[Chronobiology] 멜라토닌 (Melatonin)

멜라토닌 (Melatonin)

 

 

멜라토닌은 송과선에서 합성 및 분비되는 내인성 호르몬으로, 멜라토닌 생성의 시작은 일반적으로 내인성 일주기 시스템의 타이밍을 나타내는 지표로 사용된다. 멜라토닌 분비는 교감 신경으로 구성된 다중 시냅스 신경 경로를 통해 상부 경추 신경절의 SCN, pre-ganglionic 뉴런 및 post-ganglionic 섬유를 통해 제어된다. 멜라토닌은 일주기 시스템의 마커로 사용되는 것 외에도 일주기 리듬의 타이밍을 변경하고 (위상 이동) 멜라토닌이 SCN 뉴런의 발화 속도를 억제하여 수면 허용 상태를 만들기 때문에 SCN에 미치는 영향을 통해 수면을 촉진하는 데 도움을 줄 수 있다.

 

멜라토닌은 혈장 및 타액에서, 멜라토닌의 주요 대사 산물인 6-sulphatoxy 멜라토은 소변에서 검출할 수 있다. 멜라토닌 수치는 혈장이나 타액에서 가장 일반적으로 측정되는데, 이는 보다 정확한 위상 측정을 위해 자주 (약 30분마다) 샘플링할 수 있기 때문이다. 이러한 각 접근 방식에는 샘플을 채취할 환경, 멜라토닌 수치의 정확성에 영향을 미칠 수 있는 특정 약물 및 건강 상태의 존재 여부 등 고유한 샘플링 방법과 고려 사항이 있다.

 

멜라토닌 생성은 빛, 베타 차단제 및 비스테로이드성 항염증제에 의해 억제될 수 있다. 특정 시간대의 빛 노출은 멜라토닌 배설 수준에 영향을 미칠 뿐만 아니라 멜라토닌 리듬의 타이밍을 변화 (위상 전진 또는 지연)시킬 수 있으므로 가능하면 샘플링 기간 전후에 환자의 습관적인 빛 노출 패턴도 평가하는 것이 유용하다. 이 기간 동안 빛 수준을 모니터링하면 두 가지 이점이 있는데, 하나는 측정값이 손상되었는지 여부를 확인할 수 있다는 점이고, 다른 하나는 CRSWD 10의 임상 관리의 일부인 습관성 빛 노출을 조정하는 지침을 목표로 삼는 방법에 대한 통찰력을 제공할 수 있다는 점이다. 예를 들어, 일주기 리듬에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 주요 시간대에 밝은 빛을 피하고 일주기 리듬을 강화하거나 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 시간대에 빛을 찾는 것이다.

 

시중에는 여러 가지 멜라토닌 분석법이 있지만, 멜라토닌 수치를 측정하는 것은 대부분의 임상 실험실에서 수행하는 표준 검사가 아니다. 자격을 갖춘 실험실을 이용할 수 있다고 해도 일반적으로 매일 수집하는 샘플의 수로 인해 한 번에 한 사람의 샘플을 분석하는 데는 엄청난 비용이 든다. 현재 대부분의 임상 시나리오에서는 24시간 샘플링을 수행하더라도 한 사람당 하루에 25 ~ 30개 이하의 샘플을 채취할 수 있다.

 

Dim Light Melatonin Onset (DLMO)

 

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ctm2.1131

 

멜라토닌은 타액이나 혈액, 소변 등에서 검출해 낼 수 있다. 소변에서 측정하는 방법은 2시간 간격으로 모은 소변에서 멜라토닌의 대사물질인 6-sulphatoxy melatonin (aMT6s)의농도를 측정하는 것이다. 도뇨관이 삽입되어 있는 경우라면 밤 동안 환자의 수면을 저해하지 않으면서도 시료를 모을 수 있다는 장점이 있기 때문에 거동이 불편한 환자에 게 유용한 방법이다. 그러나 좀 더 정확한 멜라토닌 주기를 파악하기 위해서는 실시간으로 평가가 가능한 혈액이나 타액을 이용하는 방법이 더 적절하다. 혈액을 이용하는 경우 에는, 정맥관을 삽입해 두고 정맥관을 통하여 혈액을 자주 채취하여 혈중 멜라토닌 농도를 측정하는 방법을 사용한다. 가장 정확하지만 침습성 도구를 사용해야 하기 때문에 환자에게 불편감을 줄 수 있다. 통상적으로 혈액에서 측정되는 멜라토닌의 농도는 타액에서 측정되는 농도의 약 3배 정도가 되기 때문에 타액 농도를 측정하여 혈중 농도를 추정하는 방법이 널리 사용된다. 타액을 이용하는 것은 덜 침습적이라는 점에서 매우 유용하다. 다만, 환자의 잠을 방해한다는 면에서 제한점이 있다.

 

멜라토닌 연속 샘플링에서 얻은 일주기 타이밍의 가장 일반적으로 사용되는 마커는 Dim Light Melatonin Onset (DLMO)이다. 24시간 내내 멜라토닌 농도를 측정하기보다는 멜라토닌 이 상승하기 전 1 ~ 2시간 전부터 멜라토닌 농도를 측정하여 멜라토닌 농도 상승시점을 찾아내는 방법이 최근에는 더 선호된다. 멜라토닌 농도의 상승 시점을 관찰할 때에는 빛의 영향을 최소화하기 위하여 dim light (< 50 lux) 상태에서 평가한다. 이를 dim light melatonin onset (DLMO)이라 칭한다. 일반적으로 DLMO는 잠들기 2 ~ 3시간 전에 관찰된다. 즉, 수면 위상이 다소 전진된 개체의 경우에는 오후 6시에서 8시 사이에 관찰되고 수면 위상이 지연된 개체의 경우에는 오후 10시 이후에 관찰된다. DLMO의 시점은 멜라토닌의 농도가 혈액에서는 2 ~ 10pg/ml, 타액에서는 2 ~ 3pg/ml 정도로 측정되는 시점으로 정의한다. DLMO 평가의 장점은 외부 자극 효과가 적은 상태에서 체내의 농도를 측정하기 때문에 체내의 일주기 리듬을 잘 반영한다는 것이다. 그러나 운동, 수면, 약물 복용 등에 의 하여 영향을 받을 수도 있으므로 이를 고려해야 한다.

 

혈장 멜라토닌 수치는 일반적으로 연구 목적으로 일주기 리듬을 평가하기 위한 표준이지만, 임상 환경에서는 연속적인 혈액 샘플을 채취해야 하기 때문에 실용성이 떨어진다. 일반적으로 연속 샘플링을 하려면 샘플링 기간 동안 유치 카테터를 삽입해야 다. 또한 샘플의 무결성을 유지하기 위해 샘플을 신속하게 처리할 수 있는 원심분리기와 냉동고에 접근할 수 있어야 한다. 이러한 모든 요소는 가정에서 혈장에서 멜라토닌을 측정하는 것이 실용적이지 않다는 것을 의미한다. 실험실에서 혈장, 타액 또는 소변 샘플을 수집하면 멜라토닌 생성에 미치는 빛의 영향을 최소화하도록 환경을 제어할 수 있다는 이점이 있다.

 

코티솔 (Cortisol)

 

https://clemandthyme.com/2023/03/03/what-is-the-cortisol-awakening-response/

 

코티솔은 부신피질에서 생성되며, 시상하부-뇌하수체부신 축 (Hypothalamus-pituitary-adrenal axis, HPA axis)의 조절을 받아 분비된다. 이는 SCN과 시상하부의 뇌실옆 핵 (paraventricular nucleus, PVN) 간의 작용에 의하여 이루어진다. 수면의 시작은 HPA axis의 낮은 활성도와 연관이 있으며 수면 박탈은 HPA axis의 활성도를 증가시킨다. 코티솔의 혈중 농도의 최저점은 보통 자정에 관찰이 되고 최고점은 아침 9시경에 관찰된다. 코티솔 농도는 잠이 들고 난 뒤 2 ~ 3시간 후부터 점차로 상승하기 시작해서 아침 9시의 최고점까지 점진적으로 증가한다. 즉, 낮동안에는 저하되어 있다가 밤이 되면 증가하기 시작하여 아침에 일어날 무렵 최대치에 도달한다.

 

코티솔 농도는 혈액과 타액에서 채취할 수 있다. 혈장 내 의 자유 코티솔은 타액으로도 자연스럽게 확산되기 때문에, 혈장에서 총 코티솔의 농도를 측정하는 것보다는 타액에서 농도를 측정하는 것이 좀 더 정확하게 반영하는 것일 수 있다. 다만, 코티솔의 분비는 나이에 의하여 영향을 받 을 수 있고 시상하부-뇌하수체-부신 축의 조절을 받게 되므로 스트레스에 영향을 받을 수 있다.