Hormone sind Signalstoffe, die Drüsen oder Nervenzellen ins Blut abgeben und die schon in sehr kleinen Mengen wirken. Das Blut verteilt sie im ganzen Körper, doch nur Zielzellen mit dem passenden Rezeptor reagieren. Die Spezifität liegt also im Rezeptor, nicht im Transport. Nach ihrem Bau unterscheidet man:

Adrenalin (ein Abkömmling einer Aminosäure) ist wasserlöslich und wirkt wie ein Peptidhormon über einen Rezeptor in der Membran.

Ein Peptidhormon bindet außen an einen Membranrezeptor und bleibt draußen. Das Signal gelangt über einen second messenger ins Zellinnere. Beispiel Glukagon oder Adrenalin an einer Leberzelle:
Schritt 1: Das Hormon bindet an den Rezeptor, der seine Form ändert.
Schritt 2: Der Rezeptor aktiviert ein G-Protein (ein Signalprotein an der Membran).
Schritt 3: Das G-Protein aktiviert das Enzym Adenylatcyclase. Sie bildet aus ATP viele Moleküle cAMP (zyklisches Adenosinmonophosphat).
Schritt 4: cAMP aktiviert die Proteinkinase A. Diese schaltet Enzyme durch Anhängen einer Phosphatgruppe an (Phosphorylierung).
Schritt 5: Die aktivierten Enzyme spalten Glykogen, die Leberzelle gibt Glucose ins Blut.

Auf jeder Stufe entstehen viele Moleküle: Das Signal wird verstärkt. Es endet, wenn sich das Hormon vom Rezeptor löst und die Phosphodiesterase cAMP zu AMP abbaut. Die Wirkung setzt nach Sekunden bis Minuten ein.

Steroidhormone durchqueren die Membran. Im Zellplasma oder Zellkern binden sie an ihren Rezeptor. Der Hormon-Rezeptor-Komplex wirkt als Transkriptionsfaktor: Er bindet an bestimmte DNA-Abschnitte und fördert oder hemmt dort die Transkription, das Ablesen eines Gens zur mRNA. Aus der mRNA entstehen neue Proteine, die den Stoffwechsel der Zelle verändern.

Beide Systeme arbeiten verzahnt. Die zentrale Schaltstelle sind der Hypothalamus im Zwischenhirn und die Hypophyse (Hirnanhangdrüse). Das Bindeglied sind neurosekretorische Zellen: Nervenzellen, die Hormone statt Transmitter bilden und ins Blut abgeben.

• Neurosekretorische Zellen des Hypothalamus bilden ADH und Oxytocin (Wehen, Milchabgabe). Deren Axone reichen in den Hypophysenhinterlappen, der die Hormone ins Blut abgibt.
• Andere bilden Releasing-Hormone. Sie wirken auf den Hypophysenvorderlappen, der Steuerhormone wie ACTH freisetzt. Diese regeln periphere Drüsen, zum Beispiel die Nebennierenrinde.
• Das Nebennierenmark besteht aus umgebauten Nervenzellen. Der Sympathikus (Teil des vegetativen Nervensystems) erregt sie, sie geben Adrenalin ins Blut ab.

Ein Nervensignal wird so in ein Hormonsignal übersetzt. Noradrenalin ist beides: Transmitter an Synapsen und Hormon im Blut.

Der Blutzucker (Glucose im Blut) liegt nüchtern bei etwa 70 bis 100 mg pro Deziliter (dL, 0,1 Liter). Zwei Gegenspieler aus den Langerhans-Inseln der Bauchspeicheldrüse halten ihn konstant:

• Insulin aus den β-Zellen senkt ihn. Der Insulinrezeptor arbeitet selbst als Enzym, nicht über cAMP. In Muskel- und Fettzellen werden daraufhin Glucose-Transporter in die Membran eingebaut, in Leber und Muskeln wird Glucose zu Glykogen aufgebaut.
• Glukagon aus den α-Zellen erhöht ihn. Es wirkt über cAMP in Leberzellen: Glykogenabbau, Glucose-Abgabe. Adrenalin wirkt ähnlich.

Das ist negative Rückkopplung: Steigt der Blutzucker, geben die β-Zellen mehr Insulin ab, der Blutzucker sinkt, und die Insulinabgabe geht zurück.

Ein Stressor (Prüfung, Gefahr) aktiviert über das Gehirn den Hypothalamus. Zwei Wege laufen parallel:

Schnell (Sekunden): Der Sympathikus erregt das Nebennierenmark, es gibt Adrenalin und Noradrenalin ab. Herzschlag und Blutdruck steigen, die Bronchien weiten sich, die Leber setzt Glucose frei, die Verdauung wird gedrosselt.

Langsam (Minuten bis Stunden): Der Hypothalamus gibt CRH (Corticotropin-Releasing-Hormon) ab, die Hypophyse daraufhin ACTH, die Nebennierenrinde daraufhin Cortisol. Cortisol ist ein Steroidhormon und wirkt als Transkriptionsfaktor. Es erhöht den Blutzucker (Glucose-Bildung aus Aminosäuren), mobilisiert Energiereserven und dämpft Entzündungen und das Immunsystem. Cortisol hemmt außerdem Hypothalamus und Hypophyse (negative Rückkopplung). Bleibt es lange hoch, steigen Infektanfälligkeit, Blutdruck und Blutzucker.