📝 한눈에 보는 스토리

  • 골격근은 성장, 복구, 에너지 생산 및 단백질 대사의 일일 주기를 조절하는 자체적인 생체 시계를 가지고 있음
  • 최근 연구에 따르면 근육의 말초 생체 시계를 비활성화하면 조기 노화, 근력 감소, 운동 속도 저하 및 기타 근감소증과 일치하는 징후가 나타나는 것으로 밝혀짐
  • 이러한 연구 결과는 교대 근무자들이 흔히 조기에 근육량 감소를 경험하는 이유를 설명하는 데 도움이 되며 불규칙한 수면 리듬이 신체의 자연적인 야간 회복 과정을 방해하기 때문임
  • 빛은 신체 내부 시계에 가장 강력한 신호 역할을 하며 아침 햇살은 생체 리듬을 안정시키는 데 도움을 주고 밤에 푸른빛에 노출되면 멜라토닌 분비와 회복에 악영향을 미침
  • 규칙적인 식사 시간과 수면 습관은 근육 생체 시계 기능을 강화하고 장기적인 근력과 회복력을 증진하는 데 도움이 됨

🩺 Dr. Mercola

대부분의 사람은 신체의 내부 생체 시계를 생각할 때 수면을 떠올린다. 하지만 일주기 리듬은 단순히 수면-각성 주기뿐만 아니라 훨씬 더 많은 것을 조절한다. 뇌, 간, 골격근을 포함한 모든 장기는 이 리듬에 의해 조절되는 자체적인 내부 타이밍 메커니즘에 따라 작동한다.

특히 골격근은 뇌의 중추 시계와는 독립적으로 자체적인 일주기 리듬을 유지한다. 이러한 말초 생체 시계는 근력, 에너지 생산, 회복을 지속적으로 조율한다. 이 과정은 눈에 띄지 않게 진행되지만 신체 건강에 미치는 영향은 매우 크다.

킹스 칼리지 런던(King’s College London) 연구진의 최근 연구에 따르면 근육의 일주기 리듬이 교란되면 근육 건강이 악화되기 시작하는 것으로 나타났다. 시간이 지남에 따라 이러한 교란은 노화를 가속화하고 근육 약화를 초래한다. 즉 나이가 들어도 근력을 유지하고 싶다면 운동 루틴만큼이나 신체의 타이밍이 중요하다는 뜻이다.

근육 시계가 고장 나면 어떻게 될까?

미국 국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences) 저널에 게재된 이번 연구는 골격근의 내부 일주기 리듬이 교란될 때 골격근 건강에 어떤 영향을 미치는지 조사했다. 연구진은 유전자 변형 제브라피시를 이용하여 근육 조직에서만 생체 시계 유전자를 비활성화했으며 이를 통해 뇌 리듬, 수면 주기 또는 환경 조건을 변경하지 않고 근육 시계의 구체적인 역할을 관찰할 수 있었다.

• 근육 시계 교란은 야간 회복의 정상적인 리듬을 방해한다. 낮 동안 근육은 성장과 근력 강화에 집중한다. 밤이 되면 근육은 '야간 정화' 모드로 전환하여 손상된 단백질을 제거하고 노후된 세포 구성 요소를 재활용하고 세포 노폐물을 청소한다. 근육 시계가 교란된 제브라피시의 경우 근육의 정상적인 야간 복구 시스템이 제대로 작동하지 못했다.

• 근육 크기와 수행 능력의 장기적인 감소 — 생애 초기에는 먹이 섭취나 빛 노출 같은 외부 자극이 근육 시계 교란의 영향을 일시적으로 가려준다. 즉 생체 시계에 결함이 있는 어린 물고기도 한동안은 비교적 정상적으로 성장하고 기능한다는 의미다. 그러나 나이가 들면서 그러한 신호만으로는 더 이상 부족한 부분을 보완할 수 없게 된다. 이번 연구의 주저자이자 킹스 칼리지 런던의 연구원인 제프리 켈루(Jeffrey Kelu)는 다음과 같이 설명했다.

"6개월 및 1년과 같이 어린 나이에는 근육 크기에 유의미한 차이가 관찰되지 않았으나, 기능적인 근육 시계가 결여된 물고기는 2년 차에 조기 노화의 명확한 징후를 보였다. 몸길이가 더 짧고 체중도 덜 나갔으며 헤엄치는 빈도가 낮고 속도도 더 느렸다. 이는 근감소증과 전반적인 신체 활동 능력 저하의 특징이며 교대 근무자들에게서 보고된 바와 일치한다."

• 근육 시계 기능 상실과 결부된 생물학적 교란 — 연구진은 근육의 내부 시계가 기능을 잃었을 때 나타나는 두 가지 생리적 변화를 확인했다.

◦ 억제된 청소 시스템 — 두 가지 주요 단백질 재활용 시스템인 자가포식(autophagy)과 유비퀴틴-프로테아좀 시스템(ubiquitin-proteasome system, UPS)은 일반적으로 근육 복구를 지원하는 야간 시간대에 활동이 현저히 감소했다.

UPS는 분자 단위 분해 장치처럼 작동하여 더 이상 유용하지 않은 단백질을 표적으로 삼고 자가포식은 마모된 세포 부품과 잔해를 제거한다. 이러한 시스템의 활동이 억제되면 근육 세포 내부에 노폐물이 축적되기 시작하여 근육이 약해지고 효율성이 떨어진다.

◦ 생체 시계 유전자 조절의 불균형 — 근육의 내부 시계는 주요 세포 기능의 타이밍을 조절하는 두 핵 수용체인 Ror과 Rev-erb 사이의 균형에 의존한다. Ror은 오래되거나 손상된 근육 단백질을 분해하는 데 관여하는 유전자를 활성화한다.

시계 기능이 교란된 물고기에서는 Ror 수치가 감소한 반면 Rev-erb 수치는 변화 없이 유지되었다. 이러한 불균형은 근육이 노후된 단백질을 청소하는 능력을 저해했고 성장 관련 신호 전달 경로인 TORC1이 정상적으로는 복구를 허용하기 위해 비활성화되어야 할 야간 시간대에도 활성 상태를 유지하도록 만들었다.

• Rev-erb 억제를 통한 근육 시계 기능 회복 — 연구진이 시계 기능이 손상된 물고기에서 Rev-erb를 억제한 결과 야간의 정상적인 단백질 분해 및 재생 과정이 회복되었다. 이는 근육의 내부 시계가 성장과 복구를 조절한다는 점을 확인시켜 주었다.

이러한 연구 결과가 근육 건강에 중요한 이유

이 연구는 근육 노화가 육안으로 보이거나 측정 가능해지기 훨씬 전부터 시작된다는 점에 대한 통찰을 제공한다. 근육의 질은 운동량이나 식단뿐만 아니라 근육 세포가 자연적인 복구 일정을 유지하는지 여부에도 달려 있다.

• 이 패턴은 근감소증을 밀접하게 반영한다. 근감소증은 나이가 들면서 흔히 발생하는 근육량과 근력의 점진적인 손실을 뜻한다. 본 연구에서 관찰된 손상된 복구 주기는 이 질환을 정의하는 느리고 점진적인 약화 과정을 그대로 보여준다. 근육량 감소를 근육 시계와 연관 지음으로써 이 연구는 일주기 리듬의 불일치가 예상보다 훨씬 이른 시기에 근감소증과 유사한 변화를 유발할 수 있음을 시사한다.

• 체내 시계와 어긋난 생활은 장기적인 근력에 영향을 미친다. 연구에 따르면 교대 근무, 수면 부족 또는 치매 같은 신경계 질환으로 인한 일주기 리듬 교란은 근육의 자연적인 정화 주기를 방해하여 근감소증 위험을 높인다. 시간이 지나면서 복구 기회를 상실함에 따라 세포 내부에 미세한 손상이 축적된다.

"일주기 리듬 교란이 근감소증에 어떻게 기여하는지 이해하는 것은 교대 근무자의 건강과 복지를 개선하기 위한 전략을 개발하는 데 필수적이다"라고 제프리 켈루 박사는 언급했다.
"이번 연구 결과는 교대 근무자의 근육량 감소를 예방하기 위한 치료법 개발에 일주기 생물학을 활용할 가능성을 조명한다. 이는 교대 근무자의 노화 과정을 개선할 수 있는 미래 치료법의 길을 열어줄 것이다."

• 기능 장애의 초기 징후는 쉽게 놓치기 쉽다. 연구에서 근육 시계가 교란된 제브라피시는 외부 환경 조건이 일정하게 유지되었음에도 나이가 들면서 신체 활동 능력이 점진적으로 저하되는 양상을 보였다.

실생활에서 이러한 내부적인 기능 저하는 회복 속도 저하, 근육통 증가, 체력 감소 등으로 먼저 나타날 수 있으며 이는 흔히 일상적인 피로나 노화 탓으로 치부되기 쉽다. 이러한 미묘한 변화는 실제 근육 복구 및 유지 관리를 담당하는 타이밍 시스템의 근본적인 교란을 반영하는 신호일 수 있다.

• 타이밍은 신체가 운동에 반응하는 방식을 결정한다. 근육 유지를 안내하는 내부 신호의 타이밍이 어긋나거나 부재하면 신체 활동이 더 이상 동일한 예방 효과를 제공하지 못하거나 지속적인 근력으로 이어지지 않는다. 이는 꾸준히 활동적인 생활을 유지함에도 불구하고 일부 사람들이 근육량 감소를 경험하는 이유를 설명하는 데 도움이 된다.

빛은 신체의 중앙 생체 시계에 리듬을 부여한다.

시상하부 깊숙한 곳에는 신체의 일주기 리듬을 지배하는 영역인 시상하부 시교차핵(suprachiasmatic nucleus, SCN)이 존재한다. 이 중앙 생체 시계는 수면과 신진대사부터 면역 및 근육 기능에 이르기까지 거의 모든 생물학적 시스템을 동기화한다. 근육 시계는 독립적으로 작동하지만 시상하부 시교차핵에서 조율하는 신호와 일치할 때 그 리듬이 더욱 안정적으로 유지된다.

• 빛은 내부 시계를 정렬 상태로 유지한다. 일정을 유지하기 위해 시상하부 시교차핵은 빛 노출, 특히 아침의 밝은 전스펙트럼 빛에 크게 의존하며 이러한 자극이 없으면 신체의 수많은 시계가 동기화를 잃고 어긋나기 시작한다.

• 현대 생활은 자연광 신호를 왜곡한다. 전기 조명의 발명과 그 이후 스마트폰, 컴퓨터, 텔레비전의 등장은 24시간 내내 인공 조명을 제공하여 인간이 깨어 있는 시간을 연장할 수 있게 만들었다. 이러한 인공 조명의 상당 부분은 청색광(blue light) 비중이 높으며 이는 뇌에 멜라토닌 생성을 중단하라는 신호를 보내 수면 주기를 방해하고 야간 복구 과정을 저해한다.

• 이러한 변화는 수면을 훨씬 넘어선 결과를 초래한다. 연구에 따르면 야간의 빛 노출은 주요 우울 장애, 범불안 장애, 외상 후 스트레스 장애(PTSD), 정신병, 양극성 장애 및 자해 행동의 위험 증가와 연관되어 있다. 수면 중 낮은 수준의 빛에 노출되는 것조차도 비만, 고혈압, 당뇨병 및 특정 암의 발생률 증가와 관련이 있는 것으로 밝혀졌다.

• 적절한 빛 노출로 일주기 리듬을 정상화하라. 신경과학자인 앤드류 허버먼(Andrew Huberman) 박사는 기상 후 최초 30~60분 이내에 밝은 빛, 가급적 햇빛을 쬐는 것을 권장한다. 이른 아침의 빛 자극은 낮 동안의 각성 상태를 유도하고 저녁 늦게 멜라토닌 분비를 시작해야 할 시기를 일주기 체계에 알려주는 역할을 한다.

• 햇볕을 쬐어야 한다. 교대 근무자의 경우 특히 깨어 있는 시간이 일광 시간대와 겹치지 않는다면 규칙적으로 햇볕을 쬐기가 어렵겠지만 활동 시간 동안 가용한 햇빛을 최대한 활용하는 것이 여전히 중요하다. 이를 위한 가장 효과적인 시간 중 하나는 태양 정오 무렵으로, 보통 자외선B(UVB)와 근적외선(near-infrared, NIR) 파장이 가장 집중되는 서머타임 적용 기준 오후 12시 또는 1시경이다.

이러한 빛 신호는 미토콘드리아 기능을 자극하고 내부 시계를 조절하는 데 도움을 준다. 중요한 점은 근적외선 노출이 미토콘드리아의 멜라토닌 생성을 촉진한다는 사실이다. 햇빛의 효능을 극대화하려면 가능한 한 많은 피부를 노출하여 신체가 에너지, 회복과 신체 회복 탄력성에 필요한 전스펙트럼의 빛을 흡수할 수 있도록 해야 한다.

만약 식단에 식물성 기름이 포함되어 있다면 햇볕 노출에 주의해야 하는데 이러한 기름에는 자외선에 노출될 때 산화되기 쉬운 불안정한 오메가-6 지방인 리놀레산 (LA) 함량이 높기 때문이다.

• 하루 중 늦은 시간대의 빛 노출도 중요하다. 연구에 따르면 저녁 초입에 빛을 보면 밤늦은 시간대의 빛 노출로 인한 부작용의 일부를 완화하는 데 도움이 된다. 그러나 오후 6시나 7시 이후에는 색상과 관계없이 밝은 인공 조명을 피하는 것이 중요하다.

해가 지면 집안 조명을 어둡게 하고 인공 조명 사용을 최소화하는 습관을 들여야 한다. 여기에는 컴퓨터 화면 밝기를 낮추고 천장 전체 조명을 끄는 대신 탁상용 스탠드를 활용하는 방법이 포함된다. 가능하다면 해가 진 후에는 촛불이나 달빛만을 사용해야 한다.

침실이 빛 공해의 영향을 받는다면 암막 커튼을 사용해 빛을 차단하고 디지털 알람시계나 휴대폰을 포함한 모든 광원을 침실에서 제거해야 한다. 또 다른 대안은 수면 안대를 사용하는 것이다.

식사 시간과 취침 습관은 체내 시계를 동기화하는 데 도움이 된다.

빛이 신체의 중앙 생체 시계를 움직이는 주된 요인이지만 식사나 수면 시간 같은 다른 일상 습관 또한 근육뿐만 아니라 기타 장기와 조직을 안내하는 일주기 리듬을 정렬하는 데 핵심적인 역할을 한다.

• 낮 동안 식사하는 것은 근육 시계를 재설정하는 데 도움이 된다. '수면 및 일주기 리듬의 신경생물학'(Neurobiology of Sleep and Circadian Rhythms) 저널에 발표된 연구에 따르면 신체 활동 자체만으로는 근육의 내부 리듬을 바꾸기에 충분하지 않았다. 동물의 활동기에만 먹이 섭취를 제한했을 때 비로소 근육 시계가 동기화되었다. 이는 깨어 있는 시간대에 음식을 섭취하는 것이 근육의 타이밍을 신체의 나머지 부분과 일치하도록 유지하는 데 필수적임을 보여준다.

• 식사 시간은 혈당 리듬에 영향을 미친다. 또 다른 연구에서 연구진은 식사 시간을 5시간 늦추는 행위가 다양한 체내 시계와 생물학적 지표에 어떤 영향을 미치는지 분석했다. 10명의 젊은 남성이 13일 동안의 일정에 참여하여 기상 직후 일찍 식사를 시작하거나(이른 식사) 하루 중 늦은 시간부터 시작하여(늦은 식사) 5시간 간격으로 세 끼를 섭취했다.

이른 식사 일정에 적응한 후 참가자들은 6일 동안 늦은 식사 일정으로 전환했다. 연구진은 식사 시간이 늦춰졌을 때 혈당 리듬이 약 5.7시간 지연되고 평균 혈당 수치가 저하되는 것을 관찰했다. 이는 식사 시간이 말초 일주기 리듬을 동기화하는 데 기여함을 나타낸다.

• 수면 타이밍은 일주기 안정성을 강화한다. 낮 동안의 빛 노출을 최적화하고 식사 시간을 맞추는 것 외에도 충분한 수면을 취하고 규칙적인 수면 일정을 유지하는 등의 다른 요인 역시 신체의 생물학적 시계에 영향을 미친다.

주말을 포함해 매일 같은 시간에 잠자리에 들고 기상하는 것은 일주기 리듬을 공고히 한다. 불규칙한 수면 일정은 말초 시계를 혼란스럽게 만들어 신체가 에너지, 복구, 스트레스 반응을 효과적으로 조절하기 어렵게 만든다.

해당 글에서는 수면의 질을 향상하기 위해 스트레스 완화 기법과 운동을 접목하는 등 다양한 유용한 팁 등을 확인할 수 있다.

근육 시계에 대한 자주 묻는 질문(FAQ)

Q: 근육 시계란 무엇이며 노화에 어떤 영향을 미치는가?

A: 근육 시계는 골격근 조직 세포에 위치한 말초 시계를 의미한다. 이 시계는 단백질 분해, 복구, 성장의 일일 주기를 조절하는 역할을 담당한다.

Q: 근육 시계 교란 위험이 더 높은 사람은 누구인가?

A: 자연적인 명암 패턴을 벗어나 생활하는 사람들이 가장 큰 위험에 직면한다. 여기에는 교대 근무자, 만성 수면 부족을 겪는 사람, 치매 같은 신경계 질환을 앓고 있는 환자들이 포함된다. 이러한 대상군은 근육 유지 관리를 방해하는 일주기 리듬 교란을 빈번하게 경험하게 된다.

Q: 일주기 리듬이 교란되면 근육 조직에는 어떤 일이 일어나는가?

A: 일주기 리듬이 교란되면 근육 조직은 낮 동안 성장하고 밤 동안 복구되는 정상적인 주기를 따르는 능력을 상실한다. 그 결과 세포 노폐물이 근섬유 내부에 축적되어 근육의 구조와 기능을 손상시킨다. 시간이 지나면서 이는 근육의 질적 저하, 회복 속도 지연, 노화로 인한 근육 감소증의 조기 발병으로 이어진다.

Q: 일주기 리듬을 바로잡으면 근육 노화를 늦출 수 있는가?

A: 그렇다. 생활 방식을 자연적인 일주기 신호, 특히 햇빛 노출에 맞추면 근육 시계의 리듬이 회복된다. 이는 야간 복구 과정을 뒷받침하여 근육 기능 저하 위험을 줄이는 데 도움이 된다.

Q: 일상 습관을 통해 건강한 근육 리듬을 조율하려면 어떻게 해야 하는가?

A: 기상 직후 밝은 빛을 쬐고 깨어 있는 활동 시간대에 식사를 마쳐야 하며 규칙적인 수면 일정을 철저히 고수해야 한다. 이러한 습관은 근육 시계가 정상적으로 동기화된 상태를 유지하도록 도와준다.

🔍출처 및 참조