호르몬

호르몬

호르몬은 성장, 생식, 생체내 환경을 일정하게 유지하는 항상성(homeostasis) 등 여러 가지 생리적 활성을 조절한다.

척추동물(특히 인간과 포유동물)의 호르몬이 가장 잘 알려져 있다. 대부분의 척추동물 호르몬은 내분비계라는 특이 조직에서 합성되어 혈류를 통해 표적기관으로 이동한다.

척추동물의 가장 대표적인 내분비선은 뇌하수체로서, 이들은 뇌하수체전엽과 뇌하수체후엽(신경하수체)이라는 2가지의 뚜렷한 영역을 갖고 있다.

뇌하수체전엽은 때때로 '주분비선'(主分泌腺)이라고 부르는데, 그 이유는 이들이 다른 내분비선을 자극하는 몇몇 호르몬을 분비하기 때문이다. 예를 들어 뇌하수체전엽 호르몬인 갑상선자극호르몬과 부신피질자극호르몬(ACTH)은 갑상선과 부신피질의 내분비 활성을 조절한다. 또한 뇌하수체전엽은 생식선(生殖腺)을 자극하는 2가지 호르몬을 분비한다. 이들 중 하나는 난소에서 난세포 형성을 자극하고, 고환에서 정자 생산을 자극하는 여포자극호르몬(FSH)이다.

다른 하나는 황체형성호르몬(LH)으로서, 여성의 경우 FSH와 함께 여성 생리주기와 여성 호르몬의 분비를 조절하고, 남성의 경우 남성 호르몬의 생산을 조절한다. 뇌하수체전엽에서 생산되는 다른 호르몬은 정상적인 성장을 조절하는 성장 호르몬과 포유동물에서 유즙 생산을 유발하는 프로락틴 등이 있다. 주분비선이라는 명칭에도 불구하고 뇌하수체전엽 자체는 뇌하수체 바로 위에 위치한 시상하부에서 분비되는 방출 호르몬에 의해 조절된다.

이들 시상하부의 호르몬들에 의해 뇌하수체전엽의 분비가 자극되거나 때에 따라 억제된다. 뇌하수체후엽은 2가지 호르몬인 옥시토신과 바소프레신(항이뇨호르몬)을 저장·분비한다. 옥시토신은 분만시 자궁을 수축시키고, 바소프레신은 신장에 작용해 항이뇨작용을 한다.

이들 두 호르몬은 실제로 뇌하수체전엽에 직접 연결된 시상하부에서 생산된다.

척추동물의 다른 내분비선으로는 갑상선·부갑상선·부신·췌장·생식선 등이 있다. 갑상선은 대사율과 산소 소비를 조절하는 호르몬을 생산하고, 부갑상선호르몬은 혈중 칼슘 농도와 관련이 있다(갑상선호르몬). 췌장은 혈당량을 낮추고 올리는 인슐린과 글루카곤을 방출하며, 부신피질호르몬은 포도당과 나트륨의 물질대사를 조절한다.

부신의 수질(medulla)에서 분비되는 호르몬은 심장과 순환계·호흡계에 영향을 미친다. 이들 호르몬은 각각 스트레스를 대처하는 데 중요하다. 여성 호르몬인 에스트로겐과 프로게스테론은 난소에서 생산된다.

FSH, LH 등과 함께 이들 호르몬은 여성 생식계의 주기적 변화(인간의 월경주기와 다른 포유류의 발정주기)를 조절한다. 또한 에스트로겐은 여성의 성징을 발현시키며, 프로게스테론은 임신의 유지와 관계가 있다. 주요 남성 호르몬인 테스토스테론은 고환에서 분비되며 남성의 성징을 유지시킨다.

구조적으로 척추동물의 호르몬은 크게 2가지로 분류할 수 있다.

부신피질과 생식기관에서 생산하는 스테로이드호르몬은 주로 지질 성분으로 이루어져 있으며, 다른 호르몬들은 아미노산으로 구성되어 있다. 이들 대부분의 비스테로이드성 호르몬은 아미노산의 사슬로 이루어져 있는데, 짧은 사슬(폴리펩티드)이나 긴 사슬(단백질)의 형태이다. 부신수질호르몬은 아민이라고 하는 아미노산 유도체로 이루어져 있으며, 갑상선호르몬은 요오드와 결합한 단일 아미노산으로 구성되어 있다.

호르몬이 표적조직이나 표적기관에서 효과를 발휘하는 데는 2가지 메커니즘이 작용하는 것으로 추정된다. 첫째, 스테로이드 호르몬과 갑상선호르몬은 그들의 화학적 구조상 세포막을 통과할 수 있으므로 표적세포로 들어가서 세포 내 수용체단백질과 결합하고, 이 호르몬-수용체 복합체는 세포의 핵 내부로 뚫고 들어가서 특정 유전자에 영향을 미치는 것으로 생각된다. 유전자는 단백질 합성을 위한 세포의 유전적 청사진을 담고 있고, 호르몬-수용체 복합체와 유전자의 상호작용은 세포의 단백질 합성에 영향을 미친다.

많은 단백질은 세포 내에서 효소로 작용하기 때문에, 단백질 합성에 끼치는 영향은 세포활동에 광범위하게 작용한다. 폴리펩티드·단백질·아민 호르몬은 다른 메커니즘으로 작용할 것이라고 추정된다. 이들 호르몬은 표적세포 내부로 들어가지 않고, 그대신 세포의 외막에 있는 수용체단백질과 결합한다. 이 호르몬-수용체 복합체는 막에 있는 '2차 전달자'라고 하는 물질을 합성하는 효소를 자극해, 이 2차 전달자를 세포 내로 전달할 것으로 예상된다.

이 2차 전달자(많은 경우 환상 AMP)는 원하는 작용을 일으키는 효소계를 활성화시킬 것이다. 호르몬 활성에 대한 이 2가지 메커니즘은 모두 호르몬이 특이적 수용체 분자와 결합한다는 점에서 흥미롭다. 이것이 바로 호르몬의 특이성, 즉 호르몬은 특정 수용체를 갖고 있는 세포에서만 효과를 발휘할 수 있음을 설명해주기 때문이다.

호르몬은 모든 무척추동물에도 존재한다고 생각된다.

곤충의 경우 뇌에 있는 신경분비세포는 전흉선자극호르몬을 생산한다. 이 호르몬은 흉선이 엑디손을 분비하도록 자극해 곤충이 외골격의 허물을 벗는 것을 유발한다. 또다른 곤충 호르몬인 유충호르몬은 유충 시기를 유지시키는데, 유충호르몬의 감소는 성체로의 발달을 촉진한다. 식물은 옥신·지베렐린·시토키닌 등의 호르몬계를 가지며, 이들은 모두 성장촉진과 관계가 있다.

식물 호르몬은 또한 가을에 낙엽이 떨어지는 것과 눈[芽]·씨 등 휴지 상태의 발생을 조절하는 성장 저해제를 포함한다.