[2010.03.04] 수면 중 수분을 유지하는 신체 메커니즘

인간의 신체시계는 수분손실을 통제하는 호르몬 전등 스위치와 같다. 인간 신체의 내부에 존재하는 시계는 수분을 저장하는 호르몬을 통제하는데 도움을 주고 있으며 이로 인해 저녁에 일어나는 탈수현상이나 화장실에 가는 회수는 정상시간과는 다르다는 사실이 연구결과를 통해 밝혀졌다. 

학술지인 <네이처 뉴로사이언스 (Nature Neuroscience)>지에 발표된 논문에서 캐나다 몬트리올의 맥길 대학 병원의 보건연구소 (Research Institute of the McGill University Health Centre)의 신경생리학자인 에릭 트루델 (Eric Trudel)과 찰스 부크 (Charles Bourque)는 인간신체의 24시간 주기의 시스템 또는 내부 시간은 수분통제를 통제하는 메커니즘을 제안했다 <Trudel, E. & Bourque, C. W. Nature Neurosci.doi:10.1038/nn.2503 (2010)>. 신체의 수분의 수준을 감지하는 세포가 활성화되어 신체에서 수분을 저장하도록 지시하는 호르몬인 바소프레신 (Vasopressin)을 배출하도록 한다. 이를 통해서 인간의 24시간 주기 시스템은 신체가 수면 중에 수분을 유지하도록 한다.

캘리포니아 주립대학 로스앤젤레스 의대에서 수면과 24시간 주기 리듬에 대해 연구하고 있는 신경과학자인 크리스토퍼 콜웰 (Christopher Colwell)은 “몇 년 동안 수면 중에 바소프레신의 리듬이 증가한다는 사실을 알고 있었다. 아지만 아무도 어떻게 이러한 현상이 일어나는가에 대해서 알지 못했다. 이번 연구그룹은 어떻게 이러한 현상이 일어나는가에 대한 매우 확실한 생리학적인 메커니즘을 찾아내었다”고 말했다. 우리의 몸은 소변을 통해서 손실되는 수분을 다시 물을 마셔 그 균형을 유지하며 그 신호는 갈증으로 나타난다. 하지만 사람들은 수면 중에 물을 마시지 않는다. 그래서 신체는 수분을 유지하기 위해서 수분의 손실을 최소화해야 한다. 과학자들은 낮은 수분의 수준이 삼투압농도감지 뉴런 (osmosensory neuron)이라 불리는 일군의 세포를 흥분시키고 이 세포는 혈액에 바소프레신을 배출하도록 하는 다른 일군의 뉴런에 명령을 내리게 된다. 바소프레신의 수준은 수면 중에 증가하며 이때 뉴런은 조용해진다. 

트루델과 부크는 낮은 수준의 시계-뉴런 (clock-neuron) 활동으로 인해 삼투압농도감지 뉴런이 좀더 쉽게 바소프레신 배출뉴런을 활성화시킬 수 있을지도 모른다는 아이디어를 조사했다. 이 바소프레신 배출뉴런의 활성화는 좀더 많은 수분을 보유하고 수면 중 소변생산을 줄인다. 이러한 연구를 위해서 연구자들은 감각이 유지되고 있는 바소프레신 배출 뉴런과 시계뉴런이 손상되지 않은 실험쥐 뇌의 얇은 조각을 얻었다. 뇌에서 이 뇌조직을 분리해도 시계 뉴런은 계속 그 시간의 흐름을 측정하게 된다. 

이 두 명의 과학자들은 이 감각 뉴런을 자극하고 바소프레신-배출 뉴런에서 일어나는 전기활동을 기록하여 두 가지 형태의 세포군 사이의 통신을 조사했다. 이 연구자들은 이 경로에서 시계세포의 영향을 조사했다. 이 주기의 일부로 수면과정에서 시계세포가 활성화되지 않았을 때 이 감각세포가 바소프레신-배출 세포와 통신이 좀더 쉽다는 것을 발견했다. 그 반대로 시계세포가 활성화되었을 때 이 소통은 상당히 줄어들었다. 이러한 연구결과를 통해서 시계세포는 수분의 수준을 통제하기 위한 일종의 전등 스위치와 같은 기능을 한다고 연구자들은 주장했다. 이들의 활동이 높을 때 감각세포가 분비세포가 바소프레신을 배출하지 못하도록 한다. 그리고 이 시계세포의 활성이 적은 경우에 감각세포는 쉽게 배출세포에 명령을 통해 바소프레신을 배출하도록 하고 신체가 수분을 유지하도록 한다. 

콜웰은 이번 연구는 야행동물인 쥐를 대상으로 이루어졌다고 지적했다. 비록 바소프레신 주기와 시계뉴런활동은 쥐와 인간이 유사하지만 동물에서 밤에 수면과정에서 동일한 메커니즘이 일어나는지 여부는 아직 알 수 없다. 부크는 “우리는 이 한 가지 회로를 통해서 보여주었다. 하지만 시계뉴런이 비슷한 방법으로 다른 회로를 규제할 가능성이 있으며 이것은 연구과제가 되고 있다”고 말했다. 그는 앞으로 이루어질 연구는 동일한 메커니즘이 공복감이나 졸림 그리고 다른 24시간 주기 리듬과 연관된 생리적인 현상을 규제하는지 여부를 밝혀낼 것이라고 주장했다.

 

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연구에 있어서 가장 중요한 것은 주제의 설정이 아닐까 한다.

가끔씩 이런 연구주제를 접하면 내가 하고 있는 연구가 과연 얼마나 의미가 있을까 하는 회의가 들기도 한다.

1등만 기억하는 더러운 사이언스...