remt. Stijgt een waarde boven de normwaarde, dan zet het lichaam een reactie in die hem weer laat dalen, en omgekeerd. Zo blijft bijvoorbeeld de bloedsuikerspiegel binnen nauwe grenzen.
Wat is het verschil tussen diabetes type 1 en type 2?
Bij type 1 vernietigt het eigen afweersysteem de bètacellen, waardoor de alvleesklier geen insuline meer maakt; patiënten moeten insuline spuiten. Bij type 2 reageren de cellen minder goed op insuline (insulineresistentie) en schiet de aanmaak op den duur tekort; dit hangt sterk samen met overgewicht, leeftijd en erfelijkheid en is veel vaker.
Waarom werken hormonen trager dan zenuwen?
Hormonen worden met het bloed vervoerd, en één rondgang van het bloed duurt ongeveer een minuut. Daarna moeten ze nog aan receptoren binden en in de doelcel een reactie op gang brengen, soms door genen aan te zetten. Zenuwimpulsen gaan via een vaste verbinding met snelheden tot 120 m/s.