우리 몸속의 화학전달물질, 호르몬의 특성
그리스어에서 유래한 '호르몬(hormone)'이라는 단어에는 '자극하다' '불러 깨우다'라는 의미가 내포되어 있습니다. 우리 몸은 수없이 많은 조직과 기관이 모여 이루어졌기 때문에 이들 사이에는 협동, 조절, 통제, 종합하는 일 외에도 억제, 자극, 재생산 등을 하는 데 유기적인 전달수단이 필요합니다. 이 때 감각을 전달하는 신경과 함께 세포나 조직의 물질대사에 필수적인 역할을 하는 것이 바로 호르몬입니다. 호르몬은 언제나 혈관을 통해서 이동하며, 이 물질을 만드는 기관을 내분비기관이라고 합니다.
여러 기관에서 만들어지는 호르몬은 성장과 발육, 물질대사 및 세포 내 물질흡수, 생식, 체액의 평형유지 등에 꼭 필요한 물질입니다. 우리가 잘 아는 성호르몬이 생식과 발생에 중요한 역할을 하듯입니다. 다른 호르몬도 그 호르몬이 관여하는 표적기관에 매우 중요한 역할을 합니다. 이 호르몬을 보통 '화학전달물질(chemical messenger)'이라고 부르는데, 효소나 비타민 등과 유사한 기능도 갖고 있습니다. 하지만 효소는 주성분이 단백질이기 때문에 열에 약하며 모든 세포에서 만들어지는 반면, 비타민은 체내 합성이 되지 않고 반드시 음식으로 섭취해야 합니다. 이에 비해서 호르몬은 특정 기관에서만 만들어지고 열에 강하며 항원(antigen)으로 작용하지 않는다는(효소는 단백질이라 항원이 됩니다) 특징을 가지고 있습니다.
호르몬기관(내분비기관)의 우두머리인 뇌하수체에서 일평생 만드는 호르몬의 양이 찻숟가락 하나 정도라고 하니, 호르몬은 아주 미량으로도 인체의 기능을 수행하는 데 충분하며 역시 많아도 탈, 적어도 탈이 됩니다. 호르몬의 정보전달 방법(직접 관여하지 않고 다른 기관의 기능을 활성시킨다)에는 두 가지가 있는데 첫째, 갑상선호르몬이나 부신피질호르몬, 성호르몬과 같이 분자량이 작은 스테로이드 계통의 호르몬이 혈액을 타고 표적세포의 세포막을 통과하여 핵 속의 유전인자(DNA)에 명령을 전달하면, 특정 유전인자가 활성되어 단백질이나 효소의 합성을 촉진시킵니다. 둘째, 대부분의 호르몬(스테로이드 계통 제외)은 단백질로 되어 있어 분자량이 크기 때문에 세포막을 통과하지 못하고 막에 있는 특이물질과 결합하여 세포 내 특정 효소를 활성시키는데, 그활성화된 효소가 세포 내 대사조절을 하도록 하는 것입니다.
쉽게 예를 들어 설명해보겠습니다. 정소에서 만들어지는 스테로이드 계통의 웅성 호르몬인 테스토스테론은 정소의 정원세포 속으로 직접 들어가 세포분열을 촉진시켜 정자가 되게 하고, 또 피를 타고 턱이나 겨드랑이 세포로 들어가 털을 만드는 유전인자를 활성화시켜 웅성이차성징인 털을 구성하는 단백질을 만들어 턱수염이나 겨드랑이 털이 나게 합니다. 그리고 이자에서 분비된 고분자 형태의 단백질 성분인 인슐린(insulin)은 표적기관(세포)이 따로 없이 온몸의 세포막에 붙어 세포질의 미토콘드리아에서 당 분해가 빨리 얼어나게 함으로써 혈당을 조절합니다.
호르몬기관과 해당 호르몬의 기능을 알기 위한 몇 가지 실험을 소개하는 것도 호르몬의 특성을 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 원숭이 집단에서 대장 원숭이의 고환을 거세하였더니 곧바로 우두머리 자리를 내놓았으나, 해당 원숭이에 웅성 호르몬을 주사하였더니 다시 대장 자리를 되찾았다고 합니다. 그리고 암평아리에게 웅성호르몬을 주사하였더니 닭볏이 커지고 싸움발톱이 생겨났으며, 그 반대 현상도 실험을 통해 입증되었습니다. 또 뇌하수체 전엽을 제거했더니 새끼를 박해하고 먹이도 주지 않던 어미 새가, 다시 뇌하수체 호르몬을 주사하였더니 새끼를 품어주고 먹이를 먹였다고 합니다. 도 쥐의 부신(곁콩팥)을 제거한 후 추위, 소음, 굶기기로 자극을 주면 곧 죽어버린다는 실험에서는 스트레스에 저항하는 호르몬이 부신에서 만들어진다는 것을 확인할 수 있었습니다.
이런 많은 실험의 결과로 각 호르몬기관이 하는 일을 설명할 수 있게 되었습니다. 그러나 호르몬에 관해서 우리가 아직 알지 못하는 사실이 더 많다는 점을 다시 한 번 강조하면서, 각 호르몬기관의 특성과 그 곳에서 만들어진 내분비물질이 어느 조직, 어느 세포에서 어떻게 작용하는지 간단히 알아보겠습니다.
1. 뇌하수체(Pituitary Gland)
뇌하수체는 강낭콩만한 크기에 무게는 0.5g밖에 되지 않는 작은 기관이면서도 여러 가지 중요한 호르몬을 분비하기 때문에 '대장 샘(master gland)'이라는 별명을 가지고 있습니다.
뇌하수체 전엽에서 분비되는 호르몬을 크게 나누어 보면, 세포에 직접 작용하는 것에는 성장호르몬과 젖분비호르몬이 있고, 직접 작용하는 표적기관(세포) 없이 다른 호르몬기관을 자극하는 것에는 갑상선자극호르몬, 부신피질자극호르몬, 난포자극호르몬, 황체형성호르몬 등이 있습니다.
2. 갑상선(Thyroid Gland)
갑상선은 목젖의 바로 아래 옆으로 숨관의 밖에 붙어 있는 조직입니다. 갑상선에서는 뇌하수체 전엽의 갑상선자극호르몬(TSH)의 자극을 받아 티록신(thyroxine)이라는 호르몬을 만들어 분비하는데, 이 호르몬의 합성에느 요오드 성분이 필요합니다.
티록신은 모든 세포가 표적이 되며 물질대사에 관여하는데, 이 물질이 많이 분비되어 각 세포의 대사기능을 항진시키면 모든 물질의 분해가 빨라집니다. 즉 기초대사량이 증가한다는 뜻입니다. 하지만 이 호르몬이 과다하게 분비되면 아무리 많이 먹어도 계속 분해되기 때문에, 체중이 감소하고 맥박이 빨라지며 땀도 많이 나고 더위도 참지 못하게 됩니다.
3. 부신(Adrenal Gland)
부신(곁콩판)은 콩판(신장) 위에 붙어 있는 삼각형 모자 모양의 작은 기관입니다. 남자의 부신은 무게가 약 10g정도 되며, 부신의 바깥 부분을 부신피질, 속 부분을 부신수질이라 합니다.
부신피질은 뇌하수체의 부신피질자극호르몬(ACTH)의 자극을 받으면 구조가 엇비슷한 여러 가지의 호르몬을 분비하는데, 크게 당류피질호르몬과 염류피질호르몬으로 나뉩니다. 당류피질호르몬에는 코르티솔(cortisol)과 코르티코스테론(corticosterone)이 있고, 염류피질호르몬에는 알도스테론(aldosterone)이 있습니다. 모두가 작은 분자 구조로 된 스테로이드 계통의 물질로 되어 있습니다.
오늘은 우리 몸속의 화학전달물질은 호르몬에 대해서 대략적으로 알아봤습니다. 호르몬은 그 양이 매우 적지만 우리 몸에서 하는 역할은 매우 중요합니다. 너무 많거나 적으면 몸에 이상이 생기므로 평소에 건강관리를 통해서 적정량의 호르몬이 분비되도록 해야 합니다.
