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치매를 예방하는 또 한가지 방법?
인간이 겪을 수 있는 지독한 질병 중 하나인 퇴행성 정신질환은 점점 환자수가 늘어나는 추세입니다. 물론 인간의 평균수명이 길어지고 노인 인구가 많아지면서 생기는 자연스러운 추세라고 생각할 수도 있지만, 어떤 이들은 수명을 다 할때까지 정신적으로나 육체적으로도 건강하게 살다가는 경우도 상당히 많죠. 그 동안 전세계적으로 수 많은 박사들이 치매 예방과 치료에 엄청난 연구비를 써가면서 연구하고 있는 것을 생각해보면 무언가 중요한 것을 빠뜨리고 있는 것이 아닌가? 하는 생각이 들기도 합니다. 그렇다고 현재의 연구방향이나 노력이 소용 없다는 것은 아닙니다. 그 동안 노력한 결과로 그나마 병의 증세를 완화하고 진행을 막는 여러 치료법들이 시행되고 효과를 보고 있는것이 사실이기 때문이죠.
여기 소개한 글은 간단하게 우리가 일상 생활을 하면서 실천할 수 있는 건강유지법 중 하나라고 여겨집니다. 물론 사람에게 어떤 효과가 있을지는 모르죠. 하지만 알츠하이머병 환자에게서 하루주기(circadian rhythm)로 조절되던 유전자들의 발현에 문제가 생긴다는 것은 잘 알려져 있습니다. 이 하루주기 조절을 회복하면 놀랍게도 인지능력이나 기억능력 등이 향상되는 현상을 발견한 것입니다. 사람의 하루 주기는 뇌의 깊은 속 시교차상핵(suprachiasmatic nucleus, SCN)이라는 곳의 신경세포들에 의해 조절됩니다. 이 곳은 하루를 주기로 변하는 빛의 세기나 다른 요인들을 통해 계속 생체시계를 재설정하면서 주기성을 유지하죠. 그런데 식사 시간이 하루 주기성을 재설정하는데 중요한 역할을 할 뿐 아니라 이런 재설정이 알츠하이머병의 여러 증세를 완화하고 회복시킨다는 것을 발견한 것입니다. 생쥐를 이용한 실험이라 환경을 제어하는데 어려움이 없었지만 인간의 경우라면 더욱 복잡하고 다양한 요인들이 작용할 것이라는건 쉽게 예상할 수 있죠. 하지만 적어도 식사시간이나 취침시간, 점등시간등 일상을 유지해주는 것이 자칫 잃어버릴지도 모를 하루주기를 유지하는데 도움이 될 수 있다는 것을 알 수 있습니다. 그리고 더 나가서는 이렇게 하루주기를 유지하는 것이 인간의 뇌속 유전자들의 발현을 동기화 시켜 정상적인 뇌 활동을 유지하는데 도움을 줄 것이라는 점을 시사하고 있습니다.
식사 시간이 하루주기를 설정하는데 중요하다.
먹을 때 시간이 설정된다.
중간 중간에 금식을 하면 생물학적 시계가 조정되고, 알츠하이머병에 따른 수면장애가 개선된다.
생활의 리듬은 DNA에 박혀있다. 인간의 유전자 중 40% 이상이 24시간 주기에 맞추어 전사가 조절된다. 뇌 속 깊은 곳에 존재하는 일군의 신경세포들이 시간을 지키고 있다. 이들은 낮에 비치는 빛을 단서로 생물학적 분자 신호로 해석하고 이에 따라 세포수준에서의 시간을 주관한다. 음식에 반응하는 신진대사 또한 생물학적 시간을 조절한다. “식사-금식(feeding-fasting)의 주기는 우리 몸에 하루주기를 정립하기 위해 줄 수 있는 가장 강력한 신호 중 하나이다.” University of California, San Diego의 신경과학 및 병리학교실의 부교수인 Paula Desplats의 말이다.
수면주기는 우리 몸에서 가장 잘 알려진 일주기 리듬을 보여주며 알츠하이머병(AD)에 걸리면 심하게 영향을 받는다. “AD환자의 약 80%가 하루주기의 변화나 상실 증세를 보이며, 수면-깸이 바뀌는 것은 아주 분명한 징후라고 할 수 있습니다.” Desplats는 말을 잇는다. “이 환자들은 낮에 많이 졸고 밤에는 깨어 있으면서 혼란스러워하고 어떤 경우는 난폭해지기도 합니다.”
최근에 Cell Metabolism에 출판된 논문에 따르면 Desplats의 연구진은 AD가 발생하도록 유전자가 조작된 쥐를 이용하여 간헐적인 금식이 하루주기를 회복하는데 도움이 된다는 것을 밝혔다. 칼로리를 제한하거나 음식의 종류를 바꾸기 보다는 특정 6 시간 동안 금식을 시키는 것이다. 이들은 이렇게 식사를 제한하면 잠, 신진대사, 기억, 그리고 인지기능까지 향상시킨다는 것을 발견했다. 더 나가서는 아밀로이드의 침적과 신경염증관련 유전자들의 발현을 억제 시켰다. “AD에 의해 영향을 받는 유전자들 중 많은 것들이 하루주기의 영향을 받죠. 이는 이들 유전자들이 하루주기와 직접 관련이 있고 AD 발병에 중요한 기능과도 관련이 있다는 것을 말합니다.” Desplats는 간헐적 단식이 이들 유전자의 리듬을 되찾아 주었죠. 그런데 진짜 놀라운 것은 이렇게 리듬이 돌아 왔을 때 뇌 속 아밀로이드 침적의 완화, 그리고 인지능력과 수면-깸 행동이 개선된 정도 였습니다.” “이렇게 병에 좋은 효과가 클 줄은 생각도 못했죠.” Desplats의 말이다.
유전자 발현의 리듬을 찾은 것이 이런 효과의 원인 중 하나로 보인다. “우리가 식사를 할 때 하루주기에 영향을 줍니다.” University of Southern California의 노인학과 생명 과학 교수이자 USC longevity Institute의 Director인 Valter Longo의 말이다. 시간-제한 급식은 다른 대사과정에도 좋다. “아마도 같은 재설정 방법들이 있을 겁니다.” Longo의 말이다. 간헐적 단식은 전체적으로 체내 염증을 줄여주고 자가식작용(autophage)을 자극한다. 자가식작용은 아밀로이드를 비롯한 세포 부산물들을 청소하는 기능을 갖는다. 또한 에너지대사를 포도당에서 케톤(keton)으로 전환시켜준다. 케톤은 뇌에겐 더 좋은 에너지 원료이다.
“이 연구의 전망은 상당히 밝습니다.” Longo는 말했다. 이 발견은 앞으로 간단하면서도 비용이 싼 간헐적 단식의 임상시험에 중요한 원리를 입증, 제공한 것입니다. “뇌는 언제나 가장 매력적인 기관입니다. 뇌는 생물학적 과정을 넘어서, 각자의 개성, 우리의 기본 핵심, 우리의 생각, 인지 능력, 우리가 누구인지 등이 자리잡고 있는 기관이죠.” Desplats의 말이다. 연구자들이 환경적 시간-지키미들이 어떻게 유전자를 동기화하고 뇌에 영향을 주는지 알아낼 수록, 우리가 생각했던 것 보다 초, 분, 시간, 날 그리고 계절 단위로 삶을 영위하는데 더 신경을 써야할 지도 모르겠다.
<이글은 아래의 기사를 번역한 것입니다.>
Iris Kulbatski, PhD (2023) You are when you eat. The Scientist Nov. 20, 2023
<원 기사의 references>
1. Zhang R, et al. A circadian gene expression atlas in mammals: implications for biology and medicine. PNAS. 2014;111(45):16219-16224.
2. Hastings MH, et al. Generation of circadian rhythms in the suprachiasmatic nucleus. Nat Rev Neurosci. 2018;19(8):453-469.
3. Whittaker DS, et al. Circadian modulation by time-restricted feeding rescues brain pathology and improves memory in mouse models of Alzheimer's disease. Cell Metab. 2023;35(10):1704-1721.e6.