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Cortisol

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Cortisol

Cortisol ist kein Neurotransmitter, sondern ein (Stress-)Hormon. Es ist das wichtigste Hormon der HPA-Achse.

1. Arbeitsweise des Cortisolsystems

Cortisol ist das wichtigste Stresshormon der HPA-Achse. Seine Wirkung geht weit über Stresssymptome hinaus.
Die Bedeutung von Cortisol betrifft primär die Regelung der HPA-Achse (insbesondere deren Wiederabschaltung), die Steuerung des Immunsystems (Beendigung der Entzündungsreaktion und Erhöhung der Fremdkörperbekämpfung, TH1-/TH2-Shift) und nur nachrangig die Vermittlung von Stressreaktionen.
Mehr hierzu unter Die HPA-Achse / Stressregulationsachse.

1.1. Reaktion, Bindung

Das für Stress ebenfalls höchst relevante Katecholaminsystem (Katecholamine: Dopamin, Noradrenalin, Adrenalin) reagiert schnell über G-Protein-gekoppelte Rezeptoren.

Das Cortisolsystem reagiert demgegenüber

  • einerseits langsam über eine Regulation der Genexpression und

  • ausserdem schnell durch nicht-genexpressionsverändernde Mechanismen (Rezeptorbindung)

  • Das von der Nebenniere ins Blut abgegebene Cortisol wird zu 90% an Proteine gebunden. Erst wenn die Bindungskapazität dieser Proteine überschritten ist, bindet Cortisol unspezifisch an Albumin und wird im Blut frei.1

  • Erhöhungen von Cortisol korrelieren mit einer gleichzeitigen stressinduzierten Freisetzung von Noradrenalin und der α1-adrenergen Rezeptoraktivierung.23

  • Höhere Aggressivität korreliert mit geringerer Erregung nach einer persönlichen Zurückweisung als Stressor.4
    Aggressivität korreliert demnach mit einer abgeflachten Cortisolstressantwort.

  • Hohe Zurückhaltung und soziale Erwünschtheit korrelieren in den meisten Studien mit einer erhöhten Cortisolstressantwort auf den Stressor einer sozialen Ablehnung.5

  • Männer zeigen eine höhere Cortisolstressantwort als Frauen67

  • Cortisol beeinflusst das Lernen bei Angst, Furcht und anderem Stress.8

1.2. Rezeptoren

Cortisol bindet an zwei Rezeptortypen, den Mineralocorticoidrezeptor (MR) und den Glucocorticoidrezeptor (GR). Diese sind unterschiedlich cortisolaffin und bilden daher gemeinsam ein Rezeptorsystem, das unterschiedliche Aufgaben hat.

Die MR- und GR-Rezeptoren werden bei Cortisolbindung auf verschiedene Weisen aktiv:

  • unmittelbar (hormonelle Wirkung, schnell)
  • genexprimierende Wirkung (langsam) als Transkriptionsfaktor:
    • Adressierung der MR oder GR
    • bewirkt Rezeptor-Translokation in den Zellkern.
      Dabei ziehen sich die Rezeptoren in den Zellkern zurück und können dann nicht mehr angesprochen werden. Dies bewirkt eine Verringerung der Rezeptoraktivität.
    • dort direkte oder indirekte Interaktion mit spezifischen Glucocorticoid Response Elements (GRE) in der nukleären DNA
    • verändert Expression zahlreicher Gene.9
      z.B. von
      • Enzymen der Gluconeogenese
      • β2-Adrenozeptoren

1.2.1. Mineralocorticoidrezeptor (MR)

  • Cortisol bindet an MR 10 mal stärker als an GR
  • größte Dichte:10
    • in limbischen Neuronen
    • Hippocampus
    • Gyrus dentates
    • Amygdala
    • laterale Septumkerne
    • in einigen corticalen Regionen
  • die MR regeln
    • die Auswirkungen des basalen Cortisolspiegels
    • die Bewertung neuer Situationen
    • die Einleitung und Organisation der Stressantwort

1.2.2. Glucocorticoidrezeptor (GR)

  • wird aufgrund seiner 10 fach schwächeren Cortisolbindung nur bei sehr hohen Cortisolspiegeln adressiert, wenn also alle MR belegt sind
  • größte Dichte:10
    • im parvozellulären paraventrikulären Kern (PVN) des Hypothalamus (erste Stufe der HPA-Achse)
    • in Neuronen aufsteigender aminerger Pfade
    • in limbischen Neuronen, die die PVN-Funktion transsynaptisch über Pfade modulieren, die auf ein inhibitorisches hypothalamisches GABA-Netzwerk einwirken, das den PVN umgibt
    • Hippocampus
      • nicht in CA3 von Erwachsenen
    • Gyrus dentatus
    • Amygdala
    • laterale Septumkerne
    • in einigen corticalen Regionen
  • die GR regeln1011
    • die Wiederabschaltung der HPA-Achse zur Beendigung der Stressreaktion
    • die Mobilisierung von Energie für die Erholungs- und Wiederherstellungsphase
    • die Förderung von Gedächtnisbildung zur Erinnerung des aktuellen Stressprozesses für zukünftige Stressreaktionen
    • die Aktivierung von CRH und aufsteigenden aminergen Pfaden in der Amygdala
    • die Metabolisierung von Enzymen
    • anti-inflammatorische Wirkung durch Bindung con Cortisol an GR im Zytosol der Leukozyten9
      • induziert Synthese anti-inflammatorischer Zytokine
      • hemmt NF-κB (einer der wichtigsten pro-inflammatorischen Transkriptionsfaktoren)

1.2.3. Rezeptordimere: MRMR, GRGR, MRGR

Wenn sich MR- und GR-Rezeptoren zugleich in einer Zelle befinden, können sie heterodimerisieren, d.h. MRGR bilden. MRGR binden bei Aktivierung durch an DNA mit hoher Affinität. Möglicherweise dienen die drei verschiedene Dimere – MRMR, GRGR und MRGR – aufgrund unterschiedlicher Affinität zu Corticosteroiden dazu, die zelluläre Sensibilität auf unterschiedliche Corticoidkonzentrationen zu erhöhen. Die Cortisolspiegel differieren über den zirkadianen Rhythmus und nach Stressbelastung stark.12

1.2.4. Stress verändert das GR-/MR-Gleichgewicht

  • Frühkindlicher Stress führt zu einer verringerten Ausprägung der GR, während die Anzahl der MR nicht verringert oder sogar erhöht ist.
    Corticosteroid-Rezeptor-Hypothese der Depression Dies bedeutet, dass die Abschaltung der HPA-Achse beeinträchtigt wird.
  • Langfristige Hypersekretion von Glucocorticoiden unter Stress bewirkt eine Downregulation der Glucocorticoidrezeptoren (GR) im Hippocampus.
    Bei kurzfristigen Stresssituationen entsteht keine Downregulation, der negative Feedbackmechanismus bleibt intakt. Langanhaltender Stress bewirkt eine Downregulation der GR, so dass die (durch die GR vermittelte) Abschaltung der HPA-Achse durch Cortisol nicht mehr funktioniert.13
  • Zusammen mit der bei ADHS (mit Hyperaktivität) abgeflachten Cortisolstressantwort führen verringerte GR-Level zu einer verminderten Abschaltreaktion der GR. Die HPA-Achse fährt dadurch nicht wieder herunter, sondern bleibt daueraktiviert.
  • Bei ADS sind die Cortisolantworten auf akuten Stress dagegen überhöht, so dass die GR häufig adressiert werden, weshalb bei ADS im Gegensatz zu ADHS ein übermäßig häufiges oder zu frühes Herunterfahren der HPA-Achse vorliegen dürfte.
  • Ein für die MR zuständiges Gen ist ein Kandidatengen für die Entstehung von AD(H)S.14

1.3. Tonisches (basales) und phasisches (stressbedingtes) Cortisol

Cortisol hat über den basalen (tonischen) Cortisolspiegel, der einem circadianen Tagesrhythmus unterliegt, Regelungsfunktionen außerhalb der Stressregulation.
Die phasische (akute) Cortisolstressantwort hat dagegen spezifische Aufgaben hinsichtlich der Stressregulation.

Die Tagesaufgaben von Cortisol werden über den Mineralocorticoidrezeptor (MR) abgewickelt, der 10 mal cortisolaffiner ist als der Glucocorticoidrezeptor (GR). Da niedrigere Cortisolspiegel zunächst eine Bindung an den MR eingehen, wird der GR nur bei sehr hohen Cortisolspiegeln aktiviert, wie sie als Reaktion auf einen akuten schweren Stressor auftreten (Cortisolstressantwort).

1.4. Circadianer basaler Cortisolrhythmus

  • Die Hormonstaffel der HPA-Achse wird über den Tag verteilt in 7 bis 10 Schüben ausgeschüttet.
  • Blutcortisolwerte:
    • höchster Wert 30 bis 60 Minuten nach dem Aufwachen (Cortisol Awakening Response, CAR)
      • üblich: 165–690 nmol/l (Cortisol total) bzw. 5–23 nmol/l (freies Cortisol).
    • sehr starkes Abfallen bis 9 Uhr Vormittags
    • weiter deutliches Abfallen bis zum Mittag
    • schwaches weiteres Abfallen bis zum Abend
    • niedrigster Wert vor dem Schlafen und in erster Schlafphase
    • ca. 2 Stunden nach Mitternacht leichter Anstieg bis zum Aufstehen
    • Messungen müssen über Tagesprofil oder zu identischer Tageszeit erfolgen
    • Cortisol kann sich (wie auch andere Stresshormone) bereits durch Einstich bei Blutabnahme erhöhen. Siehe hierzu unten unter Messung von Cortisol.
    • Speichelcortisolwerte entsprechen den Blutcortisolwerten

2. Cortisol-Agonisten und Antagonisten

2.1. Cortisol-Agonisten

Cortisol verstärkend sind:

  • ACTH
  • Noradrenalin15
  • IGF116
    • IGF1 besitzt eigene IGF1-Rezeptoren, die in der gesamten Nebenniere anzutreffen sind. Verringerte IGF1-Spiegel und ein Kaloriendefizit können so einen erniedrigten Cortisolspiegel verursachen.
  • Serotonin
    • Serotonin-Vorstoffe erhöhen den Cortisolspiegel
      • D,L-5-hydroxytryptophan (Oxitriptan, Zwischenprodukt bei der Serotoninsynthese aus L-Tryptophan)17
      • Tryptophan18
    • Serotoninwiederaufnahmehemmer erhöhen den Cortisolstressantwort
      • Escitalopram in höherer Dosierung (20 mg) erhöht die Cortisolantwort auf akuten Stress1920
      • Fluvoxamin21
        • Fluvoxamin ist ein SSRI, so dass die Cortisolerhöhung dem oben beschriebenen Muster von Serotonin folgt
      • Desipramin21
        • Desipramin ist neben der vorrangigen Noradrenalinwiederaufnahmehemmung sekundär auch ein Serotoninwiederaufnahmehemmer, so dass die Cortisolerhöhung dem oben beschriebenen Muster von Serotonin folgt
        • folglich auch Imipramin, da dies zu Desipramin umgewandelt wird
      • Gleiches wurde für andere SSRI berichtet22
    • Serotonin-Agonisten erhöhen den Cortisolspiegel
      • D-Fenfluramin (ein wegen Herzklappenschädigung nicht mehr erhältliches Medikament) erhöht den Cortisolspiegel23
  • Koffein
    • erhöht den Noradrenalinspiegel im Ruhezustand und die Noradrenalinstressantwort24
    • potenziert (verdoppelt) die Adrenalinstressantwort24
    • potenziert (verdoppelt) die Cortisolstressantwort24
    • Die Effekte waren unabhängig von der Menge und Gewohnheit des Kaffeekonsums. Es scheinen keine Gewöhnungseffekte einzutreten.24
    • Die koffeinbedingte Cortisolerhöhung tritt bei Frauen wie bei Männern auf, differiert aber in der Wirkung etwas.6
  • Nahrungsaufnahme
    • Proteinreiche Mahlzeiten erhöhten den Cortisolspiegel, im Gegensatz zu proteinarmen Mahlzeiten25
    • Nahrungsaufnahme erhöhte in 37 von 40 Probanden den Cortisolspiegel26
    • Bei Frauen könnte die Cortisolreaktion stärker durch metabolische Effekte bestimmt werden als bei Männern6

2.2. Cortisol-Antagonisten

Cortisol hemmend sind:

  • FKB51 (FKBP51, FK506-binding protein 51)
    FKB51 ist ein funktioneller Antagonist des GR-Glucocorticoidrezeptors.27
  • Oxytocin, nasal gegeben, schwächt die Cortisolantwort auf akuten Stress dosisabhängig ab.28
  • Mifepriston (RU-486)2930
  • Nahrungsmangel und anderer IGF1-Mangel kann die Cortisolproduktion hemmen.

3. Regelbereiche von Cortisol

Cortisol überwindet die Blut-Hirn-Schranke (anders als Adrenalin und Noradrenalin) und kann so im Körper als Hormon und Gehirn als Neurotransmitter agieren.

3.1. Verhaltenswirkung von Cortisol

Cortisol verändert:

  • Stimmung3132
  • Verhalten31
    • submissives Verhalten33
  • Gefühle32
    • z.B. Furcht31
  • Gedächtnisleistung32
    • bei moderatem Niveau: Verbesserung31
    • bei hohem Niveau: Verschlechterung31
      • Eine stressinduzierte Cortisolfreisetzung führt im PFC zu einer Überstimulation der Noradrenalin-α1-Rezeptoren. Noradrenalin beeinträchtigt über Noradrenalin-α1-Rezeptoren die Funktion von PFC und Arbeitsgedächtnis. Die gleichzeitige Adressierung dieser Rezeptoren verstärkt diesen Effekt.34

3.2. Endokrine Wirkung von Cortisol

  • Wirkung auf Neurotransmitter
    • Bildung von Katecholaminen (Dopamin, Noradrenalin)31
    • Beeinflusst Serotoninrezeptoren31

3.2.1. Cortisol als Agonist (aktivierend)

Cortisol wirkt verstärkend auf

  • Dopamin353637
    • eine stressinduzierte Cortisolfreisetzung führt im PFC zu einer Überstimulation der Dopamin D1-Rezeptoren. Dies wurde mit einer beeinträchtigten PFC-Funktion und Defiziten im Arbeitsgedächtnis in Verbindung gebracht.34
      Cortisol blockiert im PFC Katecholamintransporter auf Gliazellen ausserhalb der Synapsen, die den Abtransport überschüssigen Dopamins und Noradrenalins aus den Zellen bewirken. Fällt dieser Abtransport aus, erhöht dies den Dopamin- und Noradrenalinspiegel in den Zellen und damit deren Wirkung.34
    • Glucocorticoide regulieren die Dopaminfreisetzung im PFC und im ventralen Tegmentum (VTA, eine der wichtigsten Hirnregionen der Dopaminproduktion) über Glucocorticoidrezeptoren (GR) im PFC (und nicht im VTA) und verändern das Abfeuern von dopaminergen Projektionen.34
  • Noradrenalin
    • Cortisol blockiert im PFC Katecholamintransporter auf Gliazellen ausserhalb der Synapsen, die den Abtransport überschüssigen Dopamins und Noradrenalins aus den Zellen bewirken. Fällt dieser Abtransport aus, erhöht dies den Dopamin und Noradrenalinspiegel in den Zellen und damit deren Wirkung. Erhöhte Noradrenalinspiegel im PFC beeinträchtigen die Funktion des PFC.34
  • Serotonin
    • Zumindest kurzfristig erhöhen Cortisol und Stress den Serotoninspiegel.38
      • Stress erhöht die neuronale Serotoninaktivität in den dorsalen Raphekernen (DRN). Dadurch
        • erhöhte cFos-Expression in 5-HT-Neuronen
        • 5-HT-Freisetzung in den DRN und in den von ihnen mit Serotonin adressierten Gehirnregionen.
      • Nur auswegloser, nicht aber behebbarer Stress führt zu einer Serotoninerhöhung in DRN, Hippocampus und Amygdala.
        Fliehbarer und nicht unvermeidlicher Stress erhöht dagegen die Serotoninfreisetzung im periaquäduktalen Grau.
        Corticosteron spielt bei diesen Effekten eine entscheidende Rolle, indem es die Tryptophan-Hydroxylase-Aktivität und den Serotoninstoffwechsel im Gehirn stimuliert.
        Anders als die noradrenergen Zellen im Nucleus coeruleus erhöht sich die Feuerrate der Serotoninzellen der DRN durch Stress nicht, obwohl Stress die cFos-Expression erhöht.
  • das mesocorticolimbische dopaminerge System39
  • den peptidergen CRH-Kern der Amygdala39

3.2.2. Cortisol als Antagonist (hemmend)

  • CRH
    Glucocorticoide (Cortisol) hemmen die CRH-Produktion und damit die erste Stufe der HPA-Achse.39
  • Noradrenalin
    Glucocorticoide (Cortisol) hemmen die Noradrenalin-Produktion im Nucleus coeruleus, und damit mittelbar die Wirkungen von Noradrenalin.39
    Noradrenalin regt die CRH-Produktion an und hemmt (bei grösseren Mengen) die Funktion des PFC.
  • Serotonin
    Im Falle einer verringerten Verfügbarkeit des Serotonin-Vorläufers Tryptophan bewirkt Cortisol eine verringerte Synthese, Freisetzung und des Stoffwechsels von Serotonin und damit ein erhöhtes Risiko für Depressionen.40
  • Beta-Endorphin
  • Cortisol verringert Melatonin in Fischen41
  • Gonadotropin-Ausschüttung in der Hypophyse39
  • Wachstumshormon-Produktion39
  • Thyreotropin- (Thyrotropin)-Sekretion39
  • unterdrückt die 5′-Deiodinase, die das relativ inaktive Tetraiodothyronin (T4) in Triiodothyronin (T3) umwandelt39
  • macht die Zielgewebe von Sexualsteroiden und Wachstumsfaktoren resistent gegen diese39
  • wirkt mittels Insulin auf das Fettgewebe,39 was
    • viszerale Adipositas39
    • Insulinresistenz39
    • Dyslipidämie39
    • Hypertonie (metabolisches Syndrom X) 39
      • welches direkte Auswirkungen auf den Knochen hat39
      • und so Osteoporose bewirken kann39

3.2.3. Wirkung von Cortisol auf HPA-Achse

3.2.3.1. Cortisol beendet die Aktivierung der HPA-Achse
  • Cortisol ist das (zeitlich) letzte Stresshormon der HPA-Achse und hat neben einigen Stressaktivierungen auch die Aufgabe, die auf eine begrenzte Aktivitätsdauer ausgelegte HPA-Achse wieder herunterzuregeln. Dies funktioniert, indem lediglich die Glucocortikoid-Rezeptoren (GR), die etwa nur 1/10 so empfindlich sind wie die Mineralocorticoid-Rezeptoren (MR) (die beide auf Cortisol ansprechen), die Herunterregulation der HPA-Achse bewirken. Niedrige Cortisolspiegel, die nur die MR auslasten, bewirken keine HPA-Achsen-Hemmung, sondern nur besonders hohe Cortisolspiegel (bei denen nach der Sättigung der empfindlicheren MR-Rezeptoren auch die unempfindlichen GR-Rezeptoren angesprochen werden).42
  • Sind die GR aktiviert, regeln sie die HPA-Achse herunter, indem sie die Ausschüttung von
    CRH
    Vasopressin
    – Cytokinen und
    – POMC verringern
    und (zumindest bei Ratten) die Informationsabspeicherung erleichtern.43 Dadurch werden erfolgreiche Stressbewältigungsstrategien leichter im Gedächtnis abgespeichert.

3.3. Cortisol und das Immunsystem

3.3.1. Cortisol hemmt (die von CRH geförderten) Entzündungen

  • Cortisol ist der stärkste körpereigene Immunsystemunterdrücker, vorwiegend durch Hemmung des entzündungsfördernden Transkriptionsfaktors NF-kappa B (NF-kB)
    Bei Stress fördert der Sympathikus (aktivierender Teil des bei Stress früh eingreifenden vegetativen Nervensystems) die Entstehung pro-inflammatorischer (entzündungsfördernder) Zytokine (Entzündungsproteine oder T-Helfer-Typ1-Zytokine = TH1-Zytokine), z.B. Tumor-Nekrose-Faktor alpha, Interleukin IL-1, IL-2 und IL-12, Interferon gamma), die jedoch nur kurzfristig vorteilhaft sind. Sind sie (aufgrund langanhaltendem Stress) zu lange aktiv, greifen sie Zellen und Gewebe an, was neben der Entartung von Zellen (Krebs) und der Schädigung des Immunsystems zu chronisch entzündlichen Darmerkrankungen führen kann.
  • Um die Wirkung der von CRH geförderten pro-inflammatorischen Zytokine zeitlich zu begrenzen, wirkt das von der HPA-Achse (bei Stress spät eingreifend) ausgeschüttete Cortisol hemmend auf die pro-inflammatorischen Zytokine.
  • Cortisol hemmt die Produktion von Interleukin IL-12 und IL-1844
    • dies hemmt TH1-Antworten
      • diese ist gekennzeichnet durch Hemmung von
        • Immunglobulin IG-G3-Antikörper
        • Tumornekrosefaktor TNF-a,
        • Interferon IFN-c
        • Interleukin IL-2
  • Cortisol aktiviert Abwehr von Fremdkörpern (Bakterien, Parasiten)4544
    • Cortisol fördert TH2-Antworten
      • dies ist gekennzeichnet durch Förderung anti-inflammatorischer (entzündungshemmender) Zytokine (T-Helfer-Typ2-Zytokine / TH-2-Zytokine), z.B.
        • Interleukin IL-4,
        • Interleukin IL-5
        • Interleukin IL-6
          • Stress verursacht eine erhöhte Cortisol- und TNF-α-Stressantwort. Bei Gewöhnung an den Stressor verringert sich die Cortisolstressantwort, scheinbar aber nicht (oder langsamer?) die IL-6-Stressantwort.46
        • Interleukin IL-10
        • Interleukin IL-13.
      • diese TH-2-Zytokine wehren extrazelluläre Erreger (Bakterien, Parasiten) ab und fördern Basophile, Mastzellen und Eosinophile, was bei einem Überschießen Allergien fördern kann.
    • TH1-Hemmung und TH2-Förderung wird auch TH1/TH2-Shift genannt
      • Neben Cortisol scheint auch Noradrenalin eine Verschiebung TH1 nach TH2 zu bewirken, während Serotonin und Melatonin eine Verschiebung von TH2 nach TH1 vermitteln könnten.47
      • Die Modulation der Neurotransmitters auf das TH1 / TH2-Gleichgewicht könnte relativ sein, mit dem Ziel, physiologische Spiegel zu einem früheren Ungleichgewicht in der Rezeptorsensitivität und Cytokinproduktion wiederherzustellen.47 Dies könnte in Bezug auf die Wirksamkeit von Antidepressiva und anderen Medikamenten, die diese Neurotransmitter beeinflussen, relevant sein.
  • Cortisol verringert daneben die Bildung von Ödemen (Wassereinlagerungen).
    • Das Einwandern von Zellen und Flüssigkeit aus dem intravaskulären Raum in das Gewebe wird unterbunden wird. Dies beruht u.a. auf der Hemmung von Histamin.48

3.3.2. Immunologische Folgen von zu wenig Cortisol (Hypocortisolismus)

  • Entzündungsprobleme,45 z.B.:
    • Neurodermitis (atopisches Exzem, Neurodermatitis)
    • Fibromyalgie
    • Darmentzündungsstörungen

3.3.3. Immunologische Folgen von zu viel Cortisol (Hypercortisolismus)

  • Allergien45

3.4. Neurotoxische Wirkungen von Glucocorticoiden (Cortisol) bei langanhaltendem Stress

3.4.1. Allgemeine Wirkungen von Cortisol bei Stress

Glucocorticoide (beim Menschen ist dies vorrangig Cortisol) sind die wichtigsten Stresshormone, die grundsätzlich nicht nur Stressantworten erlauben, stimulieren oder unterdrücken, sondern auch eine Vorbereitung einer körperlichen Reaktion auf einen nachfolgenden (zu erwartenden) Stressor bewirken.49 Glucocorticoide wirken (bei geringen Pegeln und kurzen Wirkzeiten) neuroprotektiv, so dass sie vor schädlichen Folgen von Stress schützen,50 beispielsweise, indem sie bestimmte mRNA-Expressionen erhöhen.505150

Glucocorticoide (Cortisol) dämpfen Hypothalamus und Hypophyse in zwei Phasen. In der schnellen Phase wird der Ausstoß und in der langsamen Phase die Synthese von CRH und ACTH gehemmt.52

Cortisol hat eine Blutplasmahalbwertzeit von ca. 1,7 Stunden, wird über die Leber enzymatisch abgebaut und verestert mit dem Urin ausgeschieden. Im Urin ist nur etwa 1% des Cortisols frei nachweisbar.53

Schädlich wird Cortisol jedoch, wenn es zu lange ausgeschüttet wird, ganz besonders in der frühen Kindheit und in der Jugend.

Glucocorticoide (z.B. Cortisol) beeinflussen das Verhalten und bewirken im Gehirn neurochemische und neurodegenerative Veränderungen.5455

Corticoide binden an zwei Rezeptoren56

  • Mineralocorticoidrezeptoren (Typ I)
    • im Gehirn:
      • bindet Cortisol
      • bindet Aldosteron
      • 10-mal so empfindlich wie Typ II; daher ständig aktiviert
      • vorwiegend im Hippocampus
      • Stimulation des MR-Rezeptors im Hippocampus erhöht neuronale Erregbarkeit
    • im Körper:
      • bindet vornehmlich Aldosteron
      • deutlich weniger empfindlich als im Gehirn
    • mit Hitzeschockproteinen assoziiert
  • Glucocorticoidrezeptoren (Typ II)
    • im Gehirn:
      • bindet Cortisol
      • 1/10 so empfindlich wie Typ I, im Gehirn daher nur bei hohen Cortisolspiegeln aktiviert
      • im gesamten Gehirn verbreitet
      • im Hippocampus besonders häufig
      • Stimulation des GR-Rezeptors im Hippocampus verringert neuronale Erregbarkeit
    • mit 2 Hitzeschockproteinen assoziiert

Die Balancehypothese besagt, dass der durch Stimulation erregbarere MR-Typ und der durch Stimulation an Erregbarkeit verlierende GR-Typ ein Gleichgewicht bilden. Dieses Gleichgewicht kann durch langanhaltende Cortisolausschüttung (bei chronischem Stress) gestört werden.57

Die beiden Rezeptoren haben ausserdem unterschiedliche Wirkungen auf das Gedächtnis.

3.4.2. Neurotoxische Wirkungen von Cortisol

Langanhaltende hohe Cortisolausschüttung bewirkt spezifische Stresssymptome:58

  • Muskelschwund
  • Hyperglykämie (erhöhter Blutzucker)
  • Fettansatz in
    • Gesicht
    • Nacken
    • Stamm
    • Abdomen
  • Haut dünner und brüchiger
  • Wundheilung verschlechtert
  • Osteoporose
  • Nierensteine
  • Infektionsanfälligkeit erhöht
  • Hypertonie (Bluthochdruck)
  • Erregbarkeit
  • Depressionen
    • Auch die Gabe künstlicher Glucocorticoide erhöht die Depressionsgefahr59
  • Psychosen
  • Appetitstörungen
  • Libidostörungen
  • Impotenz
  • Schlafstörungen
  • Amenorrhoe (Ausbleiben der Menstruation)
  • Gedächtnisprobleme

Durch die Bindung von Hormonen an die Corticosteroidrezeptoren werden Genexpressionen beeinflusst.60

3.5. Weitere Wirkungen von Cortisol

Beeinflussung von

  • Glycolyse61
    Die Regelung der Glycolyse der Katecholamine erfolgt durch Glucocorticoide
  • Gluconeogenese61
    kann zusammen mit Beeinträchtigung der Glycolyse zu reduzierter Energiebereitstellung aus dem Kohlenhydratstoffwechsel bei längeren Belastungen führen
  • Cortisol erhöht die adrenalininduzierte Lipolyse (Fettspaltung, Fettverdauung)6263
    Beeinträchtigung kann durch verringerte ACTH-Spiegel noch verstärkt werden61
  • Beeinträchtigung der metabolischen Adaption in Regenerationsphasen61
  • Stimmungs- und affektive Veränderungen,61 negative Stimmung64
  • Katecholaminbiosynthese61 indem Katecholamin produzierende Enzyme gefördert werden65
  • Katecholaminspeicherung61
  • Hemmung des Katecholaminabbaus((Al’Absi, Bongard, Buchanan, Pincomb, Licinio, Lovallo (1997): Cardiovascular and neuroendocrine adjustment to public speaking and mental arithmetic stressors. Psychophysiology. 1997 May;34(3):266-75.)
  • Synthese, Dichte, Affinität und Antwort adrenerger ß2-Rezeptoren61
  • Beeinflussung der durch ß- bzw. α1- Adrenorezeptoren induzierten Second-Messenger-Produktion61
  • Aktivierung des Vegetativen Nervensystems. Cortisol bereitet so eine Stressantwort des Herzens und der Blutgefässe vor.66

Die Wirkung von Cortisol kann sich verändern, wenn Stress lange anhält.

  • Aktivierung zentraler Neurotransmittersysteme676869
  • Verstärkung der Aktivität der HPA-Achse676869 (anstatt der Hemmung bei kurzfristiger Wirkung)
  • Cortisol erhöht die mRNA-Expression von CRH in der zentralen Amygdala.70
  • Cortisol erhöht den Erfolg von angenehmen oder zwanghaften Aktivitäten (Einnahme von Saccharose, Fett und Drogen). Dies motiviert zur Einnahme von „Komfortnahrung“.70
  • Cortisol erhöht systemisch die Fettdepots im Bauchraum. Dies bewirkt70
    • eine Hemmung von Katecholaminen im Hirnstamm und
    • eine Hemmung der CRH-Expression im Hypothalamus, was die CRH-induzierte ACTH-Anregung hemmt
  • Während chronischer Stress und hohe Glucocorticoide bei Ratten die Körpergewichtszunahme erhöhen, bewirkt dies bei Menschen entweder eine erhöhte Nahrungszufuhr und Gewichtszunahme oder eine verminderte Nahrungsaufnahme und Gewichtsabnahme.7071
  • Ein signifikanter Cortisolanstieg auf akuten Stress ist mit einer Deaktivierung von Gehirnregionen verbunden. Deaktiviert werden72
    • limbisches System
      • Hippocampus
    • Hypothalamus
    • medio-orbitofrontaler Cortex (mOFC)
    • anteriorer cingulärer Cortex (ACC)
  • Mehrere Studien zeigen eine Korrelation zwischen der Cortisolstressantwort und dem Taille-Hüft-Verhältnis, so dass ein niedrige Cortisolstressantwort mit einem niedrigen Taille-Hüft-Verhältnis einhergeht (wenig ausgeprägte Taille) währen eine hohe Cortisolstressantwort mit einem hohen Taille-Hüftverhältnis verbunden ist (ausgeprägte Taille).737475

4. Messung von Cortisol

  • Speichelcortisolwerte entsprechen den Blutcortisolwerten, wenn auch mit einer Zeitverzögerung von einigen Minuten
  • Cortisol kann sich (wie auch andere Stresshormone) bereits durch Einstich bei Blutabnahme erhöhen.76 Etwa ein Drittel aller Erwachsenen zeigt auf eine Venenpunktion zur Blutabnahme bereits einen Cortisolanstieg,77787980 ebenso 50 bis 80% der Kinder, vor allem bei AD(H)S (Cortisolanstieg und Alpha-Amylase-Anstieg).81
    Daher empfiehlt sich dringend eine Wartezeit von 30 bis 40 Minuten zwischen Punktur und Blutabnahme.82
    Diese Ergebnisse zeigen sich auch bei Tieren. Bei Kühen lagen die Blutcortisolwerte unmittelbar nach der Venenpunktion bei 2,07 bis 3,81 ng/ml, 18 Minuten später bei 1,43 bis 2,61 ng/ml, also im Schnitt signifikant um 31% niedriger.83 Fraglich ist allerdings, ob diese Unterschiede bei Tieren wirklich aus dem Einstich selbst resultieren oder ob es nicht eher eine Stressreaktion auf die Angst vor einer unbekannten Behandlung ist. Dass eine solche Angst bei Tieren (die nicht wissen, was nach dem Einstich noch auf sie zu kommt und die für die Blutabnahme möglicherweise erst einmal eingefangen werden mussten) grösser ist als bei Menschen, denen klar ist, dass es sich nur um einen kleinen Piekser handelt, und dass ansonsten nichts weiter schlimmes passiert, wäre nachvollziehbar.

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Diese Seite wurde am 12.01.2022 zuletzt aktualisiert.