소아는 정상 성장·발달에 필수·성인은 대사 안정성 유지
갑상선 기능 저하 대표적 질병 하시모토병·그레이브스병

시상하부(Hypothalamus)는 시상(Thalamus)에 위치해 있으며 뇌간(Brain Stem) 바로 위에 있다. 시상하부는 간뇌(Diencephalon)의 복부부분(Ventral Part)에서 유래되었다.

모든 척추동물의 뇌는 시상하부를 가지고 있으며, 사람의 시상하부는 아몬드 정도의 크기이다. 시상하부의 가장 중요한 기능 중 하나는 뇌하수체(Pitruitary Gland)를 통해서 신경계(Nervous System)와 내분비계(Endocrine System)을 연결하는 것이다.

시상하부는 대사과정과 자율신경계(Autonomic Nervous System)의 활동을 관장한다. 또 신경호르몬(Neurohormones)을 합성하고 분비하며, 신경호르몬은 뇌하수체 호르몬(Pituitary Hormones)들의 분비를 자극하거나 억제한다. 따라서 시상하부는 체온, 배고픔, 갈증, 피로, 수면 그리고 일주기 리듬을 조절한다.

뇌하수체(Pituitary Gland)는 간뇌의 시상하부 아래쪽에 매달려 있는 내분비 기관의 하나이다. 사람의 경우 지름은 약 1cm, 무게는 0.5g정도이다.

다른 종류의 호르몬들의 분비를 조절하는 호르몬들을 비롯하여, 직접 많은 호르몬들을 분비하는 기능을 하는 내분비기관이다.

갑상선호르몬은 인체의 모든 기관의 기능에 영향을 미친다. 소아의 경우에는 정상 성장과 발달에 갑상선호르몬이 필수이며, 성인에서는 대사의 안정성을 유지하는데 갑상선 호르몬이 주된 역할을 한다.

갑상선과 혈액 중에 충분한 양의 갑상선호르몬을 저장해 두고 일정한 갑상선호르몬을 공급한다. 혈액 중 순환하는 갑상선 호르몬 농도의 작은 변화에도 시상하부-뇌하수체-갑상선 축이 민감하게 반응하여 갑상선 호르몬 농도를 일정하게 유지시킨다.

1) Hypothalamus-Pituitary-Thyroid Axis
시상하부-뇌하수체-갑상선 축(Hypothalamus-Pituitary-Thyroid Axis, HPT Axis)은 인체 대사에 필수인 갑상선호르몬을 조절하는 신경내분비계(Neuroendocrine System)입니다.

시상하부는 낮은 농도의 갑상선 호르몬(Triiodothyronine ;T3, Thyroxine ; T4)에 반응을 하여서 TRH(Thyrotropin-Releasing Hormone)을 분비합니다.

TRH는 뇌하수체를 자극하여서 TSH(Thyroid Stimulating Hormone)를 분비시킵니다. TSH는 갑상선을 자극하여서 정상범위에 들어올 때까지 갑상선호르몬 분비를 촉진시킵니다.

갑상선호르몬은 시상하부와 뇌하수체에 음성피드백(Negative Feedback)을 통해서 혈중농도를 조절합니다.

① TRH (Thyrotropin-Releasing Hormone)
시상하부에서 분비되는 TRH는 242개의 아미노산으로 이루어져 있고 Tripeptide 구조(Pyroglutamate Histidine Proline Amide)를 가지고 있습니다.

시상하부는 낮은 갑상선호르몬 농도, 일주기리듬, 추위, 심각한 정신질환에 의해서 TRH 분비를 촉진시킵니다. 반대로 TRH분비는 극심한 스트레스에 의해서 감소합니다.

② TSH(Thyroid Stimulating Hormone)
뇌하수체에서 합성이 되는 TSH는 α-subunit, β-subunit 2개 Subunit를 가지고 있는 Glycoprotein Hormone입니다.

92개의 아미노산으로 구성된 α-subunit는 TSH, LH, HCG, FSH가 거의 동일하고 Adenylate Cyclase를 자극하여서 세포의 반응을 일으킵니다.

TSH β-sununit는 118개의 아미노산으로 구성이 되어 있고 TSH Receptor에 특이적으로 결합을 할 수 있게 합니다.

TSH가 TSHR(TSH Receptor)에 결합을 하게 되면 G-protein을 거쳐 Adenylate Cyclase를 활성화 하고 c-AMP가 증가하면서 세포내로 신호가 전달이 됩니다.

c-AMP의 증가는 PKA(Protein Knase A)를 증가시킵니다. 이것이 CREB를 통해서 유전자 작용을 하게 되고 갑상선호르몬의 전구물질인 Thyroglobulin의 합성 증가시켜서 갑상선호르몬합성을 촉진시킵니다. 또, 갑상선의 성장 및 분화에도 작용을 합니다.

또한 TSH는 PLC(Phospholipase C)를 활성화시켜서 칼슘이온과 Diacylglycerol을 증가시킵니다. Ciacylglycereol은 PKC(Protein Kinase C)의 활성화를 통해서 과산화수소(H2O2)를 생성시켜 요오드의 산화와 유기화에 관한 작용을 합니다.

TSH는 하루 동안 농도가 변화하는데 정상적으로는 밤에 상승되어 자정 무렵에 최대에 달하고 오전에서 정오에 최저치가 됩니다.

TSH는 TRH에 의해서 분비가 증가하며 Somatostatin은 TSH의 분비 및 TSH 자극에 의한 반응 모두를 억제합니다. 도파민, 스테로이드 등은 TSH의 분비를 억제하고 여성호르몬은 TSH분비를 증가시킵니다.

그러나 TSH 분비에 가장 중요한 역할을 하는 것은 갑상선호르몬(Thyroid Hormone)으로 Negative Feedback으로 혈중농도를 일정하게 유지시킵니다.

2) 갑상선기능 이상
갑상선호르몬은 전신에 영향을 미칩니다. 시상하부와 뇌하수체는 혈중 갑상선호르몬 농도에 맞추어서 TRH와 TSH를 분비합니다.

TSH는 갑상선의 TSH Receptor에 작용을 하면 갑상선호르몬의 합성이 일어납니다. 갑상선은 갑상선과산화효소(Thyroid Peroxidase, TPO)에 의해서 요오드 이온(I-)을 산화와 유기화합니다.

요오드 이온은 TPO에 의해서 Thyroglobulin에 있는 Tyrosine잔기에 결합과 Coupling에 의해서 갑상선호르몬이 됩니다(참조 self-care와 약국⑱ 갑상선호르몬Ⅰ 갑상선호르몬의 합성).

면역계는 외부에서 침입한 병원균이나 내부에서 발생한 이상 세포를 감시, 제거합니다. 면역계는 자기항원(self-antigen)에는 반응을 하지 않는 자기관용(Self-tolerance)을 가지고 있습니다. 자기관용에 문제가 발생하는 것을 자가면역질환(Autoimmune Disease)라고 합니다.

갑상선에서 특이적으로 발현되는 자기항원은 Thyroglobulin, 갑상선과산화효소, TSH Receptor 등입니다.

① 하시모토병(Hashimoto's Disease)
하시모토병은 갑상선기능저하증의 대표적인 질환입니다. 하시모토병은 성인에서 갑상선의 종창인 갑상선종의 일반적인 원인입니다.

이 질환과 더불어 악성빈혈, 루푸스, 효모감염과 류마티스 관절염과 같은 다른 자가면역질환이 같이 나타날 수 있습니다.

하시모토병은 Anti-thyroid Peroxidase Antibody와 Anti-thyroglobulin Antibody가 높은 역가의 양성을 나타냅니다. 항체에 의해서 갑상선세포가 공격을 받아 세포가 파괴가 됩니다. 이로 인해서 림프구의 침윤이 일어나기도 하며 섬유화가 일어나기도 합니다.

하시모토병으로 인해서 갑상선은 손상을 받고 인체는 갑상선호르몬을 합성하기 위해서 높은 TSH를 분비하나 혈중에 T4, T3는 낮은 농도가 됩니다.

② 그레이브스병(Graves' Disease)
그레이브스병은 바제도병(Basedow’s Disease)이라고도 하며, 갑상선 기능항진증, 미만성 갑상선 비대, 안구돌출증, 전경부 점액부종, 갑상선 지단비대를 포함할 수 있는 자가면역질환입니다.

B림프구가 생산한 면역글로불린들(Thyroid Stimulating Immunoglobulins, TSI)이 TSH Receptor에 결합하고 이를 자극하여, 갑상선의 크기를 키우고 호르몬 분비를 증가시켜 발생합니다.

TSI는 TSH Receptor를 항원으로 인식하여 결합을 합니다. TSI가 TSH Receptor에 결합을 하면 TSH와 마찬가지로 Adenylate Cyclase 효소를 활성화시킵니다.

그레이브스병은 TSI에 의해서 T4, T3가 증가하게 되고 음성되먹임으로 인해서 TSH 분비는 저하됩니다.

참고문헌

위키피디아 ; TRH, TSH, Hashimoto's Disease, Graves' Disease
파마코세라피 임상약학백과사전, 조윤커뮤니케이
자연요법 원리와 영양치료 처방집, 언두출판사
자가면역성 갑상선 질환, 경상대학교 의학전문대학원, 함종렬
자가면역과 갑상선질환, 충남대학교 의과대학, 송민호

신창우 약사
▲충청북도 청주 출생 ▲1995년 충북대학교 약학대학 졸업 ▲現충청북도 단양군 시장약국 대표약사 ▲PAACM 정회원