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갑상샘호르몬, 시상하부-뇌하수체-갑상샘 분비 조절

갑상샘 병태생리

2021-10-05 05:50:58 주혜성 기자 주혜성 기자 hsjoo@kpanews.co.kr

서론
갑상샘호르몬은 신체의 거의 모든 장기의 기능에 영향을 준다.

소아에서 갑상샘호르몬은 정상적인 성장과 발달에 필수적이다. 성인의 경우 신체의 대사 기능을 유지하는데 주요 역할은 한다.

갑상샘, 뇌하수체전엽, 시상하부에서는 시상하부-뇌하수체-갑상샘 축(hypothalamic-pituitary-thyroid axis)이라 불리는 자가조절 과정을 통해 갑상샘호르몬의 분비를 조절한다.

갑상샘호르몬
갑상샘에서 생성되는 주요 호르몬은 타이록신(thyroxine 또는 테트라요오드티로닌[tetraiodothyronine], T4)과  트리요오드티로닌(triiodothyronine, T3)이다.

T4와 T3는 갑상샘세포에서 합성되는 당단백질인 갑상샘글로불린(thyroglobulin, TG)에서 생성된다.

무기 요오드화물(inorganic iodide)은 갑상샘 소포세포(follicular cell)로 이동하여 갑상샘과산화효소(thyroid peroxidase, TPO)에 의해 산화되고, 갑상샘글로불린의 티로신 잔기(tyrosine residue)에 조직화(organified)된다.

요오드화된 티로신 잔기인 모노요오드티로신(monoiodotyrosine, MIT)과 디요오드티로신(diiodotyrosine, DIT)은 결합(coupling)하여 요오드티로닌(iodothyronines)을 형성한다. DIT 두 분자는 결합하여 T4를 생성하고, MIT와 DIT는 T3를 형성한다.

T4와 T3는 갑상샘결합 글로불린(thyroid-binding globulin, TBG), transthyretin, 알부민에 의해 수송된다. 순환하는 T4의 약 99.96%, T3의 약 99.5%는 이러한 단백질과 결합되어 있는 것으로 추정된다.

단백질과 결합되지 않은 유리(free) 갑상샘호르몬은 세포로 확산(diffuse)되어 생물학적 효과를 나타낸다.

T4는 갑상샘에서 분비된다. 반면, 대부분의 T3는 말초조직에서 5'-monodeiodinase에 의해 촉매되는 T4의 분해로 형성되고, 20% 미만이 갑상샘에서 생성된다.

다양한 약물은 갑상샘호르몬의 생성 또는 분비 단계에 영향을 준다. <표1>은 갑상샘호르몬의 생성과 분비를 억제하는 약물을 나타내고 있다.


△요오드
요오드는 소장에서 흡수되는 필수 미량원소이다. 체내 요오드의 약 70~80%는 갑상샘에 있다.

요오드는 갑상샘호르몬인 T3와 T4의 구성에 필수적이므로, 요오드 섭취 감소는 요오드 결핍과 갑상샘호르몬 합성을 감소시킨다.

요오드 결핍은 크레틴병(cretinism), 갑상샘종(goiter), 점액부종 혼수(myxedema coma), 갑상샘저하증(hypothyroidism)을 일으킬 수 있다.

요오드는 요오드 이온 상태로 해수에 포함되어 있으므로, 해조류(예: 김, 다시마, 미역, 켈프)는 요오드를 섭취하기 매우 좋은 식품 공급원이다. 해산물, 유제품, 곡물류 및 계란에도 요오드가 풍부하게 함유되어 있다.

갑상샘호르몬 기능
갑상샘호르몬은 심장, 중추신경계, 자율신경계, 위장관, 뼈, 신진대사 등 신체의 거의 모든 장기에 영향을 미친다.

일반적으로 갑상샘호르몬이 핵내 수용체에 결합하면, 대사율(metabolic rate)과 열생성(thermogenesis)을 증가시키는 유전자를 활성화한다. 대사율 증가는 산소와 에너지 소비를 증가시킨다.

△심장
갑상샘호르몬은 카테콜아민(catecholamine)에 영향을 준다. 심장의 베타수용체의 발현을 증가시켜 심박수, 일회박출량(stroke volume), 심박출량(cardiac output), 수축력(contractility)을 증가시킨다.

△폐
갑상샘호르몬은 호흡 중추를 자극하고 관류(perfusion) 증가로 산소공급을 증가시킨다.

△골격근
갑상샘호르몬은 II형 근섬유의 발달을 증가시킨다.

△대사
갑상샘호르몬은 기초대사율(basal metabolic rate)을 증가시킨다. 다른 조직에서 Na+/K+ ATPase의 유전자 발현을 증가시켜 산소 소비, 호흡 속도 및 체온을 증가시킨다.

대사 상태에 따라 지방 분해 또는 지질 합성을 유발한다. 또한 탄수화물 대사와 단백질 동화작용을 자극한다. 갑상샘호르몬은 고용량에서 단백질 이화작용을 유도할 수 있다.

갑상샘호르몬은 포도당 재흡수, 포도당신생성(gluconeogenesis), 글리코겐 합성, 포도당 산화를 증가시킬 수 있으나, 혈당 수치를 변화시키지는 않는다.

△소아기 성장
소아에게 갑상샘호르몬은 성장호르몬과 함께 작용하여 뼈의 성장을 자극한다. 연골세포, 조골세포, 파골세포를 유도한다.

갑상샘호르몬은 또한 축삭(axon) 성장과 수초(myelin sheath) 형성으로 뇌의 발달을 돕는다.

갑상샘호르몬 조절
갑상샘호르몬의 생성과 조절 과정은 시상하부에서 분비되는 갑상샘자극호르몬방출호르몬(thyrotropin-releasing hormone, TRH), 뇌하수체에서 분비되는 갑상샘자극호르몬(thyroid-stimulating hormone, TSH), 갑상샘에서 분비되는 T4가 서로 조화롭게 작용해 항상성을 유지한다.

갑상샘호르몬은 뇌하수체 전엽에서 분비되는 TSH에 의해 조절된다.

TSH는 시상하부의 TRH에 의해 분비된다. 또한 TSH 분비는 체내 순환하는 갑상샘호르몬에 의해 negative feedback loop 기전으로 조절되기도 한다.

갑상샘호르몬인 T4 및 T3 수치가 정상 이하로 감소하면 시상하부에서는 TRH를 분비한다. TRH는 뇌하수체를 자극해 TSH를 생성하고, TSH는 갑상샘을 자극해 T4 및 T3 생성을 증가시킨다.

반대로, T4 및 T3 수치가 상승하면 시상하부에서는 TRH 분비를 중단하고 뒤이어 뇌하수체에서 TSH 분비를 억제함으로써, 신체 내 T4와 T3 농도를 조절한다.


갑상샘 검사
갑상샘질환을 선별하기 위해 사용하는 초기 검사는 TSH와 free T4이다. 갑상샘이상이 갑상샘에서 발생하는 문제인지, 뇌하수체 또는 시상하부에서 발생하는지 여부를 구분한다.

원발성 갑상샘저하증(primary hypothyroidism)은 갑상샘에서 갑상샘호르몬의 분비가 충분하지 않으므로 TSH는 증가하고 유리 T4는 감소한다.

원발성 갑상샘항진증(primary hyperthyroidism)의 경우, 유리 T4는 비정상적으로 증가하고 TSH는 감소한다.

TSH 수용체 항체 또는 갑상샘과산화효소(TPO) 항체는 각각 그레이브스병(Graves disease) 또는 하시모토 갑상샘염(Hashimoto thyroiditis) 진단에 도움이 될 수 있다.


김현아 교수. 숙명여자대학교 약학대학

참고문헌
1) Kane MP, Bakst G. Thyroid Disorders. In: DiPiro JT, Talbert RL, Yee GC, et al, eds. Pharmacotherapy: A Pathophysiologic Approach. 11th ed. NewYork, NY: McGraw-Hill Inc; 2020.
2) Shahid MA, Ashraf MA, Sharma S. Physiology, Thyroid Hormone. [Updated 2021 May 12]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2021 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK500006/

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