뇌 속 숨겨진 박테리아 분자가 수면의 새로운 비밀을 밝혀낸다

워싱턴 주립대(WSU) 연구진은 박테리아 세포벽 분자가 수면 조절에 도움을 줄 수 있음을 발견하여 뇌 중심 수면 모델과 미생물 중심 수면 모델 간의 간극을 메웠습니다. 이 연구는 미생물이 뉴런 자체만큼이나 수면에 중요할 수 있음을 시사합니다. 출처: Shutterstock

무엇이 우리를 잠에 들게 할까요? 그 답은 뇌뿐만 아니라, 우리 장에서 번식하는 미생물과의 복잡한 상호작용에 있을지도 모릅니다.

워싱턴 주립 대학의 새로운 연구는 수면을 이해하는 데 새로운 패러다임을 제시하며, 박테리아의 그물망 같은 벽에 있는 물질인 페티도글리칸이 생쥐의 뇌에 자연적으로 존재하며 수면 주기와 밀접하게 연관되어 있다는 것을 보여줍니다.

이러한 연구 결과는 WSU에서 수년간 개발 중이던 더 광범위한 가설을 업데이트하는 데 도움이 됩니다. 이 가설은 수면이 신체의 수면 조절 시스템과 우리 몸 속에 사는 다양한 미생물 간의 소통을 통해 발생한다는 것입니다.

WSU의 박사과정생이자 최근 발표된 두 편의 과학 논문에서 연구 결과를 소개하는 주저자인 에리카 잉글리시는 "이것은 우리가 이미 알고 있는 것에 새로운 차원을 더했습니다."라고 말했습니다.

수면이 "홀로비온트 상태"에서 발생한다는 이러한 관점은 우리의 장내 미생물 군집이 인지, 식욕, 성욕 및 기타 활동에 중요한 역할을 한다는 것을 시사하는 점점 더 많은 증거에 대한 것입니다. 이러한 관점은 기존의 뇌 중심적 인지 모델을 뒤집어 놓았으며 진화와 자유 의지에 대한 이해와 수면 장애에 대한 미래 치료법 개발에 영향을 미칩니다.

펩티도글리칸(PG)에 관한 최근 연구 결과는 이 가설에 힘을 실어주며, 박테리아 세포벽 생성물이 수면에 미치는 조절 역할을 할 가능성을 시사합니다. PG는 동물에게 투여했을 때 수면을 촉진하는 것으로 알려져 있지만, 최근까지만 해도 PG가 자연적으로 뇌로 이동하지 않는다는 것이 일반적인 견해였습니다.

영어: English는 PG가 PG 신호 전달 및 통신에 관여하는 수용체 분자와 함께 뇌의 다른 위치에 존재하며, 그 수준이 하루 중 시간과 수면 부족에 따라 달라진다는 것을 발견했습니다.

이 연구 결과는 7월 Frontiers in Neuroscience 에 발표되었으며 , 워싱턴 주립대학교(WSU)의 오랜 수면 연구자이자 리젠트 교수인 제임스 크루거(James Krueger)가 이 논문의 공동 저자입니다. 잉글리시는 또한 수면 의학 리뷰(Sleep Medicine Reviews) 저널에 크루거와 함께 최근 발표한 논문의 주저자로, 수면의 "홀로비온트 상태(holobiont condition)" 가설을 제시합니다.

그 논문은 두 가지 주요 견해를 결합합니다. 하나는 수면이 뇌와 신경계에 의해 조절된다고 가정합니다. 다른 하나는 "국소 수면"에 초점을 맞추는데, 이는 수면을 신체 전체의 작은 세포 네트워크에서 수면과 유사한 상태가 축적된 결과로 설명합니다. 이러한 수면과 유사한 상태는 시험관 내 세포에서 관찰되었으며, "접시 속 수면" 모델로 알려져 있습니다.

이런 작은 잠의 시간들이 집 안의 불이 꺼지는 것처럼 축적되면서, 신체는 깨어 있는 상태에서 잠으로 기울어집니다.

새로운 가설은 이러한 이론을 통합하여 수면이 신체와 신체에 상주하는 미생물 간의 상호작용으로 인해 발생한다고 제안합니다. 즉, 서로 상호작용하고 겹치는 두 가지 자율 시스템입니다.

"둘 중 하나만이 아니라 둘 다입니다. 둘은 함께 작용해야 합니다." 잉글리시 박사는 말했다. "수면은 정말 하나의 과정입니다. 세포와 조직 구성의 여러 수준에 따라 매우 다양한 속도로 일어나고, 광범위한 협력을 통해 이루어집니다."

마이크로바이옴과 행동 사이의 연관성이 여러 측면에서 드러나고 있으며, 이는 장에서 형성되는 미생물이 인지와 기본적인 인간 행동에 중요한 역할을 한다는 것을 시사합니다. 이 연구는 인간 신경학에 대한 전통적인 관점을 뒤집습니다. 즉, 신경학이 완전히 하향식(즉, 뇌의 의사 결정 결과)이 아니라 상향식(즉, 동물을 숙주로 진화시키고 숙주의 활동과 인지에 영향을 미치는 작은 유기체에 의해 주도된다는 것입니다.)

"우리 몸 안에는 미생물 군집이 살고 있습니다. 이 미생물들은 포유류, 조류, 곤충보다 훨씬 더 오랜 진화 역사를 가지고 있습니다. 수십억 년이나 더 오래되었죠." 2023년 수면 연구 협회에서 "수면 연구의 살아있는 전설"로 선정된 크루거는 이렇게 말했습니다. "수면의 진화는 아주 오래전 박테리아의 활동/비활동 주기와, 그 주기를 주도했던 분자들이 오늘날 인지 기능을 주도하는 분자들과 관련이 있다는 것을 통해 시작되었다고 생각합니다."

English의 연구는 박테리아와 수면 사이의 알려진 연관성을 확장하여, 수면 패턴이 장내 미생물 군집의 기능에 영향을 미치고 박테리아 감염으로 인해 사람들이 더 많이 잠을 잔다는 사실을 밝혀냈습니다.

새로운 연구 결과는 영국이 앞으로 더 탐구하고 싶어하는 의문점들을 파헤치기 시작했습니다.

그녀는 "이제 세상은 미생물이 질병뿐만 아니라 건강에도 얼마나 중요한지 깨닫게 되었고, 우리가 미생물과 어떻게 소통하는지, 그리고 미생물이 우리와 어떻게 소통하는지에 대한 이해를 넓혀야 할 매우 흥미로운 시점입니다."라고 말했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/09/250925025336.htm