광주과학기술원(총장 김기선, 지스트) 연구진이 비타민D가 수면 장애 개선(연구①)과 치매 예방(연구②)에 효과가 있다는 연구 결과를 잇달아 국제 저널에 게재했다고 24일 밝혔다.

특히 연구팀은 실제 대학병원 내 교대-비교대 근무자들을 대상으로 임상 연구(연구①)를 진행하고 수면 장애 개선과 관련해 비타민D 및 칼슘의 연관성을 최초로 밝혀냈다.

비타민D는 태양의 자외선에 노출된 피부를 통해 체내에서 합성되는 지용성 호르몬으로, 칼슘과 인 대사를 조절하며 전사 인자*로서 다양한 유전자의 발현과 후성 유전학적 조절에 관여하는 것으로 알려져 있다. 전사 인자는 특정 유전자의 전사 조절 부위 DNA에 특이적으로 결합해 그 유전자의 전사를 활성화시키거나 억제하는 전사 조절 단백질이다. RNA 중합효소의 활성을 제어함으로써 유전자 전사를 조절한다. 

비타민D가 체내에 충분치 않으면 암 자가면역질환 심혈관질환 등의 발병률이 증가한다는 연구 결과가 나온 바 있다. 최근에는 수면 장애와 같은 중추신경계와의 연관성에 대한 연구가 증가하고 있다. 

(연구①) 지스트 의생명공학과 김 태 교수 연구팀은 분당서울대병원과 협력연구로 교대 및 비교대 근무자의 임상 데이터를 기반으로 비타민D가 혈중 칼슘 농도 조절을 통해 수면 및 일주기 리듬*에 영향을 미칠 수 있음을 밝혔다.  

교대 근무자는 업무 특성상 2교대 또는 3교대로 근무하기 때문에 일반적으로 비교대 근무자에 비해 불규칙한 생활패턴을 갖게 된다. 불규칙적인 수면으로 인해 생체리듬이 깨질 수 있다. 이로 인해 불면증 수면장애 만성피로 우울증 심혈관 질환 등 다양한 건강 문제가 발생할 수 있다는 보고가 있다.

연구팀은 분당서울대병원에 근무하는 총 353명의 근무자(교대 150명, 비교대 203명)를 대상으로 손목시계형 액티그래피로 수면 패턴 데이터를 분석했다. 

연구 결과, 교대-비교대 근무자 집단 모두에서 비타민D가 낮을수록 혈중 칼슘 농도가 낮았다. 특히 비타민D와 칼슘 농도가 낮은 교대 근무자의 수면 장애가 비교대 근무자보다 더 심한 것으로 나타났다.  따라서 수면의 질 개선을 위해서 비타민D의 적절한 섭취가 중요하다고 할 수 있다. 

(연구②) 또한 연구진은 비타민D의 결핍 상태가 다양한 유전자 발현의 병적 변화를 통해 알츠하이머병을 유발하는 원인 중 하나인 뇌 조직 내 아밀로이드 베타*의 수치를 높이고 기억력 저하를 유발하며 비타민D를 보충했을 때 신경퇴행성 변화를 감소시킬 수 있음을 확인했다. 아밀로이드 베타는 알츠하이머 환자의 뇌에서 발견되는 폴리펩타이드로, 알츠하이머병의 발병 원인 물질 중 하나로 알려져 있다. 

 연구팀은 알츠하이머병 동물(마우스) 모델을 대상으로 비타민D 결핍 실험과 보충 실험을 진행한 결과, 결핍군에서는 아밀로이드 베타 생산 관련 효소의 전사(transcription)가 증가하고, 그 결과 아밀로이드 베타 증가와 기억력 저하가 나타난 반면, 비타민D를 보충하면 아밀로이드 베타 감소 및 기억력 호전이 일어나는 것을 확인했다.

김 태 교수는 “비타민D 결핍은 수면 장애나 알츠하이머 치매를 악화시킬 수 있는 요인으로 임상 실험과 마우스 실험을 통해 그 치료 가능성을 발견했다”며 “비타민D는 현대인의 건강을 위협하는 수면 장애와 치매를 동시에 치료하는 1석 2조의 효과를 얻을 수 있는 손쉽고 안전한 방법일 수 있다”고 말했다. 

이번 연구는 (연구①) 수면 장애와 관련한 연구는 영양학 분야 국제학술지인 ‘뉴트리언츠(Nutrients)’에, (연구②) 치매 관련 연구는 의생명과학 분야 국제학술지인 ‘바이오메디신즈(Biomedicines’에 각각 지난달 22일과 28일 온라인 게재됐다.