성과 호르몬

"남자와 여자는 무엇이 다른가?" 어째서 남자들은 여자의 누드 사진만 봐도 성적으로 흥분을 하기 시작하는데, 여자들은 그런 성충동이 남자에 비해서 약하게 혹은 일어나지 않는 것일까? 같은 어린아이인데도 여자아이들은 더 어린 애기를 보면 많은 관심을 나타내는 반면에, 왜 남자아이들은 별로 관심을 두지 않는 것일까 ? 이 장에서는 남녀의 가장 궁극적인 생리적인 차이점, 즉 호르몬의 분비량에 따르는 남자와 여자의 차이점과 성호르몬의 전반적인 개요와 함께 각 호르몬의 특성을 개별적으로 다루고자 한다. 그리고 호르몬은 이 책의 전 과정을 통해 폭넓게 다루게 되는 분야인데, 여기에 관한 상세한 내용은 각 장에서 주어지는 주제와 연결하여 설명하고자 한다.

 

1. 호르몬이란 무엇인가?

 

신경계와 아울러 호르몬의 가장 중요한 역할은 혈액내에 존재하는 성분을 정확하게 조절하여 생명을 항상 평형상태로 유지하는 것이다. 이러한 호르몬의 대부분은 체내의 내분비선에서 만들어지고, 직접 혈액속으로 분비되어 혈액을 따라 흘러 다니다가 특정의 표적기관으로 운반된다. 이들 호르몬의 체내에서의 생리작용이 어떤 메카니즘에 의해서 특정 조직이나 효소계에 작용하는지는 아직 잘 밝혀지지 않았지만, 각각의 특정기관에 호르몬을 받아들일 수 있는 수용기(receptor)가 있는 것으로 여겨지고 있다. 호르몬들은 10개 정도의 선(gland)에서 분비되는 것으로 이들 전체를 통틀어 내분비계(endocrine system)라고 부른다. 호르몬은 아주 작은 극히 미량으로도 그 표적기관의 기능을 촉진시키거나 반대로 억제하기도 한다. 남녀의 1·2 차 성징의 발달, 성기능, 성욕을 일으키거나 성행동을 유발하는 호르몬을 성호르몬(sex hormone)이라고 하는데, 남녀의 성행동의 차이점은 바로 이러한 성호르몬 분비량의 차이에서 비롯된다. 뇌에는 시상하부 바로 아래에 뇌하수체라는 부분이 있는데, 뇌하수체의 앞 부분을 뇌하수체 전엽, 뒷부분을 뇌하수체 후엽이라고 부른다. 성호르몬이 분비되는 곳은 주로 뇌하수체 전엽과 성선(정소, 난소) 및 부신피질 등이다. 남성의 대표적인 성호르몬은 안드로젠(테스토스테론은 여기에 포함됨)이며 여성의 대표적인 흐르몬에는 난포호르몬(estrogen, 에스트로겐)과 황체호르몬(progesterone, 프로게스테론)이 있다.

 

2. 성욕은 왜 일어나는가?

 

"인간의 성욕은 왜 일어나는 것일까 ?" 이러한 성충동은 크게 세 가지의 시스템, 즉 외부로부터의 성적인 충동(육체적, 심리적), 중추신경계(central nervous system, CNS), 그리고 성호르몬에 의해서 복합적으로 일어난다. 외부로부터 시각, 후각, 촉각, 청각등 성적인 자극을 느끼게 되면, 먼저 중추신경계(CNS)가 반응을 하게 되고, 중추신경계는 내분비계 전체를 총괄하여 대장 역할을 하는 시상하부를 통해서, 지휘관 역할을 하는 뇌하수체에게 명령을 내리게 된다. 최종적으로 뇌하수체의 명령을 받은 남녀 생식기관(정소 및 난소)의 내분비선에서는 성호르몬을 분비하여 성행위 준비를 위한 행동에 들어가게 된다. 간단히 설명하면, 외부의 자극을 통한 「시상하부-뇌하수체-성선(난소나 고환)」이라는 시스템을 통하여 성욕이 일어나게 된다(그림 5-1).

 

3. 남성과 여성에 존재하는 호르몬은 전혀 다른가?

 

본 저자가 강의시간에 학생들에게 이런 질문을 한 적이 있었다. "남성호르몬은 남성에게만 있고 여성호르몬은 여성에게만 존재하는가 ?" 라는 질문이었다. 대답은 "그렇습니다!" 라고 대답한 학생이 적지 않은 편이었다. "정말 그럴까?" 대답은 물론 "아니다!" 양적인 차이가 있기는 해도 남녀에게는 모두 남성호르몬과 여성호르몬이 함께 혈액 속을 흐르고 있다. 한 예를 든다면, 성선을 자극하는 성선자극호르몬(gonadotropin)인 난포자극호르몬(FSH, follicle stimulating hormone)과 황체형성호르몬(LH, luteinizing hormone)은 남녀 모두에게 분비되어 특정 기능을 위하여 사용된다. 난포자극호르몬(FSH)은 여성에 대해서는 난소를 자극하여 배란에 이르기까지 난포의 성숙을 촉진하지만, 남성에 대해서는 고환을 자극하여 정자를 성숙하게 한다. 또한 황체형성호르몬(LH)은 여성에서는 배란을 촉진시키는 반면에, 남성에서는 고환에서 간질세포(leydig cell 또는 interstitial)를 자극하여 남성호르몬의 생산을 촉진하기 때문에 간질세포자극호르몬(intestital cell-stimulating hormone, ICSH)이라고도 부른다.

 

4. 성호르몬의 분비는 어떻게 조절되나?

 

앞에서 설명한대로, 성호르몬의 분비는 「시상하부-뇌하수체-성선(난소나 고환)」라는 메카니즘을 통하여 자동적으로 조절되고 있다. 이러한 조절메카니즘은 인간에게서는 여성의 배란과 월경에서 뚜렷하게 나타나는데, 이것을 '피이드백 시스템(feedback system)'이라고 부르며, 이 시스템이 역으로 작용할 경우에는 음성 피이드백 시스템(negative feedback system)이라고 부른다(그림 5-2).   남성과 여성이 사춘기에 도달하게 되면 시상하부로부터 뇌하수체로 신호를 보내고, 이 신호를 받은 뇌하수체에서는 성선자극호르몬(gonadotropin)이 방출되어 성선(난소나 고환)쪽으로 향한다. 그러면 이 성선자극호르몬의 자극을 받은 난소나 고환으로부터 여성호르몬이나 남성호르몬이 왕성하게 혈액속으로 분비된다.   그러나 난소나 고환으로부터 이렇게 다량으로 생산된 성호르몬이 과잉으로 혈액속으로 분비되면, 이들 호르몬은 반대로 시상하부에 거꾸로 작용하여 뇌하수체를 향하는 신호를 억제하게 되다. 이렇게 함으로써 뇌하수체로부터는 성선자극호르몬의 분비가 감소하고, 따라서 여성호르몬이나 남성호르몬의 분비가 감소하게 된다.   이렇게 호르몬의 양을 어느 한 쪽으로도 많이 분비되지 않도록 조절하기 위한 피이드백 시스템의 좋은 예는, 여성의 배란이나 월경이라는 현상을 통한 주기의 변화를 보면 알 수 있다.   한편 남성호르몬의 분비는 성선자극호르몬의 한 종류인 황체형성호르몬(LH)의 자극에 의하여 분비가 촉진되지만, 어린 동물에게 과다하게 급여를 하는 경우 결과는 오히려 반대로 고환의 발육이 억제된다는 것이 알려져 있다. 이처럼 호르몬의 분비는 정상적인 경우에 체내에서 지극히 자연스럽게 자동적으로 조절되고 있다(그림 5-2).

 

5. 남성호르몬의 작용은 어떻게 이루어지나?

 

남성의 생식세포인 정자(sperm)는 고환의 정세관에서 만들어진다. 이 정세관의 기저막에 존재하는 세르톨리세포(setoli cell)는 세포분열이 활발한 정세관을 보호하고, 정자형성에 필요한 양분의 공급은 물론 정자형성과정에 필요한 난포자극호르몬(FSH) 및 남성호르몬을 저장하거나 약간의 여성호르몬을 생산한다. 남성호르몬은 스테로이드 호르몬(steroid hormone)의 일종인데, 정소조직으로부터 약 20종류 이상이 추출가능 하지만 현재는 데히드로에피안드로스테론(dehydroepiandrosterone), 안드로스테론(androsterone) 및 테스토스테론(testosterone)의 세 종류가 가장 잘 알려져 있고, 이들 세 종류의 호르몬을 통틀어 남성호르몬 안드로겐(androgen)이라고 부른다. 여기서 생리적 활성이 가장 높은 물질은 테스토스테론(testosterone)이며, 따라서 테스토스테론을 남성의 대표적인 호르몬으로 간주하는데, 이는 황체형성호르몬(luteinizing hormone, LH)의 자극을 받은 정소의 간질세포에서 분비된다(그림 5-2). 남성생식기의 성장과 기능은 「시상하부-뇌하수체-성선(고환)」의 상호관계에 의하여 결정된다. 시상하부는 Gn-RH(Gonadotropin-Releasing Hormone)를 분비하여 하수체로부터 황체형성호르몬(LH)과 난포자극호르몬(FSH)의 분비를 조절하며, 이를 통하여 분비된 황체형성호르몬(LH)과 난포자극호르몬(FSH)은 고환의 세르톨리 세포와 간질세포(leydig cell 또는 interstitial)에 작용하여 세포의 대사활동에 관여하게 된다(그림 5-3).   더 구체적으로 설명하면, 황체형성호르몬(LH)은 간질세포로부터 테스토스테론의 분비를 유도하는데, 이 테스토스테론(testosterone)은 남성의 부생식기관을 지배하여 남성의 제 2 차 성징 발현과 성행동을 유발하고, 태아의 성분화에 영향을 미쳐서 볼프관으로부터 웅성 생식도관이 발생하는 것을 조절하고 뮐러관을 퇴행시킨다. 또한 정소상체내에 있는 정자의 수명을 연장시키고, 정낭선, 전립선, 요도구선, 정관과 같은 부생식기관과 외부생식기의 성장발달과 분비활동을 촉진한다.   테스토스테론의 분비는 동물에 있어서도 수컷이 암컷과 구별되는 용맹성 혹은 난폭성 같은 특성을 나타내 준다. 목장에서 소를 방목하는 경우에 수컷들은 기후의 변화에 민감하게 반응하여 천둥이 치거나 다른 외부 자극에 의해서 날뛰게 되는데, 이것을 방지하기 위해서 수컷의 고환을 거세하며, 일단 거세를 당한 수컷들은 테스토스테론의 분비가 감소되기 때문에 거친 행동이 훨씬 줄어들게 되어 관리하기가 그만큼 쉬워지게 된다.   한편 난포자극호르몬(FSH)은 세르톨리세포에 작용하여 정자형성과정과 정자성숙을 조절한다. 한편 이러한 황체형성호르몬(LH)과 난포자극호르몬(FSH)은 무한정 분비되는 것이 아니라, 시상하부와 뇌하수체에서 앞서 설명한 음성 피이드백 시스템(negtive feedback system)을 통하여 조절을 받게 된다(그림 5-2).   남성호르몬 중에서 또 하나의 중요한 호르몬은 뮐러관 억제물질 (mullerian inhibiting hormone, MIS)이다. 이 호르몬은 최초로 태아의 고환에서 분비되며, 분비세포는 세르톨리 세포이다. 웅성태아의 성이 분화되는 과정에서 가장 중요한 역할을 하는데, 여성에서 이 호르몬의 역할은 난소 안에 있는 난모세포의 감수분열을 억제하고, 난핵포의 자발적인 붕괴를 저지하는 작용을 한다.

 

6. 여성호르몬의 작용은 어떻게 이루어지나?

 

1) 난포자극호르몬(FSH)과 황체형성호르몬(LH)의 작용 성선자극호르몬(gonadotropin)은 성선(여기서는 난소)을 표적기관으로 하여 그 기능을 지배하는 호르몬인데, 여기에서는 난포자극호르몬(FSH), 황체형성호르몬(LH 또는 남성에서는 ICSH), 프로락틴(prolactin) 등이 포함된다. 여성의 생식에 관여하는 호르몬은 유선발달에 관여하는 호르몬과 유사하여, 난포호르몬(estrogen)은 유선관계(duct system), 황체호르몬(progesteron)은 유선포계(alveolar system)의 발달을 지배하여 출산 후에 모유 생산에 관여하기도 한다. 여성의 태아기에 원시생식세포인 난원세포로부터 변화된 제 일차 난모세포는 사춘기까지 그대로 머물다가, 사춘기가 되어 월경이 시작되면 난자의 성숙을 억제하고 있던 요소들이 해제되고 황체형성호르몬(LH)이 다량 분비되면서 배란이 시작된다. 이 때 오랫동안 성숙이 억제되어 있던 제 일차 난모세포는 다시 분열을 시작하여 제 이차 난모세포가 되며, 만일 정자와 수정을 이루게 되면 감수분열을 끝마치고 수정란으로서 분열과 분화과정을 거치게 된다. 한편 「시상하부-뇌하수체-성선(난소)」의 상호관계에 의하여 분비된 난포자극호르몬(FSH)은 난소에서 여포의 성숙을 촉진하며, 성숙된 여포는 일시적인 내분비기관이 되어 여성호르몬 에스트로겐을 분비하게 된다. 이 때 생산된 높은 농도의 에스트로겐은 뇌하수체에서 난포자극호르몬(FSH)의 분비를 억제하고, LH의 분비를 촉진시킴으로써 결과적으로 배란을 유도한다.   난포자극호르몬(FSH)의 또 다른 작용은 황체형성호르몬(LH)과 협력하여 난소에 있는 난포의 성장과 성숙을 자극한다. 즉 황체형성호르몬(LH) 분비는 난자의 여포벽을 약하게 하여 여포벽에 구멍을 만들어서, 이 구멍을 통하여 제 이차 난모세포가 빠져 나가도록 만드는데 이러한 현상이 바로 배란이다. 배란이 되고 남은 여포는 노란색의 루테인(lutein) 색소로 채워져 황체(corpus luteum)로 변화하게 되고, 성숙한 황체에서는 황체호르몬(progesterone, 프로게스테론)이 분비된다.   이러한 황체형성호르몬(LH)이 계속적으로 분비되지 않으면 황체는 12∼16일 이후에 퇴화하게 되는데, 황체가 최대로 발달하는 시기는 대개 월경 4∼5일 전이다. 이렇게 여성에 있어서 황체형성호르몬(LH)은 황체세포(luteal cell)를 자극시켜 프로게스테론을 분비하도록 유도하지만, 황체형성호르몬(LH)과 동일한 남성에서의 간질세포자극호르몬(ICSH)은 정소에 있는 간질세포의 분화 및 증식을 자극하여 안드로겐(androgen)의 분비를 촉진한다(그림 5-4). 남성에 있어서의 난포자극호르몬(FSH)의 역할은 정소의 정세관내에 있는 배아세포(germinal cell)의 분화를 촉진하고 정자형성과정에 영향을 미쳐서 제 2 차 정모세포까지의 발생과정을 촉진한다. 그러나 이후의 최종 정자형성과정은 안드로겐(androgen)이 관여한다. 또한 난포자극호르몬(FSH)은 수정란을 이식할 때, 다배란(super ovulation)을 유기시키기 위한 난포발육의 촉진제로 쓰인다. 2) 난포호르몬(estrogen)은 발정호르몬이다. 동물에 있어서 에스트로겐은 발정을 유발하므로 '발정호르몬'이라고 하며 암컷의 제 2 차 성징을 발현시킨다. 여성에서 황체형성호르몬(LH)은 난포자극호르몬(FSH)과의 공동작용으로 난포를 완전히 발육시켜 다량의 에스트로겐(estrogen)을 분비시킨다. 이 호르몬의 역할은 자궁상피와 자궁선의 크기를 증대시키고 자궁근층의 발육촉진, 자궁경관을 이완시킨다.   특히 자궁에 대한 옥시토신(oxytocin)과 프로스타글란딘(prostaglandin F2α)의 효과를 증강시켜서 자궁수축의 진폭과 빈도를 증강시키고, 난관의 운동을 자극하여 분비활동에도 영향을 미쳐서 난관액의 과당류 수준을 증가시킨다. 시상하부를 통한 피이드백(feed back)작용으로 뇌하수체에서의 난포자극호르몬(FSH)과 황체형성호르몬(LH)의 분비를 조절하고 뼈의 칼슘침작과 골화를 자극하기도 한다 또한 유선관계의 분화와 발육을 촉진하여 유선의 발달에 커다란 영향을 미친다. 3) 황체호르몬(progesterone, 프로게스테론)은 임신 유지에 가장 중요하다. 임신의 유지에 가장 중요한 호르몬인 황체호르몬(progesterone, progestogen, progestin, gestagen)은 임신이 되지 않으면 자연히 퇴화하게 되지만, 만일 임신이 되면 태반의 융모성선자극호르몬(human chorionic gonadotropin, hCG)이 황체로 하여금 계속적으로 프로게스테론을 분비하게 하며, 임신 5주 부터는 새로 만들어진 태반이 대신하여 프로게스테론을 분비하게 된다. 임신 10∼12주에 최대로 발달하는 황체는 퇴화되어 가고, 태아로부터 많은 양의 에스트로겐이 분비됨으로써 새로운 월경주기가 시작되지 못하고 계속적으로 임신이 유지된다.   이 황체호르몬은 임신에 대비하여 착상 준비를 하는 호르몬으로서 자궁선을 발달시킨다. 임신시에는 자궁의 비대에 필요한 교원질을 공급하는 기능을 하며, 자궁근의 수축을 유발하는데 필요한 자극의 강도와 막전위를 높여줌으로써, 자궁에 어떤 자극이 더해지더라도 자궁근을 반응하지 못하게 하여 임신을 유지시키는 중요한 기능을 한다. 이 외에도 비유와 관련하여 유선포계의 발육과 분화를 촉진하고, 자궁내에서의 탈락막종(deciduoma)을 유발하며 모성행동을 일으키게 한다. 4) 태반호르몬이란? (1) 임마혈청성 성선자극호르몬 (PMSG = pregnant mare serum gonadotropin) 수정란이 자궁에 착상할 때 자궁내막에 형성되는 모체태반의 일부인 자궁의 내막배에서 분비된다. 임신 40일∼140일 사이에 검출되며 120일 경에 농도가 가장 높다 (50∼100IU/ml). 그 후 170일 경에는 오줌에서는 거의 검출되지 않고 혈액에서만 검출되는데, 이는 임마혈청성 성선자극호르몬(PMSG)의 분자가 커서 신장에서는 여과되지 않기 때문이라고 여겨진다.   임마혈청성 성선자극호르몬은 난포자극호르몬(FSH)이나 황체형성호르몬(LH)의 생리적 기능을 모두 갖고 있으나 황체형성호르몬(LH)보다 난포자극호르몬(FSH)의 작용을 더 강하게 나타낸다. 수정란 이식을 위한 다배란을 유도할 때 난포자극호르몬(FSH)의 대용품으로 난포발달의 촉진제로 이용한다.   (2) 태반융모성 성선자극 호르몬(CG = chorionic gonadotropin) 태반융모의 영양막내 랑한세포(langham's cell)에서 생산되고 임신된 자궁점막(endometrium)에서도 분비되어 신장을 통해 오줌으로 배설된다. 임신 40일∼80일 사이에 최고에 도달(120 IU/ml)하고, 임신 140일에는 10 IU/ml, 임신말기에는 20 IU/ml에 달한다. 황체형성호르몬(LH)과 매우 비슷하여 배란을 유발하고, 황체의 형성과 기능을 유지하도록 해주며 황체호르몬의 분비를 증가시킨다.   (3) 태반성 락토겐 (PL, placental lactogen) 사람이나 동물의 태반조직과 임신기간의 마지막 1/3기간에서만 검출이 가능하다. 구조는 프로락틴(prolactin)과 더 유사하지만, 생리적인 기능은 성장호르몬(growth hormone)에 더 가깝다. 태아의 성장 발달에 필요한 각종 영양소를 공급하기 위하여 모체로 이행되어 모체의 대사작용을 조절하는 중요한 기능을 갖고 있다. 5) 다른 중요한 호르몬들은? 옥시토신(Oxytocin)은 뇌하수체 후엽에서 분비되고 자궁을 수축시킴으로서 분만촉진제의 기능(태아의 만출과 후산을 유도함)을 한다. 정자나 난자 및 수정란의 수송을 촉진하고 프로락틴(prolactin)과 함께 모유 분비에 매우 중요한 역할을 담당한다.   인히빈(Inhibin)은 난포자극호르몬(FSH)의 분비를 억제하나 황체형성호르몬(LH)의 분비에는 아무런 영향을 미치지 못한다. 이 호르몬은 여성에 있어서 난포형성과정의 후반부에 분비되어서, 배란직전의 난포자극호르몬(FSH)의 합성과 분비를 억제한다. 남성에서는 난포자극호르몬(FSH)의 분비를 억제하여 정자형성을 방해하며 인히빈(inhibin)의 분비가 감소되면 정자형성이 재개된다.   난소 내에서는 성장인자(insulin-like growth factor 1, IGF-1)가 난포의 형태적 성장을 자극하여 에스트로겐(etstrogen)의 분비를 유발한다. 난소에 존재하는 성장인자들의 주요한 기능은 첫째, 난포발달에 관여하는 성선자극호르몬(gonadotropin hormone)의 활동을 증폭시키고, 둘째, 난포발달을 완성하게 하며, 셋째, 급속하게 성장될 우세난포(dominant follice)를 선정하는 작용을 한다.