세포에너지 수준 항상 일정 유지 기존 예상 뒤엎어…렘수면 때 크게 저하
日 연구팀
[의학신문·일간보사=정우용 기자] 동물의 수면-각성에 따라 신경의 세포내 에너지가 대뇌피질 전역에서 변동하는 사실이 발견됐다.
일본 도쿄도 의학종합연구소를 비롯한 연구팀은 살아있는 쥐의 뇌내 에너지를 계측하고 예상을 뒤엎는 발견을 하는 데 성공했다고 발표했다.
살아있는 동물의 뇌 속에서는 세포의 모든 활동에 필요한 에너지 고갈을 막기 위해 에너지의 항상성을 유지하는 메커니즘이 작용하는 것으로 알려져 있다. 이 메커니즘에 따라 살아있는 동물의 뇌 속에서 세포의 에너지수준은 항상 일정하게 유지되는 것으로 예상돼 왔으나 이를 증명한 연구는 없었다.
연구팀은 살아있는 쥐를 이용해 세포의 에너지로서 이용되는 분자인 ATP(아데노신3인산)의 신경세포내 농도를 실시간으로 계측했다. 그 결과 쥐 대뇌피질 흥분성신경의 세포내 ATP 농도는 쥐가 각성상태일 때 높고 각성 후 논렘수면에 들어가면 저하되며 렘수면에 접어들면 크게 저하하는 것으로 밝혀졌다.
한편 세포에 대한 에너지공급을 나타내는 뇌혈류량은 쥐가 각성상태 때에 비해 논렘수면 중에 약간 증가하고 렘수면 중에 크게 증가했다.
또 세포의 에너지수요가 증가하는 각성상태일 때 신경세포 내 ATP는 대뇌피질 전역에서 증가한 점에서 연구팀은 동물의 수면 후 각성에 따라 광역의 뇌에서 신경세포내 ATP를 한꺼번에 증가시키는 에너지 조절기구가 존재할 가능성이 있는 것으로 보고 있다.
이번 연구에서 살아있는 동물의 뇌 속에서 '세포의 에너지수준이 항상 일정하게 유지된다'는 기존 예상을 뒤엎고 대뇌피질의 신경세포내 에너지가 동물의 수면-각성에 따라 변동하는 것으로 밝혀짐에 따라 앞으로 세포내 에너지 소비활동 및 뇌내 시스템을 밝히는 데 도움이 될 전망이다.