호르메시스

Hormesis
낮은 용량의 화학작용제는 유기체로부터 매우 높은 용량에 대한 반대반응을 유발할 수 있습니다.

호르메시스는 많은 생물학적 과정의 특징, 즉 증가하는 양의 물질이나 [1]상태에 대한 노출에 대한 2상 또는 3상 반응입니다.호르몬 영역 내에서 독소 및 기타 스트레스 요인에 대한 낮은 노출에 대한 생물학적 반응은 일반적으로 양호합니다."호르몬"이라는 용어는 그리스어의 "빠른 움직임, 열망"에서 비롯되었으며, 그 자체는 고대 그리스의 "호르몬"이라는 단어와 같은 그리스 어근인 "움직이고, 충동적이고, 충동적이다"에서 유래했습니다.호르몬제의 연구와 과학을 위해 '호르몬'이라는 용어가 제안되었습니다.

독성학에서 호르몬화(hormesis)는 저선량 자극을 특징으로 하는 외국 생물학 또는 다른 스트레스 요인에 대한 선량 반응 현상으로, 0 선량과 고선량 억제로 인해 J 모양 또는 역 U 모양의 선량 반응이 발생합니다(예: 도스).곡선 영역이 유익한 반응을 자극하는 반면, "U"의 팔은 억제 또는 독성 농도입니다.)[1]일반적으로, 호르몬은 방사선 또는 수은과 같은 독소에 노출되는 이점에 대한 연구와 관련이 있습니다. (아마도 흡연자의 역설과 같은 건강 역설과 유사하지만, 선량 의존적인 영향으로 인해 다를 수 있습니다.)

생리학과 영양학에서 호르몬은 결핍, 항상성, 독성 영역과 함께 호르몬 곡선으로 시각화될 수 있습니다.항상성 농도 위 또는 아래에서 벗어나는 생리학적 농도는 유기체에 악영향을 미치며, 따라서 이러한 맥락에서 호르몬 영역은 [2]항상성 영역으로 동의어로 알려져 있습니다.약리학에서 호르몬 영역은 치료창과 유사합니다.긍정적인 반응을 일으키는 것처럼 보이는 심리적 또는 환경적 요인들도 "스트레스"라고 불립니다.

독성학의 맥락에서 용량 반응의 호르몬화 모델이 활발하게 [3]논의되고 있습니다.호르몬이 작용하는 생화학적 메커니즘(특히 행동 및 독소와 관련된 응용 사례에서)은 초기 실험실 연구 아래 남아 있고 [1]잘 이해되지 않습니다.호르몬이 화학적 위험 규제의 중요한 정책 요소라는 생각은 널리 [4]받아들여지지 않고 있습니다.

역사

고대에 유명한 호르몬의 한 형태는 폰토스의 미트리다테스 6세가 적은 양에 정기적으로 노출됨으로써 다양한 독소에 면역력을 갖게 한 관행인 미트리다티스였습니다.미트리다테와 테리아크는 그의 공식의 혈통을 주장하고 처음에는 독이 있는 동물의 살을 포함하는 다약제 전기로, 수세기 동안 황제, 왕, 여왕에 의해 독과 건강의 보호로 소비되었습니다.르네상스 시대에 스위스 의사 파라켈수스(Paracelsus)는 "모든 것은 독이며 독이 없는 것은 없다. 복용량만으로도 독이 되지 않는다."고 말했습니다.

독일의 약사인 휴고 슐츠는 효모의 성장이 소량의 독에 의해 자극될 수 있다는 자신의 관찰에 이어 1888년에 그러한 현상을 처음으로 설명했습니다.이것은 독일 의사 Rudolph Arndt의 연구와 결합되었는데, 그는 동물들에게 낮은 양의 약물을 투여하는 것을 연구했고,[3] 결국 Arndt-Schulz 규칙을 만들었습니다.아른트의 동종 요법 옹호는 1920년대와 1930년대에 [3]규칙의 신뢰도를 떨어뜨리는 원인이 되었습니다."호르몬"이라는 용어는 체스터 M에 의해 과학 논문에서 처음으로 만들어졌고 사용되었습니다. 1943년 Southam and J. Ehrlich는 Phytopathology 저널, 33권, pp. 517-541에서.

최근 에드워드 칼라브레스는 호르몬의 [5][6]개념을 부활시켰습니다.600개 이상의 물질이 U자형 용량-반응 관계를 보여줍니다. 칼라브레스와 볼드윈은 다음과 같이 썼습니다: "발표된 기사 중 1%(20,285개 중 195개)는 [호르몬화를 나타내는 U자형 반응]의 진입 기준을 충족하는 668개의 용량-반응 관계를 포함하고 있습니다."[7]

예

일산화탄소

일산화탄소는 계통발생학적 영역에서 소량 생성되며, 여기서 신경전달물질(가스전달물질로 세분류됨)로서 필수적인 역할을 합니다.대부분의 내인성 일산화탄소는 헴 산소화효소에 의해 생성됩니다. 헴 산소화효소의 손실과 그에 따른 일산화탄소 신호의 손실은 [8]유기체에 치명적인 영향을 미칩니다.생리학적 역할 외에도 소량의 일산화탄소를 흡입하거나 일산화탄소 방출 분자의 형태로 치료제로 [9]투여할 수 있습니다.

호르몬 곡선 그래프와 관련하여:

  • 결핍 영역: 일산화탄소 신호 전달의 부재는 독성을 갖습니다.
  • 호르몬 영역 / 항상성 영역: 소량의 일산화탄소는 긍정적인 영향을 미칩니다.
    • 신경전달물질로서 필수적인
    • 의약품으로서 유익한
  • 독성구역 : 과다 노출시 일산화탄소[10] 중독 발생

산소

많은 유기체들은 일산화탄소와 비슷한 호르몬 곡선을 따르는 산소와 호르몬 관계를 유지합니다.

운동

신체적 운동 강도는 산화 스트레스 수준과 관련된 호르몬 곡선을 나타냅니다.

신체 활동의 수준이 낮은 사람들은 고도의 집중 운동 프로그램에 참여하는 사람들과 마찬가지로 높은 수준의 산화 스트레스와 질병의 위험에 처해 있습니다. 그러나 적당히 집중적이고 규칙적인 운동에 참여하는 사람들은 낮은 수준의 산화 [11]스트레스를 경험합니다.

스트레스 요인(운동)의 중간 투여량에서 긍정적인 효과가 특징인 이 관계는 호르몬 [11]생성의 특징이라고 주장되어 왔습니다.그러나 몇몇 증거들은 집중적인 운동과 관련된 산화적 스트레스가 장기적인 건강상의 이점을 가질 수 있다는 것을 나타냅니다.이것은 산화 스트레스 그 자체가 호르몬 생성의 예를 제공한다는 것을 의미할 것입니다. (미토콘드리아 호르몬 생성에 대한 섹션 참조) 그러나 신체적 운동은 [12]그렇지 않습니다.

미토호메시스

소량의 산화 스트레스가 [13]도움이 될 수 있습니다.

미토콘드리아는 화학 에너지의 원천인 아데노신 삼인산(ATP)의 세포 공급의 대부분을 발생시키기 때문에 때때로 "세포 발전소"로 묘사됩니다.반응성 산소종(ROS)은 Denham Harman에 의해 촉진된 자유 라디칼 노화 이론의 지지자들에 의해 미토콘드리아에서 산화적 인산화의 원치 않는 부산물로 폐기되었습니다.자유 라디칼 이론은 산화 방지제와 같은 ROS를 비활성화하는 화합물의 사용이 산화 스트레스를 감소시키고 그에 따라 [14]수명을 증가시킬 것이라고 제안합니다.하지만, 19개가 넘는 임상 시험에서, "항산화 방지제를 증진시키기 위한 영양 및 유전적 개입은 일반적으로 [15]수명을 늘리는 데 실패했습니다."

ROS는 미토콘드리아 구획에서 [13][12]세포의 다른 구획으로 신호를 전달하는 산화환원 신호 분자로서 본질적이고 잠재적으로 수명을 촉진하는 역할을 수행할 수 있습니다.미토콘드리아 내 ROS의 증가된 형성은 스트레스 저항성을 증가시키고 산화 스트레스를 장기적으로 감소시키는 적응적 반응을 일으킬 수 있습니다.ROS 스트레스에 대한 반응의 이러한 역효과는 미토콘드리아 호르몬 또는 미토호메시스로 명명되었으며 포도당 제한 및 신체 [12]운동의 각각의 수명 연장 및 건강 증진 능력에 책임이 있다는 가설이 있습니다.

비록 최근의 역학적인 발견들이 미토호메시스의 과정을 지지하고, 심지어 일부 항산화제 보충제가 [16]인간의 질병 유병률을 증가시킬 수 있다는 것을 암시하지만, 이 개념이 인간에게 적용되는지는 밝혀져야 합니다.즉, 항산화제가 만성변성을 지연시키는 것이 아니라 임상시험에서 관찰되는 [17]것처럼 오히려 증가시킬 수 있습니다.

술

주요 기사:알코올 섭취 및 건강, 알코올 및 암, 알코올 및 심혈관 질환

알코올은 심장병과 [18]뇌졸중 예방에 호르몬 작용을 하는 것으로 알려져 있지만, 가벼운 음주의 이점은 [19][20]과장되었을 수도 있습니다.전형적인 건강한 개체의 내장 마이크로바이옴은 적은 양의 에탄올을 자연적으로 발효시키고, 드물게는 생체 장애가 자가 양조 증후군으로 이어지기도 합니다.따라서 알코올의 이점이 알코올 음료를 섭취하는 행동으로부터 유도되는지 아니면 일반적인 미생물 무리의 대사산물을 통한 정상 생리학의 항상성 인자로서 유도되는지 여부는 [21][22]불분명합니다.

2012년, UCLA의 연구원들은 적은 양의 에탄올(1 mM, 즉 0.005%)이 다른 영양소가 부족한 생물학 연구에서 자주 사용되는 회충인 Caenorhabditis elegans의 수명을 두 배로 늘렸다는 것을 발견했습니다.0.4%의 고용량은 장수에 아무런 [23]도움이 되지 않았습니다.그러나 0.005%에 노출된 웜은 정상적으로 발생하지 않았습니다(발육이 정지됨).저자들은 그 벌레들이 다른 영양분이 없을 때 대체 에너지원으로 에탄올을 사용하고 있었거나 스트레스 반응을 시작했다고 주장합니다.그들은 정상적인 음식을 먹은 벌레들에게 에탄올이 미치는 영향을 실험하지 않았습니다.

메틸수은

2010년, Environmental Toxicology & Chemistry지의 한 논문은 강력한 신경독성 오염물질인 메틸수은 저용량이 청둥오리 [24]알의 부화율을 향상시킨다는 것을 보여주었습니다.이 연구의 저자인 Beltsville의 Patuxent Wildlife Research Center에서 미국 지질 조사를 위한 연구를 이끌었던 Gary Heinz는 다른 설명이 가능하다고 말했습니다.예를 들어, 그가 연구한 무리들은 낮은 임상 이하의 감염을 가지고 있었을지도 모르고, 항균제로 잘 알려진 수은이 치료되지 않은 [24]새들의 번식을 해치는 감염을 죽였을지도 모릅니다.

방사능

이온화 방사선

참고 항목: 방사선 호르몬 발생

호르메시스는 만성적인 저선량 전리방사선에 노출된 인간과 동물에서 다수의 사례에서 관찰되었습니다.고용량을 투여받은 원폭 생존자들은 수명 단축과 암 사망률 증가를 보였으나, 저용량의 경우 원폭 생존자들의 암 사망률은 일본인 [25]평균보다 작습니다.

대만에서는 100개가 넘는 아파트 건설에 재활용 방사성 오염 강철이 무심코 사용돼 1만 명이 장기 피폭되는 일이 벌어졌습니다.평균 선량률은 50 mSv/년이었으며 10년 동안 인구의 부분 집합(1,000명)이 4,000 mSv 이상의 총 선량을 받았습니다.규제 기관에서 널리 사용되는 선형 무임계 모델(LNT)에서, 이 모집단에서 예상되는 암 사망은 302명이었고, 이온화 방사선에 의해 70명이 발생했으며, 나머지는 자연 배경 방사선에 의해 발생했습니다.그러나 관찰된 암 발생률은 7명의 암 사망자로 상당히 낮았습니다. LNT 모델이 건물 재료의 방사선에 노출되지 않았다면 232명이 예측될 것입니다.이온화 방사선 호르몬이 작용하는 것 같습니다.[26]

화학 및 이온화 방사선 결합

어떤 실험도 완벽한 고립 상태에서 수행될 수 없습니다.전리방사선의 영향을 배제하기 위한 화학적 선량 실험 주위의 두꺼운 납 차폐물은 실험실에서 제작되고 엄격하게 제어되며, 현장에서는 확실히 그렇지 않습니다.마찬가지로 이온화 방사선 연구에도 마찬가지입니다.불안정한 입자가 방사선을 방출할 때 이온화 방사선이 방출되어 두 가지 새로운 물질과 에너지가 전자기파의 형태로 생성됩니다.생성된 물질은 환경 요소와 자유롭게 상호 작용할 수 있으며, 방출된 에너지는 방사선 [27]상호 작용을 더욱 이온화하는 데 촉매로 사용될 수도 있습니다.

이로 인한 저선량 피폭 분야(방사선 및 화학물질)의 혼란은 마더실과 세이모리가 [28]설명한 바와 같이 이 개념에 대한 고려 부족으로 인해 발생합니다.

뉴클레오티드 절제 수리

걸프전 질병(GWI)의 지속적인 증상으로 고통 받은 걸프전 참전용사들은 독성 화학물질 및/[29]또는 방사선으로 인한 스트레스에 노출되었을 가능성이 높습니다.이러한 노출의 DNA 손상(유전독성) 효과는 적어도 부분적으로 DNA 뉴클레오티드 절제술(NER) 경로에 의해 극복될 수 있습니다.GWI 참전용사의 림프구는 상당히 높은 NER 수복 수준을 [29]보였습니다.노출된 참전용사들의 이러한 NER 능력의 증가는 호르몬 반응, 즉 전장 [29]노출로 인한 유도된 보호 반응일 가능성이 높다고 제안되었습니다.

적용들

노화에 미치는 영향

그 적용 가능성과 관련하여 호르몬제의 개념이 광범위하게 연구되고 있는 분야 중 하나는 [30][31]노화입니다.

어떤 생물학적 시스템의 기본 생존 능력은 항상성 능력에 달려 있기 때문에, 생물학자들은 세포와 유기체를 가벼운 스트레스에 노출시키는 것이 다양한 생물학적 이점과 함께 적응적 또는 호르몬 반응의 결과를 낳아야 한다고 제안했습니다.이 아이디어는 반복적인 가벼운 스트레스 노출이 노화 방지 [32][33]효과가 있다는 것을 보여주는 많은 지지 증거를 모았습니다.이 점에서 [33]운동은 호르몬 생성의 패러다임입니다.노화 연구와 개입에서 호르몬제의 적용에 대한 그러한 연구에 사용되는 가벼운 스트레스들 중 일부는 열 충격, 조사, 산화 방지제, 과중력, 그리고 음식 [32][33][34]제한입니다.

약재의 셀라스트롤과 향신료 강황의 커큐민과 같은 다른 천연 및 합성 분자 또한 호르몬에 유익한 [35]효과가 있는 것으로 밝혀졌습니다.세포에서 스트레스 반응 경로를 자극하거나 조절함으로써 건강에 이로운 효과를 가져오는 화합물을 "호르몬"[32]이라고 칭합니다.

인간의 생물학적 시스템의 [37]동적 복잡성을 증가시키는 것을 목표로 하는 다양한 심리적 자극, 도전 및 스트레스 행동과 함께 호르몬 개입도 임상 [36]수준에서 제안되었습니다.

논쟁

호르메시스는 위험한 물질이 이점이 있다는 것을 암시합니다.로비스트들은 이 개념을 미국의 [38]일부 유명한 독성 물질에 대한 환경 규제를 약화시키기 위해 활용하고 있다는 우려가 있습니다.

방사능 논란

주요 기사:라돈의 건강영향 § 의도적 노출

호르몬 생성 가설은 전리방사선에 적용될 때 가장 많은 논란을 일으켰습니다.이 가설은 방사선 호르몬이라고 불립니다.정책 결정 목적을 위해 방사선 생물학에서 일반적으로 허용되는 선량 반응 모델은 선형 무임계 모델(LNT)이며, 이 모델은 방사선으로 인한 건강 악영향의 위험과 방사선 선량 사이에 엄격하게 선형적인 의존성을 가정하며, 이는 인간에게 안전한 선량이 없음을 의미합니다.

그럼에도 불구하고, 체코, 독일, 오스트리아, 폴란드, 그리고 미국을 포함한 많은 나라들은 라돈 치료 센터를 가지고 있는데, 라돈 치료 센터는 방사선 호르몬의 가정, 또는 소량의 방사선이 인간의 건강에 미치는 유익한 영향을 주요 운영 원칙으로 합니다.독일과 오스트리아와 같은 나라들은 동시에 매우 엄격한 반핵 규제를 부과했는데, 이는 방사선 공포증의 불일치로 묘사되어 왔습니다.

미국 국립 연구 위원회(미국 국립 [39]과학 아카데미의 일부), 미국 방사선 방호 및 측정 위원회(미국 [40]의회의 위임을 받은 기관), 그리고 유엔 전리방사선 영향 과학 위원회는 모두 방사선 호르몬이 명확하게 나타나지 않는다는 데 동의합니다.방사선량에 대한 명확한 규정도 없습니다.

2001년 미국에 본부를 둔 국립 방사선 보호 및 측정 위원회는 방사선 호르몬에 대한 증거가 불충분하며 방사선 보호 당국은 위험 [40]추정을 위해 LNT 모델을 계속 적용해야 한다고 밝혔습니다.

프랑스 국립 아카데미에 의해 의뢰된 2005년 보고서는 저선량으로 호르몬이 발생하는 증거가 충분하며 핵 폐기물에 [41]대한 깊은 지질 저장소와 같은 낮은 수준의 방사선 소스로부터의 위험을 추정하는 데 사용되는 방법론으로 LNT가 재고되어야 한다고 결론 내렸습니다.

정책적 결과

호르메시스는 일반인들에게 대부분 알려지지 않은 상태로 남아있습니다.모든 정책 변화는 호르몬 문제를 공중 보건 문제로 우선 고려해야 합니다(산업 규제 문제와 비교하여).여기에는 소량의 독성 선량에 대한 노출에 대한 대중의 우려의 평가가 포함됩니다.또한 호르몬제의 정책 변화가 산업 리스크 관리에 미치는 영향을 [42]연구해야 합니다.

참고 항목

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추가열람

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외부 링크