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[메디컬투데이=최재백 기자] 뇌와 근육 조직 내 분자 수준의 일주기 시계들이 근육 기능과 건강을 위해 필수적인 것으로 나타났다.
뇌와 근육 조직 내 분자 수준의 일주기 시계(Circadian clock)들이 근육 기능과 건강을 위해 필수적이라는 연구 결과가 ‘사이언스(Science)’에 실렸다.
일주기 리듬은 수면과 기상을 조절하는 체내 시계로, 햇빛과 어둠에 영향을 받는다. 수면 패턴부터 소화 능력까지 다양한 인체 기능에 영향을 미치는 일주기 리듬은 많은 시계 유전자에 의해 조절되는데, 나이가 듦에 따라 일주기 리듬에 지장이 생겨 각종 만성 질환이 생길 수 있다.
나이가 들면 수면-기상 패턴이 변할 뿐만 아니라 근육량도 감소하는데, 최근 연구팀은 두 현상이 서로 밀접한 관련이 있다고 예상했다. 그들은 뇌에 있는 시계가 전적으로 일주기 리듬을 조절하는 것이 아니라, 뇌와 근육 조직에 분포한 분자시계(molecular clock)들의 협업에 의존한다고 제기했다.
연구팀은 일주기 리듬을 조절하는 뇌 영역인 시교차 상핵(Suprachiasmatic nucleus, SCN)에 위치한 시계 유전자 Bmal1의 발현을 억제한 Bmal1 KO 생쥐 모델을 이용했다.
Bmal1 KO 생쥐는 일주기 리듬에 이상이 생겨 ‘활동-비활동’(Activity-Inactivity), 산소 소모, 에너지 소비, 그리고 글루코스 및 지질 산화 작용에 비정상적인 패턴을 보였다. 26주 차에는 10주 차보다 KO 생쥐의 체중과 근육량이 감소했고, 근육 내 미토콘드리아가 손상된 징후도 관찰되었다.
하지만 연구팀은 일부 생쥐의 근육과 뇌에 Bmal1 유전자 발현을 복구했을 때, 근육량과 근력을 유지할 수 있었다고 전했다.
그들은 뇌와 근육, 즉 중추와 말초의 시계가 서로 복합적으로 상호 작용하며, 이러한 양방향 체계가 조기 근육 노화를 막는 데 필수적이라고 설명했다. 이에 더해 그들은 근육 시계가 근육 기능을 보존하기 위해 중추 시계 신호의 문지기로 기능하는 독특한 역할이 있다고 언급하며, 대사가 활발한 조직으로서 골격근의 중요성을 강조했다.
나아가 연구팀은 식사 시간을 조절함으로써 뇌와 근육의 일주기 시계 기능을 회복하여 노인의 근육 기능을 보호할 수 있다고 전했다.
그들은 66~74주 된 늙은 생쥐를 대상으로 시간-제한 식사(또는 간헐적 단식)를 하게 한 결과, 근육 내 일주기 유전자 발현이 복구되어 근육 기능의 퇴행을 막을 수 있었다고 설명했다.
한편 전문가들은 일주기 시계가 노화에 미치는 영향을 결론짓기 전에 임상시험을 통한 검증이 필요하다고 주의했다. 또 간헐적 단식이 노인 건강을 증진하고 퇴행성 질환을 막는 데 도움이 된다는 근거가 부족하다고 지적했다.
연구팀은 일주기 리듬이 근육 노화에 미치는 영향에 대한 이해를 돕고, 중추와 말초 시계 사이의 상호 작용에 관여하는 생물학적 기전을 조사하기 위한 추가 연구가 필요할 것으로 전망했다.
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