스트레스와 갑상선 호르몬 : 단식을 하면

갑상선 축의 조절

갑상선은 티록신(T4)과 삼요오드타이로닌(T3)의 두 가지 갑상선 호르몬을 생산한다. 성인에서 갑상선호르몬은 체온과 대사 항상성을 유지하는데 중요한 역할을 한다.

갑상선호르몬은 갑상선 축의 내분비 되먹이기 고리를 통하여 조절된다. 시상하부의 갑상선자극호르몬 분비호르몬은 뇌하수체에서 갑상선 자극호르몬을 생성하도록 자극하고, 이어서 갑상선자극호르몬은 갑상선호르몬의 생성과 분비를 야기한다. 갑상선 축의 조절을 민감하고 특이적으로 볼 수 있는 ‘설정치’는 갑상선자극호르몬‘이다.

도파민, 당질 코르티코이드, 소마토스타틴은 갑상선자극호르몬을 억제할 수 있다. 이들은 약리학적 용량(정상적인 생리에서는 생산될 수 없는 양)으로 투여될 때를 제외하고는 생리적인 중요성을 갖지 못한다고 알려져 있다.

그러나 최근의 연구 성과는 반복적인 스트레스가 갑상선 축에 충분히 영향을 줄 수 있다고 말해준다. Sprague-Dawley rats에게 14일간 피할 수 없는 전기충격의 스트레스를 가한 뒤 갑상선 축의 구성요소들을 측정한다. 그 결과 유리 티록신과 유리 삼요오드타이로닌의 혈청 농도는 유의 있게 감소한다. 이러한 상황을 전복하고 항상성을 회복하기 위해 보다 윗 단계, 시상하부에서의 조절이 이루어지는 것도 알 수 있다.1)

시상하부-뇌하수체-부신축(HPA)과 HPT간의 주요한 작용점은 3가지 정도다. 첫째 시상하부에서 분비되는 부신피질자극호르몬 분비호르몬(CRH)은 뇌하수체의 갑상선자극호르몬(TSH)을 억제한다. 둘째 과도한 당질 코르티코이드는 티로신이 삼요오드타이로닌으로 전환되는 것을 막는다. 단식과 같은 열량 제한에서도 그럴 수 있다. 셋째 과도한 당질 코르티코이드는 역T3(rT3)의 생성을 높인다. 역T3는 활성형 T3와 경쟁적으로 작용한다.2)

이와 같은 결과가 아래의 도식으로 잘 표현되어 있다. 이 도식은 HPA 축과 HPT 축의 관계를 도식화한 것이다.

(www.biodia.com)

단식을 하면 

사람이 다이어트를 위해 열량을 지속적으로 제한하면 스트레스 반응의 축(HPA axis)과 갑상선 축에도 영향을 준다. 아직 충분하게 이해되고 있지는 않지만 쥐와 매우 유사한 기전으로 두 축이 금식 기간에 조절된다. 금식하면 우선 시상하부의 PVN(방실핵)에서 갑상선자극호르몬 분비호르몬(TRH)의 유전자 발현이 감소한다. 또한 직간접적인 혈청 렙틴의 감소는 국소적으로 T3의 증가된 농도의 영향과 힘입어 갑상선 축의 음성 되먹이기를 조장한다. 그 결과 PVN의 TRH 뉴런이 활성도가 감소한다. 반면, TRH와 렙틴의 변화와 무관하게 뇌하수체의 TSH 발현 역시 감소하는데 이는 아마도 금식으로 인해 활성화된 HPA축의 결과물(당질 코르티코이드) 때문으로 보인다.3)

결과적으로 갑상선 호르몬의 농도는 점차로 감소한다. 이는 외부적인 열량 유입의 제한이 계속되는 힘든 기간 동안에 생명체의 에너지 소비를 최소한으로 막는 시스템으로 여겨진다. 대사를 최소한으로 유지하는 것이다. 반면 금식으로 인해 활성화되는 당질 코르티코이드는 이미 저장되어 있던 에너지를 동원하면서 조직들에 영양을 공급한다.

금식에 반응하는 인체는 오직 생명의 유지에 곤각을 세운다. 한편 자손의 보존 같이 에너지가 많이 쓰이는 생식능 유지에는 상대적으로 힘겨운 투자가 이루어진다. 그 결과 생리가 늦어질 수 있다. 이러한 상태는 렙틴이 정상화될 때까지 계속된다.4)

Suggested Readings
1) Helmreich DL, Parfitt DB, Lu XY, Akil H, Watson SJ. Relation between the hypothalamic-pituitary-thyroid (HPT) axis and the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis during repeated stress. Neuroendocrinology. 2005;81(3):183-92. Epub 2005 Jul 11.

2) Maes M, Vandewoude M, Schotte C, Martin M, Blockx P. Suppressive effects of dexamethasone on hypothalamic-pituitary-thyroid axis function in depressed patients. J Affect Disord. 1990 Sep;20(1):55-61

3) Boelen A, Wiersinga WM, Fliers E. Fasting-induced changes in the hypothalamus-pituitary-thyroid axis. Thyroid. 2008 Feb;18(2):123-9.

4) Kim MS, Small CJ, Stanley SA, Morgan DG, Seal LJ, Kong WM, Edwards CM, Abusnana S, Sunter D, Ghatei MA, Bloom SR. The central melanocortin system affects the hypothalamo-pituitary thyroid axis and may mediate the effect of leptin. J Clin Invest. 2000 Apr;105(7):1005-11.