왜 잠 못자면 죽을까?…수면부족이 죽음 일으키는 이유 밝혀졌다

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윤태희 기자

업데이트 2020-06-09 15:51

입력 2020-06-09 15:51

왜 잠 못자면 죽을까?…수면부족이 죽음 일으키는 이유 밝혀졌다(사진=123rf)

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수면 부족은 졸음과 피로 그리고 집중력 저하 등을 일으키는데 이런 상태가 장기화하면 결국 죽음에 이를 수 있다고 알려져있다. 최근 미국 하버드의대 연구진은 수면 부족이 이처럼 지속하면 죽음으로 이어지는 메커니즘(기전)을 알아냈다고 밝혔다.

수면은 살아있는 동물에게 있어 매우 중요한 요소이지만, ‘동물은 왜 잠을 자야 하는가?’라는 질문은 아직 풀리지 않았다. 하지만 1989년 미국 시카고 기반 연구자들이 발표한 한 연구에서는 강제로 불면 상태를 유지하던 쥐들이 모두 죽음에 이르렀기에 동물은 잠들지 않는 상태가 계속되면 결국 죽는다는 것이 확인됐다.

하버드의대 연구진은 이처럼 수면과 죽음 사이의 관계를 풀어내기 위해 뇌 신경세포인 뉴런을 열에 민감하도록 유전자를 조작한 과일 초파리들을 따뜻한 방에서 사육함으로써 이들을 잠들지 못하게 하는 불면 실험을 진행했다. 이 실험에서 노랑초파리들의 불면 상태가 열흘 이상 지속하면 폐사율이 급격히 상승해 보통 40일의 수명을 지닌 이들 초파리는 20일 만에 100% 죽는 것으로 확인됐다. 즉 이들 초피리에게서도 잠이 들지 않는 상태가 계속되면 죽는 것이 확인된 것이다.

이들 연구자는 불면 상태가 지속된 초파리들의 체내를 샅샅이 살폈다. 그 결과, 장내에서 활성산소종(ROS)으로 불리는 산소분자에 대한 반응성이 높은 분자군이 축적되는 것으로 나타났다.

초파리의 불면 상태가 1일, 7일, 10일 지속했을 때 장내 활성산소종이 각각 축적한 모습.(사진=Vaccaro et al, 2020)

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연구진이 함께 공개한 사진은 왼쪽부터 순서대로 불면 1일차, 7일차, 10일차의 장내 모습을 보여주는 데 활성산소종이 축적돼 있는 부분은 색이 칠해져 있다. 불면 상태가 계속되면 활성산소종의 농도가 장내에서 높아진다는 것을 시각적으로 보여주는 것이다.

또한 이번 실험에서는 불면 상태에서 활성산소종이 축적되는 부위가 장에 한정된다는 것도 확인됐다.

활성산소종은 장을 제외한 뇌와 근육, 지방체 그리고 정소에는 축적되지 않는 것으로 나타났다.(사진=Vaccaro et al, 2020)

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공개된 또 다른 사진은 초파리의 뇌와 근육, 지방체 그리고 정소에서 평소 상태(이미지 상단)와 불면 상태(이미지 하단)에 변화가 없고 불면 상태가 지속해도 활성산소종이 축적되지 않는다는 것을 보여준다.

이에 따라 연구자들은 이런 현상이 초파리 이외의 동물에서도 발생하는지를 알아내기 위해 쥐를 이용한 추가 실험을 진행했다. 그 결과, 5일 동안 불면 상태가 지속된 쥐들의 소장과 대장에서는 활성산소종이 축적된 것으로 나타났다.

이에 대해 이들 연구자는 다른 동물을 대상으로 실험을 진행해도 수면 부족으로 인해 활성산소종이 장에 축적되는 현상은 달라지지 않을 것이라고 말했다.

이들은 또 불면 상태에 따라 생성되는 장내 활성산소종이 죽음의 원인임을 입증하기 위해 초파리에게 항산화물질을 함유한 음식을 먹여 장내 활성산소종을 중화하는 실험을 진행했다.

여기서도 항산화물질이 투여된 초파리는 불면증이 이어져도 평소 상태와 같은 활동을 계속하고 통제군과 같은 수명을 보인 것으로 나타났다. 아울러 장내에서 항산화 효소를 과잉 생성하도록 유전자를 조작한 초파리는 불면증이 지속해도 일반적인 초파리와 같은 수명을 보였다. 이 때문에 이들 연구자는 장내 활성산소종이 수명에 핵심적인 역할을 하고 있다고 결론지었다.

자세한 연구 성과는 세계적 의학지 셀(Cell) 최신호(6월4일자)에 실렸다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr