성장 호르몬(Growth Hormone)

 성장은 세포의 크기가 커지는 게 아니라 세포의 수가 늘어나는 것이라는 것 쯤은 다들 알 것이다.

 

 그러나 증식할 수 있는 세포는 종류가 한정되어 있으며, 이러한 세포들을 줄기세포라 부른다.

 

 줄기세포는 여러 종류의 세포로 분화할 수 있고, 수명이 다 되거나 기능에 이상이 생긴 세포가 사멸하는 대신 줄기세포로부터 분화한 새로운 세포가 그 자리를 차지하며 세포의 전체적인 세대 교체가 일어난다.

 

 이 과정은 살아있는 한 끊임없이 반복되는 과정으로, 성장기에는 특히 세포의 증식과 분화가 활발하게 일어난다.

 

 성장호르몬은 이러한 성장에 관여하는 호르몬으로, 세포의 증식과 분화를 조절하고 다양한 영양인자들 역시 성장의 조절에 중요한 역할을 담당한다.

 

 조직과 세포의 성장에는 당연히 다량의 에너지를 필요로 하므로, 에너지 대사 호르몬들의 역할 역시 성장의 조절에 있어 아주 중요하다.

 

 만약 에너지 대사 호르몬들의 기능에 이상이 생길 경우, 가장 먼저 관찰할 수 있는 것이 성장의 이상이다.

 

 포유류의 2차 성징은 성 호르몬에 의해 촉발되며 성 호르몬은 2차 성징을 시작하게도 하지만, 2차 성징을 끝마치는 데에도 관여한다.

 

 개체의 성장은 유전적인 요소가 굉장히 크게 작용하지만 환경적 요소에 의해서 얼마든지 변할 수 있다.

(그렇다고 키크는 약 같은 걸 믿으라는 소리는 아니다!)

 

 성장 호르몬은 펩티드 호르몬이며 다른 이름으로 소마토트로핀(Somatotropin)이라 불린다. 

 

 성장 호르몬은 뇌하수체 전엽 호르몬 중 가장 많은 양을 차지하며, 여타 펩티드 호르몬처럼 분비 소포 내부에 저장되어 있다.

 

 혈중 반감기는 약 20분이며, 간이나 신장에서 대사되어 제거된다. 

 

 이들은 혈중에서 성장호르몬 결합 단백질(Growth hormone binding protein)과 결합한 상태로 돌아다니며, 당연히 활성을 갖기 위해서는 이들 운반 단백질에서 떨어져야 한다.

 

 성장 호르몬은 아미노산 191개로 된 상당히 큰 단백질이며 티로신 인산화효소 수용체를 수용체로 갖는다.

 

 

 성장 호르몬 수용체의 작동 기전이다. 당연히 이걸 하나하나 외울 필요는 전혀 없다(...)

 

 단지 수용체가 활성화되면 JAK/STAT 경로를 통해서 STAT 이합체(Dimer)가 핵 내부에서 다양한 유전자의 전사를 조절한다는 정도만 기억하자.

 

 성장 호르몬의 기능은 너무 많아서 아직도 전부 알려지지 않았다. 단순히 세포의 증식과 분화, 에너지 대사에만 관여하지 않는다.

 

 여기서는 전부 다 다루지는 못 하고, 중요한 몇 가지만 보도록 하자.

 

 먼저, 성장 호르몬은 뼈의 신생을 촉진하여 뼈의 길이가 늘어나도록 한다.

 

 뼈의 성장은 신체의 전체적인 골격이 커지는 것으로, 특히 2차 성징 때 매우 활발하게 일어나 신장의 급성장이 이루어진다. 

 

 주로 척추와 다리뼈의 성장이 두드러지며, 두개골은 거의 성장하지 않는다.

 

 

 성장기의 뼈의 구조는 위와 같이 생겼다. 뭐, 뼈의 종류에 따라서 조금씩 다르긴 하지만 여긴 해부학이 아니니 그냥 이대로 가자.

 

 가운데는 수산화인회석이 치밀하게 구조를 형성한 뼈대(골간, Diaphysis)이고, 양 끝 부분에 골단(Epiphysis)이라 불리는 연골성 구조가 있다.

 

 골단과 골간 사이를 골단면(Epiphyseal plase)이라 부르는데, 여기는 연골세포(Chondrocyte)들이 밀집되어 있으며 뼈의 신생이 나타나는 부분이다.

 

 이 부분의 연골세포들이 분열함과 동시에 골간에 존재하는 조골세포들이 따라 올라오며 연골세포가 골세포로 교체되면서 뼈의 성장이 일어나게 된다.

 

 골단면에서 연골을 형성하는 전구세포가 분열능력을 잃어 모두 연골세포로 분화하게 되면 마침내 뼈의 성장은 멈추고 골단면이 사라진다.

 

 골단면이 사라진 것을 일반적인 표현으로 성장판이 닫혔다고 한다. 성장판 = 골단면인 셈.

 

 골단면은 X-레이로 확인할 수 있으며, 골간보다 밝게 보인다. 물론 정확하게 판단하기는 어렵지만 대략적으로 판단할 수는 있다.

 

 성장 호르몬은 연골 전구세포에 작용하여 연골 전구세포의 분열을 촉진한다.

 

 성장 호르몬의 결핍은 골단면의 축소를 유발하고, 뼈의 성장의 둔화가 관찰된다.

 

 성장 호르몬은 또 한 조골세포의 분열과 분화 역시 촉진시키며, 조골세포는 뼈의 직경과 밀도를 증가시켜 길이적 성장 뿐만 아니라 부피적 성장까지 함께 일어나게 한다.

 

 그 외에 각종 전구세포들의 분열을 거진 다 촉진한다고 할 수 있으며, 신경줄기세포와 생식세포 전구세포는 예외적이다.

 

 잠시 딴 이야기를 하자면, 성 호르몬 역시 연골 전구세포의 분화를 촉진시킨다.

 

 그러나 성 호르몬에 의해 분화한 연골세포는 증식능력을 잃는데, 성장 호르몬에 의해 증식하는 연골 전구세포보다 성 호르몬에 의해 분화하는 연골세포가 더 많다.

 

 그러다보니 성장이 빠르게 진행되지만 얼마 안 가서 골단면이 사라져서 성장이 멈추게 된다.

 

 실제로 에스트로겐과 같은 성 호르몬 분비에 이상이 생길 경우, 2차 성징에서 급속한 성장은 관찰되지 않는다.

 

 그러나 이러한 환자들은 일반적인 청소년들의 2차 성징이 끝난 시점에서도 지속적으로 성장하여 결과적으로 키가 훨씬 커진다.

(그렇다고 호르몬 제제를 함부로 쓰면 안 된다!)

 

 에너지 대사 파트에서도 보았다시피 성장호르몬은 지방산 대사를 촉진하며, 인슐린과 함께 대사 활성을 촉진시켜 에너지 생성 및 소모를 증가시킨다.

 

 에너지의 소모는 대부분이 세포들의 성장과 단백질 합성에 의한 것이며, 칼슘과 나트륨을 비롯한 염의 흡수도 촉진하는 것으로 알려져 있다.

 

 성장 호르몬의 또 다른 중요한 역할은 간에서 인슐린 유사 성장인자(IGF, Insulin-like growth factor)의 합성과 분비를 촉진한다는 것이다.

 

 IGF는 이름 그대로 인슐린과 비슷하게 생겼으며 성장 호르몬과 비슷한 역할을 수행한다.

 

 IGF는 다음 포스트에서 보기로 하고, 성장 호르몬의 분비 조절에 대해서 보도록 하자.

 

 성장 호르몬의 분비는 별 다른 자극이 없어도 일정한 주기성을 가지고 꾸준히 분비된다는 것이 특징이다.

 

 이것은 성장 호르몬을 분비하도록 자극하는 성장 호르몬 방출 호르몬(GHRH, Growth hormone releasing hormone)이 생체 시계와 맞물려서 주기성을 갖고 분비되기 때문이다.

 

 GHRH은 특히 수면 상태에서 분비가 활발히 일어나며 성장기에 밤 10시 이전의 수면을 취하는 것이 성장에 있어 큰 도움이 된다.

 

 또 한, 갑상선 호르몬(Thyroxine)은 뇌하수체에 작용하여 성장 호르몬을 분비하는 세포의 GHRH 수용체의 발현량을 증가시킨다.

 

 성장 호르몬의 합성과 분비는 성 호르몬에 의해 직접적으로 자극되며, 성 호르몬이 대량으로 분비되기 시작하는 2차 성징 때 성장 호르몬 또 한 분비가 크게 촉진되어 급속한 성장이 나타난다.

(기존에는 테스토스테론이 성장에 크게 관여한다고 여겨졌으나, 현재는 에스트로겐 쪽으로 무게가 옮겨갔다)

 

 인슐린은 성장 호르몬의 수용체 발현을 촉진시켜 조직의 성장 호르몬 감수성을 증가시키며, 단백질 분해를 억제하여 성장 호르몬과 시너지 효과를 나타낸다.

 앞에서도 언급했던 내용이나, 성장 호르몬은 혈중 포도당 농도가 낮을 때 분비가 촉진되고, 공복 상태일 때 분비되는 그렐린(Ghrelin)에 의해서 분비가 촉진된다. 

 

 반대로 성장 호르몬 분비는 높은 혈당량과 유리 지방산, 코티솔에 의해 억제되고, 시상하부에서 분비되는 소마토스타틴(Somatostatin) 역시 성장 호르몬의 합성과 분비를 억제한다.

 

 성장 호르몬 방출 호르몬은 수면 중이라도 렘(REM, Rapid eye movement) 수면 상태에서는 방출이 억제되므로, 깊은 잠을 자는 것이 중요하다.

 

 이제 이것들을 정리하면 아래와 같다.

 

출처 : http://m.blog.naver.com/ling1134/220209999916