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자유글 우리몸의 호르몬에 의한 조절 (hormonal control)에 대해 알아보자.
2013-08-21 16:19:25
이엠생명과학연구원

호르몬에 의한 조절 (hormonal control)

 

내분비기관은 호르몬 (hormone)을 분비하는 세포들이 모인 것입니다. 대부분의 내분비기관은 상피세포가 변형되어 만들어진 것입니다. 호르몬은 일종의 화학전령자 (chemical messenger)입니다. 호르몬은 분비세포에서 미량으로 만들어진 다음 혈액으로 분비되고, 표적세포 (target cell)로 이동해서 활성을 나타내게 됩니다. 즉, 만들어지는 세포와 작용하는 세포가 다르다는 것이 특징입니다.

호르몬은 혈액을 타고 돌기 때문에 몸에 있는 모든 세포에 전달이 됩니다. 그럼에도 불구하고 호르몬들이 특정한 표적세포에서 작용할 수 있는 이유는 그 표적세포에만 있는 특이적인 수용체 (receptor) 때문입니다. 수용체는 호르몬과 결합할 수 있는 구조로서 세포막, 세포질, 핵 등에 위치합니다.

 

작용기작

 

호르몬은 그 작용기작에 따라 지용성 (lipid-soluble hormone)과 수용성 (water-soluble hormone)으로 나눌 수 있읍니다.

 

1. 지용성호르몬

지용성호르몬은 세포막을 쉽게 통과하여 그대로 세포안으로 들어갈 수 있습니다. 우리는 이를 세포막에 용해된다고 표현합니다. 실제로는 용해되어 버리는 것이 아니고, 같은 지질 성분이기에 거부함이 없어 쉽게 통과하는 것입니다. 이런 경우 수용체는 세포질이나 핵에 위치해 있기 마련입니다. 세포내의 수용체와 결합한 호르몬은 핵으로 가서 DNA상의 특정한 유전자를 활성화시키고, 그 결과 특정 기능의 효소가 만들어질 수 있게 해줍니다.

대표적인 지용성호르몬에는 남성호르몬인 테스토스테론 (testosterone), 여성호르몬인 에스트로젠 (estrogen), 임신호르몬인 프로제스테론 (progesterone), 무기염류를 조절해주는 알도스테론 (aldosterone), 응급반응시 혈당양을 조절하는 코르티졸 (cortisol) 등이 있읍니다. 이들을 통칭하여 스테로이드 호르몬 (steroid hormone)이라 부르기도 합니다. 그 이유는 이들이 모두 스테로이드 구조의 대표인 콜레스테롤이 약간씩 변형되어 만들어진 유도체이기 때문입니다. 단, 갑상선호르몬인 티록신 (thyroxine)은 단백질호르몬이지만 요오드가 붙어있기에 지질에 쉽게 녹는 지용성호르몬입니다.

 

2. 수용성호르몬

수용성호르몬은 대부분 단백질호르몬입니다. 이들은 분자량이 커서 세포막을 직접 통과할 수 없기 때문에 수용체가 세포막에 위치하고 있읍니다. 호르몬이 수용체와 결합하면 세포막의 투과성이 바뀌게되고, 주변의 다른 물질들이 쉽게 통과할 수 있게 됩니다. 인슐린의 경우가 이것입니다. 또 다른 경우는 이차전령체 (second messenger)를 활성화시키는 것입니다. 활성화된 이차전령체는 세포안에서 호르몬의 기능을 대신 발휘해줍니다. 이차전령체는 대개 칼슘이온이거나 cAMP입니다. 대표적인 호르몬은 글루카곤 (glucagon)입니다.

 

 

내분비기관의 종류와 기능

 

 

1. 시상하부 (hypothalamus)와 뇌하수체 (pituitary)

시상하부와 뇌하수체는 실제로는 뇌의 한 부분입니다. 이들은 내분비기관 중에서도 대표적인 것으로서 이들이 분비하는 호르몬에 의해 다른 내분비기관들이 통제를 받습니다. 시상하부에서는 신경분비세포라 불리는 특수세포가 있어 호르몬을 분비하고 있습니다. 이 호르몬에 의해 뇌하수체가 조절되고, 뇌하수체는 차례로 다른 내분비기관을 또 통제하는 호르몬을 만들어내는 것입니다. 뇌하수체는 뇌 아래쪽에 마치 물주머니처럼 늘어진 모습을 하고 있습니다. 눈에서 가까운 앞쪽을 전엽(anterior), 뒤쪽을 후엽 (posterior)으로 나눕니다.

뇌하수체 전엽에서 분비되어 다른 기관들을 통제하는 호르몬은 부신피질자극호르몬 (adrenocorticotropic hormone), 갑상선자극호르몬 (thyroid-stimulating hormone), 난포자극호르몬 (follicle-stimulating hormone), 황체형성호르몬(luteinizing hormone) 등입니다. 이들은 각기 부신피질, 갑상선, 난소 및 정소들을 자극하여 호르몬을 분비하도록 유도해줍니다. 또 한편으로 프로락틴 (prolactin), 색소세포자극호르몬 (melanocyte-stimulating hormone), 성장호르몬 (growth hormone)들도 뇌하수체 전엽에서 만들어집니다. 이들은 각기 젖의 합성과 피부색소의 증가, 성장촉진을 담당합니다.

뇌하수체 후엽에서는 항이뇨호르몬 (antidiuretic hormone)과 옥시토신 (oxytocin)이 만들어집니다. 엄밀하게 말하면 이들은 시상하부의 신경세포에서 만들어지는 것입니다. 그러나 이 신경세포의 끝이 뇌하수체 후엽에 와있기 때문에 마치 분비가 거기에서 일어나는 것처럼 보일 뿐입니다. 항이뇨호르몬의 작용으로 보다 많은 수분이 혈액으로 재활용되므로 소변양이 줄어들게 됩니다. 옥시토신은 자궁과 유선의 수축을 촉진해 출산할 수 있도록 도와줍니다.

 

2. 갑상선 (thyroid)

갑상선은 목 밑에 위치한 2개의 작은 조직입니다 . 여기에서 티록신 (thyroxine)과 칼시토닌(calcitonin)이 분비됩니다. 티록신에는 요오드가 들어 있는 것이 특징입니다. 티록신의 기능은 전체적인 물질대사를 촉진시키는 것입니다.

어린아이들에서는 특히 육체적으로나 정신적으로 정상적인 발육을 하기 위해 이 호르몬이 필수적입니다. 어른에게서는 티록신이 너무 적게 만들어지면 피로감과 함께 우울해지게 마련이며, 대사율이 저하되어 쉽게 냉기를 느끼기도 합니다. 의학적으로는 갑상선기능저하증 (hypothyroidism)이라 말합니다. 이런 사람들은 섭취한 음식물이 에너지로 변환되지 못해 자꾸만 비만해지기 마련입니다. 음식물에 요오드가 적어도 비슷한 증상이 나타나는데, 이는 요오드가 부족해 호르몬이 제대로 못 만들어지기 때문입니다. 이런 경우 갑상선은 보상을 하기 위해 지나치게 일을 하게되고 급기야 목주위가 크게 부어오르게 됩니다. 이를 의학적으로 고이터 (goiter, 갑상선종) 현상이라 부릅니다. 반대로 티록신이 지나치게 많이 분비되는 사람은 항상 초조하고, 신경질적입니다. 의학적으로는 갑상선기능항진증 (hyperthyroidism)이라 말합니다. 이런 사람들은 살도 마르고, 눈이 튀어나오는 경향이 짙습니다. 갑상선호르몬이 많이 분비되는 원인 중 하나는 갑상선 종양입니다.

칼시토닌은 혈액내의 칼슘 양을 감지하여 지나치게 많으면 뼈속에 저장시킵니다. 칼시토닌의 이러한 기능은 부갑상선 호르몬과 반대되는 작용입니다. 이렇게 상호 반대로 조절하여 전체적으로는 일정하고도 최적인 상태를 유지하려는 효과를 길항작용 (antagonization)이라 합니다. 호르몬 중에는 이렇게 길항작용을 통하여 항상성 (homeostasis)을 나타내는 것들이 많이 있습니다.

 

3. 부갑상선 (parathyroid)

부갑상선은 갑상선 표면에 붙어있는 4개의 작은 조직입니다. 여기에서 분비되는 부갑상선호르몬(parathyroid hormone)은 혈액내 칼슘양을 감지하여 필요한만큼 뼈에서 방출되어 나오게 합니다. 부갑상선호르몬과 칼시토닌은 서로 길항작용 관계에 있습니다.

 

4. 부신 (adrenal gland)

부신은 신장 바로 위에 위치한 내분비조직입니다. 표면부분을 피질 (cortex)이라 하고, 그 안쪽을 수질 (medulla)이라 합니다. 부신피질은 뇌하수체의 자극을 받아 스테로이드 호르몬들을 만듭니다. 대표적인 것들은 미네랄로코르티코이드 (mineralocorticoid)라고 불리는 종류와 글루코코르티코이드 (glucocorticoid)라고 불리는 종류들입니다.

미네랄로코르티코이드의 예로는 알도스테론 (aldosterone)이 있고, 글루코코르티코이드의 예로는 코르티졸 (cortisol)이 있읍니다. 알도스테론은 무기염류의 양을 조절해주는 역할을 하고, 코르티졸은 응급반응시 혈당량을 증가시켜 줍니다.

알도스테론이 지나치게 분비되면 혈액에 이온과 수분이 증가하여, 혈압이 상승합니다. 코르티졸은 지방과 단백질을 포도당으로 바꾸어 주어 급할 때의 에너지원으로 사용할 수 있도록 해줍니다. 또한 코르티졸은 수질에서 만들어지는 에피네프린 (epinephrine)과 함께 혈압을 증가시켜 줍니다.

수질에서는 에피네프린과 노르에피네프린 (norepinephrine)의 두가지가 분비됩니다. 이들 호르몬은 이름은 비록 다르지만 모두 위급할 때의 각종 극한상황과 스트레스를 이겨낼 수 있게 해줍니다. 이 호르몬들이 없다면 우리는 극도의 운동, 극한, 고도의 감정변화 등 스트레스를 견뎌낼 수 없을 것입니다.

 

5. 췌장 (pancreas)

췌장은 위의 뒤쪽 벽, 왼쪽에 위치한 내분비기관입니다. 췌장은 앞서 말했듯이 호르몬외에 소화효소도 분비합니다. 내분비기관으로서 췌장은 인슐린 (insulin), 글루카곤 (glucagon), 소마토스타틴 (somatostatin)을 분비합니다.

인슐린과 글루카곤은 길항작용을 하여 혈당량을 일정하게 조절해주는 호르몬들입니다. 인슐린은 포도당을 혈액에서 걸러내어 근육과 간세포에 글리코겐 형태로 저장합니다. 반면에 글루카곤은 저장된 글리코겐을 분해하여 포도당을 혈액에 공급해줍니다. 소마토스타틴은 인슐린과 글루카곤을 모두 억제하는 것으로 알려져 있지만 정확한 기능에 대해서는 논란이 많습니다.

인슐린이 제대로 기능을 못하면 당뇨병이 발병합니다. 물론 유전적으로 인슐린을 합성 못하거나, 세포막에 인슐린의 수용체가 없는 등 다양한 원인이 있을 수 있습니다. 불과 20여년 전만 하더라도 당뇨병은 불치의 병으로 알려져 있었으나 지금은 유전공학적으로 인슐린을 대량생산할 수 있기에 적절히 치료를 받으면 정상적인 생활도 가능한 병입니다. 이것은 기초생물학 이론이 유전공학에 응용된 최초의 예입니다.

 

6. 흉선 (thymus)

흉선은 가슴 위쪽에 위치한 내부비조직으로 티모신 (thymosin)이라는 호르몬을 분비합니다 . 이 호르몬은 T-세포라 불리는 면역세포의 성장을 도와 우리 몸을 감염으로부터 지켜줍니다. 흉선은 어린아이에게서는 크고 왕성하나 어른이 되면서 점차 작아져서 결국 간신히 볼 수 있을 정도의 크기까지 줄어드는 것이 보통입니다.

 

7. 송과선 (pineal)

송과선은 뇌의 중앙에 위치한 내분비조직입니다 . 눈에서 빛을 받아들이는 정보에 따라 멜라토닌 (melatonin)이라는 호르몬을 분비합니다. 멜라토닌은 어두울 때만 분비되는 호르몬으로서 신체의 각 구성 세포들에게 하루의 주기와 계절의 주기를 알려주어 우리가 적응할 수

있도록 해줍니다. 일년으로 볼 때는 밤이 긴 겨울에 멜라토닌이 더욱 많이 합성됩니다. 멜라토닌 덕분에 동물들은 계절에 따른 교배주기와 동면시기를 조절할 수 있으며, 사람은 시차적응이나

수면주기 등을 조절할 수 있습니다. 




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