뇌의 비밀: 세로토닌(Serotonin)과 행동변화
이번에는 지난번에도 다루었던 ‘뇌 속 행복 호르몬’인 '세로토닌'에 대해 좀 더 자세히 소개 드리겠습니다. 이번에 소개할 첫 번째 논문은 퓰러 씨의 '공격성에서 플루옥세틴의 영향*1'이라는 논문입니다.
이것은 1996년에 출판된 논문으로 상당히 오래된 논문이지만, 그동안의 동물실험을 통해 인간에서의 세로토닌의 역할을 정리한 총설입니다.
여기서 나오는 플루옥세틴(*2)은 SSRI(선택적 세로토닌 재흡수 억제제)라는 항우울제의 일종으로, 쉽게 말해 뇌 내 신경 간 세로토닌 수치를 증가시키는 작용을 하는 약물입니다.
반대로 뇌 내 세로토닌 수치를 떨어뜨리는 물질로는 p-클로로페닐알라닌이라는 물질이 있습니다. 이 물질이 세로토닌을 합성하는 효소(트립토판하이드록실라제*3)를 억제함으로써 뇌 내 세로토닌 수치가 낮아집니다.
예를 들어, 실험동물인 마우스나 쥐의 경우, 같은 사육장에서 여러 마리를 키우면 스트레스나 영역의식 등으로 서로를 공격하는 행동이 관찰됩니다. 그리고 때로는 '동료 살해'로까지 발전하는 경우도 있습니다. 원래 쥐나 생쥐는 동물적 본능인 '공격성'을 가지고 있음을 알 수 있습니다.
인간은 평소 이성과 법 등 여러 가지 억압이 걸려있기 때문에 '공격성이나 적대감' 등을 겉으로 관찰하기 어렵지만, 하등동물의 경우 '공격성'이 그대로 행동으로 나타나기 쉬워 실험에 이용되기 쉽습니다.
한 세로토닌 연구에서는 마우스나 쥐에게 p-클로로페닐알라닌을 투여하면(즉, 세로토닌 수치가 낮아지면) 공격성이 증가하고, 동료 살해가 증가하는 것이 관찰되었습니다.
또한 이러한 세로토닌 수치 저하 처치로 '공격성이 높아진' 마우스나 쥐에게 플루옥세틴을 투여하면(즉, 세로토닌 수치를 상승시키면) 반대로 공격성이 감소하고, 동료 죽이기가 줄어드는 것으로 관찰되었습니다. 이를 통해 "뇌 내 세로토닌 수치가 낮아지면 공격성이 증가하고, 뇌 내 세로토닌 수치가 높아지면 공격성이 억제된다"는 것을 쥐 실험을 통해 알 수 있습니다.
총설에 인용된 또 다른 원숭이를 대상으로 한 연구도 소개합니다. 무리의 리더 예비군인 수컷 원숭이 두 마리 중 한 마리에게는 세로토닌 수치를 높이는 약물을 투여하고, 다른 한 마리에게는 위약(효과가 없는 위약)을 투여하여 어느 쪽이 무리에서 우위를 점하는지를 실험했습니다.
그 결과, 흥미롭게도 12번의 실험에서 모두 세로토닌 수치를 높인 원숭이가 우세한 것으로 나타났습니다. 언뜻 보면 공격성이 높은 개체가 우세할 것 같지만, 원숭이는 사회성을 가진 동물이기 때문에 그렇게 단순하지 않고, 세로토닌 수치를 높인 개체가 공격성을 억제하고 결과적으로 다른 원숭이들과의 사회적 상호작용이 강화되어 무리 내에서 우위를 점하게 된 것으로 분석되고 있습니다.
인간을 대상으로 한 연구에서는 우울증, 신경성 과식증, 알코올 중독 등 약 4000명의 환자를 대상으로 플루옥세틴의 효과를 검증하는 메타분석(대규모 연구 분석)이 진행되었습니다. 그 결과, 세로토닌 수치를 높이는 플루옥세틴으로 치료받은 환자군에 비해 위약(위약) 치료군은 공격성을 시사하는 징후(적대감, 인격장애, 반사회적 반응)가 두 배나 더 높은 것으로 나타났다. 세로토닌 수치가 낮은 상태에서는 공격성이 높은 성격 성향이 나타난다는 것을 시사하는 결과입니다.
여기까지는 '플루옥세틴이라는 약물을 사용하여 세로토닌 수치가 변화하면 성격과 행동이 어떻게 변화하는가'에 대해 쥐에서 사람까지 연구 결과를 보여주었습니다.
다음은 약물을 사용하지 않는 건강한 성인의 경우, 세로토닌과 기분의 상관관계를 조사한 연구 결과를 소개합니다. 영국 얼스터 대학의 윌리엄스 교수가 2005년에 발표한 '건강한 남성 지원자의 혈중 세로토닌 수치와 주관적 기분과의 연관성(*4)'이라는 논문을 소개합니다.
본래 '기분'이라는 것은 '형태가 없는 것', '엄밀하게 측정할 수 없는 것', '단위를 갖지 않는 것' '라는 특성으로 인해 과학에서 다루기 어려운 '형이상학적'인 영역에 속합니다. 하지만 이를 과학과 연결해 보는 흥미로운 연구입니다.
대상자는 23명, 평균 연령 32세의 건강한 자원자 남성으로, 정신질환의 병력이나 정신질환으로 인한 약물치료를 받고 있지 않은 것으로 확인되었습니다다. 문헌에서는 가볍게 언급되고 있지만, 여성의 경우 여성호르몬이나 생리주기가 주관적인 기분에 영향을 미치기 쉽기 때문에 처음에는 남성으로만 한정한 것으로 생각됩니다.
기분 평가 척도는 PANAS(positive and negative affect schedules)라는 세계적으로 사용되는 척도가 사용되었으며, 10개의 긍정적인 기분과 10개의 부정적인 기분에 대해 각각 [약간~매우 그렇다]에서 [매우 그렇다]까지의 단계별 평가가 이루어졌다. 가 이루어졌다. 기분 평가는 1일 1회(기상 후 3시간 후/ 12시간 후), 하루 동안 기록이 이루어졌다. 세로토닌(5-HT)은 공복 시 정맥혈을 채취하여 전혈의 농도를 측정하였습니다.
그 결과, 전혈 내 세로토닌 농도와 긍정적 감정의 관계는 <그림 4>와 같았습니다(참고 문헌*4에서 인용). 그림과 같이 세로토닌의 혈중 농도와 긍정적 감정 점수 사이에는 통계적으로 유의미한 양의 상관관계가 나타났다.
이는 "혈중 세로토닌 수치가 높은 사람은 긍정적인 감정을 갖는 경향이 강하다"는 것을 보여줍니다.
이는 항우울제와 같은 약물로 세로토닌이 조절되지 않는 사람이라도 세로토닌 수치가 높으면 '긍정적인 기분'이 되기 쉽다는 것을 보여줍니다. 덧붙이자면, 이는 여성에서도 마찬가지라는 것이 이후 연구에서도 밝혀진 것 같습니다.
이번에 소개한 연구를 정리하면 '세로토닌 수치가 낮으면 공격성이 높아지기 쉽다'는 것과 반대로 '세로토닌 수치가 높으면 "과 "공격성이 억제되고 긍정적인 기분을 느끼기 쉽다"라고 의학적으로 말할 수 있을 것 같습니다. 세로토닌이 '평화와 치유의 행복 호르몬'으로 불리는 이유도 납득이 가네요.
그렇다면 우리 삶에서 행복 호르몬인 세로토닌의 수치는 어떻게 높일 수 있을까요?
다음 시간에는 “행복 호르몬 (뇌내 물질 세로토닌)을 늘리는 방법”을 소개 드리도록 하겠습니다.
저자: Takuma Nomiya I 번역: Sim Min Aa
Profile
Takuma Nomiya 의사・의학박사
임상의사로서 20년 이상 다양한 질병과 환자를 접하며 신체적 문제와 동시에 정신적 문제도 다루고 있다. 기초연구와 임상연구로 다수의 영문 연구 논문을 집필. 그 성과는 해외에서도 인정받아 직접 학술 논문을 집필할 뿐만 아니라 해외 의학 학술지로부터 연구 논문의 피어리뷰 의뢰를 받기도 한다. 증거중심주의에 치우치지 않기 위해 미개척 연구 분야에도 관심을 기울이고 있다. 의료의 미래를 계속 탐구하고 있다.
인용문
출처: NewLife Magazine_명상, 뇌, 행복 호르몬… 의학 시선의 진짜 이야기
*1. Fuller RW: The influence of fluoxetine on aggressive behavior. Neuropsychopharmacology 1996; 14:77–81
*2. https://ko.wikipedia.org/wiki/플루옥세틴 https://en.wikipedia.org/wiki/Fluoxetine
*3. org/wiki/트립토판 히드록실라제 https://en.wikipedia.org/wiki/Tryptophan_hydroxylase
*4. Williams E et al. Associations between whole-blood serotonin and subjective mood in healthy male volunteers .
*5. Watson D, Clark LA, Tellegen A: Development and validation of brief measures of positive and negative affect: the PANAS scales. J Pers Soc Psychol 1988; 54:1063–1070
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