철야작업, 하룻밤도 살찔 위험성이 있다.

철야작업, 하룻밤도 살찔 위험성이 있다.

출처 : 유튜브

수면 부족으로 살이 찌는 것은 잘 알려져 있지만, 그 메커니즘은 아직 잘 알려져 있지 않다. 렙틴 (Leptin)과 그렐린 (Ghrelin) 등 이른바 '수유 호르몬'의 변조가 원인인 것은 아닐까 알려져 있지만, 이번에 철야 작업 등 단기간 급속한 수면 부족으로 신진 대사 조절에 필요한 골격 근육 (Skeletal Muscle)의 조직 변화와 후천적인 유전자 변이의 영향을 살이 찔 수 있다는 논문이 나왔다.

수면 부족으로 인해 사카디안 리듬이 흐트러진다.

교대 근무 등으로 인한 만성적인 수면 부족이나 해외 여행 등 시차의 영향으로 수면 장애가 발생하면 비만과 대사 증후군, 2형 당뇨병에 걸릴 위험이 높아진다. 이것은 사카디안 리듬이라는 체내 시계가 변조를 초래하여, 신체의 대사 기능에 영향을 미치는 결과라고 생각되어 왔다.

근육량이 떨어지고 지방의 연소가 낮아져 호흡에 의한 열량 대사 효율이 떨어지는 등에 의한 것으로 여겨져 왔지만, 자세한 메커니즘은 아직 잘 알려져 있지 않다. 이에 대해 스웨덴 웁살라 대학 등의 연구 그룹이 하룻밤의 급격한 수면 부족, 즉 철야 작업이 유전자 단계에서 어떤 생리적인 영향을 미치고 있는지를 조사해 그 결과를 미국의 과학 잡지 "Science Advances"의 온라인 판에 발표했다.

사카디안 리듬도 유전자에 의해 제어되고 있지만, PER , PAS (PER, ARNT, SIM) 등 관련 유전자 군, CLOCK , BMAL1 , CRY  같은 유전자가 있다.

이 가운데는 BMAL1은 포유류의 사카디안 리듬에 관련된 유전자가 중요하며, 이 유전자를 비정상적 발현 시키거나 녹아웃 (절제)시키면, 실험쥐(야행성이므로 인간은 밤낮 역전)의 경우 지방 대사가 이상해지지만 이것은 골격근의 BMAL1 유전자가 변조되는 것이 원인인 것 같다고 한다. 또한 인간은 수면 부족으로 유전자가 후천적으로 변화되어 사카디안 리듬에 관련된 유전자 골격근의 CRY과 BMAL1 등의 기능이 감퇴하는 것을 알 수 있다.

이러한 것을 배경으로 이번에 연구 그룹은 밤새 철야 작업을 하는 등 급격한 수면 부족이 골격근의 유전자의 기능과 후천적 인 유전자 변이에 어떻게 관련되어 있는지를 확인했다고 한다. 왜냐하면 골격근은 인간의 신체의 단백질 중 50 ~ 75 %를 차지할 정도로 큰 비중을 가지고 있는 최대의 에너지 대사 기관이며, 골격근에 있는 사카디안 리듬에 관련된 유전자가 수면 부족으로 변화하는 경우에 큰 영향을 신체에 미칠 것으로 생각되기 때문이다.

골격근은 몸을 지탱하고 골격을 움직이기 위한 근육이며, 단백질 등의 영양과 수분을 저축 (동화 Anabolism), 영양섭취가 부족하거나 수분이 부족 할 때 분해(이화, Catabolism)를 하고 그들을 공급하는 대사 기능을 가진다. 당뇨병의 초기 치료에 적당한 운동이 권장되는 운동에 의해 골격 근육이 늘어나면서 기초 대사량이 상승하여 에너지가 소비되어 당 대사가 활발해지기 때문이다.

또한 골격근은 손상되거나 줄어들거나 하는 경우도 신속하게 재생할 수 있다. 이것도 골격근이 가진 분화(이화)하는 능력에 의한 것이지만, 반대로 노화와 영양 부족, 노쇠 등으로 골격근이 감소(위축)하면 골격 근육이 지방 세포로 분화하는 것도 알려져 있다.

출처 : 유튜브

골격근의 사카디안 리듬 관련 유전자

이번 논문의 연구 그룹은 건강한 백인 남성 15명 (연령 22.3 세 ± 0.5 세, BMI 22.6 ± 0.5kg / 평방 미터, 수면 7-9 시간으로 수면의 평균적인 질을 가진, 과도한 음주를 하지 않고 담배도 피우지 않는 사람)을 대상으로 사전 설문 조사에서 각각 아침형 군 또는 저녁형 군 여부를 확인하여 철야 군과 수면 군으로 나누어 교대로 2세션 실험했다.

실험을 시작 전날 19시 30분에 각 군에 개개인의 필요 에너지의 1/3의 저녁밥을 먹게하고 전원에게 22시 30분 8.5 시간의 수면을 취해달라고 했다. 다음날이 실험 시작일로 각각 아침 점심 저녁에 등 칼로리 음식을 20분 이내에 취해달라고 했으며, 15분간 산책을 두 번 하도록 했다.

철야 군과 수면 군의 실험을 시작하고서 철야 군은 방의 불을 250 ~ 300 럭스로 계속 자고 않도록 모니터링 하고 완전한 철야 상태로 다음날 아침 7시까지 뇌파와 심장 박동을 기록했고, 다음날 아침에 인지기능을 평가하기 위한 간단한 테스트를 해달라고 했다. 그리고 실험 후에 혈액 샘플, 피하 지방과 골격근의 생검 샘플을 채취해 비교했다.

그 결과, 철야 군 참가자의 유전자를 조사한 결과, 피하 지방의 유전자의 넓은 영역에 후천적 돌연변이(메틸화)가 일어나고 있는지 알 수 있게 되었고, 특히 지방산 리핑 유전자의 변이가 크게 나와 있었다. 반대로, 이러한 돌연변이는 골격근에서는 보이지 않았다고 한다.

철야 의한 골격근의 변화는 피하 지방과의 동시가 아니라 지연을 거쳐 늦게 일어나는 것 같다고 한다. 유전자의 후천적 돌연변이도 그렇지만 특히 사카디안 리듬에 관련된 BMAL1 유전자의 값이 골격근에서 높고, 피하 지방은 변화하지 않았다고한다.

실험쥐에 의한 실험에서는 골격근에 BMAL1 유전자가 비정상적으로 발현과 대사에 변조를 초래하여, 에너지 소비 효율이 낮아지는 것으로 알려졌다. 연구팀은 이번 실험에 의해 급격한 수면 부족과 BMAL1 유전자의 이상 발현이 실험쥐뿐만 아니라 인간에게도 일어나고 있는 가능성을 시사하고 있다고 한다.

골격근은 지방 세포 분화(이화)하는 등의 능력으로 남녀 성별 차이가 있는 것을 알 수 있는데, 이번 실험에서는 백인 남성 밖에 조사하지 않았고, 또한 유전자의 후천적인 변이가 수면 부족 해소에 어떻게 복구 될 지의 여부는 모른다. 또한 이른바 수유 호르몬과의 관계도 복잡하고, 피하 지방과 골격근과 시차의 이유도 미해명 상태이다.

어느쪽이든, 철야 등의 급격한 수면 부족도 비만이 되거나 2형 당뇨병에 걸릴 위험이 높아진다. 서머 타임 도입 등 사카디안 리듬을 어지럽히는 일상의 변화는 건강에 큰 영향을 줄 듯 하다.