뇌 생체 시계 멈춰도 간이나 피부 햇빛의 변화에 반응
늦은 밤 자지 않고 텔레비전 화면이나 휴대폰을 집중해 보고 있으면 인체의 장기, 간이 이를 알 수 있을까? 야간에 그런 활동이 감지되면 간이 24시간 주기 리듬을 망가뜨려 건강에 문제가 생기기 쉽게 만들 수 있다.

이것이 캘리포니아 대학교 어바인의 과학자들이 스페인 바르셀로나의 생체 의학 연구소와 공동으로 실시한 2건의 새로운 연구로부터 얻은 1가지 교훈이다.

이번에 발표된 이들 연구는 특별히 키운 생쥐를 이용해서 물질대사를 조절하는 생체시계의 네트워크를 분석했다. 연구가들은 인체의 여러 가지 24시간 주기 시계들이 뇌의 시상하부의 중추 (생체) 시계와는 별도로 작동할 수 있는 것으로 의심했지만 지금까지는 이론을 테스트할 방법이 없었다고 2건의 연구 중 1건의 책임 저자로 캘리포니아 대학교 어바인의 후성 유전학 및 물질대사 센터의 책임자인 파올로 사소네-코르시가 말했다.

그런 장애를 극복하기 위해 과학자들은 생쥐의 24시간 주기 시스템 전체를 무력화시키고 그 후 개별적인 시계들을 작동시키는 방법을 생각해냈다. 실험을 위해 그들은 간이나 피부 속에 있는 시계들을 작동시켰다. 결과는 아주 놀라웠다고 생물화학 교수인 사소네-코르시가 말했다. 간이나 피부가 바로 햇빛의 영향을 받을 것으로는 아무도 생각하지 못했다고 그는 부언했다.

예를 들면 뇌의 중추 시계를 포함한 다른 모든 생체 시계들이 폐쇄되어도 간은 몇 시인지를 알고 낮이 밤으로 변하면서 생기는 햇빛의 변화에 반응했고, 식사 시간에는 음식을 소화할 준비를 하거나 글루코오스를 에너지로 변환하는 것과 같은 중요한 기능들을 유지했다.

간의 24시간 주기 시계가 아마도 다른 기관들로부터 신호를 받아서 햇빛을 탐지할 수가 있었던 듯하다. 생쥐가 계속적인 어둠 속에 놓여있을 때에만 간의 시계가 작동을 멈추었다.

후속적인 연구에서 캘리포니아 대학교 어바인과 바르셀로나의 연구원들은 다른 생체 시계들을 단계적으로 이용해서 서로 다른 기관들이 어떻게 서로 소통하는지를 살펴보려고 한다고 사소네-코르시는 말했다.

그는 계속해서 이렇게 말했다. “이번 연구가 미칠 영향은 엄청나다. 이들 생쥐를 이용해서 이제 우리는 인체의 24시간 주기 리듬과 노화과정과 전반적인 안녕을 좌우하는 물질대사 경로를 파악하는 일을 시작할 수 있다.”

이전의 연구들에서 사소네-코르시는 24시간 주기 시계가 수면 박탈이나 음식이나 운동 같은 요인에 의해 어떻게 개편되는지를 연구했다. 잠자기 직전에 컴퓨터나 텔레비전이나 혹은 휴대전화의 빛에 노출되는 것도 생체 시계를 교란할 수 있다. 현대적인 생활양식 때문에 사람들의 24시간 주기 시스템이 쉽게 교란된다고 사소네-코르시는 말했다. 그 결과 우울증, 알레르기, 조로증, 암 및 여타 건강 문제들이 생길 수가 있다. 추가적인 생쥐 실험으로 인간의 생체 시계가 덜 어긋나도록 만들 방법을 찾아낼 수 있을 것이라고 그는 부언했다.

참조:
1) P. S. Welz et al., "BMAL1-Driven Tissue Clocks Respond Independently to Light to Maintain Homeostasis" Cell. 2019 May 30;177(6):1436-1447.e12.

2) K. B. Koronowski et al., "Defining the Independence of the Liver Circadian Clock" Cell. 2019 May 30;177(6):1448-1462.e14. doi: 10.1016/j.cell.2019.04.025.