부신겉질자극호르몬
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1. 개요
부신겉질자극호르몬(ACTH)은 뇌하수체 전엽에서 생성되는 호르몬으로, 부신 피질을 자극하여 글루코코르티코이드와 같은 스테로이드 호르몬의 분비를 촉진한다. ACTH는 시상하부에서 분비되는 부신피질자극 호르몬 방출 호르몬(CRH)에 의해 조절되며, 혈액 내 반감기는 10~30분이다. ACTH는 39개의 아미노산으로 구성된 펩타이드 호르몬이며, 멜라닌 생성을 자극하는 α-MSH를 포함한 다른 호르몬의 전구체이기도 하다. ACTH 과다 또는 결핍은 쿠싱병, 이차성 부신 기능 부전, 애디슨병 등의 질환을 유발할 수 있다. 에블린 M. 앤더슨에 의해 공동 발견되었으며, 1960년대에 합성 형태가 처음 만들어졌다.
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부신겉질자극호르몬 | |
---|---|
기본 정보 | |
![]() | |
유전자 기호 | OMC |
대체 기호 | 해당 없음 |
Entrez Gene | 5443 |
OMIM | 176830 |
RefSeq | NM_000939 |
UniProt | P01189 |
PDB | 해당 없음 |
EC 번호 | 해당 없음 |
염색체 | 2 |
완 | p |
띠 | 23 |
유전자좌 보충 데이터 | 해당 없음 |
개요 | |
종류 | 뇌하수체 호르몬 |
기능 | 부신피질자극호르몬으로 작용 |
관련 질병 | 쿠싱병, 에디슨병 |
관련 경로 | 시상하부-뇌하수체-부신(HPA) 축 |
생체 시계 | 포유류 생체 시계 시스템의 조직 및 중앙 및 말초 시계의 조정 |
상세 정보 | |
전구체 | Pro-opiomelanocortin (POMC) |
분비 위치 | 뇌하수체 전엽 |
조절 | CRH에 의해 자극됨 |
표적 | 부신피질 |
효과 | 코르티솔 분비 촉진 |
2. 생성 및 조절
ACTH는 뇌하수체 전엽의 피질자극 세포에서 프로오피오멜라노코르틴(POMC)이라는 전구체로부터 합성된다. POMC는 여러 단계의 번역 후 변형을 거쳐 ACTH를 포함한 다양한 펩타이드 호르몬을 생성한다. ACTH 분비는 시상하부에서 분비되는 부신피질자극 호르몬 방출 호르몬(CRH)에 의해 촉진되며, 부신겉질에서 생성되는 코르티솔에 의해 음성 피드백 조절을 받는다.
2. 1. ACTH 전구체 (POMC)
뇌하수체 전엽(선뇌하수체)의 피질자극 세포에서 분비되는 POMC, ACTH 및 β-리포트로핀은 시상하부에서 분비되는 호르몬인 부신피질자극 호르몬 방출 호르몬(CRH)에 반응한다.[3] 프레-프로-오피오멜라노코르틴(프레-POMC)은 POMC의 전구체이며, POMC를 절단하여 형성된다.[4] ACTH는 POMC의 절단으로부터 생성된다. 번역 과정에서 신호 펩타이드가 제거되면 241개의 아미노산 폴리펩타이드인 POMC가 생성된다. POMC는 인산화 및 당화와 같은 일련의 번역 후 변형을 거친 후 엔도펩티다제에 의해 단백질 분해 절단을 받아 다양한 생리적 활성을 가진 폴리펩타이드 조각을 생성한다.[5]폴리펩타이드 조각 | 별칭 | 약어 | 아미노산 잔기 |
---|---|---|---|
NPP | NPP | 27–102 | |
멜라노트로핀 감마 | γ-MSH | 77–87 | |
잠재적 펩타이드 | 105–134 | ||
코르티코트로핀 | 부신겉질자극호르몬 | ACTH | 138–176 |
멜라노트로핀 알파 | 멜라닌세포 자극 호르몬 | α-MSH | 138–150 |
코르티코트로핀 유사 중간 펩타이드 | CLIP | 156–176 | |
리포트로핀 베타 | β-LPH | 179–267 | |
리포트로핀 감마 | γ-LPH | 179–234 | |
멜라노트로핀 베타 | β-MSH | 217–234 | |
베타-엔도르핀 | 237–267 | ||
메트-엔케팔린 | 237–241 |
ACTH 분비는 이 축 내에서 분비되는 많은 물질들의 느린/중간 및 빠른 피드백 루프 활성을 통해 조절된다. 부신피질에서 분비되는 글루코코르티코이드는 시상하부에서 CRH 분비를 억제하여 뇌하수체 전엽에서 ACTH 분비를 감소시킨다. 글루코코르티코이드는 또한 POMC 유전자 전사 및 펩타이드 합성 속도를 억제할 수 있다. 후자는 수 시간에서 수일에 걸쳐 작용하는 느린 피드백 루프의 예인 반면, 전자는 수 분 단위로 작용한다.
인간 혈액 내 ACTH의 반감기는 10분에서 30분 사이로 보고된다.[6][7][8]
2. 2. 분비 조절 기전
ACTH(부신겉질자극호르몬) 분비는 시상하부에서 분비되는 부신피질자극 호르몬 방출 호르몬(CRH)에 의해 촉진된다.[3] ACTH 분비 조절에는 시상하부-뇌하수체-부신 축(HPA axis) 내 여러 물질들이 관여하며, 이들은 느린/중간 및 빠른 피드백 루프를 통해 작용한다. 부신겉질에서 분비되는 글루코코르티코이드는 시상하부에서 CRH 분비를 억제하고, 이는 다시 뇌하수체 전엽에서 ACTH 분비를 감소시킨다. 글루코코르티코이드는 또한 POMC 유전자 전사 및 펩타이드 합성 속도를 억제할 수 있는데, 이는 수 시간에서 수일에 걸쳐 작용하는 느린 피드백 루프의 예시이다. 반면 글루코코르티코이드에 의한 CRH 분비 억제는 수 분 단위로 작용하는 빠른 피드백 루프에 해당한다.인간 혈액 내 ACTH의 반감기는 10분에서 30분 사이로 보고된다.[6][7][8]
3. 구조
ACTH는 39개의 아미노산으로 구성된 펩타이드 호르몬이다. N-말단에서부터 처음 13개의 아미노산은 절단되어 α-멜라닌세포 자극 호르몬(α-MSH)이 될 수 있으며, 이는 피부 색소 침착에 관여한다.[9] 짧은 시간이 지나면 ACTH는 α-MSH와 CLIP (사람에게서 알려지지 않은 활성을 가진 펩타이드)로 절단된다.
인체에서 ACTH의 총 분자량은 4,540 Da이다.[9]
4. 기능
부신겉질자극호르몬(ACTH)은 부신 피질 세포, 특히 다발층에서 글루코코르티코이드 스테로이드 호르몬 분비를 자극한다.[10] ACTH는 주로 부신 피질 세포 표면에 있는 ACTH 수용체에 결합하여 작용하는데, 이는 7개의 막을 관통하는 G 단백질 연결 수용체이다. 리간드가 결합하면 수용체는 아데닐릴 시클라제를 자극하는 구조 변화를 겪고, 이는 세포 내 사이클릭 AMP 증가[11]와 단백질 인산화효소 A 활성화로 이어진다.
ACTH는 스테로이드 합성 촉진 및 기타 기능을 가진다.
부신피질자극호르몬(ACTH)은 프로오피오멜라노코르틴(POMC)의 분해 산물이며, POMC는 멜라닌 생성을 자극하는 α-MSH를 포함한 다른 호르몬도 생성한다. 이 호르몬들의 작용은 멜라노코르틴 수용체(MCR) 군이 매개하며, 이들은 주로 뇌하수체-부신 축과는 관련이 없다. MC2R은 ACTH 수용체이다.[13]
4. 1. 스테로이드 합성 촉진
ACTH는 몇 분 내에 일어나는 빠른 단기 기전과 더 느린 장기 작용을 통해 스테로이드 호르몬 분비에 영향을 미친다. ACTH의 빠른 작용에는 P450scc 효소가 위치한 미토콘드리아로의 콜레스테롤 전달 자극이 포함된다. P450scc는 스테로이드 생성의 첫 번째 단계인 콜레스테롤의 측쇄 절단을 촉매한다. ACTH는 또한 피질 세포로의 지단백질 섭취를 자극한다. 이는 부신 피질 세포 내 콜레스테롤의 생체 이용률을 증가시킨다.ACTH의 장기 작용에는 스테로이드 생성 효소, 특히 P450scc, 스테로이드 11β-히드록실라제 및 이와 관련된 전자 전달 단백질을 암호화하는 유전자의 전사 자극이 포함된다.[11] 이러한 효과는 몇 시간에 걸쳐 관찰된다.[11]
ACTH는 스테로이드 생성 효소 외에도, 미토콘드리아 산화 인산화 시스템의 서브유닛을 암호화하는 미토콘드리아 유전자의 전사도 향상시킨다.[12] 이러한 작용은 ACTH에 의해 자극된 부신 피질 세포의 향상된 에너지 요구를 공급하는 데 필요할 것이다.[12]
4. 2. 기타 기능
ACTH는 부신을 조절하는 데 중요한 기능을 하지만, 신체의 다른 부위, 특히 새로운 뼈를 만드는 골아세포에서도 발현된다. 이는 공기를 호흡하는 척추동물의 신체에서 지속적이고 매우 조절되는 과정이다.[14] 골아세포에서 MC2R(ACTH 수용체[13])의 기능적 발현은 2005년 Isales 등에 의해 발견되었다.[15] 그 이후, 골 형성 세포의 ACTH에 대한 반응이 부신에서와 마찬가지로 VEGF 생성을 포함한다는 것이 입증되었다. 이러한 반응은 일부 조건에서 골아세포 생존을 유지하는 데 중요할 수 있다.[16] 만약 이것이 생리학적으로 중요하다면, 아마도 단기간 또는 간헐적인 ACTH 신호 전달 조건에서 작용할 것이다. 골아세포가 ACTH에 지속적으로 노출되면 몇 시간 만에 효과가 사라지기 때문이다.5. 관련 질환
부신겉질자극호르몬(ACTH) 분비 이상은 여러 내분비 질환과 관련이 있다. 이러한 질환들은 시상하부(CRH)-뇌하수체(ACTH)-부신피질(주로 당질 코르티코이드)계의 생리적 기능과 관련이 있으며, 자율적 분비 항진과 음성 피드백 기전을 이해하는 것이 중요하다.
ACTH 분비 이상에는 크게 ACTH 과다 분비 질환과 ACTH 결핍 질환이 있다. ACTH 과다 분비는 쿠싱 증후군이나 소세포 폐암과 같이 ACTH가 이소성으로 분비되는 경우를 포함한다. ACTH 결핍은 뇌하수체 기능 저하증으로 인한 이차성 부신 기능 부전이나 애디슨병과 같은 일차성 부신 기능 부전과 관련될 수 있다. 또한, 선천성 부신 과형성증의 경우처럼 코르티솔 생성에 문제가 생겨 ACTH 분비가 증가할 수도 있다. 넬슨 증후군은 양쪽 부신 절제술 후 ACTH 생성 뇌하수체가 급격히 비대해지는 질환이다.
드물게 웨스트 증후군(영아 연축)의 치료제로 ACTH가 사용되기도 한다. 이외에도 절정 후 질환, 중증 질환 관련 부신 피질 스테로이드 기능 부전, 데이비드 증후군 등이 ACTH와 관련되어 있다.
5. 1. ACTH 과다 분비 질환
: 뇌하수체 전엽에 생긴 부신피질 자극 호르몬(ACTH) 생산 종양에 의해 발생한다. ACTH 자율 분비 능력은 그다지 높지 않으므로, MSH의 작용은 문제가 되지 않으며, 임상 증상은 주로 당질 코르티코이드 과다에 기인한다.
- '''이소성 ACTH 생산 종양에 의한 쿠싱 증후군'''[1]
: 뇌하수체 이외에 생긴 종양(통상 암)이 ACTH를 과잉 생산하는 경우에 발생한다. 폐 소세포암 등이 원인이며, 쿠싱병보다 상당히 많은 양의 ACTH가 생산되고, 당질 코르티코이드 분비량도 많아, 임상 양상도 강하다. 쿠싱병과는 달리, 과잉의 ACTH에 따른 MSH로 인해 피부에 색소 침착이 일어난다.
: 부신피질에 기인하는 당질 코르티코이드 분비 저하를 주된 증상으로 하는 질환군이다. 당질 코르티코이드 저하에 대한 음성 피드백 결여로 인해, 상위 조절 물질인 부신피질 자극 호르몬의 과다 분비가 발생한다. 당질 코르티코이드 및 무기질 코르티코이드 저하에 의한 증상과 ACTH 과잉 분비에 따른 MSH에 의한 피부 색소 침착이 일어난다. 애디슨병, 결핵, 악성 림프종, 워터하우스-프리드리히센 증후군 등이 원인이다.
: 부신 효소 결핍증 중에서 리포이드 과형성증, 21-수산화 효소 결핍증, 11β-수산화 효소 결핍증, 17α-수산화 효소 결핍증, 3β-히드록시스테로이드 탈수소 효소 결핍증이 ACTH 수치 상승 및 코르티솔 수치 저하를 보인다. 코르티솔 생산에 필수적인 효소가 결손되기 때문에 코르티솔이 생성되지 않아 뇌하수체가 ACTH를 과도하게 분비하여 부신에 코르티솔을 생산하도록 계속 지시한다. 이로 인해 부신이 과형성되는 것을 선천성 부신 과형성증이라고 한다.
5. 2. ACTH 결핍 질환
ACTH영어 결핍은 뇌하수체 또는 부신 자체의 문제로 인해 발생할 수 있으며, 다양한 질환을 유발한다.; 이차성 부신 기능 저하증
: 뇌하수체 손상 등으로 ACTH영어 분비가 저하되어 코르티솔 분비가 감소하는 질환이다.
; ACTH영어 단독 결핍증
: 뇌하수체에서 ACTH영어만 선택적으로 결핍되는 드문 질환으로, 이차성 부신 기능 저하증과 유사한 증상이 나타난다.[1] 주로 글루코코르티코이드 분비가 저하되며,[1] 부신피질자극호르몬 방출 호르몬(CRH)이 과잉 분비되어 프로락틴 분비가 상승하고 갑상선 자극 호르몬 분비가 저하되는 환자도 보고되었다.[1] 원발성 부신피질 기능 저하증과는 달리 평소에는 증상이 없다가, 감기와 같은 스트레스 상황에서 급성 부신 부전으로 생명이 위험해질 수 있다.[1] 원인은 자가면역 질환으로 추정되지만, 항 뇌하수체 항체는 보험 적용이 되지 않는다.[1]
; 범 뇌하수체 기능 저하증
: 뇌하수체 호르몬 전체의 분비가 저하되는 질환으로, ACTH영어 결핍을 포함한 다양한 호르몬 결핍 증상이 나타난다.[2] 환자들은 "기운이 없는" 증상을 보이며, 부신피질자극 호르몬, 갑상선 자극 호르몬, 프로락틴 저하를 반영하는 증상을 보인다.[2] 두개인두종, 결핵, 사르코이드증, 쉬한 증후군, 전이성 악성 종양 등이 원인이 될 수 있다.[2]
; 부신성 쿠싱 증후군
: 부신 종양 등에서 코르티솔이 과다 분비되어 음성 피드백으로 ACTH영어 분비가 억제되는 질환이다.[3] ACTH영어 저하는 이차적인 현상이지만, 편측 부신 절제술 후 일시적인 부신피질 기능 저하증을 유발할 수 있다.[3]
6. 역사
에블린 M. 앤더슨은 박사 학위 논문을 쓰는 동안 제임스 버트럼 콜립, 데이비드 랜즈버러 톰슨과 함께 부신피질자극호르몬(ACTH)을 공동 발견했으며, 1933년에 발표된 논문에서 이 호르몬의 체내 기능을 설명했다.[17][18]
피츠버그 대학교의 클라우스 호프만은 천연 ACTH의 처음 23개 아미노산으로 구성된 ACTH의 활성 합성 형태를 처음으로 만들었다.[19]
참조
[1]
서적
Concise Dictionary of Pharmacological Agents: Properties and Synonyms
https://books.google[...]
Springer Science & Business Media
2012-12-06
[2]
논문
The mammalian circadian timing system: organization and coordination of central and peripheral clocks
http://doc.rero.ch/r[...]
2019-06-28
[3]
웹사이트
Adrenocorticotropic Hormone (ACTH)
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An analysis of POMC gene methylation and expression in patients with schizophrenia
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2024-02-11
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1964-11
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Stability and Characterization of Protein and Peptide Drugs
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ACTH is a novel regulator of bone mass
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Multiple melanocortin receptors are expressed in bone cells
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ACTH protects against glucocorticoid-induced osteonecrosis of bone
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A sixty-year evolution of biochemistry at McGill University
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Simulated ACTH
http://www.time.com/[...]
1960-12-12
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