[슬립테크 2021] "단 하루만 수면 부족해도 뇌 대사 노폐물 제거 기능 손상시켜"

작성일 | 2021-05-24 14:19:46

 "단 하루만 수면 부족해도 뇌 대사 노폐물 제거 기능 손상시켜"

노르웨이 오슬로대학병원 연구팀, 신경학 저널 뇌에 MRI 촬영 분석 연구결과 발표

[메디게이트뉴스 서민지 기자] 단 하루만이라도 잠을 제대로 자지 못하면 뇌 대사의 노폐물 제거 기능이 손상되는 것으로 나타났다. 이는 그 다음날 충분히 수면을 취해도 회복되지 않는 것으로 밝혀졌다. 

퍼 크리스챤 아이드(Per Kristian Eide) 노르웨이 오슬로대학병원 신경외과 교수(오슬로의대 임상의학연구소) 연구팀은 최근 신경학 저널 뇌(Brain)에 '수면 부족은 인간 뇌의 분자 제거를 손상시킨다(Sleep deprivation impairs molecular clearance from the human brain)'를 주제로 논문을 게재했다.
 

표 = Sleep deprivation impairs molecular clearance from the human brain연구 요약(출처 오슬로대학병원 연구팀)

 

수면은 인지기능 등을 포함해 인간의 삶에 있어서 필수적인 요소로, 인간이 삶의 3분의 1을 차지한다. 

앞선 연구를 통해 수면이 뇌 간질 부피분율을 60% 증가시켜 피질에서 아밀로이드-β를 2배 더 빠르게 제거한다는 것이 밝혀졌다. 이는 알츠하이머 병의 전임상 단계에서 수면 장애에 대한 보고와 함께 반향을 일으켰다.

마우스 알츠하이머병 모델 시험에 따르면, 급성 수면 부족 후 신경 활동의 대사 부산물인 아밀로이드-β의 간질 수준이 증가했으며, 만성 수면 부족시 아밀로이드-β 형성을 증가시키는 것으로 나타났다. 즉 깨어있는 동안 축적되는 뇌 대사성 노폐물 제거와 회복을 위해 반드시 수면이 필요하다는 의미다.

다만 현재 연구에서 수면 또는 수면 부족이 인간 두뇌의 분자 제거에 영향을 미치는지 여부는 생체 내 에서 입증된 적이 없다.

이에 연구팀은 수면 부족이 인간 뇌의 분자 제거에 영향을 미치는지를 확인하기 위한 생체 내 연구를 시행했다. 연구를 위해 추적자 분자 역할을 하는 MRI 조영제 가도부트롤(0.5ml의 1mmol/ml)을 척수강 내에 투여했으며, 1일차, 24시간, 48시간, 4주 시점에서 MRI를 촬영하고 전체 뇌를 프리서퍼(FreeSurfer·뇌 이미징 소프트웨어 패키지)에서 분석해 85개의 하위 영역을 평가하는 방식으로 이뤄졌다.

조영제 투여 전, 0~1.5시간, 1.5~3시간, 4.5~7시간(1일), 24시간(2일), 48시간(3일), 4주 후 등 여러 시점에서 MRI를 촬영했다.

수면 부족 코호트(n=7)는 1일 저녁부터 2일 아침까지 깨어있었으며, 2일부터 3일은 제한 없이 잠을 잘 수 있었다. 연령과 성별이 일치하는 대조군(n = 17, 수면 그룹)은 1일부터 3일까지 자유 수면이 허용됐다.
 

사진 = 수면 부족시 뇌 추적물질 제거 기능이 손상되는 것을 보여주는 MRI 사진


이번 연구에서 유일한 개입은 수면 부족이었으며, 두 그룹은 연령, 성별, 체질량지수(BMI) 등이 모두 유사했다. 수면부족 그룹은 1~2일 수면을 취하지 않았고 수면 그룹은 1~2일 평균 6.4±1.9시간의 수면을 취했다. 주관적인 수면의 질은 10명의 개인에서 '깊게', 5명은 '중간', 두명은 '얕게' 나타났다.

연구팀은 "MRI 이미지를 분석한 결과, 수면 부족으로 인해 대뇌 피질, 백질 및 변연 구조를 포함한 대부분의 뇌 영역에서 추적 물질의 제거 기능이 손상됐다"면서 "수면 부족 후 뇌 조직의 추적 수준이 더 높았 으며, 특히 수면 부족 후 추적 물질 제거 기능은 전두엽, 측두엽, 정수리 및 대상 피질 영역에서 가장 많이 손상된 것으로 나타났다"고 설명했다.

연구팀은 "단 하루의 수면 부족으로도 인간 뇌의 분자 제거 기능이 감소된다는 의미"라며 "더욱이 수면 박탈 그룹에서 손상된 뇌 청소·회복 기능은 모두에게 자유 수면이 주어진 2일~3일의 후속 수면으로 보상되지 않았다"고 밝혔다.

실제 두 그룹 모두 하룻밤 후에 상당한 트레이서(tracer) 농축이 나타났으며, 수면 부족 그룹은 하룻밤 후 뇌 척수액(CSF) 트레이서(tracer)의 양이 증가하는 것으로 나타났다. 

연구팀은 "단 하루의 수면 박탈로 편도체, 해마, 핵 축적체, 전두엽 피질, 인슐라, 싱글럼(cingulum) 등 분자 제거 기능(클리어런스)이 손상됐다"면서 "24시간~48시간 사이에 어떤 그룹에도 수면제한이 주어지지 않았으나, 수면 부족 그룹에서 48시간동안 뇌 척수액 트레이서가 계속 상승했다. 1일 회복기간만으로 수면 손실을 보상할 수 없다는 것을 의미한다"고 해석했다.

연구팀은 "이미 수년 전부터 급성 수면부족이 기억, 학습, 집중력, 정서적 반응 등 광범위한 인지 기능에 부정적 영향을 준다는 학설이 제기돼왔으며, 불면증이 심화돼 만성 수면 부족이 되면 신경퇴화, 알츠하이머 치매, 사망으로 이어질 수 있는 것으로 나타났다"면서 "이번 연구를 통해 처음으로 수면이 인간의 뇌 분자 제거에 수면이 영향을 미친다는 것을 입증했으며, 단 하루라도 수면이 부족했다면 뇌의 기능은 손상되고 이는 다음 날의 수면에 의해서도 보상될 수 없다는 증거를 제공했다"고 밝혔다.

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