본문내용
1. 내분비계 해부생리
1.1. 내분비계의 정의
내분비계는 모든 신체계통과 연관되어 거의 모든 생리적인 측면에 영향을 미치는 상호전달체계(communication system)이다. 내분비계는 해부학적으로 연결된 것이 아니고, 기능적으로 상호연결된 샘(gland)의 혼합구조이다. 내분비계는 호르몬을 직접 혈류로 분비하는 샘의 체계이며, 외분비계는 관을 통하거나 직접 장관이나 피부에 분비물을 분비한다. 내분비계의 주요 기능단위는 뇌하수체(pituitary gland), 갑상샘, 부갑상샘, 부신, 췌장의 랑게르한스섬, 생식샘 등이다. 내분비계는 샘과 샘조직, 표적기관/수용체로 구성되어 있다. 신경계와 함께 총체적인 생리작용을 일정하게 조절하며 각 체계가 환경의 변화에 대응하여 정상적인 항상성을 유지하기 위해 내분비계와 신체의 다른 모든 체계 사이에 상호작용을 한다.
1.2. 호르몬의 작용 기전
1.2.1. 호르몬-표적세포 특이성
호르몬-표적세포 특이성이란 혈액 내로 분비된 호르몬이 특정 표적세포에만 결합하여 작용한다는 것을 의미한다. 호르몬은 혈류를 통해 신체의 모든 부위로 운반되지만, 특정 세포, 즉 표적세포만이 특정한 호르몬에 독특한 방법으로 반응한다. 이런 반응은 특정한 호르몬에 맞는 수용체(receptor)가 있을 때만 나타난다. 호르몬과 표적세포 수용체는 일련의 생화학 반응을 초래하여 표적세포의 반응을 유발한다. 즉, 호르몬-수용체 결합(lock and key 방식)에 따라 표적세포만 특이적으로 반응하게 되는 것이다. 이를 통해 내분비계는 호르몬 분비를 통해 다양한 생리적 기능을 조절할 수 있다.""
1.2.2. 호르몬 수용체의 종류
호르몬 수용체의 종류는 크게 단백질 호르몬수용체와 스테로이드 호르몬수용체로 구분된다.
단백질 호르몬수용체는 주로 세포막 표면에 있어 호르몬과 수용체가 결합하고 이어 세포 내에 있는 2차 전달자(second messenger)에 의해 다음단계 반응을 유발한다. 호르몬에 대한 반응은 빠르나 작용 시간은 짧은 것이 특징이며 카테콜아민, 펩타이드호르몬 등이 여기에 속한다.
스테로이드 호르몬수용체는 세포질 내 또는 핵 내에 위치한 것이 특징이며 호르몬과 수용체의 복합체가 직접 핵에 작용하여 단백질 합성을 유도하며 이로 인해 반응이 느리고 작용시간이 길다. 스테로이드, 갑상샘호르몬이 이에 해당한다.
따라서 호르몬 수용체의 종류는 단백질 호르몬수용체와 스테로이드 호르몬수용체로 구분되며, 각각의 특징과 작용 시간, 반응 속도 등에서 차이를 보인다고 할 수 있다.
1.3. 호르몬의 조절
1.3.1. 시상하부와 뇌하수체의 역할
시상하부(Hypothalamus)는 간뇌(diencephalon)의 일부로서 자율신경계를 조절하고, 스트레스·식욕·체온 및 감정을 조절한다. 시상하부호르몬의 분비와 억제는 세로토닌, 아세틸콜린, 노르에피네프린, 도파민과 같은 신경전달물질에 의해 조절된다.
시상하부는 자율신경계의 활동, 수분대사, 식욕, 수면-각성 주기, 체온조절, 갈증조절, 당분 & 지방대사, 성장과 성적 성숙 등을 조절한다. 또한 뇌하수체 후엽호르몬 분비(vasopressin, oxytocin)와 뇌하수체 전엽호르몬 분비(성장호르몬, 갑상샘 자극호르몬, 여포 자극호르몬, 프로락틴, 부신피질 자극호르몬) 조절에 관여한다.
시상하부는 뇌하수체 전엽과 혈관으로 연결되어 있는데 이를 시상하부-뇌하수체 문맥계(hypothalamic-hypophyseal portal system)라 부른다. 시상하부의 방출호르몬은 이 혈관을 통해 뇌하수체 전엽으로 분비되어 작용한다.
뇌하수체(Hypophysis, Pituitary gland)는 시상하부 바로 아래에 있으며, 혈관과 신경조직을 포함한 줄기로 시상하부와 연결되어 있고, 전엽은 선하수체(adenohypophysis), 후엽은 신경하수체(neurohypophysis)로 구성된다. 뇌하수체후엽은 호르몬을 생산하지 않고, 다만 시상하부에서 생산한 항이뇨호르몬(vasopressin)과 자궁수축 호르몬인 oxytocin 을 저장하고 방출할 뿐이다. 시상하부가 신경전달물질인 아세틸콜린이나 노르에피네프린의 자극을 받을 때 뇌하수체후엽에서는 이들 호르몬을 방출한다.
1.3.2. 음성회환체계와 양성회환체계
호르몬은 온도와 밀접한 관련이 있고, 복잡한 상호작용으로 분비를 조절한다. 또한 통합조절기전(integrating mechanism)을 통해 다른 호르몬이 미치는 영향에 대해 균형을 맞춘다. 호르몬 방출은 하나 또는 그 이상의 기전에 의해 조절된다. 이런 기전은 복잡한 내부환경의 균형을 유지하고, 항상성을 유지하기 위해 작동한다. 호르몬조절기전은 음성회환체계(negative feedback)와 양성회환체계(positive feedback)가 있다.
대부분의 호르몬계의 조절기전은 음성회환체계로서 호르몬의 수준이 정상으로 돌아오면 호르몬 분비를 억제한다. 예를 들어 코티솔이 분비되면 시상하부와 뇌하수체의 호르몬 분비가 억제된다. 이를 통해 코티솔의 수준을 일정하게 유지한다.
반면 양성회환체계(positive feedback)는 호르몬의 양이 많아도 분비를 억제하는 인자를 방출하지 않으며, 월경주기를 조절하는 FSH, LH, estrogen, progesteron 등이 해당된다. 예를 들어 배란 전 에스트로겐 수준이 상승하면 계속해서 LH와 FSH 분비를 촉진한다.
일반적으로 호르몬의 분비율은 24시간 주기로 변화한다. 예를 들면, 성장호르몬의 농도는 취침 후 90분에 가장 높다. 이 24시간 주기리듬은 각 호르몬마다 다르다.
1.4. 주요 내분비선의 기능
1.4.1. 갑상샘
갑상샘은 후두 바로 아래, 기관지의 위쪽, 목의 전면 중앙의 윤상연골 바로 아래에 좌우 2개의 엽과 이를 연결하는 협부(isthmus)로 이루어져 있다. 갑상샘의 무게는 15~20g으로 1g에 분당 5mL의 풍부한 혈액을 공급받고 있다. 갑상샘은 복잡한 회환조절체계로 조절된다. 즉 갑상샘호르몬 수치의 감소는 시상하부의 갑상샘 자극호르몬 방출인자(TRF)를 방출하고, 그 자극에 따라 뇌하수체가 갑상샘 자극호르몬(TSH)을 분비하여 갑상샘호르몬(TH)을 분비한다. 갑상샘이 주요기능을 하지 못하면 뇌하수체는 갑상샘호르몬 수치를 높이려는 시도로 TSH 분비를 증가한다. 뇌하수체의 기능상실이 있으면 갑상샘호르몬과 TSH 수치가 저하되어 시상하부에서 갑상샘호르몬치를 올리려는 시도로 TRF가 상승되고, 시상하부의 기능이 상실되면 TRF 분비저하로 인한 TSH 저하와 이로 인한 갑상샘호르몬 분비 저하가 나타난다.
여포세포(follicular cell)는 삼요드티로닌(triiodothyronine, T3)과 티록신(thyroxine, T4)을 생산한다. 여포세포에서 생산된 T4는 말초조직에서 T3로 전환될 수 있다. T3는 T4보다 5배 정도 작용이 강력하며, 혈장 내에서 단백질과 결합하지 않은 상태로 있기 때문에 즉시 작용할 수 있다. 부여포세포(parafollicular cell)는 calcitonin을 생산한다. 칼시토닌은 갑상샘에서 방출되어 뼈에 작용함으로써 혈청칼슘 농도를 낮춘다.
갑상샘호르몬의 합성에는 요오드, 단백질, 비타민(특히 A,B 복합군) 등이 필요하다. 요오드는 갑상샘호르몬 합성의 기본물질로 음식을 통해 소장에서 흡수되어 혈류를 통해 이동하며, 갑상샘(20%)과 신장(80%)에서 제거된다. 갑상샘은 요오드펌프(iodine pump)로 알려진 특별한 기전에 의해 요오드를 흡수하고 농축해 갑상샘호르몬의 형태로 전환시킨다.
갑상샘호르몬은 모든 신체체계와 관련이 있고 여러 조직과 기관에 광범위한 생리작용을 한다. 이 호르몬의 주요효과는 대사활동과 신체조직의 활동에서 나타난다. 갑상샘호르몬은 적혈구 생산, 수유 시 유즙생산, 수정(fertility)과 월경주기의 조절, 정신활동과 중추신경계의 발달, 심박동, 심근 수축력 및 심박출량 유지, 근육과 피부의 정상 탄력성 유지, 성장호르몬의 분비유지, 골격의 성숙, 조직 발달, 위장관의 분비유지 등에 영향을 미친다.
1.4.2. 부갑상샘
부갑상샘은 좌우 한 쌍으로 갑상샘 뒤쪽 표면에 위치하며, 부갑상선호르몬(parathyroid hormone, PTH)을 생산하고 분비한다. PTH의 기본적인 기능은 혈청칼슘과 인(phosphate)을 조절하는 것이다. 칼슘은 체내의 주요한 이온으로 골격구조와 신경근육활동과 대사활동에 필수적이다. PTH가 이 세 곳에서 효과를 내기 위해서는 반드시 식사를 통해 비타민 D를 흡수해야 한다.
PTH는 신장의 신세뇨관에 직접 작용하여 칼슘의 재흡수를 증가시키고, 인의 재흡수를 억제하여 소변으로 인의 배설을 증가시켜 혈청내 인과 칼슘의 균형을 유지한다. 또한 PTH는 뼈에서 칼슘을 혈액으로 방출시켜 혈청칼슘 농도를 올리는 역할을 한다. 혈청칼슘 농도가 올라가면 PTH 분비가 감소하여 과도한 칼슘을 뼈로 다시 되돌려 보내거나 소변으로 배설시킨다.
부갑상샘호르몬(PTH)은 파골(osteoclast) 작용을 증가시키고, 골아세포(osteoblast)에 작용하여 파골세포로 변환시킨다. 칼시토닌은 PTH와 동일한 표적기관(신장, 뼈, 위장관 등)에 영향을 주어 뼈의 무기질 성분이 빠져나가게 하고, 소장에서의 칼슘흡수를 감소시켜 저칼슘혈증을 유발한다. 혈청칼슘 농도를 정상적으로 유지하기 위한 표적기관의 PTH의 효과는 다음과 같다.
1.4.3. 췌장
췌장은 좌상복부·위(stomach)의 뒤쪽·복부 후면에 있으며 두부, 체부, 미부로 구분한다. 췌장은 내분비샘과 외분비샘의 기능을 모두 가지고 있는데 내분비샘의 기능은 랑게르한스섬(islets of Langerhans)의 α, β, δ 세포에서 3가지 호르몬을 분비한다. α-세포는 글루카곤을 분비하고, β-세포는 주요 췌장호르몬인 인슐린을, δ-세포는 성장호르몬 억제인자(growth hormone inhibiting factor, GIF)라고 불리는 somatostatin과 가스트린을 분비한다.
인슐린은 탄수화물, 단백질, 지방의 대사에 직접 관여한다. 인슐린은 췌장의 β-세포에서 분비되는 단백질로 탄수화물, 지방, 단백질, 핵산을 합성하고 저장한다. 인슐린은 여러 조직에 영향을 ...
