알도스테론

1. 개요

알도스테론은 부신피질에서 콜레스테롤로부터 합성되는 스테로이드 호르몬으로, 생체 내에서 여러 무기질 코르티코이드 중 가장 중요한 물질이다. 알도스테론은 신장의 원위 세뇨관과 집합관에서 나트륨(Na⁺)과 물의 재흡수를 촉진하고 칼륨(K⁺) 배출을 증가시켜 혈압을 조절하는 역할을 한다. 알도스테론의 생합성은 안지오텐신 II, ACTH, 혈장 칼륨 농도 등 여러 요인에 의해 자극받으며, 레닌-안지오텐신계가 핵심 조절 기전으로 작용한다. 알도스테론 과다 분비는 고알도스테론증을, 결핍은 저알도스테론증을 유발하며, 관련 질환의 진단 및 치료에 알도스테론-레닌 비율이 활용된다.

2. 생합성

코르티코스테로이드는 부신피질의 사구대와 속질대에서 콜레스테롤로부터 합성된다. 대부분의 스테로이드 생성 반응은 시토크롬 P450 계열의 효소에 의해 촉매된다. 이 효소들은 미토콘드리아 내에 위치하며 (21-하이드록실라제와 17α-하이드록실라제를 제외하고) 보조인자로 아드레노독신을 필요로 한다.

알도스테론과 코르티코스테론은 생합성 경로의 초기 단계를 공유한다. 후반부는 알도스테론 합성효소(알도스테론의 경우) 또는 11β-하이드록실라제(코르티코스테론의 경우)에 의해 매개된다. 이 효소들은 거의 동일하지만(11β-하이드록실화 및 18-하이드록실화 기능을 공유), 알도스테론 합성효소는 18-산화를 수행할 수도 있다. 또한, 알도스테론 합성효소는 부신피질의 가장 바깥쪽에 있는 사구대에서 발견되며, 11β-하이드록실라제는 사구대와 속질대에서 발견된다.

2.1. 합성 과정

코르티코스테로이드는 부신피질의 사구대와 속질대에서 콜레스테롤로부터 합성된다. 대부분의 스테로이드 생성 반응은 시토크롬 P450 계열의 효소에 의해 촉매된다. 이 효소들은 미토콘드리아 내에 위치하며 (21-하이드록실라제와 17α-하이드록실라제를 제외하고) 보조인자로 아드레노독신을 필요로 한다.

알도스테론과 코르티코스테론은 생합성 경로의 초기 단계를 공유한다. 후반부는 알도스테론 합성효소(알도스테론의 경우) 또는 11β-하이드록실라제(코르티코스테론의 경우)에 의해 매개된다. 이 효소들은 거의 동일하지만(11β-하이드록실화 및 18-하이드록실화 기능을 공유), 알도스테론 합성효소는 18-산화를 수행할 수도 있다. 또한, 알도스테론 합성효소는 부신피질의 가장 바깥쪽에 있는 사구대에서 발견되며, 11β-하이드록실라제는 사구대와 속질대에서 발견된다.

2.2. 합성 자극

알도스테론 합성은 여러 요인에 의해 자극된다.

* 혈장 안지오텐신 II의 대사산물인 안지오텐신 III의 혈장 농도 증가
* 혈장 나트륨 결핍에 비례하여 존재하는 혈장 안지오텐신 II, ACTH, 또는 칼륨 수치 증가.
* 칼륨 수치 증가는 사구체겉질층 세포의 탈분극을 통해 알도스테론 합성을 조절하여 전압 의존성 칼슘 채널을 열게 한다.
* 안지오텐신 II의 수치는 안지오텐신 I에 의해 조절되며, 안지오텐신 I은 다시 신장에서 분비되는 호르몬인 레닌에 의해 조절된다.
* 혈청 칼륨 농도는 알도스테론 분비를 가장 강력하게 자극하는 요인이다.
* ACTH 자극 검사.
* 때때로 일차성 또는 이차성 부신기능저하증이 있는지 확인하기 위해 코르티솔과 함께 알도스테론 생성을 자극하는 데 사용된다.
* 그러나 ACTH는 알도스테론 생성 조절에 미미한 역할만 한다.
* 뇌하수체 기능 저하증이 있어도 사구체겉질층의 위축은 없다.
* 혈장 산혈증
* 심장의 심방에 위치한 신장 수용체.
* 혈압이 감소하면 이러한 신장 수용체에 의해 부신이 자극되어 알도스테론이 방출되고, 이는 소변, 땀, 장에서 나트륨 재흡수를 증가시킨다.
* 이는 세포 외액의 삼투압을 증가시켜 결국 혈압을 정상으로 되돌린다.
* 송과선 추출물에서 얻은 지질 인자인 아드레노글로메룰로트로핀. 이는 알도스테론 분비를 선택적으로 자극한다.

알도스테론 분비는 일주기성 리듬을 가지고 있다.

3. 생체 기능

알도스테론은 인간에게서 여러 가지 내인성 무기질 코르티코이드 중 가장 중요한 물질이다. 데옥시코르티코스테론도 이 계열의 또 다른 중요한 물질이다. 알도스테론은 신장, 장, 침샘, 땀샘 등에서 여러 기전을 통해 Na⁺와 물의 재흡수를 촉진하고 혈장 K⁺ 농도를 낮춘다.

알도스테론은 신장에서 나트륨 재흡수를 촉진하여 고혈압을 초래할 수 있다.

3.1. 신장에서의 작용

알도스테론은 신장 네프론의 원위 세뇨관과 집합관의 주세포 내 무기질 코르티코이드 수용체에 작용하여 Na⁺와 물의 재흡수를 촉진하고 혈장 K⁺ 농도를 낮춘다. 주요 기전은 다음과 같다.

# 기저측 Na⁺/K⁺ 펌프(Na⁺/K⁺-ATPase)의 발현 및 활성화: 세포 밖 간질액으로 Na⁺ 3개를 내보내고, 간질액에서 세포 내로 K⁺ 2개를 들여온다. 이는 농도 기울기를 만들어 혈액으로 Na⁺와 물(Na⁺을 따라 이동)을 재흡수시키고, K⁺를 소변(집합관의 관강)으로 분비한다.
# 집합관과 결장에서 상피성 나트륨 채널(ENaC) 발현 증가: Na⁺에 대한 세포막 투과성을 높여 흡수를 증가시킨다.
# Cl⁻는 Na⁺와 함께 재흡수되어 전기화학적 균형을 유지한다.
# 세뇨관 관강으로 K⁺ 분비를 자극한다.
# K⁺와 교환하여 장, 침샘, 땀샘에서 Na⁺와 물의 재흡수를 자극한다.
# 피질 집합관의 사이세포에서 H⁺/ATPase를 통해 H⁺ 분비를 자극한다.
# 원위 곡세뇨관에서 나트륨-염화물 공동수송체(NCC)의 발현을 만성적으로 증가시키고, 활성을 급성적으로 증가시킨다.

알도스테론은 신장에서 여과된 나트륨의 약 2%를 재흡수하는데, 이는 정상적인 사구체 여과율 하에서 인체 혈액 내 전체 나트륨 함량과 거의 같다.

안지오텐신 II는 부신피질 구상대에 작용하여 알도스테론 분비를 촉진한다(레닌-안지오텐신-알도스테론계).

3.2. 신장 외 작용

알도스테론은 신장에서 여과된 나트륨의 약 2%를 재흡수하는데, 이는 정상적인 사구체 여과율에서 인체 혈액 내 전체 나트륨 함량과 거의 같다. 알도스테론은 무기질 코르티코이드 수용체를 통해 뇌의 치아이랑에서 신경 발생에 긍정적인 영향을 줄 수 있다.

4. 무기질코르티코이드 수용체

스테로이드 수용체는 스테로이드 호르몬이 특정 수송체 없이 세포막을 통과할 수 있기 때문에 세포 내에 위치한다. 알도스테론 미네랄 코르티코이드 수용체(MR) 복합체는 DNA의 특정 호르몬 반응 요소에 결합하여 유전자 특이적 전사를 유도한다.

전사된 유전자 중 일부는 상피 내 나트륨 수송에 중요한 역할을 하는데, 여기에는 상피 나트륨 채널(ENaC)의 세 가지 소단위, Na⁺/K⁺ 펌프 및 각각의 조절 단백질 혈청 및 글루코코르티코이드 유도 키나제와 채널 유도 인자가 포함된다.

MR은 알도스테론과 코르티솔 모두에 의해 자극되지만, 건강한 사람에게 미네랄 코르티코이드보다 훨씬 높은 농도로 존재하는 글루코코르티코이드(예: 코르티솔)에 의한 과도한 알도스테론 수용체 자극으로부터 신체를 보호하는 기전이 있다. 이 기전은 11β-하이드록시스테로이드 탈수소효소(11β-HSD)라는 효소로 구성된다. 이 효소는 세포 내 부신 스테로이드 수용체와 공동으로 존재하며 코르티솔을 코르티손으로 전환하는데, 코르티손은 MR에 대한 친화력이 거의 없는 비교적 불활성 대사체이다. 감초에는 글리시리진산이 포함되어 있어 11β-HSD를 억제하여 미네랄 코르티코이드 과잉 증후군을 유발할 수 있다.

5. 알도스테론 분비 조절

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알도스테론 분비는 여러 요인에 의해 조절된다. 안지오텐신 II의 대사산물인 안지오텐신 III, 혈장 나트륨 결핍에 비례하는 안지오텐신 II, ACTH, 칼륨 수치 증가 등이 알도스테론 분비를 촉진한다. 특히 혈청 칼륨 농도는 알도스테론 분비를 가장 강력하게 자극하며, 칼륨 수치 증가는 사구체겉질층 세포의 탈분극을 통해 알도스테론 합성을 조절한다.

신장에서 나트륨 재흡수는 알도스테론 분비에 의해 촉진된다. 알도스테론은 미네랄코르티코이드 수용체를 활성화시켜 나트륨 재흡수를 촉진하고, 이는 수분 재흡수와 혈압 상승으로 이어져 고혈압을 유발할 수 있다. 안지오텐신 II는 부신피질 구상대에 작용하여 알도스테론 분비를 촉진한다(레닌-안지오텐신-알도스테론계).

심장의 심방에 위치한 신장 수용체는 혈압 감소를 감지하여 부신을 자극, 알도스테론 분비를 촉진한다. 이는 나트륨 재흡수를 증가시켜 혈압을 정상화한다. 송과선 추출물에서 얻은 지질 인자인 아드레노글로메룰로트로핀도 알도스테론 분비를 선택적으로 자극한다.

알도스테론 분비는 일주기성 리듬을 갖는다.

5.1. 주요 조절 인자

알도스테론 합성은 여러 요인에 의해 조절된다. 주요 조절 인자는 다음과 같다.

* 안지오텐신 III: 혈장 안지오텐신 II의 대사산물인 안지오텐신 III의 혈장 농도가 증가하면 알도스테론 합성이 촉진된다.
* 혈장 나트륨 및 칼륨 농도: 혈장 나트륨 결핍과 비례하여 존재하는 혈장 안지오텐신 II, ACTH, 칼륨 수치가 증가하면 알도스테론 합성이 촉진된다. 특히 혈청 칼륨 농도는 알도스테론 분비를 가장 강력하게 자극한다.
* [[부신피질 자극 호르몬|ACTH]] (부신피질 자극 호르몬): ACTH는 알도스테론 생성 조절에 미미한 역할을 하지만, 때때로 일차성 또는 이차성 부신기능저하증 확인을 위한 ACTH 자극 검사에 사용된다.
* 혈장 산혈증: 혈장이 산성화되면 알도스테론 분비가 촉진된다.
* 심방 신장 수용체: 심장의 심방에 위치한 신장 수용체는 혈압 감소를 감지하여 부신을 자극, 알도스테론 분비를 촉진한다. 이는 나트륨 재흡수를 증가시켜 혈압을 정상화한다.
* 아드레노글로메룰로트로핀: 송과선 추출물에서 얻은 지질 인자인 아드레노글로메룰로트로핀은 알도스테론 분비를 선택적으로 자극한다.

알도스테론 분비는 일주기성 리듬을 따른다.

알도스테론은 신장에서 나트륨 재흡수를 촉진한다. 알도스테론은 미네랄코르티코이드 수용체를 활성화시켜 나트륨 재흡수를 촉진하고, 이는 수분 재흡수와 혈압 상승으로 이어져 고혈압을 유발할 수 있다.

5.1.1. 레닌-안지오텐신계

알도스테론 합성은 여러 요인에 의해 자극된다.

* 혈장 안지오텐신 II의 대사산물인 안지오텐신 III의 혈장 농도 증가
* 혈장 나트륨 결핍에 비례하여 존재하는 혈장 안지오텐신 II, ACTH, 또는 칼륨 수치 증가.
* 칼륨 수치 증가는 사구체겉질층 세포의 탈분극을 통해 알도스테론 합성을 조절하여 전압 의존성 칼슘 채널을 열게 한다.
* 안지오텐신 II의 수치는 안지오텐신 I에 의해 조절되며, 안지오텐신 I은 다시 신장에서 분비되는 호르몬인 레닌에 의해 조절된다.
* 혈청 칼륨 농도는 알도스테론 분비를 가장 강력하게 자극하는 요인이다.
* 혈장 산혈증
* 심장의 심방에 위치한 신장 수용체
* 송과선 추출물에서 얻은 지질 인자인 아드레노글로메룰로트로핀

안지오텐신은 알도스테론 조절에 관여하며, 핵심 조절 물질이다. 안지오텐신 II는 칼륨과 상승적으로 작용하며, 안지오텐신 II가 없으면 칼륨의 피드백은 사실상 작동하지 않는다. 안지오텐신 II는 부신피질 구상대에 작용하여 알도스테론 분비를 촉진한다(레닌-안지오텐신-알도스테론계).

5.1.2. 혈장 칼륨 농도

혈청 칼륨 농도는 알도스테론 분비를 가장 강력하게 자극하는 요인이다. 혈장 칼륨 수치 증가는 사구체겉질층 세포의 탈분극을 통해 알도스테론 합성을 조절하여 전압 의존성 칼슘 채널을 열게 한다.

5.1.3. 부신피질자극호르몬(ACTH)

부신피질자극호르몬(ACTH)은 뇌하수체에서 분비되는 펩타이드 호르몬으로, 알도스테론 생성을 자극하는 효과도 약간 가지고 있다. 이는 아마도 알도스테론의 전구체인 데옥시코르티코스테론의 생성을 자극함으로써 나타나는 것으로 추정된다. ACTH 자극 검사는 때때로 일차성 또는 이차성 부신기능저하증이 있는지 확인하기 위해 코르티솔과 함께 알도스테론 생성을 자극하는 데 사용되지만, ACTH는 알도스테론 생성 조절에 미미한 역할만 한다. 뇌하수체 기능 저하증이 있어도 사구체겉질층의 위축은 없다.

5.2. 기타 조절 인자

알도스테론 합성은 여러 요인에 의해 자극된다.

* 혈장 안지오텐신 II의 대사산물인 안지오텐신 III의 혈장 농도 증가
* 혈장 나트륨 결핍에 비례하여 존재하는 혈장 안지오텐신 II, ACTH, 또는 칼륨 수치 증가. 칼륨 수치 증가는 사구체겉질층 세포의 탈분극을 통해 알도스테론 합성을 조절하여 전압 의존성 칼슘 채널을 열게 한다. 안지오텐신 II의 수치는 안지오텐신 I에 의해 조절되며, 안지오텐신 I은 다시 신장에서 분비되는 호르몬인 레닌에 의해 조절된다.
* 혈청 칼륨 농도는 알도스테론 분비를 가장 강력하게 자극하는 요인이다.
* ACTH 자극 검사. 때때로 일차성 또는 이차성 부신기능저하증이 있는지 확인하기 위해 코르티솔과 함께 알도스테론 생성을 자극하는 데 사용된다. 그러나 ACTH는 알도스테론 생성 조절에 미미한 역할만 한다. 뇌하수체 기능 저하증이 있어도 사구체겉질층의 위축은 없다.
* 혈장 산혈증
* 심장의 심방에 위치한 신장 수용체. 혈압이 감소하면 이러한 신장 수용체에 의해 부신이 자극되어 알도스테론이 방출되고, 이는 소변, 땀, 장에서 나트륨 재흡수를 증가시킨다. 이는 세포 외액의 삼투압을 증가시켜 결국 혈압을 정상으로 되돌린다.
* 송과선 추출물에서 얻은 지질 인자인 아드레노글로메룰로트로핀. 이는 알도스테론 분비를 선택적으로 자극한다.

알도스테론 분비는 일주기성 리듬을 가지고 있다.

5.2.1. 교감신경

알도스테론 생성은 경동맥 압력의 역전, 통증, 자세, 그리고 감정(불안, 공포, 적대감) (수술 스트레스 포함) 등을 통합하는 신경 조절에 어느 정도 영향을 받는다. 불안은 알도스테론을 증가시키는데, 이는 알도스테론이 세포핵으로 이동하는 데 걸리는 시간 지연 때문일 것이다. 따라서 포식자와의 상호작용을 통해 미래의 필요를 예측하는 것이 동물에게 유리하다. 혈청 내 칼륨 농도가 너무 높으면 신경 전달에 매우 부정적인 영향을 미치기 때문이다.

5.2.2. 압력수용기

압력 감지 압력수용기는 흉곽과 목의 거의 모든 큰 동맥의 혈관벽에 존재하지만, 특히 경동맥 동굴과 대동맥궁에 풍부하게 분포되어 있다. 이러한 특수 수용체는 평균 동맥압의 변화에 민감하다. 감지된 압력이 증가하면 압력수용기의 발화율이 증가하고 음성 피드백 반응이 일어나 전신 동맥압이 낮아진다. 알도스테론 분비는 나트륨과 수분의 보유를 유발하여 혈액량이 증가하고 그에 따라 혈압이 상승하는데, 이는 압력수용기에 의해 감지된다. 정상적인 항상성을 유지하기 위해 이러한 수용체는 또한 저혈압 또는 저혈량을 감지하여 알도스테론이 분비되도록 한다. 이는 신장에서 나트륨 보유를 유발하여 수분 보유와 혈액량 증가로 이어진다.

5.2.3. 혈장 나트륨 농도

혈장 나트륨 농도가 낮아지면 혈장 안지오텐신 II, ACTH, 또는 칼륨 수치가 증가한다. 이 중 혈청 칼륨 농도는 알도스테론 분비를 가장 강력하게 자극하는 요인이다. 칼륨 수치 증가는 사구체겉질층 세포의 탈분극을 통해 알도스테론 합성을 조절하여 전압 의존성 칼슘 채널을 열게 한다. 안지오텐신 II 수치는 안지오텐신 I에 의해 조절되며, 안지오텐신 I은 다시 신장에서 분비되는 호르몬인 레닌에 의해 조절된다.

알도스테론 수치는 삼투압을 통해 감지되는 나트륨 섭취량의 역함수로 변화한다. 나트륨 섭취량이 낮을 때 알도스테론은 증가한다. 혈청 칼륨에 대한 알도스테론 반응의 기울기는 나트륨 섭취량과 거의 무관하다. 즉, 혈청 내 칼륨이 증가함에 따라 혈장 알도스테론이 증가하는 비율은 나트륨 섭취량이 높을 때나 낮을 때나 큰 차이가 없다. 따라서 칼륨 공급이 충분할 경우, 모든 나트륨 섭취량에서 알도스테론에 의해 칼륨이 강하게 조절된다.

5.3. 알도스테론 피드백

알도스테론 농도 자체에 의한 피드백은 비형태학적 특징(세포 수나 구조의 변화가 아닌)이며 효과가 미약하기 때문에 단기적으로는 전해질 피드백이 우세하다.

6. 관련 질환

알도스테론증은 알도스테론 수치가 비정상적으로 증가한 상태이고, 알도스테론 결핍증은 알도스테론 수치가 비정상적으로 감소한 상태이다.

혈액 내 알도스테론 측정치는 '혈장 알도스테론 농도'(PAC)라고 하며, 혈장 레닌 활성도(PRA)와 비교하여 알도스테론-레닌 비율을 산출할 수 있다.

6.1. 알도스테론증 (Hyperaldosteronism)

일차성 알도스테론증(또는 일차성 고알도스테론증)은 부신에서 알도스테론이 과다 생산되는 질환이다. 이는 저칼륨혈증과 관련된 동맥 고혈압(고혈압)을 유발하며, 진단의 중요한 단서가 된다. 반면 이차성 고알도스테론증은 레닌-안지오텐신계의 과활동으로 인해 발생한다.

콘 증후군은 알도스테론 생성 선종에 의해 발생하는 일차성 고알도스테론증이다.

원인과 기타 요인에 따라 고알도스테론증은 수술 및/또는 약물 치료(예: 알도스테론 길항제)를 통해 치료할 수 있다.

레닌 대 알도스테론 비율은 부신 선종과 관련된 일차성 고알도스테론증을 선별하는 효과적인 검사이다. 이는 일차성 원인과 이차성 원인의 고알도스테론증을 구분하는 가장 민감한 혈청 검사이다. 환자가 2시간 이상 서 있었을 때 채취한 혈액이 더 민감하다. 검사 전에 소금 섭취를 제한해서는 안 되며, 알도스테론 분비를 억제할 수 있으므로 검사 전에 저칼륨혈증을 교정해야 한다.

6.2. 알도스테론 결핍증 (Hypoaldosteronism)

ACTH 자극 검사는 알도스테론 결핍증의 원인을 밝히는 데 도움이 될 수 있다. 알도스테론 반응이 낮으면 부신의 일차성 알도스테론 결핍증을, 반응이 크면 이차성 알도스테론 결핍증을 나타낸다.

이 질환(및 관련 증상)의 가장 흔한 원인은 애디슨병이며, 일반적으로 혈류 내 지속 시간이 훨씬 더 긴(1일) 플루드로코르티손으로 치료된다.

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