다양한 생체 리듬을 조율하는 방법

📝한눈에 보는 정보

• 뇌의 시신경 교차상핵(SCN)은 신체의 생체 리듬을 조절하는 주요 생체 시계 역할을 한다
• 중심 생체 시계뿐만 아니라 간, 폐, 심장, 골격근을 포함한 거의 모든 기관과 조직에도 주변 생체 시계가 존재한다
• 교대 근무, 시차, 그리고 다양한 요인들이 생체 리듬을 흐트러뜨릴 수 있으며, 신체는 생체 리듬을 조절하고 동기화하는 외부 신호인 ‘차이트게버(zeitgebers)’를 통해 균형을 되찾는다
• 낮에는 햇빛과 같은 밝은 빛을 충분히 받고, 밤에는 인공조명을 피하는 것이 생체 리듬을 정상적으로 유지하는 효과적인 방법이다
• 식사 시간 또한 생체 리듬에 영향을 미치므로, 해가 뜨기 전이나 해가 진 후에는 식사를 피하고, 취침 최소 세 시간 전에는 식사를 마치는 것이 바람직하다

🩺 Dr. Mercola

시신경 교차상핵(SCN)은 뇌의 시상하부에 위치한 작은 영역이다. 이는 수면-각성 주기, 호르몬 분비, 체온 조절 등 다양한 생리적·행동적 과정을 조율하는 24시간 주기의 생체 리듬을 조절하는 주요 생물학적 시계 역할을 한다.

그러나 신체의 중심 생체 시계만 존재하는 것은 아니다. '말초 시계(peripheral clocks)' 또는 '말초 진동자(peripheral oscillators)'의 발견은 중심 생체 시계 외에도 신체의 다양한 부위에서 생체 리듬이 조절된다는 사실을 밝혀내며, 생체 리듬 시스템에 대한 이해를 더욱 깊게 했다.

말초 시계는 간, 폐, 심장, 골격근을 포함한 신체의 거의 모든 기관과 다양한 조직에서 발견된다. 이들 시계는 시상하부의 시신경 교차상핵에 있는 중심 생체 시계와 협력하여 각 조직의 생리적 과정을 조절하는 역할을 한다. 주변 빛이 중심 생체 시계에 가장 큰 영향을 미치는 반면, 말초 시계는 식사 시간과 같은 다른 요인에도 민감하게 반응한다.

신체에는 다양한 생체 리듬이 존재한다

신체의 말초 시계는 중심 생체 시계와 동기화되지만, 각 조직에서의 생리적 과정을 직접 조절하는 역할을 한다. 미국 생활의학회(American College of Lifestyle Medicine) 창립 멤버이자 펠로우인 마이클 그레거(Michael Greger) 박사에 따르면 다음과 같다.

"예를 들어, 우리의 심장은 시계에 따라 작동하고, 폐와 신장도 마찬가지다. 실제로 간에서 활성화되는 유전자의 최대 80%가 생체 리듬에 따라 조절된다. 소화 기관 전체도 마찬가지다. 위 배출 속도, 소화 효소 분비, 그리고 장벽에서 당과 지방 흡수를 담당하는 운반체의 활성도 모두 24시간 주기로 조절된다.

체지방이 여분의 칼로리를 흡수하는 능력 또한 같은 주기로 조절된다. 이러한 주기가 뇌에 의해 조절되는 것이 아니라 말초 시계에 의해 작동한다는 사실은 지방 조직을 생체에서 채취하여 페트리 접시에 두어도 자체적으로 리듬을 지속하는 모습을 통해 확인할 수 있다.”

예를 들어, 간의 생체 시계는 포도당 대사, 콜레스테롤 합성, 해독 과정 등을 조절한다. 췌장의 생체 시계는 인슐린 분비를 조절하며, 신장 기능 또한 생체 리듬에 따라 변화한다. 예를 들어, 여과율과 소변 생성은 일반적으로 낮에 증가하고 밤에는 감소한다.

심장의 생체 리듬은 혈압과 심박수의 일일 변동에도 영향을 미치며, 일반적으로 수면 중에는 낮아지고 낮 동안의 활동 시에는 높아진다. '메디컬 사이언스 모니터(Medical Science Monitor)'에 게재된 리뷰에 따르면 다음과 같다.

"생체 시계는 거의 모든 심혈관 세포 유형에서 다양한 핵심 생물학적 과정을 조율하며, 혈압, 심전도(ECG) 패턴, 심박수, 대사를 포함한 다양한 심혈관 생리 기능이 생체 리듬에 따라 주기적으로 변화한다.

다양한 심혈관 질환의 발병, 진행, 그리고 예후는 생체 리듬의 이상과 밀접하게 연관되어 있다. 이러한 생체 리듬 조절이 깨지면 세포나 기관의 기능 장애로 이어지고, 결국 질병을 유발할 수 있음이 입증되었다.”

이뿐만 아니라, 면역계와 소화기관 또한 정상적인 기능을 유지하기 위해 생체 리듬에 의존한다.

건강 유지의 핵심은 생체 리듬의 조화로운 동기화

네덜란드 왕립예술과학아카데미(Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences) 연구진은 생체 리듬이 흐트러지는 현상을 그네를 타는 아이에 비유했다. 그레거 박사는 다음과 같이 설명한다.

"'그네를 타는 아이를 떠올려 보라'. 당신이 아이를 밀어주다가 놀이터 주변에서 벌어지는 일에 정신이 팔려 밀어주는 타이밍을 놓친다고 상상해 보라. 그래서 밀어주는 것을 잊거나, 너무 일찍 혹은 너무 늦게 밀게 된다. 그러면 어떤 일이 일어날까? 리듬이 맞지 않으면 그네의 움직임이 불규칙해지고, 속도가 줄어들거나 결국 멈추게 된다. 이는 여러 시간대를 걸쳐 이동하거나 야간 근무를 해야 할 때 우리 몸에서 발생하는 현상과 같다.

이 경우 ‘밀어주는 역할’은 우리 눈에 들어오는 빛 신호가 한다. 우리의 생체 리듬은 매일 새벽 밝은 '빛을 받아' 조율되도록 설계되어 있다. 그러나 해가 뜨는 시간이 달라지거나 한밤중에 밝은 빛에 노출되면 리듬이 흐트러져 몸이 불균형한 상태를 느끼게 된다.

이는 외부 환경과 중심 생체 시계 간의 불일치가 발생하는 한 가지 예이다. 또한, 뇌에 있는 중심 생체 시계와 신체 각 기관의 생체 시계가 서로 맞지 않을 때도 문제가 발생할 수 있다.”

야간 근무부터 시차로 인한 피로까지 다양한 요인이 생체 리듬을 흐트러뜨릴 수 있다. 그러나 생체 리듬은 차이트게버를 통해 다시 정상적인 주기로 조율된다. 차이트게버는 생체 리듬을 조절하고 동기화하는 데 도움을 주는 외부 신호이다. '차이트게버(zeitgeber)'라는 용어는 독일어에서 유래했으며, 'Zeit'는 '시간,' 'Geber'는 '주는 사람' 또는 '공급자'를 의미한다.

빛과 어둠의 신호에 의해 조절되는 중심 생체 시계

고대부터 인간은 낮에는 태양 빛에, 밤에는 달과 별빛 그리고 불의 은은한 빛에 적응하며 생활해 왔다. 하지만 전기가 발명된 지 겨우 100여 년밖에 되지 않았으며, 이는 인간이 빛과 어둠을 경험하는 방식을 근본적으로 변화시켰다.

전구가 발명된 직후부터 인간은 인위적으로 '낮' 시간을 연장할 수 있게 되었고, 야간 근무가 시작되었다. 텔레비전, 컴퓨터, 태블릿, 스마트폰이 등장하면서 인간은 밤에도 이전과 비교할 수 없을 정도로 많은 빛에 노출되고 있다.

낮에는 밝은 빛, 밤에는 완전한 어둠에 의해 안정되는 생체 리듬이 방해되면 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 밤에 더 많은 빛에 노출될 경우 다음과 같은 여러 정신 건강 질환의 위험이 증가하는 것으로 나타났다.

또 다른 연구에서는 밤에 조금이라도 빛에 노출될 경우 고령층의 건강에 부정적인 영향을 미치며, 비만, 고혈압, 당뇨병 등의 위험을 증가시키는 것으로 나타났다. 또한, 밤에 빛에 노출되면 멜라토닌 분비가 억제되어 생체 리듬이 교란되며, 이는 암 발생에 영향을 미칠 수 있다.

이전에 진행된 연구에 따르면, 밤에 야외 빛에 더 많이 노출될수록 폐경 후 유방암 위험이 증가할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 갑상선 기능이 생체 리듬에 의해 조절되기 때문에, 야간 빛 노출이 갑상선암 위험을 높일 가능성이 있다는 증거도 제시되고 있다.

"시신경 교차상핵은 생체 리듬을 재조정하기 위해 차이트게버를 활용한다. 환경적 빛, 특히 강한 빛은 가장 강력한 차이트게버로 작용할 수 있다... "네덜란드 왕립예술과학아카데미(Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences) 연구진은 이렇게 설명했다.

생체 리듬을 조절하기 위한 빛 노출 활용법

스탠퍼드대학교 의과대학(Stanford University School of Medicine) 신경생물학과의 신경과학자이자 종신 교수인 앤드루 후버먼(Andrew Huberman)은 깨어난 후 첫 30~60분 내에 밝은 빛, 이상적으로는 햇빛을 보는 것이 하루 동안 각성을 유지하고 밤에는 원활한 수면을 돕는 데 효과적이라고 권장한다.

또한, 연구에 따르면 초저녁에 빛을 보는 것이 늦은 저녁 시간에 빛에 노출될 경우 발생할 수 있는 부정적인 영향을 완화하는 데 도움이 될 수 있다. 하지만 저녁 6~7시 이후부터 잠자리에 드는 시간까지, 그리고 수면 중에는 어떤 색이든 강한 인공조명을 피하는 것이 중요하다.

즉, 해가 진 후에는 주변 조명을 낮추고 인공조명 사용을 최소화하는 것이 좋다. 컴퓨터 화면 밝기를 줄이고 천장 조명 대신 책상용 스탠드를 사용하는 것이 바람직하다. 더 좋은 방법은 해가 진 후 촛불이나 달빛을 활용하는 것이다.

침실이 빛 공해의 영향을 받는 경우에는, 암막 커튼을 사용해 외부 빛을 차단하고 디지털 알람 시계나 휴대전화와 같은 모든 빛의 원천을 제거하는 것이 중요하다. 이를 위해 수면 안대와 암막 커튼을 활용하는 것도 좋은 방법이다.

식사 시간은 말초 생체 시계를 재조정하는 역할을 한다

빛 노출뿐만 아니라 식사 시간 또한 말초 생체 시계를 조정하는 데 영향을 미치며, 특히 간과 췌장과 같은 대사 기관에 큰 영향을 미친다. 식사 시간은 빛 신호가 없는 상황에서도 말초 생체 시계에 영향을 미칠 수 있다.

"햇빛에 직접 노출되지 않는 내부 장기의 생체 시계는 무엇에 의해 조절될까? 바로 음식 섭취다. 그래서 '식사 시간이 매우 중요한 요소가 될 수 있다'고 그레거 박사는 설명한다. 한 연구에서는 식사 시간을 5시간 지연시켰을 때 신체의 다양한 생체 시계와 생물학적 지표에 어떤 영향을 미치는지 조사했다.

건강한 젊은 남성 10명이 13일 동안 일정한 식사 일정을 따랐다. 이들은 아침, 점심, 저녁을 각각 5시간 간격으로 섭취했으며, 기상 직후부터 식사를 시작하는 그룹(이른 식사)과 하루 후반부에 식사를 시작하는 그룹(늦은 식사)으로 나뉘었다. 이른 식사 일정에 적응한 후, 참가자들은 6일 동안 늦은 식사 일정으로 전환했다.

식사 시간이 늦춰지자 혈당 리듬도 약 5.7시간 지연되었으며, 평균 혈당 수치가 감소했다. 이는 식사 시간이 말초 생체 리듬을 조율하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다. 또 다른 연구에서는 하루 중 이른 시간에 식사를 하는 것이 신체의 심혈관 관련 생체 리듬과 혈중 지질 수치에 미치는 영향을 조사했다.

평소 아침 식사를 거르는 습관이 있는 남성 14명이 이 연구에 참여했다. 한 그룹은 오전 8시, 오후 1시, 오후 6시에 식사를 했으며, 다른 그룹은 이보다 5시간 늦은 오후 1시, 오후 6시, 오후 11시에 식사를 했다. 연구 결과, 이른 시간에 식사한 그룹은 늦은 시간에 식사한 그룹에 비해 중성지방, 총콜레스테롤, LDL 콜레스테롤 수치가 유의미하게 감소한 것으로 나타났다.

전체 콜레스테롤 수치가 높거나 저밀도 지단백(LDL) 콜레스테롤 수치가 상승한다고 해서 심장 질환을 일으키는 것은 아니지만, 이 연구는 식사 시간과 생체 리듬이 콜레스테롤 합성에 미치는 중요한 영향을 보여준다. 이러한 연구 결과는 시간 제한 식사(TRE, Time-Restricted Eating)를 실천하는 사람들에게도 중요한 의미를 가진다. 그레거 박사는 다음과 같이 설명한다.

"아침 식사와 오전 식사는 말초 생체 시계를 동기화하는 데 중요한 역할을 한다. 아침 식사를 거르면 생체 시계 유전자 발현이 방해되고 대사에 부정적인 영향을 미칠 수 있으며, 이는 식사 시간을 조정함으로써 되돌릴 수 있다.”

대사 유연성이 부족하다면, 단기 단식은 비만과 인슐린 저항성을 해결하는 데 도움이 될 수 있다. 하지만 몇 주에서 몇 달이 걸릴 수 있는 대사 유연성을 회복한 후에는 식사 시간을 늘리는 것이 필요하다. 그 이유는, 신체가 너무 오랫동안 포도당을 공급받지 못하면 신체가 코르티솔을 분비하여 간에 포도당 생성을 자극하기 때문이다.

이로 인해 코르티솔 수치가 상승하면 만성 염증과 세포 손상을 유발할 수 있다. 따라서 인슐린 저항성이 해소된 후에는 하루 12~18시간 사이에서 식사 시간을 조절하는 것이 가장 좋으며, 겨울에는 긴 시간, 여름에는 짧은 시간으로 조정하는 것이 바람직하다. 또한 해가 뜨기 전이나 해가 진 후에는 식사를 피하고, 취침 최소 세 시간 전에는 식사를 마치는 것이 가장 좋다.

스트레스와 활동 수준도 생체 리듬에 영향을 미친다

생체 리듬, 특히 말초 생체 리듬을 동기화하는 것은 전반적인 건강과 웰빙을 유지하는 데 필수적이다. 빛 노출과 식사 시간 조정 외에도 충분한 수면을 취하고 규칙적인 수면 일정을 유지하는 등의 다른 요소들도 신체 내부 리듬에 영향을 미친다.

매일 같은 시간에 잠자리에 들고 일어나는 것, 심지어 주말에도 이를 지키는 것이 생체 리듬을 강화하는 데 도움이 된다. 또한, 특히 낮 시간에 규칙적인 신체 활동을 하는 것도 생체 리듬에 긍정적인 영향을 미친다. 생체 시계 기능은 신체의 스트레스 반응 시스템과 밀접하게 연결되어 있다. 따라서 스트레스를 관리하는 데 도움이 되는 마음챙김, 명상, 이완 기법 등은 생체 리듬을 동기화하는 데도 도움이 될 수 있다.

이러한 요소들을 자연적인 24시간 주기와 맞추면 최상의 건강을 유지하고, 수면의 질을 개선하며, 삶에서 기쁨과 웰빙을 향상시킬 수 있다.