[생리학] 11. 내분비선 (1) 내분비선과 호르몬 -1

11. 내분비선

 

11.1 내분비선과 호르몬 -1

호르몬(hormone)은 내분비선(endocrinr gland)을 통해 혈액으로 분비되는 조절분자이며, 호르몬은 스테로이드(steroid), 아민(amine), 폴리펩티드(polypepetide), 그리고 당단백질(glycoprotein) 등을 포함합니다. 여러 호르몬 간의 상호작용은 협력적(synergistic)이고 허용적(permissive)이며 길항적(antogonistic)인 효과를 보입니다.

 

 

외분비선(exocrine gland)과 달리 내분비선은 도관(duct)이 없고 호르몬은 생물학적으로 활성 분자를 분비합니다. 혈액은 특정한 패턴으로 반응하는 표적 기관(target organ)으로 호르몬을 운반합니다. 신체의 많은 내분비선은 호르몬 생산과 분비를 담당하는 독특한 기관입니다. 췌장은 외분비선과 내분비선의 역할을 하고, 내분비선은 랑게르한스 섬(Langerhans islet)이라고 불리는 세포 덩어리로 구성되어 있습니다.

최근 호르몬은 심장, 간, 지방조직, 신장 등을 포함한 신체의 다양한 부분에서 분비되는 것으로 알려져 있습니다. 특히 시상하부(hypothalamus)에 있는 몇몇 뉴런들은 시냅스 간극(synaptic cleft)이 아닌 호르몬을 혈액으로 분비합니다. 이 경우, 뉴런이 분비하는 화학물질은 신경호르몬(neurohormone)이라고 불립니다. 그 이외에 예를 들어,, 노르에피네프린은 신경호르몬과 호르몬의 형태로 분비됩니다. 그러므로, 신경계와 내분비계 사이의 명확한 구별은 화학물질을 방출하는 것만으로는 이루어질 수 없으며, 호르몬은 표적기관에 작용하고 신진대사, 생장, 생식 등에 영향을 미칩니다.

 

(1) 호르몬의 화학적 분류

다양한 내분비선에 의해 분비되는 호르몬의 화학적 구조는 상이하지만 모든 호르몬은 몇 개의 화학군으로 분류될 수 있다.

① 아민(amine) : 아미노산인 티로신(tyrosine)과 트립토판(tryptophan)에서 유래된 호르몬이고 여기에는 부신수질, 갑상선, 송과선 등에서 분비되는 호르몬이 포함됩니다.

② 폴리펩티드와 단백질 : 폴리펩티드 호르몬에는 항이뇨호르몬(antidiuretic hormone)이 있고, 단백질 호르몬(100개 이상의 아미노산)에는 성장호르몬(growth hormone)이 있습니다.

③ 당단백질(glycoprotein) : 하나 또는 그 이상의 탄수화물과 결합된 단백질로 여포자극호르몬(follicle-stimulating hormo-ne, FSH)과 황체형성호르몬(luteinizing hormone, LH)이 있습니다.

④ 스테로이드 : 콜레스테롤에서 유래한 지질로 에스트라디올(estradiol), 테스토스테론(testosterone), 코르티솔(cortisol), 프로게스테론(progesterone) 등이 있다.

호르몬은 표적 세포에서의 작용에 있어서 극성 수용성 호르몬과 비극성 불용성 호르몬으로 나뉩니다. 비극성 호르몬은 지질에 용해되기 때문에 종종 지방친화성 호르몬(lipophilic hormone)이라고 불립니다. 세포막을 통과할 수 없는 극성 호르몬과 달리 지방친화성 호르몬은 스테로이드 호르몬(steroid hormone)과 갑상선 호르몬(thyroid hormone) 등을 포함한 표적세포에 쉽게 들어갈 수 있습니다.

스테로이드 호르몬은 부신피질(adrenal cortex)과 생식소(성샘, gonad), 두 개의 내분비선에서만 분비됩니다. 생식소는 성스테로이드(sex steroid)를 분비하고, 부신피질은 코르티코스테로이드(corticosteroid)와 소량의 성스테로이드를 분비합니다. 갑상선호르몬은 두 분자의 아미노산인 티로신(tyrosine)으로 구성된 유도체입니다.

테트라요오드티로닌(tetraiodothyronine, T₄)은 4개의 요오드 원자를 포함하는 호르몬이고 티록신(thyroxine)이라고도 하며, 트리요오드티로닌(triiodothyronine, T₃)은 3개의 요오드 원자를 포함하는 호르몬이라고 합니다. 비록 이 호르몬들이 스테로이드는 아니지만, 그들은 상대적으로 작은 비극성 분자이며 스테로이드와 유사한 특성을 가지고 있습니다. 스테로이드 호르몬과 갑상선호르몬은 경구투여가 가능하지만 폴리펩티드와 당단백질 호르몬은 경구투여가 불가능합니다.

송과선(솔방울샘, pineal gland)은 아미노산 트립토판에서 유래된 멜라토닌(melatonin)을 분비합니다. 멜라토닌은 지방친화성 및 수용성 호르몬과 비슷합니다. 부신수질은 카테콜아민(catecholamine)인 에피네프린과 노르에피네프린을 분비합니다. 폴리펩티드와 당단백질 호르몬과 같은 카테콜아민 호르몬은 세포막을 통과하기에는 너무 크고 극성입니다.

 

(2) 프로호르몬과 프레호르몬

대부분의 호르몬은 덜 활동적인 전구물질(precursor)로부터 만들어집니다. 폴리펩티드 호르몬의 경우, 전구물질은 긴 프로호르몬(prohormone)으로 구성되어 있는데, 이것들은 절단되고 연결되어 성숙한 호르몬을 형성하고 이 과정에서 펩티드 조각이 떨어져 나갑니다. 예를 들어, 인슐린은 췌장의 랑게르한스 섬의 β-세포 내에서 프로인슐린(proinsulin)으로부터 생성됩니다. 프로인슐린은 또한 더 큰 전구체 분자인 프레프로인슐린(preproinsulin)으로부터 유래됩니다. 이와 같이 프레호르몬(prehormine)은 프로호르몬의 전구체를 말합니다.

다른 경우에, 내분비선에 의해 분비된 분자는 실제 표적 세포에서 불활성 상태로 존재하며, 이 분자가 활성화되기 위해서는 표적세포에서 분비되는 호르몬의 화학구조를 변형해야 합니다. 예를 들어, T₄를 표적세포에 적용시키려면 T₃로 전환해야 합니다. 이러한 관점에서 프레호르몬은 표적세포에 의해 변할 때까지 불활성 상태로 남게 됩니다..

 

(3) 신경과 내분비 조절의 공통점

내분비계 조절은 기본적으로 신경계 조절과 유사합니다. 흥미롭게도, 인슐린과 같은 호르몬의 작용은 표적세포에서 전기적 변화와 이온확산 등에 의해 발생합니다. 따라서 막전위(membrane potential)의 변화는 신경계에서만 나타나는 것이 아니며, 대부분의 신경섬유는 신경전달물질의 방출을 통해 세포를 자극합니다. 호르몬처럼 혈액 주위를 다니는 대신, 신경전달물질은 시냅스 간극을 거쳐 시냅스후 세포막에 퍼집니다. 하지만 다른 측면에서 신경전달물질의 작용은 호르몬의 작용과 매우 유사합니다.

뇌하수체와 위장관에서 분비되는 호르몬을 포함하여 많은 폴리펩티드 호르몬이 뇌에서 발견되었고 뇌의 한 부분에서 호르몬으로 분비되지만, 뇌의 다른 부분에서 이 호르몬은 신경전달물질로 작용합니다.

어떤 특정 물질이 신경전달물질 또는 호르몬으로 작용하는지에 관계없이 생리적 조절에 작용하기 위해서는 다음과 같은 조건이 필요합니다.

① 표적세포는 조절분자에 결합하는 특정 수용체 단백질(receptor protein)을 가지고 있어야 합니다. ② 조절분자의 수용체 단백질과 결합할 때, 표적세포에서 특정한 변화가 이루어져야 합니다. ③ 조절자(regulator)의 작용을 신속하게 차단할 수 있는 메커니즘이 있어야 합니다.