4장 운동 동안의 호르몬 조절

4장 개요 내분비계 호르몬(종류, 수용체, 작용) 내분비선과 분비되는 호르몬 운동 대사에서의 호르몬 조절 4장 개요 내분비계 호르몬(종류, 수용체, 작용) 내분비선과 분비되는 호르몬 운동 대사에서의 호르몬 조절 운동 동안의 신체 수분과 전해질에 대한 호르몬 조절

내분비계 신호 전달 시스템 신경계보다 느리게 반응, 더 오래 지속 호르몬을 통해 항상성 유지 신경계 = 전기적 신호 내분비계 = 화학적 신호 신경계보다 느리게 반응, 더 오래 지속 호르몬을 통해 항상성 유지 세포/기관 활동의 통제하고 조절하는 화학물질 표적세포에 작용 내부 환경을 지속적으로 감시하고 있음

내분비계 휴식 및 운동 동안 생리계통의 통합을 조정 운동 동안 항상성 유지 기질 대사를 통제 수분, 전해질 균형을 조절

그림 4.1

호르몬: 스테로이드성 호르몬 콜레스테롤로부터 만들어짐 지용성, 세포막을 통과 4군데 주요 내분비선에서 분비 부신피질(코티졸, 알도스테론) 난소(에스트로겐, 프로제스테론) 고환(테스타스테론) 태반(에스트로겐, 프로제스테론)

호르몬: 비스테로드성 호르몬 지용성이 아님, 세포막을 통과할 수 없음 두 부류로 나누어짐 단백질/펩타이드 호르몬 대부분의 비스테로이드성 호르몬 췌장, 시장하부, 뇌하수체로부터 분비, 아미노산 유도체 호르몬 갑상선 호르몬 (T3, T4) 부신수질 호르몬(에피네프린, 노르에피네프린)

호르몬 분비 많은 양이 짧은 시간에 분비 분비는 음성되먹임에 의해 조절 혈장 농도는 몇 분/시간에 걸쳐 변화 농도는 또한 며칠/몇 주에 걸쳐서도 변화 호르몬의 이러한 분비를 무엇이 촉발 또는 조절하는가? 분비는 음성되먹임에 의해 조절 호르몬 분비는 신체의 변화를 가져옴 신체의 큰 변화 = 분비↓ 신체의 적은 변화 = 분비↑ 보기: 가정의 자동 온도조절기

호르몬 작용 혈장 농도는 호르몬 작용에 대한 가장 좋은 지표가 아닐 수 있음 세포는 호르몬에 대한 민감도를 변화시킴 세포 표면의 수용체 수수자는 변할 수 있음 하향조절: 높은 혈장 농도에서 수용체 숫자↓ = 탈감작 상향조절: 높은 혈장 농도에서 수용체 숫자↑ = 민감화

호르몬 수용체 호르몬-특정 수용체를 사용함으로써 호르몬 작용 범위를 제한 세포 표면에 수용체가 없으면 = 호르몬 작용이 일어나지 않음 호르몬은 특정 수용체가 있는 조직에만 영향을 미침 호르몬이 수용체와 결합한 후에 호르몬 작용이 일어남 일반적으로 세포는 2,000∼10,000개의 수용체 호르몬이 수용체에 결합: 호르몬-수용체 복합체

스테로이드 호르몬 작용 지용성(세포막을 통과할 수 있음) 스테로이드 호르몬 수용체는 세포 내에 있음: 세포질 또는 핵 호르몬-수용체 복합체가 핵 속으로 들어감 DNA와 결합, 직접적 유전자 활성화 MRNA 합성을 조절, 단백질 합성

그림 4.2

비스테로이드 호르몬 작용 지용성이 아님(세포막을 통과할 수 없음) 세포막의 수용체 → 2차 전령 보편적인 2차 전령 호르몬 역할을 수행 호르몬 신호의 강도를 증폭 보편적인 2차 전령 사이클릭 아데노신 모노파스페이트(cAMP) 사이클릭 구아닌 모노파스페이트(cGMP) 이노시톨 트라이파스페이트(IP3), 다이아실글리세롤(DAG)

그림 4.3

호르몬: 프로스타글랜딘 호르몬의 세 번째 종류 아라키도닉산(arachidonic acid)으로부터 생성 국소적 호르몬으로 작용, 주변 지역 염증 반응(부기, 혈관확장) 통증수용기의 자유신경종말을 민감하게 만듬(통증)

내분비선과 분비되는 호르몬 신체 여러 군데에 내분비선이 있음, 한 가지 이상의 호르몬을 생산할 수도 있음 호르몬은 운동 동안 생리적 변인을 조절

운동 대사에서의 호르몬 조절 대사 조절에 관련된 주된 내분비선 뇌하수체 전엽 갑상선 부신선 췌장 이러한 내분비선에서 분비되는 호르몬은 운동 동안 탄수화물과 지방 대사에 영향을 미침

대사에 대한 내분비계 조절: 뇌하수체 전엽 뇌하수체는 시상하부 아래에 연결되어 있음 세 개의 엽: 전엽, 중엽, 후엽 대사에 대한 내분비계 조절: 뇌하수체 전엽 뇌하수체는 시상하부 아래에 연결되어 있음 세 개의 엽: 전엽, 중엽, 후엽 시상하부의 호르몬 인자(factor)에 대한 반응으로 호르몬 분비 방출인자, 억제인자 운동은 모든 뇌하수체 전엽 호르몬의 분비↑

대사에 대한 내분비계 조절: 뇌하수체 전엽 성장 호르몬(GH) 분비 GH 분비는 운동강도에 비례 강력한 동화작용 호르몬 대사에 대한 내분비계 조절: 뇌하수체 전엽 성장 호르몬(GH) 분비 강력한 동화작용 호르몬 조직, 기관의 크기 증가 근육 발달(근비대) 지방 대사 촉진 GH 분비는 운동강도에 비례

대사에 대한 내분비계 조절: 갑상선 트라이아이오드타이로닌(T3), 과 타이록신(T4) 을 분비 T3와 T4 는 아래를 증가 모든 조직의 대사율 단백질 합성 마이토콘드리아 숫자와 크기 세포 내부로의 글루코스 이동 해당작용, 글루코스신생합성 FFA 동원

대사에 대한 내분비계 조절: 갑상선 뇌하수체 전엽은 타이로티로핀(thyrotropin, TSH)을 분비 갑상선 자극호르몬으로도 불림 갑상선에서 T3 과 T4 분비 촉진 운동은 TSH 분비를 증가 짧은 시간: T4 ↑ (분비 지연) 장시간 운동: T4 일정, T3 ↓

대사에 대한 내분비계 조절: 부신수질 카테콜아민 분비(싸움 혹은 도주, 방위반응) 카테콜아민 분비는 아래를 증가 에피네프린 80%, 노르에피네프린 20% 운동↑ → 교감신경계↑ → 에피네프린, 노르에피네프린↑ 카테콜아민 분비는 아래를 증가 심박수, 수축력, 혈압 글리코겐 분해, FFA 골격근으로의 혈

대사에 대한 내분비계 조절: 부신피질 코티코스테로이드 분비 주된 글루코코티코이드: 코티졸 글루코코티코이드 또한 전해질코티코이드, 고나도코티코이드 주된 글루코코티코이드: 코티졸 – 글루코스신생합성 – FFA 동원↑, 단백질 분해↑ – 항염증 작용을 하며 면역반응 저하

대사에 대한 내분비계 조절: 췌장 인슐린: 혈액 글루코스 수준을 낮춤 글루카곤: 혈액 글루코스 수준을 높임 고혈당을 막고, 글루카곤과 반대 작용 세포 내부로의 글루코스 이동↑ 글리코겐, 지방, 단백질 합성↑ 글루코스신생합성 억제 글루카곤: 혈액 글루코스 수준을 높임 저혈당 방지, 인슐린과 반대 작용 글리코겐분해, 글루코스신생합성↑

운동 동안의 탄수화물 대사 조절 신체 조직이 글루코스를 사용할 수 있어야 함 글리코겐분해(글리코겐 → 글루코스) 글루코스신생합성(FFAs, 단백질 → 글루코스)

운동 동안의 탄수화물 대사 조절 운동 동안 적절한 글루코스 수준을 유지하려면 혈장 글루코스 수준을 증가시키는 호르몬 간에 의해 글루코스 방출 근육의 글루코스 흡수 혈장 글루코스 수준을 증가시키는 호르몬 글루카곤 에피네프린 노르에피네프린 코티졸

운동 동안의 탄수화물 대사 조절 운동 동안의 혈액 글루코스 농도는 아래에 의해서도 영향을 받음 성장호르몬: FFA 동원↑, 세포의 글루코스 흡수↓ T3, T4 : 글루코스 분해와 지방 대사↑ 간으로부터 방출되는 글루코스의 양은 운동 강도, 지속시간에 좌우

운동 동안의 탄수화물 대사 조절 운동 강도가 증가하면 운동 지속시간이 증가하면 – 카테콜아민 분비↑ – 글리코겐분해↑ (간, 근육) – 근육 글리코겐이 간 글리코겐보다 먼저 사용 운동 지속시간이 증가하면 더 많은 간 글리코겐이 사용 근육 글루코스 흡수↑ → 간 글루코스 방출↑ 글리코겐 저장량↓, 글루카곤 수준↑

그림 4.4

운동 동안의 탄수화물 대사 조절 간의 글루코스 공급이 한정적일 수 있음 인슐린: 근육의 글루코스 흡수를 가능케 함 운동 동안 인슐린 농도↓ 세포의 인슐린 민감도↑ 더 많은 글루코스가 세포 내부로 이동

그림 4.5

운동 동안의 지방 대사 조절 FFA 동원과 지방 대사는 지구력 운동의 경기력에 결정적인 역할 중성지방 → FFAs + 글리세롤 글리코겐 고갈, 지방 에너지 기질이 필요 그에 대한 반응으로 호르몬은 지방 분해를 가속화 중성지방 → FFAs + 글리세롤 지방은 지방조직에 중성지방으로 저장 FFAs로 분리된 다음 근육으로 운반 FFAs로의 중성지방 분리 속도는 세포의 지방 대사율을 결정

운동 동안의 지방 대사 조절 지방분해는 아래에 의해 촉진 라이페이스를 통해 지방분해 촉진 (감소된) 인슐린 에피네프린 노르에피네프린 코티졸 GH 라이페이스를 통해 지방분해 촉진

운동 동안의 수분과 전해질에 대한 호르몬 조절 운동 동안, 혈장량↓ 호르몬은 수분 불균형을 바로잡음 – 정수압과 조직의 삼투압↑ – 땀 분비로 인해 혈액의 물 성분↓ – 심장의 부담↑, 혈압↓ 호르몬은 수분 불균형을 바로잡음 뇌하수체 후엽 부신피질 신장

수분과 전해질의 호르몬 조절: 뇌하수체 후엽 뇌하수체 후엽 ADH만이 운동과 관련 항이뇨호르몬(ADH), 옥시토신 분비 수분과 전해질의 호르몬 조절: 뇌하수체 후엽 뇌하수체 후엽 항이뇨호르몬(ADH), 옥시토신 분비 시상하부에서 생산, 뇌하수체 후엽으로 이동 시상하부로부터의 신경신호에 의해 분비 ADH만이 운동과 관련 – 신장에서의 수분 흡수↑ – 소변의 수분이 감소, 항이뇨

수분과 전해질의 호르몬 조절: 뇌하수체 후엽 ADH 분비를 위한 자극 ADH 분비, 신장에 의한 수분 보유를 증가 수분과 전해질의 호르몬 조절: 뇌하수체 후엽 ADH 분비를 위한 자극 – 혈장량↓ = 혈액농축 = 삼투질농도↑ 삼투질농도 증가는 시상하부의 삼투압수용체를 자극 ADH 분비, 신장에 의한 수분 보유를 증가 수분 상실과 심각한 탈수를 최소화

그림 4.6

수분과 전해질의 호르몬 조절: 부신피질 부신피질 알도스테론 작용 전해질코티코이드 분비 주된 전해질코티코이드: 알도스테론 수분과 전해질의 호르몬 조절: 부신피질 부신피질 전해질코티코이드 분비 주된 전해질코티코이드: 알도스테론 알도스테론 작용 – 신장에 의한 Na+ 보유↑ – Na+ 보유↑ → 삼투를 통한 수분 보유↑ – Na+ 보유↑ → K+ 배설↑

수분과 전해질의 호르몬 조절: 부신피질 알도스테론 분비를 자극 또한 신장의 혈류 및 혈압 ↓에 의해 간접적으로 촉진 – 혈장 Na+ ↓ – 혈장량, 혈압↓ – 혈장 K+ ↑ 또한 신장의 혈류 및 혈압 ↓에 의해 간접적으로 촉진

수분과 전해질의 호르몬 조절: 신장 신장 EPO ADH, 알도스테론의 표적기관 에리스로포이에틴(EPO), 레닌 적혈구세포 생산 촉진 트레이닝, 고지대에 대한 적응에 결정적인 역할

수분과 전해질의 호르몬 조절: 신장 레닌(효소) 분비를 자극 레닌-안지오텐신-알도스테론 기전 혈액량↓, 혈압↓ 교감신경계의 자극 레닌-안지오텐신-알도스테론 기전 레닌: 안지오텐시노전 → 안지오텐신 I으로 전환 ACE: 안지오텐신 I → 안지오텐신 II로 전환 안지오텐신 II는 알도스테론 분비를 자극

그림 4.7

그림 4.7

그림 4.7

수분과 전해질의 호르몬 조절: 삼투질농도 삼투질농도 삼투질농도와 삼투 체액구획(fluid compartment)에 녹아 있는 입자(단백질, 이온 등)의 농도를 측정 정상수준: 약 300mOsm/kg 삼투질농도와 삼투 구획의 삼투질농도↑, 수분이 빨려 들어감 구획의 삼투질농도↓, 수분이 빠져나옴

수분과 전해질의 호르몬 조절: 삼투질농도 알도스테론과 삼투 물의 삼투성 이동은 혈장량 감소를 최소화, 혈압 유지 Na+ 보유 → 삼투질농도↑ 삼투질농도↑ → 수분 보유↑ Na+ 가 이동하면 수분이 따라감 물의 삼투성 이동은 혈장량 감소를 최소화, 혈압 유지

수분과 전해질의 호르몬 조절: 삼투질농도 ADH, 알도스테론 작용은 운동 후 12∼48시간 지속 지속적인 Na+ 재흡수 → 운동 후 비정상적으로 높은 Na+ 농도 물이 Na+ 를 따라감 지속적인 수분 보충 효과