운동에 대한 호르몬의 반응

 

 

 

 

 

 

1. 호르몬의 개념

 

  내분비(endocrine)는 화학물질이 분비세포로부터 혈액 안으로 분비되는 현상이며, 내분비계는 호르몬을 분비하는 모든 조직 또는 선(gland)을 포함한다. 호르몬(hormone)이란 내분비선(시상하부, 뇌하수체, 송과체, 갑상선, 부갑상선, 흉선, 부신, 췌장, 신장, 난소, 정소)에서 분비되는 화학물질로서, 한 조직으로부터 미량으로 분비되어 혈액을 통하여 특정적인 표적세포로 운반되어 특별한 생화학적, 생리학적 활성을 자극하는 화학적 전령(chemical messenger)이다.

호르몬은 인체 내에서 다섯 가지 역할을 수행하고 있다 ; 1) 성장과 발육, 2) 생식과 미용, 3) 환경에의 적응, 4) 에너지의 생산과 저장, 5) 인간의 정동과 지성

 

2. 호르몬의 종류

 

 내분비선에서 분비되는 호르몬은 펩티드, 아민, 스테로이드 세 가지로 분류할 수 있다.

3-200개 이상의 아미노산 잔기로 구성된 펩티드 호르몬에는 시상하부와 놔하수체에서 분비되는 모든 호르몬과 췌장에서 분비되는 인슐린과 글루카곤을 포함한다.

아미노기를 갖는 작은 수용성 화합물인 아민 호르몬에는 부신수질(부신속질)에서 분비되는 카테콜아민(에피네프린과 노르에피네프린)과 갑상선호르몬(티록신과 트라이요오드타이로닌)이 있다.

지용성인 스테로이드 호르몬에는 부신피질(부신겉질)호르몬(코티졸, 알도스테론)과 남성호르몬(테스토스테론) 및 여성호르몬(에스트로겐과 프로게스테론) 등이 있다.

 

3. 뇌하수체 전엽에서 분비되는 6가지 호르몬

 

 1) 인간성장호르몬(human growth hormone) : 성장호르몬유도호르몬(GHRH)에 의해 자극되고, 성장호르몬억제호르몬(GHIH)에 의해 억제된다. 완전하게 성장할 때까지 모든 조직의 발달과 크기 증가를 촉진 ; 단백질 합성 속도 증가 ; 지방 동원과 지방에너지 사용 증가 ; 탄수화물 사용 속도 감소의 기능이 있다.

 2) 갑상선자극호르몬(thyroid-stimulating hormone ; TSH) : 갑상선유도호르몬(TRH)에 의해 자극된다. 갑상선으로부터 생성되고 분비되는 티록신(T4)과 트리요오도타이로닌(T3)의 양을 조절하는 기능을 가진다.

 3) 부신피질자극호르몬(adrenocorticotropic hormone ; ACTH) : 피질자극유도호르몬(CRH)에 의해 자극된다. 부신피질로부터의 호르몬 분비 촉진과 조절의 기능이 있다.

 4) 난포자극호르몬(follicle-stimulating hormone ; FSH) : 성선자극유도호르몬(GnRH)에 의해 자극된다.  난소의 난포 성장을 유도하고 난소로부터의 에스트로겐 분비를 촉진하며, 고환의 정자 성장을 촉진한다.

 5) 황체형성호르몬(luteinizing hormone ;LH) : 성선자극유도호르몬에 의해 자극된다. 에스트로겐과 프로게스테론 분비 촉진, 난포가 파열되도록 만들어서 난자의 방출을 가져온다(배란) ; 고환의 테스토스테론 분비를 촉진한다.

 6) 프로락틴(prolactin) : 프로락틴유도호르몬(PRH)에 의해 자극되고, 프로락틴억제호르몬(PIH)에 의해 억제된다. 유방의 발달과 모유 분비

를 자극한다.

 

4. 대사와 에너지에 미치는 호르몬의 영향

 

 1) 운동 중 글루코스대사 조절

   운동 동안의 혈장 글루코스 농도는 근육의 글루코스 흡수와 간으로부터 글루코스 방출 사이의 균형에 의해 좌우되는데, 스포츠와 신체활동 중에 다음과 같은 4가지 호르몬이 혈장 글루코스의 양을 증가시킨다.

 (1) 글루카곤  (2) 에피네프린  (3) 노르에피네프린  (4) 코티졸

 

  위의 4가지 호르몬은 모두 운동 중 증가하는 것으로 알려져 있는데, 이러한 호르몬들은 모두 글리코겐분해(glycogenolysis)와 글루코스 신생합성(gluconeogenesis) 과정을 촉진시킴으로써 혈장 글루코스의 양을 증가시켜 운동 중활동적인 연료로서 사용할 수 있도록 해 준다.

 

 2) 운동 중 지방대사 조절

 

  지구력 형태의 신체활동 동안에는 탄수화물 저장량이 고갈되므로 신체는 에너지 생산을 위하여 지방산화(지방분해)에 보다 많이 의존해야 하는데, 내분비계는 운동 중 탄수화물 저장량이 줄어들면 지방산화를 가속화시켜 근육의 에너지요구량이 충족되도록 해 준다. 스포츠와 신체활동 중에 다음과 같은 4가지 호르몬이 지방분해효소(lipase)를 활성화시켜 지구력 운동의 에너지원인 유리지방산(FFA)의 동원과 지방산화를 증가시킨다.

 

  (1) 코티졸   (2) 에피네프린  (3) 노르에피네프린   (4) 성장호르몬

 

  위의 4가지 호르몬은 지구성운동 중 모두 증가함으로써 FFA의 방출과 지방분해(lypolysis)를 점차적으로 증가시키는데 기여한다.

 

5. 운동 중 수분과 전해질 균형에 대한 호르몬의 영향

 

  스포츠와 신체활동 중 체액의 균형은 심장혈관계와 체온조절의 적절한 작용에 필수적이다. 내분비계는 체액의 상태를 계속해서 감지하며, 불균형을 바로 잡는 데 주된 역할을 한다. 이러한 작용은 전해질의 균형, 특히 소디움(나트륨) 균형의 조절과 병행해서 이루어진다. 이같은 조절 작용에 관련된 2가지 주요 호르몬은 부신피질에서 분비되는 알도스테론(altosterone)과 뇌하수체 후엽에서 분비되는 항이뇨호르몬(antidiutetic hormone ;ADH)이다.

 

 1) 알도스테론과 레닌-안지오텐신의 작용 : 근육활동은 땀의 분비를 촉진시키고 혈압을 상승시킨다. 땀의  분비는 혈장량과 신장으로의 혈액 흐름을 감소시킨다. 신장으로 감소된 혈액 흐름은 레닌(renin)이라는 효소를 생성하고, 생성된 레닌은 안지오텐신 one의 형성을 가져오며 이것은 안지오텐신 two로 바뀌어진다. 안지오텐신 two는 부신피질로부터의 알도스테론 분비를 촉진시킨다. 알도스테론은 세뇨관으로부터의 소디움과 물의 재흡수를 증가시킨다. 혈장량이 증가한다.

 

 2) 항이뇨호르몬의 작용 : 근육활동은 땀의 분비를 촉진시킨다. 땀의 분비는 혈장의 상실을 초래하여 혈액농축과 삼투질 농도의 증가를 가져온다. 혈액 삼투질 농도의 증가는 시상하부를 자극한다. 시상하부는 뇌하수체 후엽을 자극한다. 뇌하수체 후엽은 항이뇨호르몬을 분비한다. 항이뇨호르몬은 신장에 작용하여 신장집합관의 수분 투과성을 증가시켜 수분 재흡수를 가져온다. 운동후 수분을 섭취하면 혈장량이 증가하며 혈액 삼투질 농도가 감소한다.

 

6. 운동에 대한 호르몬의 반응

 

 1) 운동과 카테콜아민

 

  교감신경-부신수질계 활동의 지표로서 신경전달물질과 호르몬의 기능을 가지는 카테콜아민(catecholamines)은 에피네프닌과 노프에피네프린의 총칭으로서 운동시에 강력한 생리적, 대사적 조절 능력을 지니고 있다. 에피네프린은 부신수질에서, 노르에피네프린은 교감신경의 절후 말단에서 생성된다. 운동시 교감신경과 부신수질의 상대적 활동도는 노르에피네프린과 에피네프린 양자의 비로 알 수 있다.

운동은 교감신경과 부신계의 활성을 유발하여 혈중 카테콜아민과 노르에피네프린/에피네프린 비를 증가시킨다.

그러나, 신체훈련은 카테콜아민의 반응을 둔화시키는 것으로 알려져 있는데, 훈련에 의하여 카테콜아민 분비가 감소하는 것은 심박수의 감소, 혈압의 감소, 근수축의 감소로 인한 심근의 산소섭취 감소로 이어지는 효율성의 유리한 점이 있다.

 

 2) 운동과 인슐린, 글루카곤

 

  췌장의 랑게르한스섬의 베타세포에서 분비되는 인슐린(insulin)은 혈당(blood glucose ; 혈액 속의 당분)을 내리게 하는 호르몬이다. 인슐린은 간 및 근글리코겐 분해와 지방조직에서 지방분해를 억제하는 작용을 하며, 반대로 근과 지방에서의 글리코겐 합성에 중요한 역할을 한다.  인슐린과 길항작용을 하는 글루카곤(glucagon)은 췌장에서 분비되는 호르몬으로, 체내에서 혈당이 감소되면 혈당을 상승시키는 역할을 한다.

 운동 중 혈중 인슐린 농도는 감소되고 아울러 활동근육의 글루코스 흡수는 증가한다. 글루카곤은 심박수를 증가시키지 않고 혈압을 상승시키지 않는다는 점에서 아드레날린(에피네프린)과 다르며, 운동은 혈중 글루카곤의 농도를 증가시킨다.

 

 3) 운동과 성장호르몬

 

  뇌하수체 전엽에서 분비되는 성장호르몬은 안정시는 물론 운동시에도 혈당치나 혈중 지방산치를 높임으로써 뼈, 근육, 간장에서의 RNA 및 단백질 합성을 자극하며, 또한 근육의 아미노산 섭취를 높이는 등의 대사항진 작용이 있다. 운동은 성장호르몬 분비를 강하게 자극한다.

 

 4) 운동과 갑상선호르몬

 

  목의 울대뼈(Adam's apple) 바로 아래에 있는 갑상선에서 분비되는 갑상선호르몬은 에너지대사와 열발생에 대한 효과, 당대사에 관한 효과, 지질대사에 대한 효과, 단백질대사에 대한 효과, 비타민대사에 대한 효과, 중추신경계의 발달에 대한 효과, 심장에 대한 효과 등 신체 내의 거의 모든 조직에서 작용이 나타나며, 대사와 발달에 결정적인 역할을 한다.

갑상선호르몬은 성호르몬과 관계가 깊기 때문에 20-30대의 젊은 여성 중에 한 사람 꼴로 갑상선이상(바세도우병, 갑상선암)의 경향이 나타나고 있다.

60% 이상의 최대산소섭취량의 운동강도에서 혈중 갑상선호르몬은 증가하는 것으로 알려져 있다.

 

*** 웃기는 이야기 하나!

 

<트레드밀 걷기운동시 갑상선호르몬의 대사와 대사기질의 상관>이란 제목의 논문이 1997년 대한스포츠의학회지 제15권 제1호에 실려 있는데, 이 단독 투고 논문을 두고 박사과정 지도교수가 자신의 이름을 넣어주지 않았다는 이유로 인한 그 유명한 괘씸죄에 걸려 학과 여러 교수를 찾아다니면서 '건방지다' '이대로 두면 안 된다' 등 험담을 늘어 놓은 일이 생각난다. 도중에 지도교수를 바꾸어버렸다.

그렇게 할 수 밖에 없었던 이유는 본 블로그 카테고리 중 <금재단상>에 "나선생! 논문 한 편 쓰지"에 소상히 밝혀놓았다.

 

5) 운동과 부신피질자극호르몬, 코티졸

 

 뇌하수체 전엽에서 분비되는 부신피질자극호르몬(ACTH)과 부신피질자극호르몬에 의하여 조절되는 코티졸은 운동 중 변화를 보인다.

혈중 ACTH 농도는 약 60% 최대산소섭취량의 운동강도에서 증가되며, 운동지속시간에 영향을 받는 것으로 알려져 있고, 혈중 코티졸 농도는 저강도와 중강도의 운동시 심리적, 생리적 스트레스 정도에 따라 다양하게 나타나고, 장시간과 고강도의 운동에서는 상당히 증가하는 것으로 알려져 있다.  

 

 6) 운동과 프로락틴

 

  뇌하수체 전엽에서 분비되는 프로락틴은 모유를 생산하고 모성 본능을 만드는 호르몬이며, 젖샘(유선)을 자극해서 풍부한 젖가슴을 만들고, 황체형성호르몬을 자극해서 여성 생리의 중심적인 활동을 지배하며, 스트레스호르몬으로 작용하여 면역력을 항상시킨다는 사실도 밝혀져 있다.

여성운동선수의 경우, 높은 수준의 프로락틴 분비가 있으면  빈번한 월경장애나 무월경 혹은 무배란증을 일으키고, 남성의 경우 지속적인 고프로락틴혈증은 안드로겐의 합성을 억제하는 것으로 보이며, 성욕감퇴와 음위 등 생식선 기능저하증이 나타나는 것으로 알려져 있다.

최대운동에 대한 프로락틴의 혈장 농도는 증가, 감소 혹은 변화가 없다는 다양한 보고가 있으며, 격렬한 운동 후에 혈장 프로락틴은 증가하는데, 이러한 증가는 남성보다 여성에서 더 높은 경향을 보인다.

 

 7) 운동과 베타엔돌핀

 

  운동이나 각종 스트레스에 의해서 혈중 베타엔돌핀 농도가 증가한다는 것이 알려져 있다. 마라톤 선수들이 42.195km라는 거리를 주파하기 위해서는 체력과 정신력의 강인함이 요구된다. 마라톤 후반부의 고통과 극도의 피로를 극복하기 위해서 선수들은 머릿속으로 계속 즐거운 일, 좋았던 일들을 상상하면서 달린다고 한다. 베타엔돌핀은 스트레스를 받으면 분비될 뿐만 아니라 무엇인가에 몰두하는 즐거움을 실감하고 있을 때에도 분비되기 때문에 상당히 과학적으로 근거있는 대처 방법인 것으로 생각된다.

베타엔돌핀의 농도는 5-10분간의 격심한 운동시(90-100% 최대산소섭취량)에는 약 300-500% 증가하고, 60-90분의 중정도 운동시(60-70% 최대산소섭취량)에는 약 150-200% 증가하는 것으로 보고되어 있다.

 

7. 결론

 

 이처럼 운동과 같은 신체적 스트레스 상황에서는 카테콜아민, 부신피질자극호르몬, 성장호르몬, 프로락틴, 갑상선호르몬, 베타엔돌핀 등의 호르몬이 분비되어 운동시 스트레스 호르몬으로 작용하여 에너지 동원의 대사작용에 관계될 뿐만 아니라 인체의 내적평형, 즉 항상성과 면역기능에 영향을 미치는 것으로 간주된다.