운동 생리학, 내분비계와 운동

1. 내분비계

 - 내분비샘에서 만들어져 혈액으로 분비되어 생리작용을 조절하는 물질을 호르몬이라 하며, 호르몬의 작용으로 체내의 항상상이 유지된다.
- 항상성 유지를 위한 호르몬의 분비 조절방법에는 음성 피드백 조절과 양성 피드백 조절이 있다.

 [1] 호르몬의 정의와 특성

호르몬이란 내분비선에서 생산되는 화학물질의 총칭으로 몸 속의 특정한 내분비샘에서 분비되며 신체를 구성하는 세포나 기관으로 신호를 전달하여 몸에서 일어나는 여러 가지 작용을 조절하는 화학 물질

 1) 호르몬의 특성
 - 내분비샘에서 분비된 후 혈액을 통해 이동하여 표적 기관이나 표적 세포에만 작용
 - 매우 적은 양으로 생리 작용 조절
 - 분비량이 많으면 과다증, 적으면 결핍증
 - 신경계보다 신호 전달 속도는 느리지만, 작용 범위가 넓고 효과가 오래 지속됨
 (1) 호르몬과 신경계

호르몬	신경계
- 혈관으로 전달 - 전달속도가 느림 - 지속시간 길다 - 작용 범위 넓음	- 뉴런으로 전달 - 전달속도 빠름 - 지속시간 짧음 - 작용 범위가 좁음

* 호르몬의 종 특이성 : 척추동물 사이에서는 호르몬의 종 특이성이 없다. 즉, 호르몬의 종류가 같으면 종이 다르더라도 대체로 같은 기능을 나타낸다.
 예) 돼지의 인슐린을 당뇨병 환자에게 투여 가능

(2) 외분비와 내분비

외분비	내분비
- 타액선 등과 같은 도관을 통해 화학물질 방출하는 현상	- 도관이 없는 세포에서 혈액으로 직접 화학물질을 분비하는 현상

* 내분비샘과 외분비샘
 - 내부비샘 : 호르몬을 만들어 혈액으로 직접 분비하는 기관 (뇌하수체, 갑상샘, 이자 등)
 - 외분비샘 : 물질을 분비관을 통해 분비하는 기관(침샘, 땀샘, 소화샘 등)

[2] 호르몬의 작용

 1) 호르몬의 종류와 작용
 (1) 스테로이드성 호르몬
  - 지질성분인 콜레스테롤에서 만들어진 호르몬
  - 호르몬의 수용체가 세포 안의 세포질이나 핵에 존재
  - 호르몬이 지용성이므로 지질성분인 세포막을 쉽게 통과해 핵이나 세포질내의 수용체와 결합하여 유전자를 활성화시킴
 * 스테로이드성 호르몬의 종류
  - 성 호르몬 : 에스트로겐, 프로게스테론, 테스토스테론
  - 부신피질 호르몬 : 코티졸, 알도스테론
(2) 폴리펩티드계 호르몬(단백질계 호르몬)
  - 단백질이나 폴리펩티드에서 만들어진 호르몬
  - 호르몬의 수용체가 세포막 위에 존재
  - 호르몬이 수용성이므로 지질성분인 세포막을 쉽게 통과하지 못하고 세포막에 있는 수용체와 결합하여 세포안으로 들어감
  - 호르몬-수용체 복합체는 세포내의 2차 전달자(2차 메신저)의 생성을 포함한 연속적인 신호전달을 촉진하여 유전자를 활성화시킴
* 폴리펩티드계 호르몬 종류
 - 인슐린, 글루카곤, 성장 호르몬
(3) 아미노산유도체 호르몬(아민계 호르몬)
  ① 카테콜아민계 호르몬
   - 하나의 아미노산에서 만들어진 호르몬
   - 폴리펩티드계 호르몬과 작용기전이 같음
   - 종류 : 카테콜아민-에피네프린, 노르에피네프린
  ② 갑상선 호르몬
  - 하나의 아미노산에서 만들어진 호르몬
  - 스테로이드성 호르몬과 작용기전이 같음
  - 종류 : 티록신, 삼요오드티로닌, 칼시토닌

[3] 호르몬의 조절

생체는 변화하는 외부 환경에 대응하여 몸 속의 상태를 항상 일정하게 유지하려는 성질을 가지는데 이런 성질을 항상성이라고 한다.  환경 변화가 발생했을 때 간뇌의 시상하부에서 신경의 흥분과 호르몬 분비량을 조절하여 항상성을 유지하는데, 이런 항상성 조절을 위한 호르몬의 분비 조절방법에 음성 피드백 조절과 양성 피드백 조절이 있다

 1) 호르몬 분비 조절(항상성 조절 기구) 
  (1) 피드백 조절
    * 음성 피드백 & 양성 피드백

음성 피드백	양성 피드백
- 중추에 의해서 최종적으로 분비된 호르몬이나 변화가 중추의 기능을 억제하여 호르몬의 분비량을 일정하게 유지하는 방식 - 대부분의 호르몬 분비량 조절 방식	- 호르몬이 분비된 결과가 호르몬 분비를 더욱 촉진하도록 조절 하는 방식 - 뇌하수체 후엽에서 분비되는 옥시토신의 자궁수축 촉진 등

 

2. 운동과 호르몬 조절

운동 중 에너지를 얻기 위해서는 글루코스를 분해해야 하므로, 혈당량을 증가시키는 호르몬의 분비가 증가된다. 또한 운동 중에는 땀을 통해 수분이 배출되고 그에 따라 수분의 불균형이 발생하는데 이는 전해질의 불균형까지 초래된다. 그런 불균형을 바로 잡기 위해 수분의 균형을 회복하는 것은 전해질의 균형, 특히 나트륨량의 조절과 병행해서 이루어지게 된다.

[1] 대사와 에너지에 미치는 호르몬의 영향

운동 중 근육의 에너지는 탄수화물과 지방 대사를 통해 공급된다. 이때 호르몬은 혈장 포도당의 절약을 위해 간에서 글리코겐 분해를 통한 포도당 동원과 당신생합성을 통해 포도당을 이용하고, 지방세포에서 유리지방산을 동원할 수 있도록 작용한다.

 1) 혈당량 조절
 * 고혈당일때
  - 혈당량 감소 방향으로 조절
  - 부교감신경, 인슐린 작용
  - 부교감신경의 작용으로 이자의 랑게르한스섬의 b세포에서 인슐린이 분비되어 포도당을 글리코겐으로 합성하여 혈당량을 낮춤
 * 저혈당일 때
  - 혈당량 증가 방향으로 조절
  - 교감신경, ACTH, 글루카곤, 아드레날린, 코티졸 작용
  - 교감신경의 작용으로 이자의 랑게르한스섬의 a세포에서 분비된 글루카곤과 부신수질에서 분비된 아드레날린(에피네프린)이 글리코겐을 포도당으로 분해함
 - 뇌하수체전엽에서 부신피질자극호르몬(ACTH)가 분비되고, 부신비질에서 코티졸이 분비되어 단백질과 지방을 포도당으로 전환시켜 혈당량을 높임
 2) 운동 중 글루코스 대사 조절
  - 혈당량을 증가시키고 ,근육에서 글루코스 흡수를 촉진하는 방향으로 조절
  - 글루카곤, 에피네프린, 노르에피네프린, 코티졸, 성장 호르몬, 티록신 증가
  - 간글리코겐을 글루코스로 분해, 간에서 단백질을 분해하여 당신생합성에 이용
  - 인슐린 감소
  - 혈장의 글루코스가 조직으로 흡수되는 것을 억제하여 간으로부터 글루코스의 동원을 촉진
  - 만약 운동 중 인슐린의 농도가 증가한다면 혈장 포도당이 빠른 비율로 모든 조직으로 섭취되어 즉각적인 저혈당을 유발하므로, 운동 중 인슐린의 감소를 통해 혈당의 항상성을 유지한다.
 3) 운동 중 지방 대사 조절
  - 지방을 유리지방산으로 분해하여 에너지를 얻는 방향으로 조절
  - 탄수화물 저장량이 감소하면 내분비계는 지방 산화를 가속시켜 근육의 에너지 요구량을 충족시킴
  - 트라이글리세라이드(중성지방)는 라이페이스(리파아제)라는 효소에 의해 유리지방산과 글리세롤로 분해되며, 지방 대사는 코티졸, 에피네프린, 노르에피네프린, 성장호르몬에 의해 활성화됨.

[2] 운동 중 수분과 전해질에 대한 호르몬 반응

운동 중 내분비계는 신체의 수분 상태를 감지하고 불균형을 바로 잡는 중요한 역할을 한다. 이때 신체 수분의 균형은 전해질의 균형, 특히 나트륨량의 조절과 병행해서 이루어진다. 운동중에는 땀분비로 인해 혈장안에 있는 수분이 많이 빠져나가 혈액이 농축되고, 수분과 함께 나트륨도 빠져나가 전해질의 불균형 현상을 초래한다. 또한 충분한 수분 섭취 없이 장시간 운동을 하는 경우에는 탈수를 초래할 수 있으며, 탈수는 혈압저하를 가져온다. 수분량의 불균형은 항이뇨호르몬인 바소프레신(ADH)에 의해 조절되고, 나트륨과 같은 전해질의 불균형은 레닌-안지오텐신-알도스테론계에 의해 조절된다

1)수분량의 조절
 (1) 항이뇨호르몬(ADH)
  * 수분 과다시
   - 체네 수분량 과다 -> 뇌하수체 후엽에서 항이뇨호르몬(ADH) 분비 감소 -> 신장에서 수분 재흡수 억제 -> 오줌량 증가->체내 수분량 감소
 * 수분 부족시
  - 체내 수분량 부족 -> 뇌하수체 후엽에서 항이뇨호르몬(ADH) 분비 증가 -> 신장에서 수분 재흡수 촉진-> 오줌량 감소 -> 체내 수분량 증가
2) 전해질 양의 조절
 (1) 나트륨량의 조절 - 무기질 코르티코이드(알도스테론)
 * 나트륨 과다시
  - 부신비질에서 무기질 코르티코이드의 분비량 감소 -> 신장의 세뇨관에서 나트륨의 재흡수 감소
 * 나트륨 부족시
  - 부신비질에서 무기질 코르티코이드의 분비량 증가-> 신장의 세뇨관에서 나트륨의 재흡수 증가
(2) 칼슘의 조절 - 칼시토닌과 파라토르몬
 * 혈중 칼슘 농도 높을 때
  - 갑상선에서 칼시토닌 분비 -> 칼슘 농도 감소
 * 혈중 칼슘 농도 낮을 때
  - 부갑상선에서 파라토르몬 분비 -> 칼슘 농도 증가