시상하부호르몬(hypophysiotropic hormone)

시상하부에서는 다양한 peptide형의 뇌하수체호르몬 방출인자(releasing factor)와 방출억제인자(inhibiting factor)가 분비된다. 이들이 뇌하수체에 자극을 주면 뇌하수체에서 여러 가지의 내분비선자극호르몬이 분비된다.

1. 부신피질자극호르몬 방출인자

부신피질자극호르몬 방출인자(corticotropin releasing factor; CRF)는 시상하부 정중융기(正中隆起)에서 생성되는 12개의 아미노산으로 된 peptide로 α1, α2, β의 3종류가 있으며 corticotropin(ACTH)의 분비를 촉진한다.

2. 생식선자극호르몬 방출인자

생식선자극호르몬 방출인자(gonadorelin, gonadotropin releasing factor; LH/FSH-RF)는 시상하부의 정중융기에서 형성되는 decapeptide로 N-말단 아미노산은 pyroglutamate (PYROGlu)이다. 이 호르몬은 난포자극호르몬과 황체형성호르몬의 분비를 촉진한다. 동물에서 얻는 이 호르몬의 초산염과 염산염의 제제는 시상하부, 뇌하수체 및 생식기 기능부진의 감별진단에 사용된다.

3. 황체형성호르몬 방출인자

황체형성호르몬 방출인자(luteinizing hormone releasing factor, LH-RF)는 시상하부의 중앙융기부에서 생성되는 10∼14개의 아미노산으로 된 peptide로 뇌하수체전엽에서 황체형성호르몬(LH, ICSH)의 분비를 촉진한다.

4. 멜라닌세포자극호르몬 방출인자

멜라닌세포자극호르몬 방출인자(melanocyte stimulating hormone releasing factor; MRF)는 시상하부 정중융기에서 생성되는 인자로 멜라닌세포자극호르몬(melanotropin)의 분비를 촉진한다.

5. 성장호르몬 방출인자

성장호르몬 방출인자(somatoliberin, growth hormone releasing factor; GH-RF)는 시상하부의 중심돌기에서 분비되는 분자량 1,800∼2,200의 polypeptide 호르몬으로 glucagon-secretin군의 peptide와 유사한 구조를 가진다. 이것은 성장호르몬(somatotropin)의 분비를 촉진시킨다.

6. 갑상선자극호르몬 방출인자

갑상선자극호르몬 방출인자(protirelin, thyrotrophin releasing factor; TRF)는 시상하부의 정중융기에서 생산되는 3개의 아미노산(pyroglutamate, histidine, prolinamide)으로 된 peptide로서 뇌하수체전엽에서의 thyrotrophin의 분비를 촉진한다. 또 사람에서는 prolactin releasing factor(PRF)로서 작용한다. 이것의 제약제제는 갑상선기능항진증 및 바세도우병(Basedow's disease; Graves' disease)의 진단에 사용되며 또한 제1차, 제2차 및 제3차 갑상선기능저하증의 감별진단에 사용된다.

7. 황체 자극호르몬 방출인자

황체자극호르몬 방출인자(prolactoliberin, prolactin releasing factor; PRF)는 시상하부 정중융기에서 생성되는 인자로서 황체자극호르몬(prolactin)의 분비를 촉진한다. 인체에서는 TRF가 이 역할을 한다.

8. 멜라닌 세포자극호르몬 억제인자

멜라닌세포자극호르몬 억제인자(melanocyte stimulating hormone inhibiting factor; MIF)는 시상하부 정중융기에서 생성되는 인자로 멜라닌세포자극호르몬(melanotropin)의 분비를 억제한다.

9. 황체 자극호르몬 억제인자

황체자극호르몬 억제인자(prolactostatin, prolactin inhibiting factor; PIF)는 시상하부 정중융기에서 생성되는 인자로서 황체자극호르몬(prolactin)의 분비를 억제한다.

10. 성장호르몬 억제인자

성장호르몬 억제인자(somatostatin, growth hormone release inhibiting factor; GH-IF)는 성장억제호르몬으로 주로 시상하부의 내측융기 및 랑게르한스섬 δ 세포에서 만들어지는 14개의 아미노산으로 구성된 고리형의 peptide이다. 선하수체에 의한 somatotropin, thyrotrophin, corticotropin의 분비, 췌장에 의한 insulin, glucagon의 분비, 위점막에 의한 gastrin의 분비, 장점막에 의한 secretin의 분비, 신장에 의한 renin의 분비를 억제한다.

뇌하수체호르몬(adenohypophyseal hormone)

1. 성장호르몬

성장호르몬(Somatotropin, growth hormone; GH)은 뇌하수체전엽의 호산성 α 세포에서 만들어지는 191개의 아미노산으로 구성된 단일 사슬의 분자량 약 21,500인 단백질로 2개의 S-S 결합을 가지나 활성에 필수적인 것은 아니다. 아미노산 배열은 종 특이성이 현저하며 상위 동물의 성장호르몬은 하위동물에게 유효하다.

간뇌의 포도당 수용체가 저혈당 상태를 감지하거나 리듬(rhythm)중추의 자극이 수면중추에 의해 활동이 조절되고 있는 시상하부에 전달되면 잠자고 있는 동안에도 짧은 시간에 걸쳐 시상하부에서 성장호르몬 방출인자(somatoliberin)가 분비된다. Dopamine이나 serotonin은 다른 중추를 경유하여 somatoliberin의 방출을 자극한다. Somatostatin은 신경자극에 의해 방출된다. 그러므로 성장호르몬은 절식, 저혈당, 아미노산 부하, 단백질 섭취 후, 스트레스, 운동, 수면으로 분비가 증가하고 당 섭취 후에는 저하한다. 또 교감신경계의 α 자극은 분비를 촉진하고 β 자극은 억제한다.

성장호르몬은 신체 전체의 성장을 촉진한다. 이것과 유사한 성장인자는 특정 세포만의 성장을 촉진한다. 성장호르몬은 주로 간, 신장에서 somatomedin의 합성을 촉진하고 이것을 통하여 다양한 작용을 나타낸다. Somatomedin은 chondroitin sulfate나 collagen의 생합성을 촉진하여 골성장을 촉진하는 작용이 있으며 insulin과 비슷한 작용을 나타내어 지방세포에서의 포도당 흡수를 촉진하고 산화를 억제한다. 또 뇌를 제외한 모든 생체조직과 기관의 성장을 촉진한다.

성장호르몬은 아미노산으로부터의 당신생을 억제하고 단백질 합성을 촉진하며 지방조직에서 지질을 분해하고 유리지방산을 방출하는 지방이화작용을 촉진한다. 그리고 insulin 감수성 저하, 포도당 산화 억제 등 포도당을 보존하는 작용과 지방분해에서 유리되는 glycerol을 당신생에 이용하는 작용으로 혈당을 상승시킨다. 전해질 대사에 영향을 주어 니트륨, 칼륨, 인, 칼슘을 체내에 저장하는 작용도 한다. 인간의 성장호르몬은 prolactin 효과도 나타낸다.

성장호르몬의 기능 항진으로 거인증이나 말단비대증이 일어나며 호산성선종(好酸性腺腫)에 의한 것이 많다. 거인증은 골단유합(骨端癒合) 이전에 발증하며 gonadotropin 생산의 감소에 의해 성기능이 저하하고 기타의 선자극호르몬의 형성이 저하한다. 말단비대증은 골단유합 이후에 발증한다. 성장호르몬의 기능 저하로 일어나는 뇌하수체성 소인증은 두개인두종(頭蓋咽頭腫), 출생시의 외상, 기형, 뇌하수체의 선천적 형성부전, 시상하부 장해 등에 의해 일어난다. 성인에 있어서는 증상이 두드러지게 나타나지 않는다.

2. 부신피질 자극호르몬

부신피질자극호르몬(corticotropin, adrenocorticotropic hormone; ACTH)은 뇌하수체전엽 β 세포에서 만들어지는 39개의 아미노산으로 된 polypeptide로 분자량은 4,541이다. 이 호르몬은 일주리듬(circadian rhythm)을 가진 부신피질자극호르몬 방출인자(CRF)가 분비를 조절하며 사람은 아침 6시의 혈장농도는 5pmol/ℓ, 저녁 6시에는 2pmol/ℓ이며 스트레스를 받거나 metyrapone을 투여하면 상승하고 steroid 호르몬을 투여하면 저하한다.

스트레스에 대한 적응 또는 방어반응으로 부신피질자극호르몬의 분비가 증가하면 cortisol 치가 높아진다. 또 corticotropin의 혈장농도는 뇌하수체 호염기성세포선종인 쿠싱병(Cushing's disease)이나 선천성부신과형성에 의해 상승하며 뇌하수체전엽기능저하증인 시몬드병(Simmond's disease)이나 steroid 호르몬 장기투여에 의해 저하한다.

부신피질자극호르몬은 glucocorticoid(cortisol, corticosterone, cortisone)의 생산을 촉진한다. 이 호르몬이 adenylate cyclase계를 활성화하면 ATP에서 제 2 messenger인 cAMP가 만들어진다. 이것이 cholesterol esterase를 활성화하면 축적되어 있던 cholesterol ester에서 cholesterol을 유리시키고 cAMP에 의해 활성화된 호르몬 생합성 효소인 desmolase에 의해 cholesterol 측쇄가 짧아져 glucocorticoid가 합성된다. 류우머티스성질환의 경우 corticoid를 장기간 투여하면 조절회로에 영향을 주어 부신피질의 위축이 일어나고 corticotropin의 분비가 일어나지 않게 된다. 이것의 회복에는 오랜 시일이 필요하다.

그리고 부신피질자극호르몬은 부신피질의 중량 유지, 비대, cholesterol, ascorbate, glycogen 량의 감소, 부신혈류량의 증가 등의 작용을 하며 부신외 작용으로서 지방의 분해, insulin의 분비, 멜라닌 색소의 확산 및 생성, vasopressin과 함께 작용하여 뇌에서의 기억의 유지를 시도한다.

3. 갑상선 자극호르몬

갑상선자극호르몬(thyrotrophin, thyroid stimulating hormone; TSH)은 뇌하수체전엽의 호염기성세포에서 생산, 분비되는 당단백질호르몬으로 α, β 2개의 peptide 사슬로 되어 있다. 분자량 약 13,600의 α 사슬은 황체형성호르몬(lutropin)의 α 사슬과 같으며 112개의 아미노산으로 된 분자량 약 14,700의 β 사슬이 생리활성의 특이성을 결정한다. 갑상선자극호르몬 방출인자(protirelin; TRF)에 의해 분비가 촉진되고 갑상선호르몬(thyroxine)은 음의 되먹임(negative feedback) 기구로 분비를 억제한다.

갑상선자극호르몬은 갑상선의 발육과 기능을 촉진하며 갑상선으로의 혈류의 증가, 갑상선의 요오드 흡수율을 증가, 무기 요오드의 유기화를 촉진하여 thyroglobulin, triiodothyronine, thyroxine의 합성속도를 증가시킨다. 또 포도당의 산화를 촉진하여 산소소비를 증가시키며 지방세포의 지방분해작용(lipotropic action)을 촉진하여 지방산을 증가시킨다.

이 호르몬의 작용에는 cAMP를 전달물질로 하는 경우가 많다. 갑상선자극호르몬의 기능항진으로 뇌하수체에서 만들어진 안구돌출인자에 의해 안구가 돌출한다. 이 때 혈장 thyrotrophin치는 되먹임 억제에 의해 저하한다. 이 호르몬의 기능이 저하하면 뇌하수체성 점액수종이 나타난다.

4. 황체 자극호르몬

황체자극호르몬(prolactin; PRL, luteotropic hormone; LTH, mammotropic hormone; MTH)은 뇌하수체 호산성세포에서 생산되는 198개의 아미노산으로 된 peptide로 분자량은 약 22,000이다. 이 호르몬은 성장호르몬과는 별개의 뇌하수체호르몬이지만 공통의 선조 peptide에서 파생된 것으로 생각된다.

분비는 prolactoliberin과 prolactostatin에 의해 조절된다. 성적자극, 운동, 스트레스, 수면 등에 의해 분비가 증가하며 일반적으로 혈중농도는 여성이 약간 높고 임신, 산욕기에는 평상시보다 높다. 수분 부하나 dopamine 작용성 약제는 혈중농도를 저하시킨다.

황체자극호르몬은 유선 발육촉진, 유즙 분비를 개시하고 유지하는 작용을 하며 전립선과 정낭선의 발육도 촉진한다. 이 호르몬의 과잉 분비는 prolactin 생산 뇌하수체선종(prolactinoma)이나 시상하부종양에 의해 일어나며 유즙루, 무월경, 성선자극호르몬 방출의 저하를 일으킨다.

5. 생식선자극호르몬

황체형성호르몬(LH), 난포자극호르몬(FSH), 융모막성 생식선자극호르몬(CG) 등을 생식선자극호르몬 (gonadotropin, gonadotropic hormone; GTH)이라 한다.

1) 황체 형성호르몬

황체형성호르몬(lutropin, luteinizing hormone; LH)은 뇌하수체전엽의 호염기성세포에 의해 생산, 분비되는 분자량 29,000 정도의 당단백질이며 α 및 β사슬로 되어 있다. β사슬은 proline의 함량이 매우 높다. 이 호르몬의 분비는 생식선자극호르몬 방출인자(gonadorelin; LH/FSH-RF)에 의해 조절되고 또 androgen, estrogen에 의해 음의 되먹임 기구에 의해 억제된다. 황체형성호르몬은 정소의 간질세포에 작용하여 androgen을 합성하게 한다. 그래서 이 호르몬을 간질세포자극호르몬(interstitial cell stimulating hormone; ICSH)이라고도 한다. 또 이 호르몬은 난소에 작용하여 배란을 촉진하고 여포의 황체화 및 황체에서 progesterone의 생산과 분비를 촉진한다.

2) 난포 자극호르몬

난포자극호르몬(follitropin, follicle stimulating hormone; FSH)은 89개의 아미노산으로 된 α사슬과 118개의 아미노산으로 된 β사슬로 된 당단백질이다. 이 호르몬은 정소에서는 정세관 상피세포 발육과 정자형성을 촉진하고 난소에서는 난포의 발육과 성숙, estrogen의 생산과 분비를 촉진한다. 황체형성호르몬과 협동작용이 필요하다.

황체형성호르몬과 난포자극호르몬이 과잉으로 되면 사춘기가 빨리 나타난다. 이것은 시상하부-뇌하수체영역의 장해, 드물게는 정소와 난소의 호르몬 활성종양에 의한다. 이 호르몬들이 결핍되면 사춘기가 늦게 나타나고 청춘기를 가지지 않게 된다. 시상하부-뇌하수체 장해로 gonadotropin의 생산이 저하하면 가끔 무정자증이나 무월경이 된다.

6. 태반 유래의 생식선자극호르몬

1) 인간 융모성 생식선자극호르몬

인간 융모성 생식선자극호르몬(human-chorionic gonadotropin; HCG)은 임신한 여성의 태반 융모 랑게르한스세포에서 생산 분비되는 호르몬으로 92개의 아미노산을 가지는 α사슬과 145개의 아미노산을 가지는 β사슬로 구성된 당단백질이며 임신 2∼3개월에 혈중농도가 최고로 된다. 이 호르몬은 임신 여부를 시험하는데 사용되며 요 중의 HCG가 1,000IU/ℓ 이상이면 임신으로 판단한다. 인간 융모성 생식선자극호르몬은 황체형성호르몬과 비슷한 작용을 하며 임신초기∼3개월 사이에 황체 형성을 촉진한다.

2) 인간 태반성 최유물질

인간 태반성 최유물질(choriomammotropin, placental lactogen; PL)은 태반의 합포체 영양세포에서 생산되는 191개의 아미노산으로 된 분자량 약 21,600의 polypeptide로 인간의 성장호르몬과 유사하다. 이 물질의 혈중농도는 태반기능의 증가와 비례하며 태반의 기능을 평가하는데 이용된다. 이 물질은 최유성 및 황체자극 작용을 가졌으며 태아에게 포도당을 원활하게 공급하는 작용을 한다.

7. 리포트로핀

리포트로핀(lipotropin, lipotropic hormone; LPH)은 선하수체(adenohypophysis)의 세포에서 합성되는 polypeptide로서 β-lipotropin과 γ-lipotropin이 알려져 있으며 지방의 이동을 촉진하고 멜라닌세포(melanocyte)를 자극하여 피부를 검게 하는 작용을 한다. 이외에 steroid 생산 작용, 중추신경계에 대한 작용 등이 있으나 ACTH, β-MSH, β-endorphin 보다 약하게 작용한다. 이 호르몬들은 모두 공통의 전구체에서 생성된다.(아래 그림 참조) Lipotropin은 스트레스를 받으면 증가한다.

8. 멜라닌세포자극호르몬

멜라닌세포자극호르몬(melanotropin, melanocyte stimulating hormone; MSH)은 뇌하수체중엽에서 생산되는 peptide 호르몬으로 α-MSH, β-MSH, γ-MSH 3종류가 있다.(아래 그림 참조) α-MSH는 ACTH의 1∼13번 peptide와 일치하며 동물 종에 의한 차이가 없고 분자량은 1,621이다.

β-MSH는 사람에는 존재하지 않으며 동물 종에 따라 다르다. 공통전구체의 N-말단측 단편인 γ-MSH는 생리작용이 분명하지 않다. 이 호르몬은 멜라닌세포에 작용하여 피부색을 검게 한다. 포유동물에서는 멜라닌세포의 monophenol monooxygenase(tyrosinase)를 활성화하여 멜라닌 생산을 증가시킨다.

9. 옥시토신과 바소프레신

옥시토신(oxytocin; OT)과 바소프레신(vasopressin; VP, antidiuretic hormone; ADH)은 8개의 아미노산으로 된 고리형의 peptide로 시상하부 신경핵의 신경세포에서 합성된 다음 각각 분자량 10,000 정도의 neurophysin이라는 단백질과 복합체를 형성한다. 이 복합체들은 신경세포의 축삭(axon)을 타고 내려가 뇌하수체후엽에 저장되고 적절한 자극으로 분비된다.

10. Oxytocin

Oxytocin은 젖을 빠는 자극이나 분만시의 자궁경부 및 질의 확장 등의 자극에 의해 혈액내로 분비된다. 이 호르몬은 자궁근을 수축시켜 분만을 촉진하고 유선의 근상피세포를 수축시켜 젖의 분비를 촉진하는 작용을 하며 모성본능에도 관여한다. 또 분만유발제나 이완출혈 치료제로도 사용된다.

11. Vasopressin

Vasopressin은 혈장삼투압 상승, 혈압강하 등의 자극으로 혈액 내로 분비된다. 이 호르몬은 원위세뇨관과 집합관에 작용하여 물의 투과성을 증대시키는 것에 의해 물의 재흡수를 높이고 오줌을 농축하여 항이뇨작용을 나타내며 혈액의 용적과 삼투압의 변화에 따라 뇌하수체후엽에서 분비되어 혈압상승작용을 나타낸다. 또 ACTH와 함께 작용하여 학습과 기억을 자극한다. 이 호르몬의 분비가 감소되면 신장에서 물의 재흡수가 저하하여 다량의 저비중 오줌을 배설(4∼12l/일)하고 심한 갈증이 생기며 이것을 요붕증(diabetes insipidus)이라 한다.

12. 멜라토닌

Melatonin(5-methoxy-N-acetyl tryptamine)은 송과체에서 합성되는 호르몬으로 tryptophan → 5-hydroxytryptophan(5HTP) → serotonin → N-acetylserotonin → 5-methoxy-N-acetyl tryptamine(melatonin)의 경로에서 합성된다. 포유동물의 경우 N-acetylserotonin을 합성하는 serotonin N-acetyltransferase의 활성은 중추성의 내인성 주기와 환경의 명암에 의해 조절되며 주간에는 낮고 야간에는 높다.

Melatonin은 시상하부에 작용하여 생식선자극호르몬(gonadotropin)의 되먹임 계의 감수성을 높이며 동물의 생식기능을 환경의 광주기(光週期)에 동조시킨다. 사람에서는 melatonin이 시상하부를 자극하여 생식선자극호르몬의 분비를 억제하며 사춘기 이전의 성기발육을 억제한다.