‘생명현상의 기본은 음양’ 재확인
단일세포에서도 생체리듬 주기성 띤다


한의학의 가장 중요한 이론을 꼽으라면, 모든 동양사상의 근본이라고 하는 음양 (Yin-Yang) 혹은 오행 (Five phase)이라 할 수 있을 것입니다. 그러나, 여타 한의학 분야들보다 음양(陰陽) 만큼 연구자들의 무관심 속에 놓인 것도 드문 것 같습니다.

학부 과정을 통틀어 한의학 개론시간에 배운 것이 거의 대부분인 듯 하고, 의사학을 전공하지 않은 이상 실험의학 혹은 임상의학을 전공하는 연구자들의 주된 테마로 등장하지 못하는 것 같습니다. ‘음양이론의 객관적 지표설정에 관한 연구 (이충열, 1999)’는 최근 실험 연구 중 음양론을 대상으로 한 유일한 연구가 아닌가 싶습니다.

신경과학과 음양 이론의 상관성을 주된 테마로 하여, 억제성 혹은 흥분성 약물을 사용하여 뇌 신경세포의 흥분-억제라는 측면에서 신경세포막의 이온 전류와의 상관성을 살펴보았습니다.

음양을 대표하는 것 중의 하나가 밤-낮의 끊임없는 순환이라고 할 때, circadian rhythm (생체 주기 혹은 24시간 주기)이야말로 한의학에서 다루어야 할 주제가 아닌가 합니다.
오늘은 이에 대한 최근 연구 동향을 살펴보겠습니다.

모든 생물들은 자연환경의 주기적인 변화(밤-낮, 사계절)에 맞추어 주기적인 변화를 합니다. 크게는 사계절의 변화가 있겠으며, 작게는 밤-낮의 리듬에 맞추어 생체 리듬을 조절합니다.

이러한 생체 시계의 특이성은 고정된 외부 환경에서도 리듬이 유지되는 것으로, 1729년 프랑스의 천문학자 드 마랑(Jean Jacques de Mairan)의 실험, 식물(Kalanchoё blossfeldiana)을 어두운 지하실에 옮겨 놓았음에도 불구하고 잎사귀가 하루주기의 움직임을 보인다는 것에서 알려진 사실입니다.

이러한 생체 리듬은 내부 시계(internal clock)에 의해 조절되고 있으며, 외부 환경의 변화에 맞도록 계속적인 수정이 이루어지고 있습니다.

생체내의 주된 시계(master clock)로는 뇌 내측 시상하부(medial hypothalamic area)의 시각교차위 구역 (supraoptic region)에 있는 교차위핵 (suprachiasmatic nucleus, SCN)이 있어서 눈으로 들어오는 빛(light)에 의해 주기를 통괄합니다.

간(Liver), 폐, 심장 등에 있는 말초 시계(peripheral clock)들은 이에 동조(Synchronize)하여 생체 대사의 리듬을 유지한다고 알려졌습니다.

그러나, 최근 연구에 따르면 신경 세포 하나 하나가 모두 이러한 주기성을 지니고 있는 듯 합니다. 교차위핵에 있는 단일 신경세포에도 주기성이 존재함이 Liu와 Reppert (Neuron, 2000)에 의해 보고되었고, 간의 단일세포(Yamazaki et al., Science, 2000)에도 이러한 주기성이 있음이 알려졌습니다. 흥미로운 것은, 생체 내부가 아닌, 시험관 속에서 자라고 있는 섬유아세포(fibroblast)에서도 이러한 24시간 주기성이 확인되었다는 것입니다(Balsalobre et al., Cell, 1998).

이러한 24시간 주기는 양성 인자(positive element)와 음성 인자(negative element)간의 상호작용, 음성 되먹임(negative feedback)에 의해 유지된다고 합니다. 양성인자인 CLOCK, BMAL1에 의한 활성화 자극(activation)과 PER, CRY, REV-ERB에 의한 억제(inhibition)가 주된 기전으로 알려져 있습니다.

Panda(Cell, 2002)의 연구에 따르면, 교차위핵과 간에서 발현되는 주기성을 띤 유전자들의 활동(gene expression profiling)을 조사한 결과 337개의 유전자가 교차위핵의 리듬에, 335개의 유전자가 간의 리듬에, 28개의 유전자가 교차위핵과 간을 동시에 따른다고 알려졌습니다.

Database of Circadian Gene Expression (http://expression.gnf.org/circadian)에서는 수많은 유전자들의 주기성에 대한 자료를 제공하고 있는데, 이는 Affymetrix사의 GeneChip array를 사용한 결과입니다.

결국 이러한 생체리듬은 단일 세포에서부터 시작되는 것으로, 포유류의 전사과정(transcription ; DNA에서 RNA를 만드는 과정입니다) 중 10% 정도가 이런 생체리듬의 직접적인 조절을 받는다고 알려져 있습니다.

음양(陰陽)이 생명 현상의 기본임을 끊임없이 재확인하는 것이 현대 과학의 앞날이 아닌가 합니다.

임상에 있어 cirdadian rhythm은 혈중 ACTH, Glucocorticoid 혹은 melatonin농도와 밀접하다고 알려져 있으며, 수면장애(Sleep disorder)에서 집중적으로 다루어지고 있습니다.

음양이라는 주기성(週期性)에 근간하고 있는 한의학에서 좋은 연구가 가능할 것으로 기대됩니다. <계속>

필자 : 경희대 한의대 졸(한의학 박사), 현 미국 클리블랜드 클리닉재단 종합의학센터 근무

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