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소마토스타틴

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목차

1. 개요

소마토스타틴은 성장 호르몬 억제 호르몬으로도 불리며, 위, 장, 췌장 등 소화계와 시상하부에서 생성된다. 소화계에서는 위산 분비를 억제하고 소화 과정을 늦추며, 신경계에서는 성장 호르몬 분비를 억제하는 역할을 한다. 또한 췌장의 델타 세포에서 분비되어 인슐린과 글루카곤의 분비를 조절한다. 소마토스타틴은 억제 호르몬으로, 소화계의 다양한 작용과 뇌하수체 전엽의 성장 호르몬 분비를 억제한다. 소마토스타틴의 합성 유사체로는 옥트레오티드, 란레오티드, 파시레오티드가 있으며, 진화 과정에서 여러 유전자 중복을 거쳤다.

2. 명칭

소마토스타틴은 다음과 같은 다양한 이름으로도 불린다.


  • 성장 호르몬 억제 호르몬(growth hormone–inhibiting hormone|GHIHeng)
  • 성장 호르몬 방출 억제 호르몬(growth hormone release–inhibiting hormone|GHRIHeng)
  • 소마토트로핀 방출 억제 인자(somatotropin release–inhibiting factor|SRIFeng)
  • 소마토트로핀 방출 억제 호르몬(somatotropin release–inhibiting hormone|SRIHeng)

3. 생성

소마토스타틴은 인체 내 다양한 부위에서 생성되는 호르몬으로, 주로 소화계와 신경계에서 만들어진다.[27]

소화계에서는 위 유문부의 델타 세포, 십이지장, 췌장의 랑게르한스 섬 등에서 분비된다.[27] 여기서 분비된 소마토스타틴은 주변 세포에 직접 영향을 미치거나(곁분비) 혈액 순환을 통해 다른 기관으로 이동하여 작용한다.[27]

신경계에서는 주로 시상하부의 복내측핵에 위치한 신경분비세포에서 생산된다. 이 세포들은 정중융기를 통해 뇌하수체 문맥계로 소마토스타틴을 방출하여, 뇌하수체 전엽에서의 성장 호르몬(GH)과 갑상선 자극 호르몬(TSH) 분비 조절에 관여한다.[27] 이 외에도 궁상핵, 해마, 뇌간의 고립로핵 등 중추 신경계의 다른 영역에서도 소마토스타틴이 생성된다.

3. 1. 소화계

소화계에서 소마토스타틴은 위의 유문동, 십이지장, 그리고 췌장의 랑게르한스 섬에 있는 델타 세포에서 분비된다.[10][27]

유문동에서 분비된 소마토스타틴은 문맥을 통해 심장으로 이동한 뒤 전신 순환계를 통해 표적 부위에 도달하여 억제 효과를 나타낸다. 또한, 델타 세포에서 분비된 소마토스타틴은 주변 세포에 직접 영향을 미치는 곁분비 방식으로도 작용할 수 있다.[10][27]

위에서 소마토스타틴은 G 단백질 연결 수용체를 통해 산을 분비하는 벽 세포에 직접 작용하여 위산 분비를 감소시킨다. 이 과정에서 아데닐산 고리화효소를 억제하여 히스타민의 위산 분비 촉진 효과를 막는다.[10][27] 또한, 소마토스타틴은 가스트린, 세크레틴, 히스타민과 같은 다른 호르몬의 분비를 억제하여 간접적으로 위산 생성을 줄이고 소화 과정을 늦추는 역할도 한다.[10][27]

3. 2. 신경계

앨런 뇌 아틀라스 제공, 배아 15.5일째 생쥐의 종뇌(telencephalon)에서 발현되는 소마토스타틴(Sst) 인터뉴런.


앨런 뇌 아틀라스 제공, 성체 생쥐 뇌에서 발현되는 소마토스타틴(Sst).


신경계에서 소마토스타틴은 주로 시상하부의 신경분비세포(neurosecretory cell)에 의해 생성 및 분비된다. 구체적으로 시상하부의 복내측핵(ventromedial nucleus)에 위치한 뉴런들이 소마토스타틴을 생산한다. 이 뉴런들은 정중융기(median eminence)로 축삭돌기를 뻗어, 신경 분비 종말에서 뇌하수체 문맥계(hypophyseal portal system)를 통해 소마토스타틴을 방출한다.

방출된 소마토스타틴은 뇌하수체 문맥계 혈관을 따라 전엽 뇌하수체로 이동하여, 성장 호르몬 분비 세포(somatotrope)에서 성장 호르몬(GH)의 분비를 억제하는 역할을 한다. 또한 시상하부에서 분비된 소마토스타틴은 갑상선 자극 호르몬(TSH)의 분비도 억제한다.

한편, 뇌실 주변 핵(periventricular nucleus)에 있는 소마토스타틴 뉴런들은 성장 호르몬 분비에 대한 음성 피드백 조절에 관여한다. 혈액 내 성장 호르몬이나 소마토메딘의 농도가 높아지면, 이 뉴런들은 소마토스타틴 분비를 늘려 성장 호르몬의 분비 속도를 감소시킨다.

소마토스타틴은 시상하부 외에도 중추 신경계의 다른 영역에서도 생성된다. 대표적으로 궁상핵(arcuate nucleus),[11] 해마,[12] 그리고 뇌간의 고립로 핵(nucleus of the solitary tract)에 소마토스타틴 뉴런들이 존재한다. 이에 따라 소마토스타틴 수용체 역시 뇌의 여러 부위에서 발현되어 다양한 기능을 수행할 것으로 추정된다.

4. 작용

소마토스타틴은 억제성 호르몬으로 분류되며,[3][20] 낮은 pH에 의해 분비가 유도되고 미주 신경에 의해 분비가 억제된다.[13] 신체의 여러 부분에 걸쳐 다양한 기능을 조절하는 역할을 한다.

주요 작용은 다음과 같다.

4. 1. 소화계

위에서 소마토스타틴의 작용 경로. D 세포는 오른쪽 상단에 보이며, 소마토스타틴은 왼쪽을 가리키는 중간 화살표로 표시되어 있다.


소마토스타틴은 소화계의 여러 위치, 즉 위의 유문동, 십이지장 및 췌장 섬의 델타 세포에서 분비되어 다양한 소화 작용을 억제하는 억제 호르몬이다.[10][3][27] 소마토스타틴 분비는 낮은 pH에 의해 유도되며, 미주 신경에 의해 억제된다.[13]

유문동에서 분비된 소마토스타틴은 문맥을 통해 심장으로 이동한 다음 전신 순환계로 들어가 표적 위치에 도달하여 억제 효과를 나타낸다. 또한 델타 세포에서 분비된 소마토스타틴은 주변 세포에 직접 영향을 미치는 곁분비 방식으로 작용할 수도 있다.[10][27]

소마토스타틴의 주요 기능은 다음과 같다.

  • 위에서의 작용: 위의 델타 세포에서 분비되어 G 단백질 결합 수용체를 통해 산을 생성하는 벽 세포에 직접 작용하여 염산 분비를 감소시킨다. 이는 아데닐산 시클라제를 억제하여 히스타민의 자극 효과를 막는 방식으로 이루어진다.[10][27] 또한, 위의 G 세포에서 가스트린 분비를 억제하고, 히스타민과 세크레틴의 분비도 막아 간접적으로 위산 생성을 줄인다. 이는 결과적으로 위 세포들의 과도한 분비 작용을 억제하고 소화 과정을 늦추는 역할을 한다.
  • 물리적 소화 작용 억제: 위의 내용물 배출 속도를 늦추고, 장의 연동운동 및 소화관으로의 혈액 공급을 감소시킨다.[14][28]
  • 다른 소화 호르몬 분비 억제: 가스트린, 콜레시스토키닌 (CCK), 세크레틴, 모틸린, 혈관활성 장 펩타이드 (VIP), 위 억제 폴리펩티드 (GIP), 엔테로글루카곤 등의 위장관 호르몬 분비를 억제한다. 이는 코르티스타틴과 유사한 기능이다(소마토스타틴 계열 참조).
  • 췌장 기능 억제:
  • 췌장 호르몬 분비를 억제한다. 베타 세포 펩타이드인 유로코르틴3(Ucn3)에 의해 소마토스타틴 분비가 유발되어 인슐린 분비를 억제하며,[16][17][30] 글루카곤의 분비 또한 억제한다.[16][2][30] 이를 통해 인슐린 작용으로 인한 저혈당을 예방하는 데 기여할 수 있다.
  • 췌장의 외분비 작용(소화 효소 분비 등)을 억제한다.


이 외에도 소마토스타틴은 소화관에서의 영양 흡수를 억제하는 등 전반적인 소화 과정을 조절하는 데 중요한 역할을 한다.

4. 2. 신경계



소마토스타틴은 신경계 내에서 중요한 조절 역할을 수행한다. 특히 시상하부에서 생성되어 뇌하수체 기능에 영향을 미치는 것으로 잘 알려져 있다.

시상하부의 복내측핵에 위치한 신경내분비 세포에서 생성된 소마토스타틴은 정중융기로 이동한다. 이곳의 신경 분비 신경 종말에서 소마토스타틴은 뇌하수체 문맥계를 통해 방출되어 뇌하수체 전엽으로 운반된다.[11] 뇌하수체 전엽에 도달한 소마토스타틴은 성장 호르몬 분비 세포에서의 성장호르몬(GH) 분비를 억제한다.[14] 이러한 기능 때문에 소마토스타틴은 성장호르몬 억제호르몬(growth hormone-inhibiting hormone, GHIH)이라고도 불린다. 또한, 갑상선 자극 호르몬(TSH)과[15][29] 프로락틴(PRL)의 분비도 억제하는 효과를 가진다.[3][20]

성장 호르몬 분비 조절 과정에서 소마토스타틴은 음성 피드백 메커니즘에 관여한다. 뇌실 주변 핵의 소마토스타틴 뉴런은 혈액 내 성장 호르몬이나 소마토메딘(인슐린 유사 성장 인자) 농도가 높아지면 이를 감지하여 소마토스타틴 분비를 증가시킨다. 이렇게 증가된 소마토스타틴은 다시 뇌하수체 전엽의 성장 호르몬 분비를 억제하여 호르몬 균형을 유지하도록 돕는다.

소마토스타틴은 시상하부 외에도 뇌의 다른 여러 영역에서 생성되며, 해당 수용체 역시 뇌 곳곳에 분포한다. 대표적으로 궁상핵, 해마,[12] 뇌간의 고독핵 등에서 소마토스타틴 뉴런이 발견된다.

최근 연구에서는 소마토스타틴이 네프릴리신 효소의 활성을 높여 알츠하이머병의 원인 물질 중 하나로 알려진 아밀로이드 베타 단백질의 분해를 촉진하는 역할도 하는 것으로 밝혀졌다.

4. 3. 내분비계



소마토스타틴은 이자의 델타 세포(δ세포)에서 분비되는 호르몬이다. 이는 이자의 내분비샘에 있는 알파 세포와 베타 세포에 작용하여 각각 글루카곤과 인슐린의 분비를 억제하는 역할을 한다.[16][2] 특히, 베타 세포에서 나오는 펩타이드인 유로코르틴3(Ucn3)은 소마토스타틴 분비를 유도하여 인슐린 분비를 억제하는 데 관여한다.[16][17]

소마토스타틴은 대표적인 억제 호르몬으로 분류되며,[3] 낮은 pH(산성 환경)에 의해 분비가 촉진된다. 그 작용 범위는 신체 여러 부분에 걸쳐 나타나며, 미주 신경은 소마토스타틴의 분비를 억제하는 조절 기능을 한다.[13]

뇌하수체 전엽에서도 소마토스타틴은 중요한 조절 역할을 수행한다. 주요 기능은 다음과 같다.

  • 성장 호르몬 (GH)의 분비를 억제한다.[14] 이는 성장 호르몬 방출 호르몬 (GHRH)의 작용과 반대되는 효과이다.
  • 갑상선 자극 호르몬 (TSH)의 분비를 억제한다.[15]
  • 프로락틴 (PRL)의 분비를 억제한다.


또한, 소마토스타틴은 코르티스타틴과 구조적으로 유사하며(소마토스타틴 계열 참조), 다양한 위장관 호르몬의 분비를 억제한다. 이 외에도 위 내용물의 배출 속도를 늦추고, 장의 평활근 수축과 혈류량을 감소시키는 작용을 한다.[14] 췌장의 외분비 기능 역시 소마토스타틴에 의해 억제된다.

5. 합성 유사체

옥트레오티드(상품명 산도스타틴, 노바티스 제약)는 천연 소마토스타틴을 약리학적으로 모방하는 펩타이드 옥타펩타이드이다. 천연 호르몬보다 성장 호르몬, 글루카곤, 인슐린의 분비를 억제하는 효과가 더 강력하며, 반감기가 약 90분으로 천연 소마토스타틴(약 2~3분)보다 훨씬 길다. 장에서 잘 흡수되지 않기 때문에 피하 주사, 근육 내 주사 또는 정맥 내 주사와 같은 비경구적 방법으로 투여된다. 유암종 증후군과 말단비대증의 증상 치료에 사용되며,[18][19] 간과 신장의 다낭성 질환 치료에도 사용이 늘고 있다.

란레오티드(상품명 소마툴린, 입센 제약)는 말단비대증과 신경내분비 종양(특히 유암종 증후군)으로 인한 증상 관리에 사용되는 약물이다. 옥트레오티드처럼 소마토스타틴의 장시간 작용하는 구조적 유사체이다. 영국, 호주, 캐나다 등 여러 국가에서 판매되고 있으며, 2007년 8월 30일 미국 식품의약국(FDA)의 판매 승인을 받았다.

파시레오티드(상품명 시그니포, 노바티스)는 수술 치료에 실패했거나 수술이 부적합한 환자의 쿠싱병 치료를 위해 미국과 유럽 연합에서 승인된 희귀 의약품이다. 파시레오티드는 다른 소마토스타틴 유사체에 비해 소마토스타틴 수용체 5형(SST5)에 대한 친화도가 40배 높은 소마토스타틴 유사체이다. 소마토스타틴 수용체는 5가지 아형(SST1~SST5)이 존재하는데, 말단비대증을 유발하는 성장 호르몬 생산 선종에서는 주로 SST2와 SST5가 발현된다. 기존의 옥트레오티드와 란레오티드는 주로 SST2에 결합하며 SST5에 대한 결합 능력은 약하다. 반면, 쿠싱병을 유발하는 부신피질자극호르몬(ACTH) 생산 뇌하수체 선종에서는 거의 SST5만 발현된다. 파시레오티드는 SST1, SST2, SST3 및 SST5에 모두 결합하므로, 옥트레오티드나 란레오티드에 반응하지 않는 말단비대증이나 쿠싱병에 효과가 기대된다. 2016년 11월 일본에서도 말단비대증 및 뇌하수체성 거인증 치료제로 승인되었다. 그러나 파시레오티드는 췌장의 β 세포에 있는 SST5에도 결합하여 GLP-1과 혈당 의존성 인슐린 분비를 억제하는 반면, 식후 글루카곤 분비는 유지시켜 고혈당을 유발할 수 있다.

6. 진화

척추동물에서는 6개의 소마토스타틴 유전자가 발견되었다. 이 유전자들은 척추동물 진화 과정에서 일어난 세 번의 전체 게놈 중복 사건(WGD)과 조기어류에서 발생한 국소적 유전자 중복을 통해 생성된 것으로 여겨진다.

먼저, 조상 소마토스타틴 유전자가 첫 번째 전체 게놈 중복 사건(1R)을 겪으며 ''SS1''과 ''SS2'' 유전자로 나뉘었다. 이 두 유전자는 다시 두 번째 전체 게놈 중복 사건(2R)을 통해 중복되어 ''SS1'', ''SS2'', ''SS3'' 그리고 이후 진화 과정에서 사라진 또 다른 유전자, 이렇게 총 4개의 유전자를 만들었다.

사지형어류(육기강)와 조기어류(조기강) 계통이 나뉜 후, 사지동물은 ''SS1''(''SS-14'' 및 ''SS-28''로도 불림)과 ''SS2''(코르티스타틴) 유전자를 보유하게 되었다. 한편, 조기어류에서는 ''SS1'', ''SS2'', ''SS3'' 유전자가 세 번째 전체 게놈 중복 사건(3R)을 겪었다. 이 결과 ''SS1'', ''SS2'', ''SS4'', ''SS5'' 유전자와 함께 진화 과정에서 사라진 2개의 유전자가 생성되었다. 또한 조기어류에서는 국소적 유전자 중복도 일어났는데, ''SS1'' 유전자가 중복되어 ''SS6''을, ''SS2'' 유전자가 중복되어 ''SS3''을 추가로 만들어냈다.[5]

참조

[1] 웹사이트 somatostatin http://www.britannic[...] Encyclopædia Britannica Inc. 2016
[2] 서적 Lehninger Principles of Biochemistry https://www.worldcat[...] Macmillan Learning 2021
[3] 웹사이트 Sect. 5, Ch. 4: Structure, Synthesis, and Secretion of Somatostatin http://www.lib.mcg.e[...] Medical College of Georgia 2008-02-19
[4] 웹사이트 somatostatin preproprotein [Homo sapiens] https://www.ncbi.nlm[...] National Center for Biotechnology Information Support Center (NCBI)
[5] 논문 The evolution of somatostatin in vertebrates 2010-09
[6] 논문 Somatostatin and its receptors from fish to mammals https://zenodo.org/r[...] 2010-07
[7] 웹사이트 Entrez Gene: Somatostatin https://www.ncbi.nlm[...]
[8] 논문 Human somatostatin I: sequence of the cDNA 1982-08
[9] 논문 Sequence of the human somatostatin I gene 1984-04
[10] 서적 Medical Physiology Elsevier
[11] 논문 Growth hormone inhibits its own secretion by acting on the hypothalamus through its receptors on neuropeptide Y neurons in the arcuate nucleus and somatostatin neurons in the periventricular nucleus 1998-04
[12] 논문 Hippocampal Somatostatin Interneurons Control the Size of Neuronal Memory Ensembles 2016-03
[13] 논문 Vagal control of the release of somatostatin, vasoactive intestinal polypeptide, gastrin-releasing peptide, and HCl from porcine non-antral stomach 1992-08
[14] 웹사이트 Somatostatin http://www.vivo.colo[...] Colorado State University 2008-02-19
[15] 문서 First Aid for the USMLE Step 1, 2010. Page 286.
[16] 웹사이트 Sect. 5, Ch. 4: Structure, Synthesis, and Secretion of Somatostatin http://www.lib.mcg.e[...] Medical College of Georgia 2008-02-19
[17] 논문 Urocortin3 mediates somatostatin-dependent negative feedback control of insulin secretion 2015-07
[18] 웹사이트 Carcinoid Tumors and Syndrome https://www.lecturio[...] 2021-07-05
[19] 웹사이트 Acromegaly https://www.niddk.ni[...] 2021-07-05
[20] 웹사이트 Sect. 5, Ch. 4: Structure, Synthesis, and Secretion of Somatostatin http://www.lib.mcg.e[...] Medical College of Georgia 2008-02-19
[21] 웹사이트 somatostatin preproprotein [Homo sapiens] See Features http://www.ncbi.nlm.[...]
[22] 논문 The evolution of somatostatin in vertebrates
[23] 논문 Somatostatin and its receptors from fish to mammals
[24] 웹사이트 Entrez Gene: Somatostatin http://www.ncbi.nlm.[...] 2016-04-02
[25] 논문 Human somatostatin I: sequence of the cDNA 1982-08
[26] 논문 Sequence of the human somatostatin I gene 1984-04
[27] 서적 Medical Physiology, 2e Updated Edition, 2nd Edition Elsevier
[28] 웹사이트 Somatostatin http://www.vivo.colo[...] Colorado State University 2008-02-19
[29] 문서 First Aid for the USMLE Step 1, 2010. Page 286.
[30] 웹사이트 Sect. 5, Ch. 4: Structure, Synthesis, and Secretion of Somatostatin http://www.lib.mcg.e[...] Medical College of Georgia 2008-02-19


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