에스트로겐

에스트로겐의 표준 화학술어는 에스트로젠이다. 에스트로젠은 여성의 생식 기관 발달 및 2차 성징의 발현에 중요한 역할을 담당하는 여성 호르몬이다.¹⁾ 여성에서 자연적으로 발견되는 3 가지 형태의 에스트로젠은 에스트론 (estrone), 에스트라다이올 (estradiol) 및 에스트리올 (estriol)이다. 에스테트롤(estetrol)이라고 불리는 또 다른 유형의 에스트로젠은 임신 중에만 생성된다. 에스트로젠은 남성과 여성 모두에서 안드로젠(androgen)보다는 낮은 수준으로 발견되며 에스트로젠 수준은 남성이 여성에 비해 현저히 낮지만 에스트로젠은 여성 뿐만 아니라 남성에서도 정자의 성숙 등 생식 기관의 특정 기능을 조절하는 역할을 수행한다.²⁾

생체 내에서 발견되는 주요 에스트로젠 물질들의 화학 구조 ()

목차

여성에서 자연적으로 발견되는 에스트로젠은 에스트론(estrone), 에스트라다이올(estradiol), 에스트리올(estriol) 및 에스테트롤(estetrol)이 있다. 에스트라다이올은 여성의 생식년 동안 혈청에서 가장 높은 농도로 발견되고 활성 측면에서도 가장 강력한 대표적인 에스트로젠이다. 폐경기 동안에는 에스트론이, 임신 중에는 에스트리올이 혈청에서 가장 높은 농도로 발견된다. 에스트리올은 혈중에 많은 양이 존재하지만 에스트로젠 중에서 효과가 가장 약한 반면에 에스트라디올은 에스트리올보다 약 80 배 정도 강력한 효과를 가지고 있다. 따라서, 에스트라디올은 초경과 폐경 단계 사이에 있는 임신하지 않은 여성에서 가장 중요한 에스트로젠으로 간주된다. 그러나, 임신 중에는 이 역할이 에스트리올로 이동하고, 폐경기 여성에서는에스트론이 인체에 존재하는 기본적인 에스트로젠이 된다.

여성에서 에스트로젠은 주로 난소(ovary)에 의해 생성되며, 임신 중에는 태반(placenta)에서 생성된다. 난포자극 호르몬 (Follicle-stimulating hormone, FSH)은 난소 모낭(ovarian follicles) 및 황체(corpora lutea)에 의한 에스트로젠 생산을 촉진시킨다. 일부 에스트로젠은 간, 췌장, 뼈, 부신, 피부, 뇌, 지방 조직, 유방과 같은 다른 조직에서도 소량 생산된다. 이러한 2차적인 에스트로젠 공급원은 폐경 후 여성에게 특히 중요하다. 비생식 조직에서의 에스트로젠 생합성은 난소와 같은 생식 조직에서의 생합성과 경로가 다르다. 비생식 조직에서는 에스트로젠 생합성의 전구체인 C19 스테로이드가 자체적으로 합성되지 않기 때문에 다른 조직에서 생산된 C19 탄소원이 공급되는 수준 및 세포 내에 존재하는 아로마테이스(aromatase) 활성 정도에 따라 에스트로젠 생합성이 결정된다.

여성에서는 난소의 난포막 세포(theca cells)에서 콜레스테롤로부터 안드로스텐다이온(androstenedione)이 합성되는 과정으로부터 에스트로젠 생합성이 시작된다. 안드로스텐다이온(androstenedione)은 테스토스테론(testosterone)이나 에스트로젠(estrogen) 같은 강력한 안드로젠(androgen) 호르몬들의 전구체로서 사용되는 물질이다. 안드로스텐다이온은 기저막(basal membrane)을 통과하여 주변의 과립막 세포(granulosa cells)로 들어가면 에스트론(estrone) 또는 테스토스테론(testosterone)으로 전환되고 곧이어 추가적으로 에스트라다이올(estradiol)로 변환된다. 안드로스텐다이온과 테스토스테론(testosterone)의 전환은 17-베타하이드록시스테로이드 탈수소효소(17β-hydroxysteroid dehydrogenase, 17β-HSD)에 의해 촉매되는 반면, 안드로스텐다이온(androstenedione)과 테스토스테론(testosterone)의 에스트론(estrone)과 에스트라다이올(estradiol)로의 전환은 아로마테이스(aromatase, CYP19)에 의해 촉매된다. 과립막세포(granulosa cells)는 17알파- 하이드록실레이스(17α-hydroxylase, CYP17)/17,20-라이에이스(17,20-lyase, CYP17)가 부족한 반면 난포막 세포(theca cells)는 이들 효소와 17-베타하이드록시스테로이드 탈수소효소17β-hydroxysteroid dehydrogenase, 17β-HSD)를 발현하지만 아로마테이스(aromatase, CYP19) 효소가 부족하다. 따라서, 과립막세포(granulosa cells)와 난포막세포(theca cells)는 모두 난소의 에스트로젠 생산에 필수적이다.

에스트로젠 생합성 과정. CYP11A, 콜레스테롤 잔기절단효소(cholesterol side-chain cleavage enzyme); 3β-HSD, 3베타-하이드록시스테로이드 탈수소효소(3β-hydroxysteroid dehydrogenase); CYP17, 17알파- 하이드록실레이스(17α-hydroxylase); 17β-HSD, 17-베타하이드록시스테로이드 탈수소효소(17β-hydroxysteroid dehydrogenase), CYP19, 아로마테이스(aromatase) ()

에스트로젠은 남성과 여성의 신체의 차이를 만드는 중요한 원인 중의 하나이다. 예를 들어, 에스트로젠은 여성의 몸에서 뼈를 더 작고 짧게 만들고, 골반을 넓게 하며 어깨를 좁게 만드는 등 여성 신체의 특징을 만들어낸다. 에스트로젠은 후두의 크기를 작게 하고 성대를 짧게 만들어 여성이 남성보다 높은 음조의 목소리를 가지게 한다. 또한, 에스트로젠은 유분을 생성하는 피부의 땀샘 활동을 억제하기 때문에 남성보다 여성에서 여드름이 생길 가능성이 줄어든다. 남성의 경우 혈액과 소변에서 여성과 비교하면 낮은 농도로 발견되며, 사춘기와 노년기 동안에는 상대적으로 높은 농도가 관찰된다. 에스트로젠의 남성에서의 기능과 남성 호르몬과의 상호 작용은 아직 완전히 알려지지 않고 있다.

에스트로젠은 간에서 콜레스테롤 생성을 조절하여 심장과 동맥을 보호하는 기능도 가지고 있다. 에스트로젠은 LDL 콜레스테롤(LDL cholesterol)을 줄이고, HDL 콜레스테롤(HDL cholesterol)을 늘리는 방법으로 혈관을 건강하게 유지할 수 있도록 도움을 준다. 젊은 여성의 콜레스테롤 수치는 일반적으로 남성과 비교하여 낮은 수치를 유지하지만 갱년기 이후에는 급격히 높아지게 되는데 이러한 현상의 열쇠를 쥐고 있는 것이 에스트로젠이다.

에스트로젠의 효과는 DNA와 결합하여 유전자 발현을 조절할 수 있는 핵 단백질인 에스트로젠 수용체 (estrogen receptor)에 의해 매개된다. 다른 스테로이드 호르몬과 마찬가지로 에스트로젠은 특별한 운송 단백질의 도움없이 세포막을 통해 세포 내부로 들어가서 수용체와 결합할 수 있다. 에스트로젠과 결합된 수용체 단백질은 호르몬 반응 요소 (hormone response element)라고 불리는 특정 DNA 서열에 결합하여 표적 유전자의 전사(transcription)를 활성화한다. 에스트로젠은 모든 세포에 들어갈 수 있기 때문에 에스트로젠의 작용은 세포 내부에 에스트로젠 수용체의 존재 여부에 달려 있다. 에스트로젠 수용체는 난소, 자궁 및 유방을 포함한 특정 조직에서 많이 발현된다.

에스트로젠은 천연 호르몬으로서의 역할 외에도, 폐경 호르몬 치료 및 호르몬 피임과 같은 약물 치료제로 사용된다.

1. Ryan KJ (August 1982). 'Biochemistry of aromatase: significance to female reproductive physiology'. Cancer Research. 42 (8 Suppl): 3342s–3344s.
2. Lombardi G, Zarrilli S, Colao A, Paesano L, Di Somma C, Rossi F, De Rosa M (June 2001). 'Estrogens and health in males'. Molecular and Cellular Endocrinology. 178 (1–2): 51–5