Begriff und chemische Natur
In der Physiologie versteht man unter dem Begriff Sekretion nicht einfach eine passive Ausscheidung, sondern einen zielgerichteten Prozess der Bildung bestimmter chemischer Verbindungen in Zellen mit ihrer anschließenden Freisetzung. Das Produkt, das die Zelle infolge dieser Aktivität abgibt, wird als Sekret bezeichnet.
Die chemische Natur dieser Produkte ist äußerst vielfältig. Je nach funktioneller Spezialisierung kann das Sekret Folgendes darstellen:
- Proteinstrukturen und komplexe Glykoproteine;
- verschiedene Lipidklassen;
- biologische Katalysatoren — Enzyme;
- wässrige Lösungen von Säuren oder Basen;
- Salzlösungen.
Wasser ist ebenfalls eine wesentliche Komponente, die für die richtige Konsistenz und eine physiologisch adäquate Lösung der ausgeschiedenen chemischen Substanzen sorgt.
Klassifikation der abgegebenen Substanzen
Im Zuge ihrer Vitalaktivität scheiden Zellen verschiedene Substanzen aus. Es ist wichtig, diese nach Herkunft und funktioneller Bedeutung im Rahmen des zellulären Metabolismus strikt zu unterscheiden. Man unterscheidet drei Hauptgruppen:
- Sekrete. Dies sind Produkte des zellulären Anabolismus — des Aufbauprozesses. Ihre Synthese und anschließende Freisetzung stellen die Hauptfunktion der sekretorischen Zelle dar.
- Exkrete. Im Gegensatz zu Sekreten sind dies Endprodukte des zellulären Katabolismus — des Abbaus. Ihrem Wesen nach handelt es sich um biologische „Schlacken“, die der Organismus nicht mehr benötigt und zwingend ausscheiden muss.
- Rekrete. Dies ist eine spezielle Gruppe von Substanzen, die die Zelle zunächst aus der Umgebung aufnimmt und dann in absolut unveränderter Form (ohne chemische Umwandlungen) wieder nach außen abgibt.
Sekretionszyklus
Der Prozess der Bildung und Freisetzung von Substanzen verläuft nicht chaotisch. Er stellt einen strengen Algorithmus dar, der als Sekretionszyklus bezeichnet wird. Dieser Prozess verläuft streng sequenziell und umfasst vier obligatorische Phasen:
- Aufnahme von Vorstufen. In dieser Anfangsphase gelangen Baustoffe aus der Blutbahn direkt in die sekretorische Zelle.
- Synthese. Innerhalb der Zelle wird der Aufbauprozess in Gang gesetzt — aus den eingetroffenen Vorstufen wird das Sekret selbst gebildet.
- Transport und Reifung. Die neu gebildete Substanz bewegt sich durch das Zytoplasma. Währenddessen findet ihre endgültige Formierung statt, wonach das Produkt akkumuliert und in der Zelle gespeichert wird.
- Freisetzung. Die finale Phase, in der das fertige Sekret aus der Zelle abgegeben wird (dieser Mechanismus erfolgt meist durch Exozytose).
Regulation des Sekretionsprozesses
Damit eine sekretorische Zelle beginnt oder aufhört, ihr Produkt abzugeben, benötigt sie ein Steuerungssignal. Die Regulation der Sekretion im Organismus erfolgt über zwei Hauptwege:
- Nervöse Regulation. Dafür ist das vegetative Nervensystem verantwortlich (das periphere, zentrale oder somatische System im engeren Sinne wird in diesem Material nicht als direkter Regler betrachtet).
- Humorale Regulation. Sie erfolgt mithilfe biologisch aktiver Substanzen — spezifischer Hormone, die der Zelle den chemischen Befehl geben, die Freisetzung des Produkts zu starten oder zu hemmen.
Kurz gefasst: Antworten auf Fragen zum Thema
Welche zellulären Organellen sind direkt an der Synthese, dem Transport und der Verpackung des Sekrets beteiligt?
An der Synthese, dem Transport und der Verpackung des Sekrets sind das raue endoplasmatische Retikulum und der Golgi-Apparat direkt beteiligt.
- Raues endoplasmatisches Retikulum — synthetisiert die Proteinkomponenten des Sekrets.
- Golgi-Apparat (Golgi-Komplex) — ist an der Synthese von Mukopolysacchariden, der Modifikation und Sortierung von Proteinen beteiligt; in den Laktozyten sammeln sich Proteine zu Membrangranula an.
Der Transport ist mit der Bewegung von Vesikeln vom ER zum Golgi-Apparat und der Wanderung sekretorischer Granula zum apikalen Teil der Zelle verbunden.
Welche Sekretionstypen werden je nach Grad der Zellschädigung bei der Sekretabgabe unterschieden?
Je nach Grad der Zellschädigung bei der Sekretabgabe unterscheidet man drei morphologische Sekretionstypen.
- Merokrine Sekretion — die Sekretabgabe erfolgt ohne Zellschädigung (z. B. in den Speicheldrüsen).
- Apokrine Sekretion — geht mit der Abstoßung des apikalen Zytoplasmateils mitsamt dem Sekret einher (z. B. Fettausscheidung in den Milchdrüsen).
- Holokrine Sekretion — es kommt zu einer vollständigen Zerstörung der Zelle, und sie selbst wird zum Sekret (typisch für Talgdrüsen).
Welche konkreten Mediatoren des vegetativen Nervensystems stimulieren oder hemmen die sekretorische Aktivität?
An der Regulation der sekretorischen Aktivität sind Mediatoren des vegetativen Nervensystems beteiligt: Acetylcholin und Noradrenalin.
- Acetylcholin — Mediator des parasympathischen Nervensystems. Die parasympathische Stimulation verstärkt die sekretorische Aktivität; für die Bauchspeicheldrüse ist die Wirkung von Acetylcholin auf M-Cholinrezeptoren der Pankreatozyten mit nachfolgender Stimulation der Enzym- und Bikarbonatsekretion beschrieben.
- Noradrenalin — Mediator des sympathischen Nervensystems. Er kann die Sekretion der Bauchspeicheldrüse über α-Adrenorezeptoren der Pankreatozyten und durch Vasokonstriktion hemmen sowie die Sekretion der Speicheldrüsen über β2-Adrenorezeptoren unter Freisetzung eines geringen Volumens zähen Speichels stimulieren.
Merken Sie sich die Klassifikation über die Eselsbrücke S-E-R: Sekrete = Synthetisiert (Anabolismus), Exkrete = Eliminiert Schlacken (Katabolismus), Rekrete = Re-transportiert (unverändert abgegeben).
Fragen aus Vorlesungen und Prüfungen
Was sind Exkrete und wie unterscheiden sie sich von Sekreten?
Exkrete sind Endprodukte des Abbaus (Katabolismus), die als Schlacken entsorgt werden müssen. Sekrete hingegen sind nützliche Produkte der zellulären Synthese (Anabolismus).
Wie verlassen fertige Substanzen die Sekretionszelle?
Meistens erfolgt die Freisetzung des fertigen Produkts durch Exozytose. Dies geschieht in der vierten Phase des Zyklus, nachdem das Sekret Transport, Reifung und Akkumulation durchlaufen hat.
Welche Systeme regulieren den Prozess der Sekretion?
Der Prozess wird durch das vegetative Nervensystem sowie durch biologisch aktive Substanzen — Hormone — gesteuert.
Was es zum Thema noch zu wiederholen gibt
- Mechanismen der Exozytose bei der Sekretabgabe
- Die Rolle des vegetativen Nervensystems bei der Regulation von Drüsenzellen
- Einfluss von Hormonen auf die Sekretionsaktivität
- Unterschiede zwischen anabolen und katabolen Prozessen in der Zelle
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