소설은 [수레바퀴아래서]를 들고는 다니지만 아직 읽지 않았습니다. [브레인 에너지] 식단 편이 양이 가장 많고 아직 읽지 않아서 어제 호텔에 갔다와서 낮잠자고 덤벨 런지+점프버피테스트+푸쉬업을 동시에 하는 운동을 혼자 개발해서 하였습니다. 책을 읽다가 집중력이 떨어지면 운동하고 다시 책을 읽고 졸리면 잠깐 눈을 감고 누웠다가 다시 책을 읽는 것을 반복하였습니다. 오늘 아침은 달리러 나갔다가 비가 오길래 집에서 15분간 덤벨+푸쉬업+버피테스트를 조합으로 운동을 하였습니다. 달리기에 비해 명상이 잘 안됩니다. 너무 힘들다보니 시간이 빨리 지나길 기도하게 됩니다. 오늘은 오후에 달려야겠습니다.

책을 본격적으로 읽기 시작 한지 이제 4년이 지났습니다. 인생의 10% 밖에 독서에 몰두하지 못한 것이 아쉽지만 반이나 남은 인생을 책으로 채울 수 있어서 다행입니다. 운동을 하면서 살아가는 삶으로 나머지 반을 채울 수 있어서 감사해야겠죠. 매일 달릴 수 있는 시간과 매주 1~2권의 책을 살 수 있는 경제력이 유지할 정도만 되면 평생 행복할 수 있다고 생각하니 세상에 무서울게 없어진 기분입니다.

어제 오후에는 아이와 술래잡기도 하고 블루마블을 하기도 하구요. 아이는 아내와 제가 호텔에 갔다와서 피곤해서 누워있으면 혼자서 책을 읽다가 일어나면 같이 놀면서 옆에서 보채지도 않고 있는 것을 보면 제 딸이지만 너무나 예뻐서 한번씩 마음속으로 충전!이라고 외치면서 아이를 꼭 안아줍니다.

[브레인 에너지]는 저에게 수면, 식사, 운동이 몸에서 구체적으로 어떤 면에서 영향을 주는지 메커니즘을 설계하는데 중요한 뼈대 역할을 할 것으로 보입니다. 그 전에는 수명, 노화, 암발병, 혈관손상으로 뇌심혈관질환, 치매, 정신질환을 일으키는 수면, 식사, 운동, 음주, 흡연, 빛노출, 일주기리듬에 대해서 연관성만을 확인하고 연관성의 메커니즘을 구체적으로 명확화가 되지 않았었는데 이 책 덕분에 이를 구체화하고 방향이 명확해졌습니다.

[브레인 에너지]

14장 수면과 일주기 리듬 313

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시교차 상핵 suprachiasmatic nucleus 에서 빛을 감지하고 호르몬을 생성하고 신경계 반응을 일으킵니다. 이 과정에서 발생한 신호는 곧 전신의 수천 가지 유전자를 켜거나 끔으로써 체내 모든 세포 속 지엽적인 시계에 영향을 미칩니다. 이렇듯 빛은 일주기 리듬을 좌우하는 중요한 요인인데, 이에 버금가는 또 하나의 핵심 요인이 바로 음식입니다. 일주기 리듬은 크게 빛과 어둠, 그리고 섭식과 단식이 행해지는 주기에 맞추어 동기화 됩니다.

성인의 적정 수면 시간은 하루 약 7~9시간입니다. 영유아, 아동은 수면이 더 많이 필요하고 노인은 몸이 필요로 하는 수면 시간이 비교적 짧아집니다. 저자는 노인이 되면 몸이 필요로 하는 수면 시간이 짧아진다고 표현했지만 노인은 수면능력이 낮아져서 회복 능력이 낮아지는 것이지 수면필요량이 줄어드는 것은 아닌 것으로 저는 알고 있습니다.

수면은 우리의 몸이 성장, 유지/보수, 수복 기능에 대사 자원을 쏟을 수 있게 해줍니다.

안전에 위협이 되는 상황에서는 수면의 중요도가 낮아집니다. 휴식이나 수복이든 당장 생존보다 중요하지 않습니다. 여기서 생존에는 신체적인 생존뿐만 아니라 사회적 지위를 지키는 것도 포함됩니다. 심리/사회적 스트레스원 대부분을 비롯해 걱정을 유발하는 것이라면 무엇이든 수면장해를 일으킬 수 있습니다. 이는 지극히 정상이며, 장애가 아닙니다.

저자는 수면과 관련된 문제는 너무 많이 자거나, 너무 적게 자거나, 수면질 저하로 정의할 수 있다고 하지만 한가지 더 있습니다. 제가 하루에 1시간 정도 밖에 이동이 안되는 수면 규칙성이 굉장히 중요하다고 매일 말씀드립니다.

수면 부족은 우울증, 조증, 불안장애, 치매, ADHD, 조현병, 물질사용장애를 악화시키는 요인으로 밝혀집니다. 당뇨병 환자들은 충분히 잠을 자지 못하면 혈당이 높아집니다. 비만인 경우 체중이 증가합니다. 심근경색 병력이 있는 사람들은 재발의 위험이 있습니다.

수면 문제는 건강한 사람에게는 질환을 발병시키기도 합니다. 우울, 불안, 인지 기능 저하, 조증, 정신증 증상이 발현될 수 있습니다. 일주기 관련 유전자와 자폐증, 양극성장애, 조현병, 우울증, 불안장애, 물질사용장애의 연관성을 발견합니다. 충분한 수면을 취하지 않는 사람들을 장기간 추적 조사한 연구들에서는 온갖 대사장애의 발병 위험이 상대적으로 높은 것을 확인할 수 있습니다. 뇌전증과 알츠하이머병도 발병하거나 증상이 악화됩니다.

그 반대도 가능합니다. 정신장애가 생기면 수면 문제가 생기기도 합니다. 비만, 당뇨병, 심혈관계질환, 알츠하이머병, 뇌전증에서도 수면 문제가 흔하게 나타납니다. 수면장애의 유형에는 폐쇄성 수면 무호흡증, 밤에 다리를 계속 움직이게 되는 하지불안증후군이 있어며 가장 흔한 것은 불면증입니다.

수면과 정신장애/대사장애는 양방향성 관계입니다.

수면, 빛, 일주기 리듬이 정신질환에 미치는 영향 320

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미토콘드리아는 우리 몸의 일주기 리듬에 맞추어 동기화됩니다. 밤이 되면 에너지 생성량을 줄이고 낮에는 에너지 생성량을 늘립니다. ATP 생성 과정에서 핵심적인 역할을 하는 DRP1 이라는 특정한 단백질이 규명됩니다. 일주기 리듬의 통제를 받는 DRP1 단백질은 이를 바탕으로 미토콘드리아 기능을 일주기 리듬에 동기화 시키는 일을 합니다. 일주기 시계에 피드백이 전달되려면 DRP1 이 반드시 필요하고 미토콘드리아도 일주기 리듬에 영향을 미칩니다.

쥐를 대상으로한 연구에서 수면 부족 상태에서 뇌의 4 군데의 미토콘드리아 기능이 저하되는 것을 확인합니다. 특히 대사와 콜티졸을 비롯한 여러 호르몬을 조절한다고 알려진 시상하부에서 더욱 두드러집니다. 수면에 문제가 생기면 콜티졸 농도가 비정상적인 상태를 유지하고 결국 인지 기능 저하를 초래합니다.

멜라토닌은 밤에 농도가 증가하고 아침에는 다시 감소하는데 미토파지를 직접적으로 촉진하는 것이 밝혀집니다. 고장난 미토콘드리아를 재 흡수해서 새로운 미토콘드리아를 만들도록 하는 것이죠.

수면부족이 알츠하이머병으로 이어지는 경로에 대한 설명이 됩니다. 이 가설은 9개월간 수면결핍 시킨 쥐에서 미토콘드리아 기능과 베타아밀로이드 축적량을 살펴본 연구를 통하여 힘을 얻습니다. 수면 결핍 상태의 쥐는 대조군에 비해 미토콘드리아 기능부전이 심했으며, 베타아밀로이드 축적량도 더 많습니다.

NAD 대사성 조효소도 역시 일주기 리듬의 통제를 받으며, 미토콘드리아 활동에 직접적인 영향을 미쳐 ATP 생성량을 높입니다. 일주기리듬이 벗어나면 NAD 생성이 저해되고 결국 미토콘드리아 기능과 대사 및 정신건강에 혼란이 일어납니다. 기억나시나요? 지난번에 언급했던 내용이지만 반복합니다. NAD(니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드)는 미토콘드리아 활동에 직접적인 영향을 미치며 ATP 생성량을 높입니다.

[식단 혁명]에서 탄수화물이 NAD를 이용하고 지방대사는 FAD를 사용한다고 했죠. 일주기리듬이 벗어나면 탄수화물 대사가 망가지는 것이죠. 서서히 퍼즐이 하나씩 맞아들어갑니다. 교대근무자는 탄수화물 대사에 취약해진다는 가설을 생각해볼 수 있을 것 같습니다. 애초에 탄수화물이 ATP 생산에서 13단계를 사용하고 당화반응과 인슐린저항성을 만들어내는데 거기에 수면 부족이나 일주기리듬이 무너지면 탄수화물로 ATP로 만들어내는 시스템 자체가 무너집니다. 그래서 탄수화물로 충분히 에너지를 사용할 수 있는 신체 활동량이 유지되고 일주기리듬이 잘 맞아 떨어지는 경우에는 문제가 안됩니다. 현대인의 경우 주말에는 2~3시간 일주기가 뒤로 밀리고 평일에는 2~3시간 일주기가 당겨지고 수면시간 7.5시간 이상 확보가 안되니까 쉽지 않습니다.

미토콘드리아가 수면에 미치는 영향

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2019년, <<네이처>>에 초파리의 수면을 유도하는 것으로 알려진 뉴런의 활동을 관장하는 것이 무엇인지 살펴본 연구가 있습니다. 결과는 미토콘드리아 였습니다. 미토콘드리아 내 활성산소종의 농도가 수면을 유도하는 특정 수용체와 직접적으로 연관되어 있었던 것입니다. 연구진은 이렇게 이야기합니다.

“수명, 노화, 퇴행성 질환에 각각 독립적으로 관여하고 있다고 여겨지던 에너지 대사, 산화 스트레스 수면 등 세가지 과정은 결국 기계론적으로 모두 연결되어 있다”라고 말이죠. 다만 여기에 정신질환도 포함되어 있는데 연구자들은 정신질환에 대해서는 이야기 하지 않았습니다.

아데노신, 멜라토닌 일주기로 수면을 설명할 수 있지만 미토콘드리아 내 활성산소종 농도가 수면과 관련이 있다는 것은 대단한 발견입니다. 흔히 근력운동이나 고강도 운동을 하면 필요 수면량이 급격히 늘어나는 것을 항상 느낍니다. 또 정제탄수화물로 혈당스파이크를 만들면 세포내 활성산소종이 급격히 증가하겠죠. 그러면 수면량이 늘어날 수 밖에 없을 겁니다. 똑같이 활성산소종을 만들어서 수면을 만들어낸다면 정제탄수화물보다는 근력운동/고강도유산소 운동으로 수면을 만드는 것이 좋겠죠.

결정적으로 미토콘드리아에 결함을 일으킨 초파리에서 일주기 리듬과 수면 패턴에 교란이 일어나는 것을 발견함으로써 미토콘드리아가 수면에 결정적인 역할을 한다는 가설에 더 힘을 실어주고 있습니다. 인간연구 실험에서는 미토콘드리아 결함이 있는 사람들 가운데 약 50%가 수면 관련 호흡장애를 겪고 있다는 사실이 밝혀집니다.

빛이 미토콘드리아와 뇌에 미치는 영향

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붉은 빛은 미토콘드리아에 ATP 생성을 촉진하는 경향이 있습니다. 반면 푸른빛은 ATP 생성을 억제하는 대신 활성산소종의 생성을 촉진합니다. 빛의 파장별로 영향을 받는 미토콘드리아 단백질의 종류도 각기 다릅니다. 어떤 파장이든 지나치게 많은 양의 빛에 노출된 미토콘드리아는 활성산소종을 과다하게 생성합니다. 이렇게 쌓인 산화 스트레스는 미토콘드리아뿐만 아니라 세포 내 모든 기관에 손상을 입힐 수 있습니다.

빛 노출이 뇌에 영향을 미치는 세가지 경로가 있습니다.

(1) 시교차 상핵이 눈으로 들어오는 빛을 감지해 뇌와 몸 전체에 일주기 신호를 보냅니다. 이에 따라 미토콘드리아 기능도 영향을 받습니다.

(2) 피부를 통해 노출된 빛이 혈류 내에 유로카닌산(히스티딘이라는 아미노산이 분해되면서 생기는 중간대사물로 자외선으로부터 피부를 보호해주는 역할을 합니다) 농도를 높입니다. 유로카닌산은 뇌로 이동해 뉴런의 글루타메이트 생성을 촉진합니다. 이는 학습과 기억 형성에 직접적으로 영향을 미칩니다. 빛에 적정량 노출되면 인지 기능에 도움이 됩니다.

(3) 두피나 콧속에 붉은 빛과 근적외선을 쏘면 뇌광생물변조 brain photobiomodulation 이라는 치료를 통해서 ATP 생성량을 높이고, 칼슘 농도를 변화시키고, 미토콘드리아에 직접 작용함으로써 후생유전적 신호체계를 촉진합니다. 뉴런의 대사를 증진시키고, 소염 효과가 있으며, 신경가소성을 촉진합니다. 이 부분을 읽고 저는 귀에 붉은 근적외선을 쏘는 이비인후과 치료기가 생각났습니다. 공부하고나서 귀안에 붉은 근적외선을 쏘이면 신경가소성이 촉진되니 학습효율이 올라가지 않을까 싶기도 합니다. ㅎㅎ

수면, 빛, 일주기 리듬이 정신질환에 미치는 영향

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기분장애 환자들은 하루 중에도 시간대에 따라 기분 상태가 오르내리는 등 일내 변동 diurnal variation 을 겪습니다. 어떤 사람들은 굉장히 우울한 상태로 잠에서 깨어났다가도 오후가 될수록 기분이 나아지기도 합니다. 치매 환자들은 밤이 되면 낮보다 훨씬 안절부절못하며 혼란을 느끼는 황혼 증후군 sundowning을 겪을 수 있습니다. 조현병 환자들도 마찬가지로 밤에 증상이 심해지는 경우가 있습니다.

계절도 증상에 영향을 줄 수 있습니다. 겨울이 되면 우울증이 발병하는 계절성 정동장애 seasonal affective disorder는 대체로 노출되는 햇빛의 양이 감소함으로써 나타나는 문제입니다.

수면, 빛 노출, 일주기 리듬의 개선 322

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자신의 수면 상태를 점검해 봅시다. 다음 문항 중 ‘아니오’라고 답한 문항이 하나라도 있으면 수면에 문제가 있습니다.

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• 매일 밤 7~9시간 동안 수면을 취하는가?

• 밤새 깨지 않고 잘 자는가?

• 기상 시 개운한 느낌이 드는가?

• 수면제나 기타 물질에 의존하지 않고 잠에 들 수 있는가?

• 낮 동안 알맞게 각성되어 있다는 느낌이 드는가?

  
  

폐쇄성 수면 무호흡증, 하지불안증후군, 호르몬 불균형 등 원인이 있는 경우도 있습니다. 대부분 수면위생이나 불면증에 대한 인지 행동치료 시 도움이 될 수 있습니다. 멜라토닌을 복용한다거나 말이죠.

빛 노출이 얼마나되는지 점검해 봅시다.

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• 최소한 창문을 통해서라도 거의 매일 자연광에 노출되고 있는가?

• 야외 활동을 하는가?

• 커튼이나 블라인드를 걷어 실내에 빛이 들어오게 하고 있는가?

• 잠을 자는 공간이 빛이 거의 없는 어두운 환경인가?

• 잠자리에서 전자기기 화면을 들여다보는 행동을 하는가?

  
  

낮에 충분한 빛노출이 되지 않는다면 광치료 bright light therapy가 도움이 됩니다. 매일 아침 약 30분간 자리에 앉아 빛을 쬐이는 치료법이며 빛은 1만럭스 밝기로 하면 됩니다. 과거 반도체 회사에서 실험 보고서를 작성할 때 빛노출 안경지급여부에 따른 컨디션 변화를 설문으로 알아보았는데 당시에 효과가 있는 것을 확인할 수 있었습니다.

재미있는 점은 비만, 당뇨병, 심혈관계질환 모두에 도움이 됩니다. 일부 양극성장애 환자에게는 광치료 이후 경조증이나 조증이 나타나는 경우가 있어 주의가 필요합니다.

요약 324

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• 수면과 빛과 일주기 리듬은 모두 상호 연결되어 있다.

• 이들은 모두 대사, 미토콘드리아 기능, 정신 건강, 대사 건강에 중요한 역할을 한다.

• 수면 문제는 원인에 따라 특정한 요법을 필요로 하므로 원인 진단이 매우 중요하다.

• 수면 조절을 위해 개인 차원에서 할 수 있는 일이 많다.

• 일부 사람들의 경우 빛 노출 정도를 통제하거나 광치료를 시행하면 치료에 도움될 수 있습니다.

학교생활에 어려움을 겪던 칼렙 325

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칼렙은 ADHD 진단을 받고 각성제를 복용합니다. 하지만 수면 문제가 생깁니다. IQ도 높고 학습능력도 높이 평가되었지만 특수교육까지 받게됩니다. 아이는 만성적인 우울증을 호소하기 시작합니다. 욕구불만이 생기면 연필로 자신을 찔렀습니다. 자살 징조도 보였습니다. 선생과 심리치료사는 양극성장애가 의심된다고 의견을 이야기합니다.

저자는 양극성 장애의 대사성 기저에 있는 인슐린 저항성을 치료하려고 하자 문제가 드러납니다. 칼렙은 학교에서 스트레스를 받으면 집에서 단 군것질을 심하게 섭취하였습니다. 그래서 주중에는 단것을 일절 금지하도폭 하였습니다.

두번째로 매일 아침 최소 30분 씩 광치료를 받도록하였습니다. 광치료는 실제로 일부 양극성장애 환자에게 효과적이라는 연구결과 있고 부작용도 거의 없습니다.

칼렙은 1달이 안되어서 모든 정신장애에서 자유로워집니다. 특수 교육까지 받던 칼렙은 전과목 A를 받고 학교에서는 아이에게 무슨일이 있었는지 궁금해합니다.