##### 생체시계 | 생명시계 #####

생명의 시계 (Bioclock)

서재현 통증의학과

지구상의 모든 식물과 동물은 하루의 활동을 유지하는데 매우 정확한 내부적인 생체 시계를 갖고 있습니다.

이러한 시계는 매우 정확하며 유전적일수 있고 외부 자극에 매우 민감하며 정지하거나 재 설정 될수 있습니다.

이 시계는 빛에 따른 시간 측정(光周性 :photoperiodism), 태양 나침판으로 시간 보정(補整 :time compensation), 사회 활동, 이주나 짝짓기등, 활동주기의 동기화( 同期化), 내적변화의 동기화( 同期化 : synchronization), 미래 사건(예 : 동면이나 이동)에 대한 준비 등 중요한 기능이 있습니다.

내부적 시계의 활동 결과로 모든 살아 있는것은 행동 양상이 독특한 리듬(또는 주기성)을 보입니다.

** 일주기 리듬( Circadian rhythm ) **

이러한 리듬은 외부환경, 즉 낮과 밤, 달의 효과, 계절적 변화와 관계가 있습니다.

낮에는 활동하고 밤에는 잠을 잡니다.

밤에는 멜라토닌 분비가 시작되고 프로락틴 분비가 2배로 일어나며 코티솔 분비와 잠이 오는 성향이 증가됩니다.

아침이 되면 멜라토닌 분비가 중지되고 프로락틴 분비가 반으로 줄어 들며 코티솔 분비와 잠오는것이 감소됩니다.

하루 24 시간 주기에 따라 세포 활동이 규칙적으로 반복되고 있습니다.

이러한 생체시계가 고장이 난다면 시차적응을 못하거나 위경련, 심장병이나 우울증에 걸리는등 건강상에 문제가 발생하여 정상적인 생활이 힘들게 됩니다.
질병 종류에 따라 발병하는 시간이 일정합니다.
악화되고 완화되는 시간이 반복됩니다.

이와 같이 일주기 리듬의 장애는 수면 양상에 영향을 미칠뿐만 아니라 양극성 장애(조울증) 환자에서 조증을 촉진할수도 있으며 일주기 리듬에 영향을 받는 질환이 많은데 예를 들면 심장발작이 아침에 자주 일어나고 천식은 밤에 더 발작을 일으키는것 같은 경우등 입니다.

투약 시간에도 그 급소가 있습니다.
잘듣는 시간과 잘 듣지 않는 시간이 정해져 있다는 말입니다.

이 모든 것을 일정하게 반복시키고 있는것을 생체 시계(bioclock)라고 합니다.

뇌의 시상하부에 있는 시신경교차상부핵(SCN:Suprachiasmatic Nucleus ; 크기,0.3mm이고 시신경과 연계,세포수는 약 8천에서 1만개,이들 세포를 낱개로 떼어내 재보면 세포마다 하루를 22-32시간의 범위내에서 다르게 살며 이들 세포를 함께 뭉쳐 놓으면 24시간의 주기로 변하고, 어두우면 멜라토닌 생산으로 수면 ,빛이 있으면 정지)이란 곳에서 생명의 시계 바늘이 돌아 가면서 전신의 생명활동을 규칙적으로 지배하고 있습니다.

생체시계가 동물의 수명에 직접적인 영향을 미칠수 있으며 생체시계의 주기는 햇볕이 거의 없는 깊은 동굴에서도 24.5-25시간으로 늘어나고 48시간을 하루로 사는 사람도 있습니다.
생체시계는 낮, 밤등 태양주기와 상관없이 작동하고 있는것입니다.

또한 식사시간이 바이오리듬을 변경시킬수 있다고도 합니다 (Science 2001:490-493).

식사가 시작되면 간과 위장을 중심으로 전신리듬이 바뀌며 이는 뇌의 영향을 전혀 받지 않는 하나의 생체시계라고 할수 있습니다.

대중들에게도 익히 알려진 바이오 리듬이라는 주기적 생명 현상은 그 동안 첨단 과학자들에 의해 꾸준히 연구 되어 왔습니다.

이 생체시계는 빛의 밝기에 따라 몸을 조절하며 빛 정보는 눈의 망막을 통해 입수하고 눈을 감고 있어도 자외선이 피부를 통과해 망막에 도달한다고 합니다.

메리랜드주 베세즈다에 있는 유니폼드 서비스대학 의 이그나시오 프로벤시오 교수의 연구팀은 2002년 1월 "네이쳐"에 발표된 논문에서 망막세포를 통해 낮과 밤의 변화를 감지하는것이 인체시계 즉 24시간 주기 리듬을 가동시키는데 도움이 되는데 과거에는 망막내 시각세포가 뇌의 중앙시계에 신호를 보내는것으로 알려 졌으나 이번 연구에서는 쥐의 망막내부에서 발견된 세포조직은 망막내 시각세포와는 다른것으로서 망막에 있는 '멜라높신'이라는 단백질이 있는데 이를 함유한 세포들이 망막내부에서 하나의 네트워크를 형성하여 이는 빛과 어둠이라는 메세지를 뇌의 기본주기 시계에 전달하는 중재자 역활을 하는것으로 보인다고 하였습니다.

Dartmouth 의대 Allan Froehlich 박사팀은 'White Collar-1'라 불리는 단백질이 2중의 임무를 가지는데, 그것은 빛을 받아들이는 역할과 생체 시계의 중심 성분인 frequency 라 불리는 유전자를 직접 활성화시키는 두 가지 작용을 갖고 있다고 하였습니다(Science 2002;297:815-819).

생체시계는 우리 몸이 하루 24시간 주기의 시간을 자연스럽게 아는 것으로, 대뇌 아래 시상하부에 존재하는 일부 신경세포가 시계의 기능을 하기 때문으로 알려졌습니다.
카이스트 김재섭 교수등은 초파리에서 PDF(pigment-dispersing factor)가 일주기 리듬을 조절하는 신경펩티드이며 그 수용체가 아직까지 알려져 있지 않았었는데, 밤과 낮 동안의 다른 온도를 선호하는 P 삽입돌연변이를 분리하였고 이를 한(Han)이라고 명명하였으며 이 돌연변이는 CG13758 의 전사수준을 감소 시키는데 이 Han은 성인뇌에 일주기 시계 신경원(clock neurons)의 13쌍에 특별히 나타나는것을 발견하였습니다.
시상하부의 신경세포 중 마스터 신경세포가 PDF단백질을 분비하면 주변 신경세포들이 Han이란 단백질을 통해 PDF를 받아 들이는데 그 PDF에 담긴 정보에 따라 세포들이 시간을 서로 맞춘다는 것입니다.
아침에는 PDF양이 많고 저녁에는 적은 점으로 미뤄 PDF의 양이 시간을 통제하는 수단으로 보인다고 하였습니다.
즉 PDF와 Han 단백질을 이용한 생체시계 신경세포들 사이의 교신이 정확하게 이뤄져 생체시계의 시각 결정을 담당하는 모든 신경세포가 특정 시간을 모두 동일한 시간으로 인식해 일사불란하게 몸을 조절한다는 것입니다
이와같이 Han은 시계 신경원 활성의 협동을 통해 일주기 행동 리듬을 조절하는 PDF 수용체라고 가정하였습니다.(Neuron 2005;48:267-278)

지금까지 밝혀진 이른바 생명 활동의 주기율표를 정리해 보면 다음의 표와 같습니다.
( 자료 : Michael W. Young, 록펠러 대학교 유전자 연구소장 ,The Tick-Tock of the Biological Clock, Scientific American Mar.2000 : 대웅 286호 인용)

오전의 생명의 시계

오 전

주 기 가장 많이 집중적으로 나타나는 생명 현상의 예

자 정

세포 재생력이 최고. 신진대사 최고

1 시

임산부가 진통을 시작
면역 보조 T-세포(helper T-cell)가 가장 활발하게 활동함

2 시

성장 호르몬의 혈중 농도가 가장 높은 시간

3 시

대부분의 신체 기능이 최하
청각은 예민함

1~3 시

혈압, 심박수, 항스트레스호르몬(코티솔)분비량등이 최저 상턔
심장마비 등 사망빈도 최하

4 시

천식 발작이 가장 많은 시간
체온이 최하, 추위를 가장 많이 느낌.
산업 재해 빈도 최고(교대 근무자)

5 시

병적 세포 분열 활동이 왕성함

아침
6 시

월경이 시작되는 시간
인슈린의 혈중 농도가 가장 낮은 시간
혈압과 맥박이 올라가기 시작함
항스트레스 호르몬(코티솔)의 혈중 농도 증가
수면도입 호르몬 멜라토닌의 혈중 농도 감소 시간

7 시

알레르기 증상(콧물, 두드러기 등)
부신피질 호르몬(각성 호르몬)분비 최고
체온 상승, 맥박 증가

8 시

심장 마비나 뇌졸중 발작이 가장 빈번한 시간
류마티스 관절염 증상이 가장 악화되는 시간 .
보조 T-세포 (helper T-cell)활동이 가장 낮은 시간
성호르몬 분비 최고(여성보다 남성이 뚜렷)

7~ 9 시

자살이외의 대부분의 사망률 가장 높음
부신 피질 호르몬 혈중 농도가 최고
천식 환자 약효 발효 최고

10~11 시

통증, 불안에 대한 인내력이 최고
내성적인 사람: 의사 결정력, 문제 해결력, 정신 집중력 최고
단기간 암기 능력 15% 정도 상승

오후 생명의 시계

오 후

주 기 가장 많이 집중적으로 나타나는 생명 현상의 예

정 오

헤모글로빈의 혈중 농도가 가장 높은 시간
시력이 최고조
알코올에 가장 약함(점심식사시 반주는 문제)

1~2 시

기력, 체력이 일시적으로 저하

2 시

식곤증 느낌(체내 호르몬성 변화)

3 시

근력, 악력(손의 힘), 호흡률, 반사신경의 예민도가 가장 높은 시간
외향적 인자: 창조력, 관찰력 최고, 업무 능력 최고

4 시

체온, 맥박, 혈압이 가장 높은 시간
신진대사 교체되는 시간
얼굴이 붉어지기 쉽고 발한, 숨가뿜등 나타나기 쉬움

3~4 시

운동하기 가장 좋은 컨디션
교통사고 최고
오전 7~9시대 다음으로 사망률 높음

5 시

미각, 취각 가장 예민 해짐. 식욕이 가장 왕성
가정 불화, 싸움이 가장 많음(저녁 시간전)

저녁
6 시

배뇨량이 가장 많은 시간
물리적인힘이나 스테미너가 가장 왕성

7 시

정신적 신체적으로 가장 불안정
호르몬 변화로 인해 혈압 불안정

6~7 시

섭취한 칼로리가 지방으로 변하기 쉬움

8 시

소화작용 가장 활발. 체중 증가 가장 많은 시간

9 시

통증예민도가 가장 높은 시간 : 통증이 가장 심한시간

10 시

각종 호르몬의 분비 감소.
체온 하강
혈압 강하
호흡수 감소
일 수행력 감소

11 시

알레르기 반응이 가장 잘 일어나는 시간

8~11시

체온 하강
신진대사 저하
청각 신경 최고로 예민(밤 내내 지속)

[ 골관절염과 생체 시계 ]

관절염

이러한 결과는 손골관절염 환자에서 하루 활동 일과에 매우 중요한 정보를 줄수 있고 약제투여 시간에도 도움을 줄수 있을것이라고 하였다.

(Annals of the Rheumatic Diseases 2002;61:1075-1080)

[ 폐기능과 생체시계 ]

전통적으로 폐쇄성 폐질환이나 천식 같은 폐기능이 제한된 사람에서는 이른 아침에 가장 기류 속도가 가장 낮은것으로 알려져 그들에게는 그시간이 가장 힘든 시간으로 알려져 있다.
즉 천식환자에서는 오전 6시경에 악화되고 오후 2시경에 가장 좋았다고 것으로 알려져 있었다.

Long Island Jewish Medical Center의 Boris Medarov박사는 폐기능도 일주기 리듬과 관계가 있을것이라고 예상되어 4,000명의 폐환자(폐기종이나 만성기관지염)에서 아침 8시에서 부터 저녁 5시까지 사무실에 있는 동안에 폐기능 검사를 실시하였다.

검사결과 정오근처(점심시간)에서 약 7%( 일부는 15%)의 폐기능 감소를보였으며 오후 4~5시에 가장 좋은 폐기능을 보였다.

건강한 사람에서는 폐기능이 7% 차이라면 많지 않지만 중증이나 의학적 처치를 해야 하는 사람에서는 매우 큰 차이라고 할수 있으며 집중치료실(ICU)에서 호흡기에서 발관하는 시간을 결정해야 할 경우에도 도움을 줄수 있을것이라고 하였다. (2004,10.26 발표, American College of Chest Physicians annual convention, Seattle )

[ 신체 시간에 따른 약물치료 ( chronotherapy )]

우리몸은 24시간 주기로 생리적인 변화가 있으며 어떤 질환에는 어떤 시간이 영향을 줄수 있다고 한다.

위궤양이나 천식 발작은 밤중에 나타나고 퇴행성 관절은 낮에, 알레르기에 대한 피부 민감도는 늦은 저녁에 가장 높아진다고 한다.

택사스 대학의 Michael Smolensky 교수는 이러한 양식을 이해하면 질병의 진행에 대한 병리에 도움을 줄수 있으며 생물학적 리듬과 관계되는 연구가 진행되고 있다고 하였다.

질환의 치료에 시간에 근거를 두는 접근방식의 치료법으로 신체의 일주기 리듬에 동일하게 어느 특정 시간에 약물투여를 하는것을 chronotherapy라고 한다.

천식이나 심장병 투약, 암환자에서 약물의 부작용을 최소화 하기 위해 하는 방법이다.
불란서의 Francis Levi 박사는 대장암 환자에서 오전 4시에 약이 최고 속도로 주입하도록 컴퓨터에 프로그램하였는데 이는 이시간에 화학요법을 시행하면 암세포는 공격하지만 정상세포는 잘 견딜수 있다고 설명하고 있다.

문헌에 의하면 하루중 시간에 관계없이 일정한 용량을 투여하는 전통적인 화학요법보다 신체의 싸이클에 따른 시간대에 계획대로 펌프를 이용하여 약제를 투여하여 더 좋은 결과를 보았다고 하였다.
약물을 투여한 환자의 40%이상에서 잘 견디어 냈으며 종양의 위축은 2배 정도였으며 구역질, 입이 헐거나 피로등은 감소되었다. 이러한 사실은 암 치료에 생물학적 리듬과 내성에 관한 어떤 고려도 없이 약물을 투여하는것 보다 더 강력히 치료할 가능성을 제시한다고 Michael Smolensky 교수는 말하고 있다.
유럽에는 적어도 40개 이상의 암센터에서 화학요법을 하는데 신체의 일주기 리듬을 고려하고 있으며 이에 대한 연구도 계속되고 있다.

건강과 신체 시간

심장발작 : 오전 6시~정오 시간이 가장 흔함
천식발작 : 밤 12시 ~오전 6시 "
혈압 : 오전 6시 ~ 정오 사이에 빠르게 상승, 정오~오후 6시 가장 높음
코 알레르기 증상 : 오전 6시~ 정오
협심증(심장 통증) : 오전 6시 ~ 정오에 잘 일어남
편두통 : 오전 6시 ~ 정오
류마티스 관절염 : 오전 6시 ~ 정오사이에 증상이 제일 심함
출산시 진통 시작 : 밤12시 ~ 오전 6시에 흔함
생리 시작 : 오전 6시~ 정오에 흔함

오늘 나의 바이오 리듬은?

http://www.chollian.net/~pain7575