膜を通れるか、通れないか―ホルモンの「性質」が決める受容体の居場所

問われていること

ホルモンがどこにある受容体に結合して作用を発揮するか、つまり「細胞膜受容体」と「核内受容体（細胞内受容体）」の区別を問う問題である。

考え方

受容体の場所は、ホルモンが細胞膜（脂質二重層）を通り抜けられるかどうかで決まる。 ・水溶性ホルモン（ペプチド・タンパク質ホルモン、カテコールアミンなど）：脂質二重層を通過できないため、細胞表面の膜受容体に結合する。結合の情報は、受容体自身の酵素活性（チロシンキナーゼなど）やGタンパク質とセカンドメッセンジャー（cAMP、Ca2+など）を介して細胞内に伝えられる。作用の発現は速い（秒〜分単位）。 ・脂溶性ホルモン（ステロイドホルモン、甲状腺ホルモン、活性型ビタミンD）：細胞膜を通過して細胞内に入り、細胞質または核に存在する核内受容体スーパーファミリーの受容体に結合する。ホルモンと結合した受容体は転写因子としてDNAの特定配列に結合し、標的遺伝子の転写を調節する。作用の発現は比較的遅い（時間単位）。 選択肢のうち、ペプチドホルモンはインスリンのみである。アルドステロン、テストステロン、プロゲステロンはステロイドホルモン、トリヨードサイロニン（T3）は甲状腺ホルモンであり、いずれも核内受容体を介して作用する。したがって正解はインスリンである。

ホルモンの化学的分類と受容体の場所

1. 細胞膜受容体を介するもの（水溶性） ・ペプチド・タンパク質ホルモン：視床下部ホルモン（TRH、CRH、GnRHなど）、下垂体前葉ホルモン（GH、ACTH、TSH、LH、FSH、プロラクチン）、下垂体後葉ホルモン（バソプレシン、オキシトシン）、膵ホルモン（インスリン、グルカゴン、ソマトスタチン）、副甲状腺ホルモン（PTH）、カルシトニン、消化管ホルモン（ガストリン、セクレチン、コレシストキニンなど）、心房性ナトリウム利尿ペプチド（ANP）など ・アミン型ホルモンのうちカテコールアミン（アドレナリン、ノルアドレナリン、ドパミン） 2. 核内受容体を介するもの（脂溶性） ・ステロイドホルモン：糖質コルチコイド（コルチゾール）、鉱質コルチコイド（アルドステロン）、性ホルモン（テストステロン、エストロゲン、プロゲステロン） ・甲状腺ホルモン（T3、T4） ・活性型ビタミンD（1,25-(OH)2D3） ・レチノイン酸（ビタミンA誘導体）

膜受容体の主な種類

・Gタンパク質共役型受容体（7回膜貫通型）：TSH、LH、FSH、ACTH、PTH、グルカゴン、バソプレシン、カテコールアミンなど。cAMPやイノシトール三リン酸（IP3）/Ca2+をセカンドメッセンジャーとする。 ・受容体型チロシンキナーゼ：インスリン、IGF-1（インスリン様成長因子-1）など。 ・サイトカイン受容体型（JAK-STAT経路）：GH、プロラクチン、エリスロポエチンなど。 ・グアニル酸シクラーゼ型：ANP、BNP（cGMPを介する）。

補足

核内受容体のうち、糖質・鉱質コルチコイド受容体やアンドロゲン受容体はホルモンが結合する前は主に細胞質にあり、結合後に核へ移行する。一方、甲状腺ホルモン受容体はもともと核内に存在する。いずれも「核内受容体スーパーファミリー」に属する。