수면 부족으로 사망에 이르는 메커니즘은? 
수면 부족으로 사망에 이르는 메커니즘은? 
  • 김정은 기자
  • 승인 2020.06.09 13:19
  • 댓글 0
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ⓒ 데일리포스트 이미지 출처=Pixabay 제공
ⓒ 데일리포스트 이미지 출처=Pixabay 제공

[데일리포스트=김정은 기자] 수면 부족은 건강을 악화시키고 업무 처리 능력과 대인 관계, 나아가 개개인의 행복까지 영향을 미친다. 또 며칠간 잠을 자지 못하는 상태가 계속되면 결국 죽음에 이르는 것으로 알려져 있다. 

수면은 아직도 신비에 싸여있는 미지의 세계다. 여전히 완전히 밝혀지지 않은 수면을 규명하기 위한 다양한 연구가 이뤄지고 있다. 이런 가운데 하버드 의대 연구팀이 수면 부족이 죽음으로 이어지는 메커니즘을 밝혀 주목 받고 있다.  

◆ 죽음까지 부르는 수면 부족

인간을 포함한 많은 생물은 무한히 활동할 수 없으며 피로가 누적되면 주기적으로 뇌의 활동을 회복하기 위한 생리적인 의식상실 상태 즉 ‘수면’ 상태로 전환된다. 수면은 우리가 활동하고 건강을 유지하는데 아주 중요한 역할을 하며 인간은 대체로 인생의 약 3분의 1의 시간을 잠을 자는데 사용하고 있다. 

그러나 ‘생물은 왜 잠을 자는가?’에 대한 라는 의문은 아직도 해명되지 않은 상태이며, 많은 사람들이 불면증에 시달린다. 1989년 발표된 실험에서 강제로 불면 상태를 유지한 실험용 쥐가 모두 죽어, 극단적 수면부족 상태가 계속되면 결국 죽음에 이르게 된다는 사실이 알려졌다. 

이러한 수면과 죽음의 관계에 대해 규명한 것은 하버드 대학 신경생물학과 연구팀이다. 연구팀은 신경 세포(뉴런)가 열에 민감해지도록 유전자를 조작한 노랑초파리(Drosophila melanogaster)를 따뜻한 방에서 사육해 잠을 재우지 않는 실험을 실시했다. 

ⓒ 데일리포스트 이미지 출처=하버드대 연구팀 논문
ⓒ 데일리포스트 이미지 출처=국제학술지 셀(Cell)에 발표된 하버드대 연구팀 논문

이 실험을 통해 노랑초파리는 불면 상태가 10일 이상 지속되면 사망률이 급격히 상승하고, 일반적으로 40일의 수명을 가진 노랑초파리가 20일이면 100% 죽는다는 것을 발견했다. 노랑초파리 역시 잠들지 못하는 상태가 계속되면 죽는다는 것이 확인된 것. 

◆  불면 시 사망을 유발하는 장(腸)의 역할 규명 

연구팀이 불면 상태가 이어진 노랑초파리를 분석한 결과, 장내에서 활성산소(ROS, Reactive Oxygen Species)로 불리는 산소 분자에 대한 반응성이 높은 분자군이 축적되는 사실을 발견했다. 

아래 이미지가 실험에 사용된 '노랑초파리의 장(Gut, 腸)'이다. 왼쪽부터 순서대로 ▲불면 1일째 ▲불면 7일째 ▲불면 10일째 시기별 순서로 정렬되어 있으며, 밝은 색상이 활성산소를 축적한 부분이다. 불면 상태가 계속될수록 장내 활성산소 농도가 높아진다는 것을 확인할 수 있다. 

ⓒ 데일리포스트 이미지 출처=하버드대 연구팀 

실험에서는 불면 시 활성산소의 축적 부위가 장으로 한정되어 있다는 사실도 판명됐다. 아래 이미지를 보면 노랑초파리의  ▲Brain(뇌) ▲Muscle(근육) ▲Fat body(지방체) ▲Testes(생식기관)에서는 활성산소가 축적되지 않는 것을 알 수 있다. 

ⓒ 데일리포스트 이미지 출처=하버드대 연구팀 

노랑 초파리 이외의 동물에서도 같은 현상이 나타나는지 확인하기 위해 연구팀은 쥐를 이용해 추가 실험을 실시했다. 그 결과, 5일간 불면 상태가 이어진 쥐의 소장과 대장에서도 활성산소의 축적이 확인됐다. 이를 통해 “수면 부족으로 인한 활성산소는 장내에 축적된다”고 연구팀은 설명했다. 

이어 연구팀은 불면 상태에서 생성되는 장내 활성산소가 죽음의 원인임을 입증하기 위해, 노랑초파리에 항산화화합물을 포함한 먹이를 제공하고 장내 활성산소를 중화하는 실험을 진행했다. 실험 결과, 항산화화합물을 투여한 노랑초파리는 불면이 계속되고 있음에도 일상 활동을 이어갔으며, 일반적인 개체와 수명에서도 차이가 없었다. 

또, 장내에서 항산화효소를 과잉 생산하도록 유전자 조작을 한 노랑초파리 역시 불면 상태가 이어져도 일반 개체와 동등한 수명을 나타냈다. 이에 연구팀은 "장내 활성산소가 불면으로 인한 죽음의 중심적 역할을 하고 있다"고 결론 내렸다.

한편, 하버드대 연구팀은 후속 연구로 장내 활성산소 축적이 죽음으로 이어지는 생물학적 경로를 규명할 예정이다. 



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