“사랑 호르몬 (love hormone)”으로 알려진 옥시토신(oxytocin). 이 옥시토신은 사랑이나 유대감을 느낄 때 예를 들자면 엄마가 자신의 아이를 봤을 때 분비되는 호르몬이다. 일반인에게는 사랑을 느끼게 해주는 것으로 알려지다 보니 사랑을 받고 싶을 때 향수처럼 몸에 뿌리는 스프레이가 나올 정도다.

이런 오해(?)는 들쥐(Prairie vole)의 생활특성을 연구하면서 발생하였다. 다른 쥐들은 대부분 일부다처제 내지는 일처다부제로 자신의 짝짓기 상대에 대한 충성도가 떨어지는데, 이 종(Microtus Ohrogaster, 일반명 prairie vole)은 특이하게 일부일처제의 가족관계를 유지한다. 어떻게 이런 행동에 차이가 나왔을까? 우선 이 바소프레신이라는 호르몬에서 차이를 볼 수 있었다. 즉, 바소프레신이라는 호르몬의 수용체(avpr1a)가 뇌의 보상회로 부위에서 발현되는 특징을 보였고 이것이 어떤 개체와 관계를 계속 유지하게 되는 원인이라는 주장이 제기 되었다. 바소로프레신은 항이뇨호르몬(Anti-Diuretic Hormone)으로 잘 알려져 있지만 뇌 여러 부위에 그 수용체가 존재하는 것으로 미루어 다른 기능도 갖는 것이 분명하다. 옥시토신과는 불과 2 개의 아미노산만 다른 호르몬으로 이 avpr1a 바소프레신 수용체는 옥시토신에도 반응할 수 있다. 이어진 돌연변이와 호르몬 투여 실험연구들이 이 들쥐의 일부일처제 행동이 avpr1a 바소프레신 수용체 유전자의 조절부위에 생긴 반복서열 때문이라고 밝힌 바가 있다. 결론적으로 이 avpr1a 수용체에 옥시토신이 작용하여 단일 배우자에 대한 친밀한 유대관계를 만들고 같은 성별을 가진 개체에 대해서는 공격성향을 만드는 것으로 여겨지게 되었다.

 하지만 옥시토신과 avpr1a 바소프레신 수용체의 기능에 대한 새로운 연구 결과가 지난 1월에 Neuron지에 발표되었다(Berendzen 등). 즉, 이 바소프레신 수용체가 없는 들쥐를 만들었고 이들의 행동에 변화가 생겼는지를 조사하였다. 연구자들은 당연히 이들의 익숙한 배우자에 치중하는 행동이 없어질 것으로 기대했으나 실험결과 놀랍게도 이들 야생 들쥐와 마찬가지로 계속 일부일처제를 선호하는 것으로 나타났다. 이런 결과는 2022년 5월에 PNAS(Taylor 등)에도 햄스터를 이용하여 비슷한 결과를 얻은 바가 있다. 즉, avpr1a 수용체가 oxytocin에 반응하여 일부일처의 행동과 같은 성별에 대한 적대감을 유발한다는 것은 그리 단순하지 않을 가능성이 높아졌다.

예전에 있었던 실험들과 다른 실험결과는 많은 논란을 일으키고 있다. 우선 예전의 실험들은 성체를 이용한 실험들인 반면 이번 실험은 애초에 이 유전자가 없이 발생을 해서 어른이 된 개체를 사용했다는 점이 다르다. 따라서 발생과정에서 옥시토신에 의한 유대관계 형성이 애초에 없었다면 다른 대체 회로가 생겼을 수도 있다는 것이다. 이는 흔히 발생과정에서 매우 중요한 역할을 하는 유전자를 없에도 정상 발생하는 경우처럼 다른 생리학적 신경회로가 일부일처의 유대관계를 유지하고 동성에 대한 적개심을 갖는데 관여한 것이 아닌가? 하는 추측을 할 수 있다.

<English version>

Oxytocin, also known as the "love hormone," is a hormone secreted when feeling love or a sense of connection, for example, when a mother sees her child. It has been known to make people feel love and is even available as a spray that people use when they want to receive love, like a perfume.

This misconception(?) arose when studying the behavior of prairie voles. While most other rodents are mostly promiscuous and polygamous, prairie voles unusually maintain a monogamous family relationship. Researchers found that there was a difference in the expression of vasopressin receptor(avpr1a) that shows characteristics of being expressed in the reward circuitry of the brain and is believed to be the cause of an individual maintaining a relationship with a particular partner.

While vasopressin is well-known for its function as an anti-diuretic hormone, it is also clear that it has other functions considering that its receptor presents in various parts of the brain. The avpr1a receptor can also respond to oxytocin, a hormone that differs from vasopressin by only two amino acids. Mutations and hormone administration experiments have shown that the monogamous behavior of prairie voles is due to a repetitive sequence in the regulatory region of the avpr1a vasopressin receptor gene that responds to oxytocin.

However, new research on the function of oxytocin and the avpr1a vasopressin receptor was published in Neuron in January (Berendzen et al.). Researchers created mice without the vasopressin receptor and investigated whether their behavior changed. While it was expected that they would no longer prefer their familiar partners, the surprising result was that they continued to prefer monogamy like wild prairie voles. Similarly, in May 2022, a study using hamsters published in PNAS (Taylor et al.) showed similar results. It is now highly likely that the idea that the avpr1a receptor responds to oxytocin to create the monogamous behavior and the same-sex hostility is not that simple.

The discrepancy between previous experiments and recent results are causing a lot of controversy. First of all, the previous experiments were conducted using wild type adults, while this experiment was conducted with subjects that were grown up to an adult without this gene. Therefore, if there was no oxytocin-induced bonding during the developmental process, it is possible that other alternative circuits may have been formed. This is similar to cases where normal development occurs even in the absence of genes that play a very important role in the developmental process, suggesting that other physiological neural circuits may have been involved in maintaining some degree of bonding and contributing to same-sex animosity.

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<Further Readings>

Berendzen, Sharma, Mandujano, and Wei et al.,2023, Oxytocin receptor is not required for social attachment in prairie voles. Neuron. https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(22)01084-4

Goodwin N, 2023, Prairie voles without oxytocin receptors can bond with mates and young. EurekAlert! https://www.eurekalert.org/news-releases/977026

Mesa N, 2023, Monogamous rodents don’t need “Love Molecule” to pair up. TheScienctist.. https://www.the-scientist.com/news-opinion/monogamous-rodents-dont-need-love-molecule-to-pair-up-70924

Rubenstein DR and Alcock J. 2019, Animal Behavior 11th ed.  Chap.3. pp86-89.

Taylor JH, Walton JC, et el., 2022, CRISPR-Cas9 editing of the arginine–vasopressin V1a receptor produces paradoxical changes in social behavior in Syrian hamsters. Proc. Nat. Acad. Sci. 119: https://doi.org/10.1073/pnas.2121037119.