3편: 생체시계의 이해 및 인간의 노년화 과정
생체시계(Circadian Rhythm)의 개념
생체시계(Circadian Rhythm)는 라틴어 'circa(약)'와 'dies(하루)'에서 유래한 용어로, 약 24시간 주기로 반복되는 생리적, 행동적 리듬을 의미합니다. 이는 단순히 수면-각성 리듬만을 의미하는 것이 아니라, 체온, 호르몬 분비, 신진대사, 인지 기능 등 신체의 거의 모든 생리 기능에 영향을 미치는 광범위한 시스템입니다.
생체시계의 특성
자율성(Autonomy): 생체시계는 외부 환경과 무관하게 독립적으로 작동합니다. 실험적으로 사람을 빛이 없는 환경에 격리하면, 처음에는 약 24시간의 리듬을 유지하지만, 시간이 지나면서 약 25시간의 리듬으로 변화합니다. 이를 '자유 진행 주기(Free-running Period)'라고 합니다.
동기화(Entrainment): 그럼에도 불구하고 우리의 생체시계는 외부 환경 신호와 동기화됩니다. 이러한 외부 신호를 '시간 신호(Zeitgeber)' 또는 '위상 신호(Phase Signal)'라고 부르며, 가장 강력한 신호는 빛입니다. 빛 외에도 식사 시간, 신체 활동, 사회적 상호작용 등이 생체시계를 동기화하는 신호로 작용합니다.
위상(Phase): 생체시계는 특정 시간에 최고조에 도달하고 최저조에 도달합니다. 예를 들어, 정상적인 생체시계를 가진 사람의 체온은 오후 4-6시경에 최고조이고, 새벽 4-6시경에 최저조입니다. 멜라토닌은 밤 중간에 최고조이고, 아침에 최저조입니다. 이러한 각 호르몬과 생리 변수의 최고조 시간을 '위상'이라고 합니다.
생체시계와 신체 기능의 통합
생체시계는 신체의 여러 생리 기능을 조화롭게 조절합니다:
체온 리듬: 정상적인 체온은 일정하지 않습니다. 오후에는 높고 새벽에는 낮습니다. 이러한 변동은 약 1°C 정도이지만, 수면-각성 리듬과 밀접한 관련이 있습니다. 체온이 낮아질 때 수면이 유도되고, 체온이 상승할 때 각성이 촉진됩니다.
호르몬 리듬: 멜라토닌 외에도 코르티솔, 성장호르몬, 갑상선호르몬 등 많은 호르몬이 생체시계에 의해 조절됩니다. 예를 들어, 코르티솔은 아침에 최고조에 도달하여 각성을 촉진하고, 저녁에 감소합니다.
인지 기능 리듬: 우리의 주의력, 기억력, 반응 속도도 생체시계에 따라 변합니다. 대부분의 사람들은 오전 10시 경과 오후 3-4시경에 인지 기능이 최고조에 도달합니다.
신진대사 리듬: 포도당 대사, 지질 대사, 단백질 합성 등도 생체시계의 조절을 받습니다. 같은 칼로리의 음식이라도 섭취 시간에 따라 신체에 미치는 영향이 다릅니다.
https://www.istockphoto.com/kr/%EB%B2%A1%ED%84%B0/circadian-%EB%A6%AC%EB%93%AC%EA%B3%BC-%EC%88%98-%E노년화 과정에서의 생체시계 변화
인간의 노화는 생체시계 시스템에 광범위한 영향을 미칩니다:
SCN의 신경세포 손실: 나이가 들면서 SCN의 신경세포 수가 감소합니다. 연구에 따르면 20대부터 80대까지 약 50% 정도의 신경세포가 손실될 수 있습니다. 이는 생체시계의 신호 강도를 약화시킵니다.
신경전달물질의 변화: SCN과 다른 뇌 부위 간의 신경전달물질 농도가 변화합니다. 특히 GABA(감마-아미노부티르산)와 글루타메이트의 비율이 변하여, SCN의 신호 전달 효율이 감소합니다.
멜라토닌 분비의 감소: 가장 두드러진 변화 중 하나는 멜라토닌 분비의 감소입니다. 20대의 멜라토닌 분비량을 기준으로 할 때, 60대에는 약 50%, 70대 이상에서는 약 75% 정도 감소합니다. 이는 노년층이 수면 유도가 어려워지는 주요 원인입니다.
멜라토닌 리듬의 위상 변화: 단순히 분비량이 감소할 뿐만 아니라, 멜라토닌이 분비되는 시간도 변합니다. 노년층에서는 멜라토닌이 더 일찍 분비되기 시작하고 더 일찍 감소합니다. 이를 '위상 전진(Phase Advance)'이라고 합니다.
빛에 대한 민감성 감소: 노화에 따라 망막의 광수용체 세포가 손실되고, 렌즈가 혼탁해져 망막에 도달하는 빛의 양이 감소합니다. 이는 SCN이 받는 빛 신호의 강도를 약화시켜, 생체시계의 동기화 능력을 감소시킵니다.
생체시계의 주기 변화: 노년층의 자유 진행 주기가 단축되는 경향이 있습니다. 젊은 사람의 자유 진행 주기가 약 24.2시간인 반면, 노년층에서는 약 23.5-24시간으로 단축될 수 있습니다. 이는 노년층이 더 일찍 자고 더 일찍 깨는 경향과 관련이 있습니다.
노년화와 수면 구조의 변화
생체시계의 변화는 수면 구조 자체에도 영향을 미칩니다:
깊은 수면(N3)의 감소: 노년층에서는 N3 단계의 수면 시간이 현저히 감소합니다. 20대에는 전체 수면의 약 15-20%를 차지하지만, 60대 이상에서는 약 5% 이하로 감소합니다. 이는 신체 회복 기능의 감소를 의미합니다.
REM 수면의 변화: REM 수면의 총량은 크게 변하지 않지만, REM 수면에 도달하는 시간이 단축됩니다. 또한 REM 수면 중 근육 무긴장이 불완전하여, 노년층이 수면 중 움직임을 더 많이 보이는 원인이 됩니다.
수면의 단편화: 노년층은 밤 동안 여러 번 깨어나는 경향이 있습니다. 이는 생체시계의 신호 약화, 수면 구조의 변화, 그리고 야뇨증, 호흡 문제 등 다른 건강 문제와 결합되어 나타납니다.
노년화의 개인차
흥미롭게도 모든 노년층이 동일한 수준의 생체시계 변화를 경험하지는 않습니다. 유전적 요인, 생활 습관, 건강 상태, 신체 활동 수준 등에 따라 개인차가 있습니다. 규칙적인 신체 활동, 적절한 빛 노출, 건강한 식습관을 유지하는 노년층은 생체시계의 변화가 덜 심한 경향을 보입니다.
결론
생체시계는 신체의 모든 생리 기능을 조절하는 통합 시스템입니다. 노화 과정에서 이 시스템이 약화되면서 수면 문제가 발생합니다. 이는 단순히 '나이가 들면 잠을 덜 자는 것'이 아니라, 신체의 생리적 변화에 따른 필연적 결과입니다. 다음 편에서는 이러한 변화가 구체적으로 어떤 수면 문제를 야기하는지, 그리고 이에 대한 대책이 무엇인지 살펴보겠습니다.
