일반생물학, 생물학의 기본 - 내분비계

1. 호르몬의 종류

펩타이드 호르몬

펩타이드 호르몬과 단백질 호르몬은 대부분의 호르몬을 구성한다. 펩타이드는 2개 이상의 아미노산으로 구성되며 단백질은 50개 이상의 아미노산을 갖는다. 펩타이드 호르몬과 단백질 호르몬은 수용성이라서 혈액에서 쉽게 운반된다. 펩타이드 호르몬과 단백질 호르몬은 이들을 만드는 세포에서 소포로 저장된 후 세포외배출에 의해 방출된다.

 

스테로이드 호르몬

테스토스테론과 에스트로젠과 같은 호르몬은 콜레스테롤로부터 합성된다. 스테로이드 호르몬은 지용성이라서 세포막을 쉽게 통과한다. 스테로이드 호르몬은 합성된 세포 밖으로 바로 확산하여 나가며 혈액에서 운반체 단백질과 결합하여 표적 기관으로 수송된다.

 

아민 호르몬

아민 호르몬은 대부분 아미노산인 타이로신으로부터 만들어진다. 예를 들면, 티록신, 세로토닌, 멜라토닌과 같은 호르몬이 있다.

2. 뇌하수체 전엽 호르몬

뇌하수체 전엽은 샘 자극 호르몬(tropic hormone)으로 기능하며 갑상샘 자극 호르몬(TSH), 황체 형성 호르몬(LH), 여포 자극 호르몬(FSH) 그리고 부신 피질 자극 호르몬(ACTH)과 같은 4종류의 펩타이드 및 단백질 호르몬을 분비한다. 시상하부에서 분비되는 갑상샘 자극 호르몬 방출 호르몬(TRH), 부신 피질 자극 호르몬 방출 호르몬(CRH), 생식샘 자극 호르몬 방출 호르몬 (GnRH)는 뇌하수체 전엽을 조절하여 뇌하수체 전엽의 샘 자극 호르몬의 분비를 조절한다. 시상하부와 뇌하수체 전엽을 연결해주는 문맥 혈관(portal blood vessel)이 존재한다. 시상하부의 신경호르몬이 문맥 혈관으로 퍼지고 뇌하수체 전엽에서 문맥 혈관이 끝나는 지점까지 혈액에 의해 운반된다. 뇌하수체 전엽의 수용체는 시상하부에서 보내는 방출 호르몬을 인식하고 샘 자극 호르몬을 방출한다. 

뇌하수체 전엽에서 생산되는 다른 펩타이드와 단백질 호르몬으로는 프로락틴, 생장호르몬, 엔케팔린 및 엔도르핀 그리고 멜라닌 색소 세포 자극 호르몬이 있다. 성장호르몬은 매우 다양한 조직에 작용하여 생장과 발생을 촉진한다. 성장호르몬은 뼈와 연골의 성장을 자극하는 화학 신호를 생산하도록 간을 자극하여 성장을 촉진하며 세포를 자극하여 혈중 아미노산을 흡수한다. 멜라닌 색소 세포 자극 호르몬은 피부와 모발에서 멜라닌 색소의 생성을 촉진한다. 

3. 뇌하수체 후엽 호르몬

포유류와 조류의 뇌하수체 후엽은 항이뇨 호르몬을 분비한다. 항이뇨호르몬은 신장에서 물의 재흡수를 촉진하여 보존되는 물의 양을 증가시킨다. 항이뇨호르몬이 많이 분비되면 적은 양의 농축된 오줌을 만들고, 적게 분비될 때는 많은 양의 희석된 오줌을 만든다. 혈압이 떨어지거나 혈액의 Na+농도가 높을 때, 뇌하수체 후엽은 항이뇨호르몬의 분비를 증가시킨다. 항이뇨 호르몬은 말초혈관을 수축시켜 혈압을 증가시키기 때문에 바소프레신이라 불린다. 

여성이 출산할 때, 뇌하수체 후엽은 옥시토신을 분비한다. 분비된 옥시토신은 뇌하수체 후엽을 자극하여 더 많은 양의 옥시토신을 분비하도록 하는 양성피드백 조절을 한다. 옥시토신은 자궁 근육의 수축을 통해 아기를 분만하게 한다.

4. 갑상샘 호르몬

뇌하수체 전엽에서 분비된 갑상샘 호르몬 자극호르몬이 갑상샘을 자극하면 티록신이라는 호르몬을 분비한다. 티록신은 세포의 산소 소비, 열 생산을 촉진하며 세포의 대사율을 증가시킨다. 뿐만 아니라 성인에서 단백질 이화작용을 촉진하며 유아의 발생과 성장에 관여한다. 선천적으로 갑상샘 호르몬의 양이 부족할 경우 크레틴병이 발생한다. 뇌가 발달하는 시기인 생후 3~6개월 사이에 갑상샘 호르몬의 양이 부족할 경우 심각한 정신 지체, 성장 지체가 나타난다. 반대로 갑상샘 호르몬 자극 호르몬에 대한 항체가 생성되는 그레이브스병의 경우 과도한 TSH 분비로 인해 티록신이 과다하게 분비되면서 신경과민, 체중 감소 등 질환이 나타난다. 갑상샘은 티록신 외에도 C 세포에서 칼시토닌이라는 호르몬을 분비한다. 칼시토닌 혈중 Ca2+농도가 높아졌을 때 분비되며 신장에서 칼슘의 재흡수를 감소시키고 뼈의 파골세포 활성을 감소시키며 조골세포에 의해 칼슘이 뼈에 침착되도록 한다. 부갑상샘에서 분비되는 부갑상샘 호르몬은 혈중 Ca2+농도가 감소하였을 때 분비된다. 뼈의 파골세포를 활성화해 칼슘이 혈장으로 이동하게 한다. 또한 신장에서 칼슘의 재흡수를 촉진하고 소장에서 비타민 D를 활성화해 칼슘의 재흡수를 통해 혈중 칼슘 농도를 증가시킨다. 

5. 부신 피질 호르몬

(1) 코르티솔(당질 코르티코이드)

코르티솔은 장기적인 스트레스에 대한 조절 작용과 관련 있으며 저혈당에 대한 보호 효과로 혈당을 증가시키는 역할을 한다. 근육 단백질을 분해하여 당 신생합성의 기질을 제공하여 혈당을 증가시키고 지방 분해를 촉진해 혈중 지방산 농도를 증가시킨다. 또한 면역계를 억제하여 염증과 알레르기를 방지한다. 코르티솔이 과다 분비되는 경우 쿠싱증후군이 나타난다. 쿠싱증후군은 과도한 당 신생합성으로 고혈당 증상이 나타난다. 또한 근육 단백질과 지방의 과도한 분해로 조직의 손실을 초래한다. 혈중 지방이 다른 부위로 퍼져나가 다리와 어깨는 살이 빠지고 얼굴, 견갑골 뒤쪽에 지방이 쌓인다. 

 

(2) 알도스테론(염류 코르티코이드)

알도스테론은 코르티솔과 다르게 혈압이 낮아졌을 때 RAAS 시스템(레닌-안지오텐신 알도스테론 시스템)에 의해 분비된다. 알도스테론은 신장의 원위세뇨관과 집합관의 Na+/K+ 펌프 발현을 증가시켜 Na+의 재흡수 및 K+의 배출을 촉진한다.