송과선의 생리학(부신피질)

송과선(또는 골단)은 뇌 제3뇌실 지붕에서 자라난 부분입니다. 송과선은 결합 조직 피막으로 덮여 있으며, 이 피막에서 가닥들이 안쪽으로 뻗어 나와 기관을 여러 엽으로 나눕니다. 실질의 각 엽에는 송과선 세포와 신경교 세포가 있습니다. 송과선 세포 중에는 크고 밝은 세포와 작고 어두운 세포가 있습니다. 송과선 혈관의 특징은 내피 세포 간의 밀접한 접촉이 없다는 점인데, 이로 인해 이 기관의 혈액-뇌 장벽이 제대로 기능하지 않습니다. 포유류의 송과선과 하등 동물의 해당 기관의 주요 차이점은 민감한 광수용체 세포가 없다는 것입니다. 송과선 신경의 대부분은 상경부 교감신경절 세포의 섬유로 구성됩니다. 신경 종말은 송과선 주위에 네트워크를 형성합니다. 송과선의 돌기는 혈관과 접촉하며 분비 과립을 포함합니다. 송과선은 특히 어린 나이에 눈에 띄게 나타납니다. 사춘기가 되면 대개 크기가 감소하고, 나중에는 칼슘과 마그네슘 염이 침착됩니다. 이러한 석회화로 인해 두개골 엑스레이에서 골단이 명확하게 보이는 경우가 많습니다. 성인의 송과선 질량은 약 120mg입니다.

송과선의 활동은 조명의 주기에 따라 달라집니다. 밝은 곳에서는 송과선의 합성 및 분비 과정이 억제되고, 어두운 곳에서는 강화됩니다. 빛 자극은 망막 수용체에 의해 감지되어 뇌와 척수의 교감신경계 조절 중추로 들어간 후, 상경부 교감신경절로 이동하여 송과선의 신경 지배를 시작합니다. 어두운 곳에서는 억제 신경의 영향이 사라지고 송과선의 활동이 증가합니다. 상경부 교감신경절을 제거하면 송과선 호르몬 합성에 관여하는 세포 내 효소의 활동 리듬이 사라집니다. 노르아드레날린을 함유한 신경 종말은 세포 베타 수용체를 통해 이러한 효소의 활동을 증가시킵니다. 이러한 현상은 교감신경 흥분이 멜라토닌의 합성 및 분비에 미치는 억제 효과에 대한 데이터와 모순되는 것으로 보입니다. 그러나 한편으로는 조명 조건 하에서 샘의 세로토닌 함량이 감소하는 것으로 나타났고, 다른 한편으로는 송과선의 옥시인돌-O-메틸트랜스퍼라제(OIOMT) 활동을 조절하는 콜린성 섬유의 역할이 발견되었습니다.

송과선 활동의 콜린성 조절은 이 기관에 아세틸콜린에스테라아제가 존재함으로써 확인됩니다. 상경부 신경절 또한 콜린성 섬유의 공급원 역할을 합니다.

송과선은 주로 인돌-N-아세틸-5-메톡시트립타민(멜라토닌)을 생성합니다. 전구체인 세로토닌과 달리, 이 물질은 송과선에서만 합성되는 것으로 보입니다. 따라서 조직 내 인돌의 농도와 OIOMT의 활성은 송과선의 기능 상태를 나타내는 지표로 작용합니다. 다른 O-메틸트랜스퍼라제와 마찬가지로 OIOMT는 S-아데노실메티오닌을 메틸기 공여체로 사용합니다. 세로토닌과 다른 5-하이드록시인돌은 모두 송과선에서 메틸화 기질로 작용할 수 있지만, N-아세틸세로토닌이 이 반응에 20배 더 선호되는 기질입니다. 이는 멜라토닌 합성 과정에서 N-아세틸화가 O-메틸화보다 먼저 일어난다는 것을 의미합니다. 멜라토닌 생합성의 첫 단계는 트립토판 수산화효소의 영향으로 아미노산 트립토판이 5-하이드록시트립토판으로 전환되는 것입니다. 방향족 아미노산 탈카르복실화효소의 도움으로 이 화합물로부터 세로토닌이 생성되고, 이 중 일부는 아세틸화되어 N-아세틸세로토닌으로 전환됩니다. 앞서 언급했듯이 멜라토닌 합성의 마지막 단계(OIOMT의 작용에 의한 N-아세틸세로토닌의 전환)는 송과선에서 특이적으로 일어납니다. 아세틸화되지 않은 세로토닌은 모노아민 산화효소에 의해 탈아민화되어 5-하이드록시인돌아세트산과 5-하이드록시트립토폴로 전환됩니다.

상당량의 세로토닌도 신경 말단으로 들어가고, 여기서 이 모노아민의 효소적 파괴를 막는 과립에 의해 포획됩니다.

세로토닌 합성은 밝은 색의 송과선 세포에서 일어나는 것으로 여겨지며, 노르아드레날린성 뉴런에 의해 조절됩니다. 콜린성 부교감 신경 섬유는 밝은 색의 세포에서 세로토닌의 방출을 조절하여 어두운 색의 송과선 세포로의 세로토닌 이용을 조절합니다. 어두운 색의 송과선 세포에서도 노르아드레날린성 멜라토닌 생성 및 분비 조절이 일어납니다.

송과선에서 인돌뿐만 아니라 폴리펩티드 형태의 물질도 생성된다는 자료가 있으며, 일부 연구자들에 따르면 이것이 송과선의 진정한 호르몬이라고 합니다. 따라서 항성선자극호르몬 활성을 가진 분자량 1000~3000달톤의 펩타이드(또는 펩타이드 혼합물)가 송과선에서 분리되었습니다. 다른 저자들은 송과선에서 분리된 아르기닌-바소토신이 호르몬적 역할을 한다고 가정합니다. 또 다른 저자들은 송과선에서 두 가지 펩타이드 화합물을 추출했는데, 그중 하나는 뇌하수체 세포 배양에 의한 성선자극호르몬 분비를 자극하고 다른 하나는 억제했습니다.

송과선 호르몬의 진정한 본질에 대한 모호성 외에도, 체내 진입 경로, 즉 혈액인지 뇌척수액인지에 대한 의견 차이도 존재합니다. 그러나 대부분의 증거는 다른 내분비선과 마찬가지로 송과선이 혈액으로 호르몬을 분비한다는 것을 시사합니다. 이 문제와 밀접한 관련이 있는 것은 송과선 호르몬의 중추 작용인지 말초 작용인지에 대한 질문입니다. 동물 실험(주로 햄스터)에 따르면 송과선의 생식 기능 조절은 생식선에 직접 작용하기보다는 시상하부-뇌하수체계에 대한 송과선의 영향을 통해 이루어진다는 것이 밝혀졌습니다. 더욱이, 뇌의 제3뇌실에 멜라토닌을 주입하면 황체형성호르몬(LH)과 난포자극호르몬(FSH) 수치가 감소하고 혈중 프로락틴 함량이 증가한 반면, 뇌하수체 문맥에 멜라토닌을 주입하면 생식선자극호르몬 분비 변화가 나타나지 않았습니다. 뇌에서 멜라토닌이 작용하는 부위 중 하나는 시상하부의 정중융기부이며, 이곳에서 리베린과 스타틴이 생성되어 뇌하수체 전엽의 활동을 조절합니다. 그러나 이러한 물질의 생성이 멜라토닌 자체의 작용으로 변화하는지, 아니면 멜라토닌이 모노아민성 뉴런의 활동을 조절하여 방출인자 생성 조절에 관여하는지 여부는 아직 불분명합니다. 송과선 호르몬의 중추 작용이 뇌척수액으로 직접 분비된다는 것을 증명하는 것은 아니며, 혈액을 통해서도 분비될 수 있다는 점을 강조해야 합니다. 또한, 멜라토닌이 고환(안드로겐 생성을 억제함) 및 기타 말초 내분비선(예: 갑상선에서 티록신 합성에 대한 TSH의 효과 약화)에 미치는 영향에 대한 증거가 있습니다. 멜라토닌을 혈중으로 장기간 투여하면 뇌하수체 절제술을 받은 동물에서도 고환 무게와 혈청 테스토스테론 수치가 감소합니다. 또한, 멜라닌이 없는 송과선 추출물이 뇌하수체 절제술을 받은 쥐의 난소 무게에 대한 생식선자극호르몬의 영향을 차단하는 것으로 실험 결과 나타났습니다.

따라서 이 샘에서 생성되는 생물학적으로 활성한 화합물은 중추적 효과뿐만 아니라 말초적 효과도 갖는 것으로 보인다.

이러한 화합물의 다양한 효과 중 뇌하수체 성선자극호르몬 분비에 미치는 영향이 가장 큰 주목을 받고 있습니다. 송과선 종양에서 사춘기 장애에 대한 데이터는 이 화합물의 내분비적 역할을 처음으로 시사하는 것이었습니다. 이러한 종양은 사춘기의 가속 및 감속을 동반할 수 있으며, 이는 송과선의 실질 세포와 비실질 세포에서 유래하는 신생물의 특성 차이와 관련이 있습니다. 송과선 호르몬의 항성선자극호르몬 효과에 대한 주요 증거는 동물(햄스터)에서 얻어졌습니다. 어두운 곳(즉, 송과선 기능이 활성화된 상태)에서 동물은 생식기의 현저한 퇴화와 혈중 황체형성호르몬(LH) 수치 감소를 보였습니다. 골단절제술을 받은 개체나 송과선 신경이 절단된 상태에서는 어둠이 이러한 효과를 나타내지 않습니다. 송과선의 항성선자극호르몬 물질은 룰리베린의 방출이나 뇌하수체에 미치는 영향을 억제하는 것으로 알려져 있습니다. 쥐에서도 유사한, 그러나 덜 명확한 데이터가 얻어졌는데, 어둠이 사춘기를 다소 지연시키고 송과선을 제거하면 혈중 LH와 FSH 수치가 증가하는 것으로 나타났습니다. 송과선의 항생식선자극 효과는 특히 생후 초기에 성호르몬을 투여하여 시상하부-뇌하수체-생식선 기능 장애가 있는 동물에서 두드러집니다.

이러한 쥐에서 골단절제술은 성 발달을 회복시킵니다. 송과선과 그 호르몬의 항생식선자극 효과는 무각증과 기아 상태에서도 더욱 강화됩니다.

멜라토닌뿐만 아니라 그 유도체인 5-메톡시트립토폴과 5-옥시트립토폴, 그리고 세로토닌은 황체형성호르몬(LH)과 난포자극호르몬(FSH) 분비를 억제하는 효과가 있습니다. 이미 언급했듯이, 송과선의 잘 규명되지 않은 폴리펩타이드 생성물 또한 시험관 내 및 생체 내 생식선자극호르몬 분비에 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 이러한 생성물 중 하나(분자량 500~1000달톤)는 일측 난소절제 마우스에서 잔여 난소의 비대를 차단하는 데 있어 멜라토닌보다 60~70배 더 높은 활성을 보였습니다. 반대로, 송과선 펩타이드의 다른 분획은 생식선자극호르몬 분비 촉진 효과를 나타냈습니다.

미성숙 쥐에서 송과선을 제거하면 뇌하수체 내 프로락틴 함량이 증가하는 동시에 혈중 프로락틴 수치가 감소합니다. 이러한 변화는 지속적인 조명 조건에 놓인 쥐에서도 발생하며, 어둠에 놓인 쥐에서는 그 반대의 현상이 나타납니다. 송과선은 시상하부의 프로락틴 억제 인자(PIF)가 뇌하수체 내 프로락틴 합성 및 분비에 미치는 영향을 억제하는 물질을 분비하여, 결과적으로 뇌하수체 내 프로락틴 수치가 감소하는 것으로 알려져 있습니다. 골단절제술은 이와 반대의 변화를 유발합니다. 이 경우 송과선의 활성 물질은 멜라토닌일 가능성이 높은데, 뇌의 제3뇌실에 멜라토닌을 주입했을 때 혈중 프로락틴 수치가 일시적으로 증가했기 때문입니다.

빛이 지속적으로 부족한 환경에서는 동물의 성장이 둔화되고 뇌하수체 내 성장 호르몬 함량이 현저히 감소합니다. 골단절제술은 어둠의 영향을 제거하고 때로는 그 자체로 성장을 촉진합니다. 송과선 추출물을 투여하면 뇌하수체 제제의 성장 촉진 효과가 감소합니다. 동시에 멜라토닌은 동물의 성장 속도에 영향을 미치지 않습니다. 아마도 다른 골단 인자(들)가 소마톨리베린의 합성과 분비를 억제하거나 소마토스타틴의 생성을 촉진할 가능성이 있습니다.

실험 결과, 송과선이 뇌하수체의 체성자극 기능에 미치는 영향은 안드로겐이나 갑상선 호르몬의 결핍으로 인해 매개되지 않는다는 것이 밝혀졌습니다.

송과체 절제 쥐에서 코르티코스테론 분비는 일시적으로 증가하지만, 송과체 절제 후 부신의 스트레스 반응은 현저히 약화됩니다. 코르티코스테론 분비는 지속적인 조명 조건에서 증가하는데, 이는 송과체의 활동을 억제하는 것으로 알려져 있습니다. 송과체 절제술은 일측 부신 절제 후 남은 부신의 보상성 비대를 약화시키고 글루코코르티코이드 분비의 일주기 리듬을 교란시킨다는 증거가 있습니다. 이는 송과체가 전엽 뇌하수체의 부신피질자극호르몬 기능 수행에 중요함을 시사하며, 이는 송과체 절제 동물에서 제거된 뇌하수체 조직에서 ACTH 생성의 변화를 통해 확인됩니다. 뇌하수체의 부신피질자극호르몬 활동에 영향을 미치는 송과체의 활성 원리에 대한 문헌상의 일치된 의견은 없습니다.

송과선을 제거하면 뇌하수체 내 멜라닌세포 자극 호르몬(MSH) 함량이 증가하는 반면, 내분비선 뇌실에 멜라토닌을 투여하면 그 함량이 감소합니다. 빛에 노출된 쥐의 뇌하수체 내 멜라닌 수치는 증가하는데, 멜라토닌 투여는 이러한 효과를 차단합니다. 멜라토닌은 시상하부에서 멜라노트로핀 억제 인자(MIF)의 생성을 자극하는 것으로 알려져 있습니다.

송과선과 그 호르몬이 뇌하수체의 다른 트로픽 기능에 미치는 영향은 연구가 부족합니다. 말초 내분비선의 활동 변화는 골단 인자의 직접적인 작용으로 인해 발생할 수 있습니다. 따라서 송과선을 제거하면 뇌하수체가 없더라도 갑상선의 질량이 다소 증가합니다. 갑상선 호르몬 분비 속도는 매우 미미하고 단기간 증가합니다. 그러나 다른 자료에 따르면 송과선은 미성숙 동물에서 TSH의 합성과 분비를 억제하는 효과가 있는 것으로 나타났습니다.

대부분의 실험에서 멜라토닌을 피하, 복강내, 정맥, 심지어 뇌실내 투여하면 갑상선의 요오드 농축 기능이 감소하는 것으로 나타났습니다.

부신에 송과선을 이식했을 때, 피질의 다발대와 망상대의 상태에는 영향을 미치지 않으면서 사구체대의 크기가 거의 두 배로 증가했습니다. 이는 송과선 생성물이 무기질코르티코이드를 생성하는 세포에 직접적인 영향을 미친다는 것을 시사합니다. 또한, 송과선에서 알도스테론 분비를 자극하는 물질(1-메톡시-1,2,3,4-테트라하이드로-베타-카볼린)이 분리되어 아드레노글로머룰로트로핀(adrenoglomerulotropin)이라는 이름이 붙여졌습니다. 그러나 이 화합물의 생리학적 역할을 부정하는 연구 결과가 곧 발표되었고, 심지어 송과선의 특정 아드레노글로머룰로트로핀의 존재 자체에 의문을 제기하기도 했습니다.

송과선 제거가 부갑상선의 기능적 활동을 감소시킨다는 보고가 있습니다. 이와 반대되는 관찰 결과도 있습니다. 송과선이 췌장의 내분비 기능에 미치는 영향에 대한 연구 결과는 대부분 부정적입니다.

현재, 특히 이 샘에서 생성되는 화합물의 특성과 관련하여 아직 해결되지 않은 문제가 많습니다. 송과선이 뇌하수체의 트로픽 호르몬 분비에 미치는 영향은 의심의 여지가 없지만, 말초 내분비선과 다른 기관에 직접적인 영향을 미칠 가능성도 배제할 수 없습니다. 송과선은 환경 자극의 영향으로 하나가 아닌 여러 화합물을 생성하여 주로 혈액으로 유입되는 것으로 보입니다. 이러한 물질은 중추 신경계의 모노아민성 뉴런의 활동을 조절하여 뇌의 특정 구조에서 리베린과 스타틴 생성을 조절하고, 이를 통해 뇌하수체의 트로픽 호르몬의 합성과 분비에 영향을 미칩니다. 시상하부 중추에 대한 송과선의 영향은 주로 억제적입니다.

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