[내분비학] Endocrinology 1,2과 요약 정리 (항상성, 신경전달물질 등)

 [Endocrinology] 라는 원서 책의 1~2과를 정리한 내용입니다.

우리 몸의 내분비 시스템을 잘 이해하고 있으면 갑상선 관련 질환, 당뇨, 고혈압 등 우리 주변에서 흔히 관찰되는 많은 질환들을 이해하는데 도움이 될 것입니다.

신경계, 근골격계 등과 함께 우리 몸의 중요한 한 축을 이루고 있는 내분비의 세계로 들어가 봅시다.

당시에는 새하얀 표지의 깔끔한 책이었는데, 요즘은 개정판이 많이 나왔으리라 생각됩니다.

 

 

 

내분비학 1과

 

 

l  Introduction to Endocrinology

(1)  Historical perspective

-       1849년에 Berthold 라는 프랑스 과학자가 endocrine experiment 를 처음 함.

-       1950년도에 vertebrate 과 invertebrate endocrine systems 이 completed 됨

 

-       An endocrine chronology

è  1849년에 Berthold : castrated cockerels -> comb 와 wattles(육수) 가 발달하지 못함

è  Bayliss 와 Starling 이라는 캐나다 생리학자가 1920 년도에: small intestine 의 mucosa 로부터의 substances 가 pancreatic juice 를 자극함 -> secretin

è  1905년에 Starling : 이 factor 에 hormone 이라는 용어를 도입함

 

l  Berthold Experiment : the First endocrine experiment

l  그 다음 장

(1)   1889년에 Von Mering 과 Minkowski 가 : 개로부터 pancrease 를 removal 시킴 -> diabetes mellitus 증상이 나타남 , carbohydrate metabolism 의 defect 로부터 초래됨.

(2)   1922년도에 Banting 과 Best : islets of Langerhans -> carbohydrate metabolism 의 control 에 있어서 필수적인 부분 , pancreatic islets 의 extracts 이 blood glucose level 을 dramatic 하게 낮춤 : 이 물질에 대해 1912년에 Schaefer 가 insulin 이라는 이름을 붙임

(3)   Walter Cannon : ANS(autonomic nerve systems) -> gastrointestinal(GI) smooth muscle cell 이 contraction 하고 relaxation 함 , GI secretion

(4)   1921년에 Otto Loewi : effector cell activity 를 control 하기 위한 chemical messengers -> acetylcholine , norepinephrine

(5)   1953년에 sanger : insulin 을 위한 amino acid sequence 를 밝혀냄 그래서 노벨 상을 받음

(6)   1950년대 Vincent du Vigneaud : oxytocin 과 vasopressin 을 synthesized 해 냄. 그래서 노벨상을 받음

 

l  Neuropeptides and nobel prize

(1)   Sutherland , 1962 : a secondary messenger 로서의 c AMP 를 발견 해서 1971년도에 노벨상을 받음

(2)   Andrew Schally 와 Roger Guillemin : TRH(thyrotropin releasing hormone) 의 구조 -> 250,000 마리의 돼지의 hypothalamus 로부터 extraction 시킴.

(3)   Schally : GnRH 의 chemical structure 를 제공함 -> synthetic GnRH 를 가지고 인간과 domestic animal 의 fertility 를 control 하는 게 가능해 짐.

(4)   Guillemin : somatostatin 의 구조 -> pituitary somatotropin (growth hormone)에 대해 inhibitory , Schally , Guillemin , Rosalyn Yalow 는 1978년에 노벨상을 받음

(5)   Rita Levi-Montalcini 와 Stanley Cohen : NGF , EGF 를 발견해서 1988년도에 노벨 상을 받음

 

l  C AMP 와 TRH 의 구조

l  내분비학의 과학

(1)   내분비 선: 자신들의 호르몬을 immediate extracellular space 로 분비한다.

(2)   Comparative endocrionology:

-       Similar peptide structures 의 amino acids sequences 를 비교

-       Drosophila : genes of hormones 은 glands 로부터 large chromosomes 을 사용하여 visualized 시킬 수 있다.

(3)   Clinical endocrinology:

-       재조합 기술에 의해 human GH 와 insulin gene 을 박테리아에 집어 넣을 수 있게 됨 -> 호르몬의 대량 생산이 가능해짐

l  The concept of homeostasis

(1)   Claude Bernard , 19세기의 프랑스 생리학자다. : 그가 말하기를 “all the vital mechanisms , however varied they may be , have only one objective , that of preserving constant conditions of life in the internal environment.”

(2)   Walter Cannon : organism 내에서 most of the steady states 를 유지하는 coordinated physiological processes 는 너무 복잡하다. 그리고 그래서 , living beings 에게 peculiar 하다. -> I have suggested a specific designation for these states  -> homeostasis

(3)   Homeostatic settings : not invariant 하다. -> timing 이나 , development 하는 stage , age , reproductive status 에 좌우 된다.

(4)   Feedback systems : negative feedback , positive feedback stimulus

 

l  Negative and positive feedback system

l  Two-hormone feedback system

l  Hormone and homeostasis

(1)   Glucose homeostasis

-       Normal human 내에서 blood glucose 는 a precise concentration으로 유지된다. : many factors 가 관련되어 있는데 , 가령 food intake , rate of digestion , metabolism , excretion , exercise , physiological states 등이 관여 한다.

-       Insulin and glucagon

(2)   Calcium homeostasis

-       칼슘 이온은 blood clotting , cellular secretary process , muscle contraction , cellular signal transduction process 에 다 필요하다. -> calcitonin , parathoromone 은 칼슘의 level 에 관여한다.

è  Parathoromone : 1) stored calcium 을 방출하기 위해 뼈에 작용한다.

2) gut 에서 칼슘 absorption 을 자극한다.

3) kidney 에 의해 urine 으로부터 칼슘의 재 흡수를 증강 시킨다.

-> calcitonin : 뼈에 칼슘을 deposit 시킨다.

* glucose homeostasis

* calcium homeostasis

* sodium homeostasis

(1) sodium homeostasis :

- 나트륨은 body 로부터 계속적으로 lost 된다. : kidney 에 있는 osmoreceptors 는 blood 내의 나트륨의 농도를 monitor 한다.

- Renin : a plasma protein 을 angiotensin II 를 만들기 위해 a smaller peptide 로 split 시킨다. -> aldosterone 을 방출하기 위해 adrenal cortex 를 자극 시킨다.

- aldosterone -> urine 으로부터 나트륨의 reabsorption 을 일으킨다.

(2) an endocrine gland 로서의 heart

- De Bold : atria 로부터의 saline extract 는 urinary salt and water excretion 을 marked increase 시킨다.

-ANF (atrial natriuretic factor ) : polypeptide 로서 , overload volume 에 대해 생리적으로 반응하는 a major regulator 다. -> blood volume 을 낮춘다.

 

*homeostasis 에서 neuroendocrine integration

(1) water balance 의 control

- osmoreceptor and baroreceptor : osmolality 가 detected 된다.

-ADH(antidiuretic hormone) : kidney cells 에서 water 의 re-absorption 을 일으킨다.

-Vasopressin : smooth muscle cells 의 contraction 을 일으킨다. -> blood pressure 의 partial restoration 을 야기시킨다.

(2) body temperature 의 control

- TSH : thyroid hormones 을 방출한다. 그리고 metabolism 과 resulting heat production 을 자극한다.

(3) feeding behavior 를 control

- Glucostat : brain 의 basal hypothalamus 에 위치한다. -> blood 내의 glucose level 을 monitor 한다. -> the sensation of hunger 와 관련된 other neuronal centers 를 activate 시킨다.

 

 

l  Hormones and behavior , growth regulation and cancer

(1)   Sexual behavior :

-       Hormone 은 courtship , mating , maternal behaviors 를 조절한다.

-       Male 내의 libido : gonads 에 의해 만들어진 androgens 의 effects 다.

(2)   Hormones and homosexuality :

-       Anomalous sexual behaviors : some homosexual males 의 anatomy 는 male and female anatomical structure 사이 어딘가에 위치할 수도 있다. -> sexual activities 가 biologically driven 되었을지도 모른다.

(3)   Oncogenes and proto-oncogenes :

-       Normal cellular growth 의 control , abnormal cell growth 를 이끄는 cellular mechanisms 을 activate 시키는 growth factor 또는 growth factor receptors 를 만들고 , 그들 스스로 uncontrolled(mutated) 될 것이다.

 

2과 . Vertebrate endocrine system

 

l  Vertebrate endocrine system

(1)   Endocrine glands and their hormones

-       Endocrine glands (ductless glands) 는 their products 를 directly 하게 blood stream 으로 분비한다.

-       Adrenal steroidogenic tissue 의 hormone 들은 compact mass of tissue 내에서 합성된다.

(2)   Bayliss and starling

-       소장은 bloodstream 으로 방출되는 the source of a substance 다. -> pancreas , secretin 등이 작용한다.

(3)  Neurotransmitters:

-       Chemical messengers 는 neurons 으로부터 , nerve 사이의 synapse 로 방출된다.

(4)   ACTH 등과 같은 많은 peptide hormone. 은 classical sense 로 기능한다. Blood borne hormones 은 또한 central and peripheral nervous system 내의 specific neurons 내에서 합성된다. -> neurotransmitter 로 기능한다.

(5)   Hypothalamus 는 가장 풍부한 chemical messenger 를 지닌다. 그리고 , endocrine hypothalamus 로 간주되어야 한다.

(6)   Neurohormones : 이 hormones 은 nerve cells 로부터 만들어 진다. -> neuropeptides(dopamine 등)

-       Neurohormones 은 bloodstream 으로 분비될지도 모른다. -> 이것들은 또한 neuronal function 을 조절하는데 , neurotransmitter 처럼 nervous system 내에서 이런 기능을 담당한다.

(7)   Guillermin : hormone 은 a cell 에 의해 방출되는 any substance 로 정의된다. 그리고 another cell near or far 에서 작용하는 것이다. 그 source 의 singularity or ubiquity 와 관계없이 그리고 conveyance , blood stream , axoplasmic flow or immediate intercellular space 등에 관계 없이 말이다.

 

 

[Table2.1] 참고

l  General classes of chemical messengers

(1)   Peptide hormones :

-       Amino acids 로 구성되어 있다. 3 amino acids , TRH : 180 A.A , pituitary gonadotropins -> peptide hormones

-       Linear chain : 알파-MSH or angiotensin II

-       A ring structure : disulfide bond 를 통한 bridge formation -> oxytosin (Fig 7.2) , vasopressin or somatostatin (figure 6.6)

è  Two chains : insulin , FSH , LH 와 같은 larger hormones

è  Interchain disulfide bonds : insulin , prolactin , GH

-       Amino acids sequences 는 species 들 마다 다르다 : ACTH , calcitonin -> peptide hormone 의 two or more isoforms 이 a single species of animal 내에 존재할지도 모른다.

-       Peptides 의 families

è  NCG , relaxin , somatomedins

è  Melanotropin family : ACTH , 알파-MSH , other melanotropins etc.

 

(2)   Thyroid hormones :

-       Throsine(T4) , triiodothyronine(T3) : normal growth and development 를 위한 indispensable.

(3)   Steroid hormones :

-       Adrenal or gonadal origin 의 steroidogenic tissue 에 의해 만들어 진다.

-       Glucocorticoid : steroidogenic tissues 에 의해 만들어 진다. -> cortisol , corticosterone , and cortisone

-       Gonadal origin 에 의해 만들어 지는 mineral corticoids -> aldosterone

è  이러한 corticoids 는 carbohydrate metabolism 과 electrolyte balance 에서 중요한 역할을 수행한다.

-       Sex steroids: androgens , estrogens , and progestins -> gonads or ovaries 에서 만들어진다.(pregnancy 동안에는 , placenta 가 progestins 과 estrogens 을 만들어 내는 an additional source 가 된다.)

 

[Figure 2.1]

[Figure 2.2]

[Table 2.2]

 

(4)   Neurotransmitter : - another nerve cells , a muscle cells , or a secretory cell 을 조절한다.(salivary gland cells)

-       Acetylcholine , norepinephrine , dopamine , serotonin

-       Dopamine : hypothalamus 로부터 방출 , 그리고 pituitary hormone secretion 을 조절하기 위해 blood borne hormone 으로서 작용하기도 한다.

 

(5)   Neuropeptides:
- endorphins : the central nerve system 을 통해 widely 하게 distributed 된다. -> opiate receptors 상에서 기능한다. , methionine enkephaline , leucine enkephaline and 베타-endorpins.

l  Neurotransmitters

[Figure 2.3]

(6)   Chalones : - endogenous mitotic inhibitors , TGF-베타

(7)   Peptide growth-stimulating factors : - NGF: neuronal maturation , EGF , erythropoietin (erythrocyte stimulating factors) , FGF 등등

(8)   Eicosanoids : - prostaglandins 은 fatty acids 로부터 합성된다. ; thromboxanes , prostacyclines and leukotrienes

(9)   Pheromones : - one animals 에 의해 liberated 되는 a chemical substance 다. 그리고 a recipient animal 의 chemoreception 에서 a relatively specific behavior modification 을 야기시킨다. -> air 에 의해 transported 되고 , olfactory 를 stimulate 시킨다.

(10) Other growth regulators : - cell function 을 조절하는 chemical messengers : H+ , HCl , Ca2+ , Na+ , glucose , arginine

 

[Figure 2.4]

[Figure 2.5]

[Table 2.3]

 

l  Hormone synthesis

(1)   Peptide hormones : ribosomes 상에서 합성된다. -> rough ER 로 전달된다. -> Golgi apparatus 로 간다 -> secretory vesicles

(2)   Steroid hormones : - smooth ER 내에서 합성된다.

-       Mitochondria 내의 complex multiple enzyme systems  은 formation of steroids 에 책임이 있다.

(3)   Thyroid hormones : - thyroid gland 내의 production 과 secretion

(4)   Neurotransmitters: - neurons 의 axonal endings 내에서 합성된다.

(5)   Neuropeptides : - brain 내의 neuronal perikarya(핵 주위부) 내에서 합성된다.

(6)   Prohormones : - preprohormone -> prohormone -> active hormone

 

l  Control of hormone secretion

(1)   호르몬은 cell 내에서 합성되고 , secretory vesicles 내에서 packed 된다. : thyroid and steroid hormones 에서는 예외다.

(2)   Stimulation 은 intrinsic (internal) 도 있고 extrinsic (light , sound , smell , temperatures 등) 도 있다.

(3)   호르몬은 other endocrine glands 의 other hormone secretion 을 자극한다. -> TSH , FSH , LH , and ACTH 는 gonads 의 target cells 을 자극한다. 그리고 thyroxine , gonadal steroid 등을 만들어 내기 위해 adrenal steroids 를 자극한다.

(4)   Metabolic substrates (glucose , amino acids ,등) 와 ions ( Ca2+ 등) 은 hormone secretion 에 a selective stimulus 를 제공한다.

(5)   Cellular receptors 는 hormones 또는 metabolites 과 interact 한다.

(6)   Hormone secretion 과 관련된 Positive and negative inhibition : autoinhibition

 

l  Hormone delivery

(1)   Endocrine : messenger substances 는 bloodborne -> classical definition

(2)   Neurocrine : neuron 은 exonal extensions 에 의해 its target cells 에 contacts 한다.

-       Neuroendocrine : the nerve 에 의해 방출되는 hormone 은 bloodborne 이다.

(3)   Paracrine : an adjacent cells 로 방출되는 호르몬의 diffuse

-       Lumonal : 여기서 hormone 은 the lumen of the gut 으로 방출된다.

(4)   Autocrine : 이런 특성을 지닌 hormones 은 그것을 만들어 내는 cell 상에서 fed back된다.

 

[Figure 2.7]

 

l  Hormone circulation and metabolism

(1)   Peptide hormones : - a short half life 를 지닌다. : shorter peptides 인 MSH 와 oxytocin 은 2~30 분이라는 특별히 짧은 half life 를 지닌다.

-       Peptidases 는 biological regulation 에서 an essential role 을 수행한다.

è  Exopeptidase , endopeptidase , insulinase ; disulfide bond 의 reduction

(2)   Steroid and thyroid hormones :

-       Steroid hormones 의 half life 는 plasmas proteins 에 binding 함으로써 증가된다.

-       Thyroxine(T4) and triiodothyronine (T3) 은 many tissues 내에서 deiodinated 된다. -> sulfate and glucuronides 를 형성하기 위해 liver 내에서 conjugate 된다.

(3)   Adrenal catecholamine and neurotransmitters : - COMT and MAO 에 의한 orthomethylation and oxidative deamination

-       Neurotransmitter action 은 매우 빠르게 종료된다. -> presynaptic axon 으로 다시 재흡수되어 , 재사용 된다.

[Figure 2.7]

[Figure 2.8]

[Figure 2.9]

l  Hormones 의 생리적인 역할

(1)   세포 합성과 , 다른 호르몬의 분비에 영향을 미친다.

(2)   Metabolic processes 에 영향을 미친다. : most cells 내에서의 anabolic and catabolic ->

Carbohydrates , lipids 등의 synthesis 와 degradation 에 ……

(3)   Muscle 의 metabolism 과 Contraction , relaxation 에 영향을 미친다.

(4)   Reproductive processes 을 조절한다. -> gonadal differentiation , maturation , gametogenesis

(5)   Hormones 은 cellular proliferation 에서 stimulatory or inhibitory  하다 -> growth 에 영향을 미친다.

(6)   Inorganic cations 과 anions 의 excretion 과 re-absoprtion 에 영향을 미친다. -> Na+ , Ca+ , phosphate ions 등…

(7)   호르몬은 other hormones 의 effects 에 대해 permissive actions 을 지닌다. -> certain hormones 의 effectiveness 는 another hormones 의 action 에 의해 증강된다.

(8)   Animal behavior 에서 중요한 역할을 한다. -> sexual and aggressive behavior

 

l  Endocrine pathophysiology

(1)   충분한 호르몬을 만들어 내기 위한 a gland and tissue 의 실패 -> insulin

(2)   충분한 호르몬을 secrete 하는데 실패 -> tuberculosis 와 같은 질병에 의해 endocrine glands 가 파괴되었을 때

(3)   Hormone secretion 의 overproduction -> excess cortisiol secretion 은 Cushing’s syndrome 을 야기한다. ; hyperglycemia 를 일으킨다.

(4)   Excess hormone secretion 의 many endocrinopathies 는 neoplasm 으로부터 야기되는 거다. -> tumor 는 과도한 양의 호르몬을 만들어 낸다.

(5)   Endocrine disorders 는 호르몬-target cell interaction 과 관련된 a number of events 로부터 야기될 수 있다. -> testicular feminizing syndrome ; target cells 은 hormones 과 반응하는데 실패한다.

 

 

* 모든 이미지는 구글 이미지를 통해 얻었습니다*