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Hormone control of the estrus cycle
(발정 주기에서의 호르몬 조절)

- 발정 주기의 조절은 시상하부, 뇌하수체 전엽, 난소의 번식호르몬의 상호작용

- 자궁과 난소 사이의 상호작용도 중요
    - 자궁 내막:PGF2a - 천연 luteolysin(황체퇴행물질) = 황체 퇴행, progesterone 생산 감소

- Dietrus(발정휴지기)->자궁제거->황체의수명연장->발정주기가 늘어남

- Gonadotropin(FSH, LH)과 난소 steroid계(Estrogen, Progesterone)의 
        농도: -> 발정주기를 통하여 많은 가축에서 그래프로 추적
               -> 이들 종들을 비교해서 볼 때 유사점이 많다.

- Progesterone의 농도는 발정 휴지기 기간에 높다가 발정 전기(Proestrus) 시작신호가 오면 감소

특징

- 발정휴지기(Diestrus)-> 프로게스테론 농도가 높음

- 발정후기(Proestrus)-> FSH, LH, Estradiol 조금씩 증가

- FSH, LH, 에스트로겐의 급증 -> 배란 유도

- 프로게스테론: 발정 주기에서 중요한 역할을 함

- 발정 휴지기 때 황체가 프로게스테론 분비

임신시 progesterone은 estrogen 분비를 억제 (무발정시기)

* 임신이 일어나지 않았을 때->PGF2a 분비->황체 퇴행->프로게스테론 감소->GnRH, FSH, LH 증가
        -> 난포 발달, Estrogen 증가 -> 발정(Estrus)

월경 (생리)

- 영장류는 2차성징 후 폐경기까지 계속된 월경 주기를 갖음

- 사람에서의 월경

28일의 주기
생리는 5일 동안 함
난포기(follicular phase)는 9일동안 [FSH, LH, Estradiol 서서히 증가하다 배란하기 조금전 급증]
황체기(Luteal phase)는 14일동안 [발정휴지기: 높은 Progesterone 농도, FSH, LH, Estradiol 감소]
난포기와 황체기 사이에 배란(ovulation)이 이루어짐 [FSH, LH, Estradiol 급증]

자궁내막층(무수히 많은 꼬인 동맥들 존재)

FSH&LH 분비가 멈추면 자궁내막층의 붕괴가 일어남

혈액 공급이 끊기고 자궁이 벗겨내짐

Heparin(헤파린)은 항응고제로서 퇴행하는 자궁 조직을 생리 일으킴

Intracellular Mechanism of Hormone Action
(호르몬 작용의 세포내 기전)

1) Protein Hormone

- First messenger(제1messenger)는 호르몬 그자체이다

- Gonadotropins(FSH, LH)이 어떤 세포로부터 특별한 반응을 자극하는 기전은 2nd messenger     system(제2messenger, 보조 물질)계를 수반한다.

- Gonadotropin이 세포막에 붙어 있는 수용체(receptor)에 결합하게 되면,
    →membrane-bound Enzyme(adenylate cyclase)을 활성화 시킨다.
    →활성화 된 이 enzyme(adenylate cyclase)이 ATP(adenosine Triphosphate)을 자극해 
        cAMP(cyclic adenosine monophosphate, 2nd messenger)전환 된다.(세포의 세포질에서)
    → 몇 단계를 통해서 cAMP는 steroid계 번식호르몬(estradiol, progesterone)의 생산에 필요한          enzyme을 활성화 시킨다.

- LH - Leydig cell(정소 세정관 간질세포)이나 thecal cell(난소)에 결합 → 2nd Messenger계를
    활성화 시켜 → testosterone 생산

- LH - 황체의 granulosa cell에 있는 membrane-bound receptor에 결합→progesterone을 생산

- 세포에서 cAMP의 형성을 자극한 후의 hormone-receptor complex는 어떻게 되는지 잘모른다.

(추측: 세포질 내에 흡수되어 붕괴되는 몇가지 증거가 있다.)

2) Steroid Hormone

- Steroid - 스테로이드계 번식 호르몬(estradiol, progesterone, testosterone)
            → 세포내 활동 기전 : membrane receptor나 2nd messenger system을 포함하지 않음

- Steroid hormone→세포막통과→표적세포의 세포질에 있는 protein receptor에 결합
    →steroid-receptor complex→세포질에서 핵으로 이동(침투)→염색체에 있는 DNA로부터
    → 특별한 mRNA분자의 합성 시작→ 다시 세포질로 이동 →거기서 새로운 단백질 합성→새롭게     합성된 단백질은 표적세포에 있는 steroid계 호르몬의 생리적 활성을 가함

Placenta Hormone (태반 호르몬)

1) Human Chorionic Gonadotropin(HCG)
    -임신한 여성으로부터 분리시킬 수 있다.
    - LH 처럼 작용 (당단백질, 28-53KD, 알파+베타subunits)
    - 6일 에서 최로로 발견 될 수 있고 62일 차에 peak로 발견된다.
    - 사람에서의 기능:
        1) 임상 상태에서의 황체 기능을 유지시켜줌
        2) 태아를 외부 물질로 인식하는 면역 체계를 방지시켜줌

2) Pregnant mare serum gonadotropin(PMSG, ECG)

    - 자궁 내막에 있는 특정한 분비 세포
    - FSH 처럼 작용 (LH 처럼 작용 하기도 함, 당단백질, 알파와 베타 sub units)
    - 기능 : 난포 황체화
    - ECG의 사용
        1) 임마(임신한 자성 말)의 임신테스트
        2) 과배란 유도에 사용됨 (소, 돼지, 설치류)

3) Placental Lactogen (태반성 락토겐)
    - 산후 유즙 생성을 위한 유선의 발달
    - 태아와 모체의 대사, 태아의 성장에 관여
    - 임신유지호르몬(프로게스테론) 합성을 촉진 시킴
    * 임신 말기쯤 농도가 더 높음

Gonadal Hormones(성선 호르몬)

성샘(생식샘)에 의해 생성

종류

1) 단백질계 호르몬 : Relaxin, Inhibin

- Relaxin
    산도(자궁경관,골반 등)를 확장시킴,  황체(corpus luteum)에서 생성됨

- Inhibin (folliculostatin)

남성에서: Setoli Cell 에서 Inhibin을 분비하며, 웅성 호르몬 생성에 관여
여성에서: folliculostatin 으로 불려짐, 그라피안(4차난포)난포에서 난포를 둘러싸고 있는 Granulosa cells에서 생성됨, FSH(난포자극호르몬)의 분비를 억제함

2) 스테로이드계 호르몬 : Estrogen, Testosterone, Progesterone

잔기가 3개 붙어 있음, 전구 물질인 콜레스테롤로부터 생성됨

1. Androgen (웅성호르몬, [Testosterone, Androstenedione, Dihydrotestoerone])

- 레디히 세포(leydig cell)에서 분비됨, 부신 피질과 난포에서도 분비됨
- Testosterone은 Dihydrotestosterone으로 H잔기가 하나 더붙어서 생물학적 활성화를 갖는 형태로써 작용된다.

- 기능
      정자형성에 마지막 단계에서 잘형성 될수 있게 유지하거나 더 빨리 될 수 있게 자극을 줌

정소상체이 있는 정자들의 수명을 지속시켜줌, 

부생식선의 성장과 발달에 관여
2차 성징과 성충동에 관여,
단백질 동화작용과 합성을 통해 근육 발달에 관여

2. Estrogen (여성호르몬, [Estradiol-17, Estriol, Estrone])

- 기능
    자궁 성장을 자극 (근막층(myometrium)과 내막층(endometrium))
    옥시토신과 함께 결합하여 자궁수축의 진폭과 빈도를 증가 시킴
    여성의 2차성징에서 중요함
    발정을 유도하는 Central 신경 체계 에도 작용을 한다.
    유선에 영향을 미침
    뼈 성장에 영향을 미침(성장판에 작용)
    배란 전의 LH급증에 자극을 줌
- 유사 호르몬(식물 estrogen: Genistein, Coumestrol, Zeranol), DES

- 사용
    성장 촉진
    유산에 이용(LH를 감소, PGF2:황체 퇴행→임신 끝남)
    경구피임약의 성분(Estradiol 감소, 프로게스테론 증가)

3. Progesterone(임신유지호르몬)

- 황체에서 생성되고 일부는 tetes 나 부신피질에서도 생성됨.
- LH and Prl 증가 → 황체 자극 → Progesterone 분비 및 증가(출산 할 때까지)
- 기능
    임신하는데의 주요한 호르몬
    자궁 착상을 도와줌

자궁근막충의 수축을 억제
여성호르몬과 함께 발정에 관여한다
유선 발달을 촉진 시켜서 유즙 분비를 가능하게 해줌
유선포에 발달을 촉진

- 사용
    유산을 방지함
    배란방지를 통해 발정을 동기화를 시킨다.
        *Synchromate B: 가축의 발정 동기화에 사용하는 합성프로게스테론
    LH급증과 그 다음의 배란을 방지하려는경구피임제에 사용한다.

Pineal Gland(송과선 호르몬)

뇌의 반구 사이 시상하부의 뒤쪽에 위치함

1) Melatonin:
트립토판(tryptophan)의 파생물질

어둠속에서 멜라토닌의 분비율이 높아진다.

신경자극→noradrenalin 분비→N Acetyl Transferase → 트립토판을 멜라토닌으로 바꾸어 줌
생식선 억제 또는 자극을 통해 번식 의 조절자로서 작용

정확히 어떠한 작용을 통해 mechanism이 일어나는지는 아직 밝혀내지 못하였으나, 아마도 스위치 처럼 껐다, 켰다 하는 작용처럼 기능한다고 생각되어진다.
사춘기(2차성징)의 시작과 연관되어져 있다.(GnRH를 방출함으로써)

망막을 통해 시각 자극을 받아들이면 무언가의 기능이 이루어짐.

Seasonnal Breeder(계절적 번식)

Long day Breeder : 말, 햄스터 등
Short day Breeder : 염소, 양 등

Pinealectonization (송과선 절개수술) 
계속 된 어둠 속에 있는 것처럼 인식되 성선의 제 기능을 하지 못하여 불임 되는 원리.

Pituitary Gland (뇌하수체)

Master's gland produces a variety of hormones involved in growth, reproduction, stress, metabolism etc..

뇌하수체의 구조

1. 융기부 (Pars tuberalis)

- 융기부에는 모세혈관망(Capillary plexus)이 있어서 시상하부(Hypothalamus)로부터 오는 호르몬들을 빠르게 전달, 작용 시킬수 있다.

- 원위부와 융기부 사이에 Hypophyseal portal vessel(뇌하수체 문맥 혈관)을 통해 호르몬 전달

2. 중간엽 (Pars intermedia)

- Melanophore stimulating hormone (pigment changes) 색소 관여 호르몬 생성

- 뇌하수체의 전엽과 후엽의 중간부분

3. 원위부 (Pars distalis): 
제일 많은 다양한 호르몬들을 생산하는 곳 (뇌하수체 전엽, Anterior pituitary)

- FSH (Follicle stimulating hormone)

• 알파 유닛과 베타 유닛으로 구성 알파 유닛은 LH, FSH, TSH 서로 비슷하지만 베타 유닛은 생물학적 특이성을 띰
• 당단백질(Glycoprotein): Carbon + protein M.W. 32~38KD
• 기능(여성에서의)
  난포의 성장과 성숙
  FSH&LH 같이 여성호르몬 생성에 관여
• 기능(남성에서의)
  정자형성유지(Maintain spermatogenesis) 
      1.정원세포(FSH작용:제1정모 세포에서 제2정모세포로 감수분열에작용)→정모세포(androgen)→정자세포
      2. LH→leydig cells→Testosterone
         FSH→Sertoli cells → ABP(Androgen binding protein)
  Negative Feed back
  ex1) Castration(거세)→testosterone 감소→high concentration of FSH
  ex2) In manopause(폐경기) women Gonadal hormone감소→high concentration of FSH 

- LH (Leuteinnizing Hormone)

• Glycoprotein(당단백질)
• 25~34KD
• 알파+베타 유닛 (베타가 생물학적 활성을 갖고 있음)
• 기능(여성에서의)
  FSH와 같이 여성 호르몬 생성 유도, LH peak
  배란 유도, 황체 생성 및 유지
• 기능(남성에서의)
  Interstitial cell stimulation homone(간질 세포 자극 호르몬)으로 불려지기도 함
  Leydig cell stimulation for the androgen prodcution(레디히 세포 자극을 통한 남성 호르몬 생성)
  간접적으로 정자 형성과 연관됨

-Prolactin(Prl)

• FSH, LH와 같이 당단백질이 아니고, 폴리펩티드이다(24KD).
  
• 기능
  설치류에서 짝짓기는 prl 생성을 자극 시킨다
  포유류에서는 수유에 대한 자극과 유지와 연관되어있고, 새끼의 빠는 행위가 프로락틴 방출에 자극을 준다.
  조류에서는 둥지 짓기나 취소성(조류가 알을 부화시키기 위해 둥지에 있으려고 하는 성질)등의 모성 행동을 일으킨다
• 남성에서의 기능
  Prl+testosteron=남성의 부생식선 유지

4. 신경엽(Pars nervosa): 뇌하수체 후엽(Posterier Pituitary)

- Oxytocin 과 Vasopressin 분비

- Oxytocin(옥시토신)

• 뇌하수체에서 생성되고 뇌하수체 후엽에서 분비를 한다. 
• Octapeptide
• 기능
  난관과 자궁의 부드러운 근육(smooth muscle)의 수축 작용을 자극
  교미 후 정자 및 난자 수송에 관여
  태아 만출(분만 때의 자궁 수축, 자연 분만, 인공분만)
  유선의 근상피세포(myoepithelial cells)에 자극을 가해 유즙 분비를 일으킴
  자궁 퇴출(Uterine involution)- 유즙분비→옥시토신 분비 증가→자궁 퇴출이 빨라짐