시상하부 활꼴핵

[ Arcuate nucleus ]

활꼴핵(arcuate nucleus)은 시상하부(hypothalamus)의 내측기저부(mediobasal part)에 있으며 제3뇌실(third ventricle)과 정중융기(median eminence)에 연접하여 위치한 신경핵(nucleus)을 일컫는 말이다. 시상하부 활꼴핵에는 다양한 종류의 신경세포들이 위치하고 있다.

활꼴핵에 존재하는 신경세포는 크게 호르몬을 분비하는 신경세포(신경내분비세포, neuroendocrine neuron)와 뉴로펩티드(neuropeptide)를 분비하는 신경세포로 나누어 볼 수 있다. 이 중 뉴로펩티드를 분비하는 신경세포는 중추신경계의 다른 곳으로 신경지배하는 신경세포(중추신경지배세포, centrally-projecting neuron)인 경우가 많다.

활꼴핵 신경내분비세포의 기능

활꼴핵에 위치한 신경세포 중 호르몬을 분비하는 신경세포의 종류와 기능을 아래 표 1에 정리하였다.

표 1. 활꼴핵의 신경내분비세포
신경내분비세포	분비하는 호르몬	기능
TIDA 신경세포 (tuberoinfundibular dopaminergic neuron)	도파민 (dopamine)	프로락틴(prolactin) 분비 억제
성장호르몬유리호르몬 분비 신경세포 (GHRH neuron)	성장호르몬유리호르몬 (GHRH)	성장호르몬(growth hormone) 분비 촉진
성선자극호르몬유리호르몬 분비 신경세포 (GnRH neuron)	성선자극호르몬유리호르몬 (GnRH)	성선자극호르몬(gonadotropin) 분비 촉진

활꼴핵의 신경내분비세포들은 모두 축삭을 정중융기(median eminence)로 보내고 이곳에서 분비된 호르몬이 시상하부-뇌하수체 문맥계(hypothalamo-pituitary portal system)을 경유하여 뇌하수체 전엽(anterior pituitary)에 있는 신경내분비세포들을 자극한다.

TIDA 신경세포는 도파민을 분비하여 뇌하수체 전엽에서 프로락틴의 분비를 억제하고, 성장호르몬유리호르몬(growth hormone-releasing hormone, GHRH)과 성선자극호르몬유리호르몬(gonadotropin-releasing hormone, GnRH)을 분비하는 신경세포는 뇌하수체 전엽에서 각각 성장호르몬과 성선자극호르몬의 분비를 촉진한다.

활꼴핵 뉴로펩티드분비세포의 기능

활꼴핵의 신경내분비세포가 뇌하수체전엽의 호르몬 분비를 조절한다면, 뉴로펩티드분비세포는 중추신경계 내의 다양한 표적 신경세포에 뉴로펩티드를 분비하여 작용을 나타낸다. 활꼴핵에 위치한 뉴로펩티드 분비세포로는 아래 표 2에 정리된 것들이 있다.

표 2. 활꼴핵의 뉴로펩티드 분비 세포
	분비하는 뉴로펩티드	약리학적 성질
POMC 신경세포	α-멜라닌세포자극호르몬 (α-melanocyte stimulating hormone, α-MSH)	멜라노코르틴-4 수용체 효현제 (melanocortin-4 receptor agonist)
NPY/AgRP 신경세포	신경펩티드 Y (neuropeptide Y, NPY)	신경펩티드 Y 수용체 효현제 (neuropeptide Y receptor agonist)
NPY/AgRP 신경세포	아구티관련펩티드 (agouti-related peptide, AgRP)	멜라노코르틴-4 수용체 저해제 (melanocortin-4 receptor antagonist)
키스펩틴 신경세포	키스펩틴 (kisspeptin)	GPR54 효현제(GPR54 agonist)

POMC 신경세포에서 생산되는 POMC(pro-opiomelanocortin)는 단백질 전구물질로 프로호르몬 전환효소(prohormone convertase)에 의해 활성 뉴로펩티드로 잘려진다. 시상하부 활꼴핵에 있는 POMC 신경세포의 축삭 말단에서 분비되는 활성 뉴로펩티드는 α-멜라닌세포자극호르몬(α-melanocyte stimulating hormone, α-MSH)으로 중추신경계의 여러 부위에 발현된 멜라노코르틴-4 수용체(melanocortin-4 receptor, MC4R)에 결합하여 효현제로 작용한다. 멜라노코르틴-4 수용체는 주로 식욕과 대사를 조절하는 부위의 신경세포에 발현되어 있으며 α-멜라닌세포자극호르몬 자극에 의해 식욕을 억제하고 에너지 소비를 촉진하여 체중을 감소시키는 역할을 한다.

NPY/AgRP 신경세포는 신경펩티드 Y(neuropeptide Y, NPY)와 아구티관련펩티드(agouti-related peptide, AgRP)를 모두 생산하여 분비한다. 이 중 신경펩티드 Y는 신경펩티드 Y 수용체(neuropeptide Y receptor)에 효현제로 작용하여 식욕을 촉진하는 기능을 가진다. 한편, 아구티관련펩티드는 멜라노코르틴-4 수용체에 저해제로 작용하여 α-멜라닌세포자극호르몬의 자극 효과를 감소시켜 식욕을 촉진하고 에너지 소비를 감소시켜 체중을 증가시킨다.

키스펩틴 신경세포는 키스펩틴(kisspeptin)을 분비하는데, 키스펩틴은 GPR54 효현제(GPR54 agonist)로 작용하여 여성의 사춘기에 성선자극호르몬유리호르몬(GnRH)의 분비를 시작하게 하는 데 기여한다. 시상하부 활꼴핵에 있는 키스펩틴 신경세포는 에스트로겐 수용체(estrogen receptor)를 발현하고 있어, 에스트로겐(estrogen)에 의해 그 흥분성이 증가한다. 이 신경세포는 비교적 최근에 연구가 시작되어 아직 확립된 것은 아니지만 아마도 '에스트로겐-키스펩틴 신경세포-성선자극호르몬유리호르몬 분비 세포-성선자극호르몬분비세포-난소' 사이에 양성 되먹임(positive feedback) 기전이 존재한다고 하겠다.

참고 문헌

Fundamentals of Anatomy & Physiology by Martini & Nath, (8^th ed. 2009)

시상하부 활꼴핵