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ホルモンと成長因子

多細胞生物は、体を構成するすべての細胞が協調的に働かなくてはなりません。そのためには、体全体や一部の細胞に命令を下す必要があります。全身をかけめぐる情報ネットワークは大きく分けて2種類あります。ひとつは神経系。そしてもうひとつは内分泌系です。例えばグルコースが不足すると、グルコースを唯一のエネルギー源として利用している中枢神経系がダメージを受けてしまいます。そうならない為に、血糖値を上昇させる、グルカゴン、コルチゾール、成長ホルモン、アドレナリン、ノルアドレナリンの5種類もの物質が血中に放出され、組織からグルコースを調達します。また、性差の発現には男性/女性ホルモンが必要で、これは中枢神経の構築にまで影響をおよぼすと言われています。

ホルモンには上記のように、血液中に分泌されて、体中に作用を及ぼすものだけでなく、分泌細胞自体やごく近傍の細胞のみに作用する「局所ホルモン」と呼ばれるものが存在します。例えば、免疫系細胞を活性化させて炎症を引き起こすインターロイキンなどは、全身に大量に放出されると、逆に生命の維持を危うくしたりします。また、タンパク質構造を持つもので、細胞増殖を促進する活性のあるものを「成長因子」と呼ぶことがあります。ちなみにホルモン焼きの語源は関西弁の「すてるもの」という意味の「ほるもん」から来ていると学生さんが出席カードで教えてくれました(本文と関係ないですが、ホルモン焼き業界語なんてのもあるんですね)。そして、内分泌ホルモンの語源はギリシャ語の「刺激する」という言葉から来ています。

これらの内分泌物質には大きく分けて3種類あります。アミノ酸誘導体、ステロイド、そしてペプチドです。

アミノ酸誘導体:甲状腺ホルモン(チロシン誘導体)、ドーパミン(カテコールアミン)、アドレナリン、セロトニン(インドールアミン)、メラトニン(セロトニン誘導体)。

ステロイド:副腎皮質ホルモン、ビタミンD、性ホルモン。

ペプチド:副甲状腺ホルモン、カルシトニン、成長ホルモン、インターロイキン、成長因子。

さらに最近では、一酸化窒素(NO)や一酸化炭素(CO)もホルモンのような情報伝達物質として働いていることが分かってきました。

ごく最近まで、ホルモンは「内分泌器官」と呼ばれる特定の中枢器官が作るものという認識がありました。しかし、Leptinに代表される様に、脂肪細胞など、末梢の実行器官が中枢にフィードバックを送るためのホルモンの存在がクローズアップされてきています。内分泌系も、上意下達ばかりではなく、フィードバック経路もきちんと存在するというのはとても大切な意味を持っていると思います。

ホルモンの作用

ここで、カルシウム調節を行ういくつかのホルモンの作用について説明します。

PTH(上皮小体ホルモン):PTHは副甲状腺と呼ばれる分泌組織から血中に放出されます。主な作用は血中のカルシウム濃度の上昇。アミノ酸84個からなるペプチドホルモンで、N末から34番目までのアミノ酸が活性を持ちます。>PTH

副甲状腺はごくわずかな血中カルシウムの濃度変化を感じ取って、PTHの分泌量を調節しています。血中のカルシウムが約15%減少するとPTHの分泌量は4倍にも増大します。最近、カルシウムイオンそのものをリガンドとするレセプターがクローニングされ、そのメカニズムの一端があきらかになりました。

PTHは骨においては、破骨細胞の分化を強く促進します。しかし、レセプターは破骨細胞や、その前駆細胞には存在せず、骨芽細胞に存在します。これは、骨形成と骨吸収のバランスを維持する上で、別々の細胞が独立して調節を受けるよりも、どちらか一方が中心的役割を演じた方が微妙な調節がしやすいためと考えられます。最近、雪印のグループが、骨芽細胞系の細胞が作り、破骨細胞の分化を促進する物質ODFのクローニングに成功しました。

カルシトニン:カルシトニンは主に甲状腺に存在するC細胞が分泌します。PTH同様のペプチドホルモンですが、PTHとは逆に血中カルシウムを減少させます。なぜか、ウナギやサケなどの魚類のカルシトニンの方が哺乳類のものよりも活性が高いという不思議な現象が観察されます。これはおそらく、海中においては、カルシウムイオンが無尽蔵に存在するため、より強いカルシウム低下作用が必要とされるのに対し、陸上ではカルシウムの供給が限られているために、カルシウム低下作用が失われた結果ではないかと考えられます。>カルシトニン

PTHと異なり、カルシトニンは破骨細胞に直接作用して、その活性を抑制します。しかし、その作用は一過性で、骨粗鬆症のように継続的に骨吸収が亢進している状態を是正するには役不足です。

ビタミンD:脂溶性ビタミンである、ビタミンDは、肝臓および腎臓で活性型に変換される。>ビタミンD

活性型のビタミンDは小腸の上皮細胞に作用して、カルシウムの吸収を促進する。ビタミンDのレセプターは遺伝子調節因子であるので、CaBPの発現を促進するメカニズムが有名である。しかし、最近の骨代謝学会ではビタミンDの転写活性非依存性の活性が注目されている。活性型ビタミンDはまた、破骨細胞の分化促進因子でもある。

エストロゲン:ビタミンDと同様に脂溶性です。最近女性の閉経に伴うエストロゲンの減少が閉経後骨粗鬆症の主な原因であることが分かってきています。>エストロゲン