황준호기자
최악의 폭염과 열대야가 이어진 3일 서울 영등포구 한강시민공원을 찾은 시민들이 강바람을 맞으며 더위를 식히고 있다./김현민 기자 kimhyun81@
[아시아경제 황준호 기자] 무더운 여름철 낮시간에는 나른함을 이기기 힘들고 밤에는 잠을 못 이루는 열대야 수면의 원리가 규명됐다. 기온이 수면중추 신경세포의 활동에 영향을 미치면서 열대야의 잠 못드는 밤을 만든다는 것이다. 이를 규명한 국내 연구진은 수면 장애를 해소할 실마리가 될 수 있을 것으로 평가했다.
21일 울산과학기술원(UNIST)에 따르면 UNIST 생명과학부의 임정훈 교수팀은 초파리 모델을 활용해 '기온에 따라 수면 패턴이 변하는 원리'를 밝혀냈다.
연구팀은 기온에 따라 억제성 신경전달물질인 '가바(GABA)'가 제어돼 수면조절 신경세포들 간의 연결 부위(시냅스)가 사라지게 되고 이는 수면 패턴에 영향을 준다고 밝혔다.
기온 변화에 따른 수면행동이 '수면촉진 신경세포(dFSB)'의 가바 수용체(Rdl)를 통해 조절되는 현상 규명한 그림.
연구팀은 '셰이커(Shaker) 유전자'에 돌연변이가 발생한 초파리를 활용해 이 같은 사실을 규명했다.
셰이커 유전자가 만드는 단백질은 뇌 속에서 칼륨 이온이 지나는 통로를 만든다. 이 단백질이 결핍되면 신경세포를 과도하게 활성화 시켜 수면을 억제한다. 연구팀은 이 돌연변이 초파리가 기온이 높은 환경에서 배양할 경우 수면 억제 현상을 보이지 않았다고 밝혔다.
연구팀은 이 돌연변이 초파리를 연구한 결과 기온이 높아지면서 GABA를 생산하는 신경세포와 dFSB 사이의 시냅스가 사라져 잠을 더 잘 수 있게 됐다는 사실을 파악했다.
특히 기온에 따라 dFSB를 조절하는 신호가 달라진다는 사실도 알아냈다. 낮은 기온(21℃)에서 가바가, 높은 기온(29℃)에서는 또 다른 신경전달물질인 도파민이 dFSB의 활성을 제어한다는 것이다.
기온 변화에 의한 가바(GABA) 생성 신경세포과 수면촉진 신경세포(dFSB) 간의 시냅스 가소성을 나타낸 그림.
김지형 UNIST 생명과학과 박사과정 연구원은 "GABA 신호전달 시냅스가 사라지는 높은 온도에서는 수면촉진 dFSB의 도파민 반응성이 활발해진다"며 "이 현상은 기온 변화에 따른 가바 신호전달체계의 가소성이 또 다른 신경전달물질인 도파민의 작용에도 관여한다는 걸 보여주는 매우 중요한 발견”이라고 설명했다.
임정훈 교수는 "이번 연구는 '기온'이라는 환경요인이 수면촉진 신경세포(dSFB)의 가소성을 어떠한 방식으로 이끄는지, 또 어떻게 수면이라는 복합적인 행동으로 구현되는지 신경유전학적으로 설명한 것"이라며 "춘곤증이나 여름철 열대야 현상 등으로 인한 수면패턴의 변화를 이해하고, 이로 인한 수면장애를 해소할 실마리가 될 수 있을 것"이라고 밝혔다.
이번 연구결과는 국제학술지 커뮤니케이션스 바이올로지 15일자에 실렸다.
황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr<ⓒ경제를 보는 눈, 세계를 보는 창 아시아경제(www.asiae.co.kr) 무단전재 배포금지>