한설희 교수, 논문 통해 면역기능·인지기능 개선 효과 밝혀
"수면 부족이 치매·자폐 등 신경질환 발생과 밀접히 관련"
한설희 건국의대 교수(건국대병원 신경과) 최근 발표한 *논문을 통해 멜라토닌이 수면 부족으로 떨어진 면역기능과 인지기능을 개선시키는 것으로 나타났다고 밝혔다. 멜라토닌이 강력한 항산화, 항염증 효과를 내 기능을 호전시킨다는 것이다.
*수면부족으로 인한 인지적 장애에서의 멜라토닌의 잠재적 역할 : 인지기능에서의 FMRP 단백질의 연관성(THE POTENTIAL ROLE OF MELATONIN ON SLEEP DEPRIVATION-INDUCED COGNITIVE IMPAIRMENTS: IMPLICATION OF FMRP ON COGNITIVE FUNCTION, Neuroscience 301(2015) 403-414)
수면 시간은 개인차가 크지만 대게 나이가 들수록 줄어든다. 문제는 수면 부족 상태가 장시간 지속될 경우, 인지기능과 면역력이 감소하면서 감염병과 당뇨·암 등의 발생률이 높아지는 데 있다.
또한 나이가 많아지면 알츠하이머 발병률도 높아지는 데 연구 결과 멜라토닌이 수면부족으로 나타나는 인지기능과 면역력 저하 현상을 개선시키기 때문에 치료에 효과적이라는 설명이다.
한설희 교수는 멜라토닌의 효과를 알아보기 위해 쥐를 대상으로 수면 부족 상태인 그룹(SD)과, 수면 부족 상태에서 멜라토닌을 투여받은 그룹(SD MEL), 멜라토닌만 투여받은 그룹(MEL), 스트레스 조절하는 그룹 (Stress CON), 정상 대조군(CON) 등 다섯 그룹으로 나눠 실험했다.
우선 다섯 그룹을 낮과 밤이 정반대로 바뀐 환경에서 4주간 지내게 한 뒤 SD 그룹과 SD MEL 그룹, Stress CON 그룹을 대상으로 96시간 동안 깊은 잠을 자지 못하게 했다. 세 그룹의 쥐들은 주변이 물로 둘러싸인 환경에서 화분을 뒤집어 높은 섬 같은 곳에서 지내게 했다.
쥐들이 렘(REM)수면에 빠지면 순간 중심을 잃고 물속에 빠지게 해 수면 부족 상태를 유발했다. 단 SD MEL 그룹은 실험과 함께 일주일 간 매일 아침 9시 멜라닌을 투여하고, Stress CON 그룹은 스트레스 요소를 줄이기 위해 다른 두 그룹보다 더 넓은 공간에서 지내게 했다.
이 후 다섯 그룹을 대상으로 인지 능력을 알아보는 '모리스의 수중 미로' 실험을 진행했다. 둥근 수조에 물을 반쯤 채운 뒤 수조 한 쪽에 수면에서 2cm 정도 잠긴 섬을 만든다. 이 후 쥐를 수조에 넣고 헤엄쳐 섬을 찾게 하는 실험인데 물을 뿌옇게 만들어 쥐들이 섬을 쉽게 찾을 수 없게 했다.
이 실험은 5일간 5번 진행했는데 실험 결과, 정상 대조군(CON)그룹에 비해 수면 부족 상태에 있는 쥐 그룹(SD)이 섬을 찾는 데까지 걸린 탐색시간과 탐색 중 오류, 경로의 길이, 수영 속도 등 모든 분야에서 수행 능력이 현저히 떨어지는 것으로 나타났다.
또 해마의 염증세포 반응을 비롯해 산화 스트레스 정도를 나타내는 4-hydroxynonena(4-HNEl)와 7,8-dihydro-8-oxo-deoxyguanosine(8-oxo-dG) 수치도 증가했다. 반면 정신지체와 자폐증을 막는 FMRP 단백질은 줄어든 것으로 나타났다.
산화 스트레스가 체내 지속적으로 쌓이면 세포 손상되면서 면역 체계가 약화돼 암 등의 질병의 유병률이 높아지고 노화가 촉진된다.
반면 수면 부족 상태에서 멜라닌을 투여받은 그룹(SD MEL)은 초반 실험에서 정상 대조군(CON)그룹보다 실수 없이 빠른 속도로 섬을 찾는 등 인지능력이 회복된 모습을 보였다. 산화스트레스를 나타내는 4-HNE와 8-oxo-dG수치를 비롯해 FMRP 단백질도 모두 정상치와 유사하게 회복됐다.
한설희 교수는 "수면 결핍은 뇌세포에 산화 스트레스성 염증 반응을 유도하며 신경세포에 FMRP 표현을 감소시킨다"며 "이는 수면 결핍이 인지기능을 떨어뜨리고 나아가서는 치매나 자폐와 같은 신경질환 발생과 밀접한 관련성이 있음을 보여주고 있다"고 말했다.
이어 "연구 결과 멜라토닌 투여로 수면 결핍으로 생긴 인지기능 이상과 뇌의 병리적 변화가 호전됐다"며 "알츠하이머병이나 자폐증의 치료에 있어 멜라토닌 혹은 멜라토닌과 유사한 물질들이 치료 효과를 나타낼 수 있는 것으로 기대한다"고 전했다.
학계에서도 이번 연구 결과에 주목하고 있다.
미국 페인스타인 의학 연구소(The Feinstein Institute for Medical Research)의 하르딕 파텔(Hardik Patel) 교수는 리뷰 논문을 통해 "이 논문은 수면 부족이 인지기능에 어떤 영향을 미치는지를 분자적 단위에서 이해할 수 있게 한 연구라는 데 의미가 있다"며 "그동안 수면 장애로 발생한 문제는 그 증상을 없애는 방법으로 치료했지만 앞으로는 보다 전체적이고 근본적인 치료를 할 수 있을 것"이라고 평가했다.
연구결과는 의학과 과학 중심의 세계 최대 출판사인 엘제비어(Elsevier)에서 발간하는 국제 학술지 신경과학(Neuroscience) 8월 호에 게재될 예정이다.
