[호르몬(hormone)의 이해]부신수질 및 부신피질 호르몬의 화학과 작용

부신수질호르몬(에피네프린과 노르에피네프린)

신경성외배엽에서 유래한 부신수질은 교감신경의 지배를 받으며 부신수질세포소포내에 축적되어 있는 epinephrine(adrenaline)과 소량의 norepinephrine (noradrenaline)은 교감신경절전세포의 신호에 의해 혈액내로 분비된다. Epinephrine은 세포질에서 tyrosine이 L-dopamine, dopamine으로 되어 소포내로 들어가면 norepinephrine을 거쳐서 합성된다.

Glucocorticoid(부신피질호르몬)는 phenylethanolamine-N-methyltransferase의 활성을 높여 epinephrine의 생성을 촉진한다. 또 ACTH(부신피질자극호르몬)의 장기적인 작용으로 epinephrine 합성효소계의 증가가 인정된다.

세포의 epinephrine 수용부위(receptor)에는 α와 β가 있으며 α-수용체는 흥분적 효과를 주고 β-수용체는 억제적 효과를 준다. Epinephrine은 세포의 α, β-수용체에 거의 같은 세기로 작용하며 norepinephrine은 α-수용체에 강하게, β1-수용체에는 epinephrine과 같은 정도로 작용한다. 또 β-수용체는 adenylate cyclase와 공역하고 있다.

Dopamine은 dopamine 작동성신경세포에서 생산되는 신경전달물질로 이것의 과잉활동은 정신분열병의 병인이 된다. 파킨슨병(Parkinson's disease)에서는 뇌내 dopamine 양의 급속한 감소에 의해 발생하며 증상으로 근고축, 무동, 진전(震顫), 자세유지장해 등이 나타나고 L-dopamine을 투여하여 치료한다. 또 뇌간(腦幹)에서 분비되는 dopamine은 성욕, 식욕, 환경온도 등에 대하여 만족감을 초래하기 때문에 이것을 만족호르몬이라고도 한다. 이들 호르몬은 생명유지에 필수적인 것은 아니지만 긴급시나 스트레스에서의 대응을 원활하게 한다.

1. Norepinephrine

Norepinephrine은 교감신경전달물질로 말초혈관 수축에 의한 저항성 증가와 혈압상승, 맥박수의 감소, 심박출력의 감소를 가져오는 작용을 하며 혈당상승 작용은 약하다. 부신수질종양에서는 norepinephrine 함량이 높아지기 때문에 환자는 고혈압 발작을 일으키는 경우가 있다.

2. Epinephrine

Epinephrine은 부신수질호르몬 및 신경전달물질로서의 세포간 정보전달물질이며 사람의 방위, 도주 등(fight or flight syndrome)에 관계하는 구급호르몬으로 알려져 있다. 부신수질조직 1g당 1∼3㎎의 epinephrine이 함유되어 있다.

한랭, 피로, 쇼크 등의 스트레스에 의해 epinephrine이 분비되어 뇌하수체전엽을 자극하면 ACTH의 분비가 촉진되고 그 결과로 부신피질호르몬 분비가 촉진되어 신진대사가 증진되는 일련의 스트레스 적응반응이 형성된다. Epinephrine의 작용은 기관에 대한 교감신경의 작용과 동일하다.

Epinephrine은 간에서의 glycogen 분해, 당신생의 증가, 근육에서의 포도당 섭취 감소에 의한 혈당상승작용과 혈압상승, 맥박수와 심박출력의 증가, 말초혈관 이완에 의한 저항성 감소작용이 있으며 지방분해를 촉진하여 혈중 지방산의 증가를 가져오고 이것을 근육활동의 에너지로 하는 작용이 있다. 또 insulin 분비를 저하시켜 말초조직에서의 포도당 소비를 억제하며 이들의 작용으로 다량 생성된 포도당은 중추신경계에서 이용된다. 부신수질은 교감신경과 협동하여 작용하므로 epinephrine은 교감신경기능 검사약으로 이용된다.

부신피질호르몬

부신피질의 세포는 부신의 표층으로부터 18-hydroxylase를 함유하는 사구층(zona glomerulosa), 가장 두꺼운 다발층(zona fasciculate), 그물층(zona reticularis)으로 되어 있으며 각각 다른 성질의 호르몬을 분비한다.

부신피질호르몬은 steroid 호르몬으로 각 층에 저장되어 있는 cholesterol을 원료로 하여 사구층에서는 용량수용체로부터의 자극이나 angiotensin의 작용에 의해 mineralocorticoid인 aldosterone의 합성이 촉진되며 다발층 및 그물층에서는 ACTH의 자극에 의하여 glucocorticoid와 성호르몬인 androgen 및 estrogen이 합성, 분비된다.(그림 1 참조)

부신피질호르몬의 작용기구는 세포질 receptor를 거쳐서 핵내의 유전자의 특정부위를 활성화하고 RNA 합성을 통해 여러 가지 호르몬 의존성 단백질의 합성을 촉진하는 것이다. Steroid 호르몬은 모두 간에서 환원되어 불활성화 되고 glucuronate 접합 또는 황산접합되어 요 중으로 배설된다.

그림 1 부신피질호르몬

1. Glucocorticoid(Cortisol, corticosterone, cortisone)

Cortisol(인간의 분비량은 12∼30㎎/일), corticosterone(분비량 1∼4㎎/일), cortisone(분비량은 미량) 등을 glucocorticoid라 하며 dexamethasone, prednisolone 등은 합성 glucocorticoid이다. 이 호르몬은 아래와 같이 다양한 작용을 나타내며 약간의 mineralocorticoid 작용도 나타낸다.

2. 당신생 촉진

cAMP 함량을 증가시키고 아미노산대사 및 당신생에 관계하는 효소의 합성을 촉진시키며 혈당치를 상승시킨다.(insulin과 길항) 신진대사를 증진시킨다.

3. 단백질분해 촉진

근조직, 골기질 등 말초조직에서의 단백질분해가 현저해진다. 간에서는 보상적으로 단백질합성이 높아진다. 질소배설 증가, 혈청 잔여질소 증가, 음의 질소출납이 일어난다. 류머티스성 질환의 치료에 glucocorticoid가 이용되는 것은 결합조직에서의 증식억제와 단백질분해에 의한 효과로 생각되고 있다.

4.면역억제작용

림프계에서 림프구와 형질세포의 형성이나 성숙이 지연되며 림프구의 붕괴가 항진한다. 또 감염, allergy, anaphylaxis 등에 관련하는 면역반응을 저하시킨다. 항체생산을 억제하기 때문에 조직이식시에 이용된다.

5. 스트레스 적응반응

시상하부는 cortisol 농도의 목표치를 조정하며 외부로부터의 스트레스가 신경계로 전달되면 부신피질자극호르몬 방출인자(CRF)의 생산이 증가하고 따라서 cortisol의 생산도 증가된다.

6. 항염증작용(소염작용)

세포의 방어반응을 감소시켜 창상부위로 백혈구의 이동을 지연시켜 염증이 일어나는 것을 억제한다.

7. 외분비촉진작용

glucocorticoid를 장기간 투여하면 위에서 염산이나 pepsinogen, 췌장에서 trypsinogen의 분비가 증가하여 위장에서 궤양이 일어나기 쉽게 된다. 부신의 선종, 종양 또는 뇌하수체종양에 의한 corticotropin의 과잉 생산이나 glucocorticoid의 과잉 투여로 이 호르몬의 과잉증인 쿠싱증후군(Cushing's syndrome)이 발생한다. 증상으로 스테로이드성당뇨병, 근과 피부의 위축, 골다공증(osteoporosis), 구간(軀幹)과 안면의 비만증이 나타나며 항체생산 저하로 감염증에 걸리기 쉽게 된다. 또 androgen의 생산 증가로 여성의 남성화, 무월경, 다모증이 나타난다.

8. Mineralocorticoid(Aldosterone)

혈액 중의 Na+ 농도가 저하하면 원위세뇨관의 밀집반이 방사구체세포를 자극하여 renin을 생산시킨다. Renin은 angiotensin Ⅱ를 만들고 이것이 부신피질에 작용하면 aldosterone이 생산된다. Aldosterone은 Na+ 흡수에 관여하는 단백질을 유도하며 분비조절작용은 혈장 중의 Na+/K+ 비율에 의해 신장 자체에서 일어난다. 이 비율의 감소는 18-hydroxylase의 작용을 촉진하게 된다. Corticosterone도 약한 전해질 조절작용이 있으며 생약의 하나인 감초에는 강한 mineralocorticoid 작용을 가진 glycyrrhizin이 함유되어 있다.

Aldosterone은 Na+와 Cl-의 농도를 정상으로 유지하고 원위세뇨관에서 Na+의 재흡수를 촉진하는 작용을 하며 물도 재흡수시키고 혈류량과 혈압을 상승시킨다. 신장에 의해 Na+의 농도가 높아지면 세포내의 K+가 Na+와 교환되어 K+와 H+의 요 중 배설이 증가하게 된다. 이외에 간 glycogen 저장을 촉진하고 혈중 호산성백혈구(eosinophil) 수를 감소시키고 추위 등의 스트레스에 대한 저항성을 크게 하는 등의 작용이 있다.

Aldosterone의 과잉분비로 전해질대사 이상증인 고알도스테론증이 발생한다. 원발성의 고알도스테론증인 콘증후군(Conn's syndrome)은 부신종양에 의한 것이고 속발성의 고알도스테론증인 바터증후군(Bartter's syndrome)은 renin 생산세포인 방사구체세포의 증식에 의한 것이다. 어느 경우든 K+의 배설이 증가되어 저칼륨혈증으로 되며 alkalosis, 근무력증, 다뇨증, 다한증, 고혈압 등의 증상이 나타난다.

부신피질기능의 비정상적인 저하로 부신피질호르몬이 결핍되면 여러 가지 부전증이 나타난다. 자기면역반응에 의한 부신피질조직의 파괴, 부신감염증, 염증, 침윤성 종양, 아밀로이드증(amyloidosis) 등으로 부신피질 기능이 저하하면 아디손병(Addison's disease)이 일어난다. 증상으로 쇠약, 피로, melanotropin 분비 증가에 의한 피부 색소침착, 체중감소, 저혈압, 구역질, 저혈당, 염분의 과다배설이 일어나는 저알도스테론증이 나타난다.

또 감염에 의한 패혈증으로 부신 출혈이 일어나 급속한 부신부전에 빠지면 워터하우스-프리데릭센증후군(Waterhouse-Friderichsen syndrome)이 발생하며 증상으로 구토, 발열, 호흡촉진, 전신 피하출혈반, 청색증(cyanosis)이 나타난다. 그리고 효소의 유전적 결핍이나 선종양으로 남성호르몬이 과잉생산되어 부신피질호르몬 생산이 저하하면 부신성기증후군(副腎性器症候群; adrenogenital syndrome)이 발생하며 여성에서는 일반적으로 출생시에 가성반음양(假性半陰陽) 남성화가 있고 남성에서는 성적조숙, 성기능부전 등이 발견된다.