산소 농도를 바꿔 이른바 ‘체내시계’로도 알려진 활동일 주기를 재설정할 수 있다는 것을 이스라엘 과학자들이 발견했다. 이들은 실험 쥐에게 제공하는 산소 농도를 아주 조금 줄임으로써 쥐들이 겪는 시차증(jet lag)이 완화하는 것을 확인했다.
대부분 사람은 극심한 시차증을 겪기 전까지 체내시계가 자기 삶에 미치는 영향 등에 대해서는 생각도 하지 못했다.
그런데 이스라엘 바이츠만 과학연구소의 연구팀은 이런 활동일 주기에 영향을 미치는 요인으로, 직접 쬐는 빛의 양이나 먹는 음식처럼 산소 농도도 중요한 역할을 한다는 것을 알아냈다.
연구를 이끈 가드 아셰르 박사와 그 동료들은 식사와 체온 변화와 마찬가지로 산소 농도 또한 활동일 주기와 연관성이 있는지를 조사했다.
이번 연구논문에 따르면, 연구팀은 쥐를 대상으로 한 실험에서 체세포의 산소 농도를 3%, 하루 두 차례 떨어뜨리는 것만으로 세포의 활동일 주기를 조정할 수 있다는 것을 발견했다.
쉽게 말하면 산소 농도의 변화에 따라 세포가 주기를 재설정해 다른 주기에 맞출 수 있었다.
이에 대해 아샤르 박사는 “산소 수치를 조금만 변화시키는 것만으로 충분히 효과적으로 ‘체내시계’(circadian clock)를 재설정할 수 있는 매우 흥미로운 발견을 했다”고 말했다.
또 연구팀은 활동일 주기에 산소의 영향을 시차를 이용한 실험으로 조사했다.
쥐도 사람처럼 갑자기 빛이 닿는 시간대가 변하면 시차증이 생기는 경향이 있다.
연구팀은 이 실험에서 먼저 쥐들을 공기를 제어할 수 있는 환경에 있게 했다. 여기서 쥐들은 먹고 자고 쳇바퀴 속을 달리며 지내고 있었다.
비록 산소 수치를 바꾸는 것만으로 활동일 주기가 바뀌는 것은 아니지만, 햇빛을 주는 시간을 평소보다 6시간 빠르게 하고 산소 수치를 변경하면 쥐들은 먹고 자고 운동하는 습관이 새로운 시간대에 따라 빠르게 적응했다.
또한 햇빛을 주는 시간대를 바꾸기 12시간 전이나 2시간 후에 산소 수치를 조금 떨어뜨리면 쥐들은 시차에서 빠르게 회복하는 것으로 나타났다.
연구팀은 앞으로 농도를 높인 산소 수치가 활동일 주기에 어떤 영향을 주는지를 조사할 계획이다.
아샤르 박사는 “우리는 이 같은 실험 결과를 매우 기대한다”면서 “기초 연구로서도 실용적인 관점에서도 흥미로운 것”이라고 말했다.
산소가 어떻게 체내시계에 영향을 주고 있는지를 이해하는 것은 시차증뿐만 아니라 심혈관계 질환과 수면 장애 등 기타 건강 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있다.
아샤르 박사는 “우리는 포유류 중 특히 설치류에 대한 산소의 작용을 분명히 확인했다”면서 “산소가 세균과 식물, 파리 등 다른 생물의 생체시계를 재설정할 수 있는지를 알아내는 것은 흥미로운 일이 될 것”이라고 말했다.
이번 연구성과는 국제 학술지 ‘셀 메타볼리즘’(Cell Metabolism) 최신호에 실렸다.
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윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr