New Therapeutic Strategy for Amino Acid Medicine: Glycine Improves the Quality of Sleep (2012)

https://doi.org/10.1254/jphs.11R04FM

 

이 리뷰 논문은 아미노산 중 하나인 글리신(glycine)이 인간과 동물의 수면에 미치는 영향을 종합적으로 검토하며, 글리신을 수면 보조제로 활용할 가능성을 제시하고 있다. 수면 장애는 전 세계적으로 흔한 문제로, 메타분석에 따르면 전체 인구의 약 30%가 불면증 증상을 경험하고 있으며, 이로 인해 주의력 저하, 인지 기능 저하, 기분 장애, 낮 시간 졸림, 기억력 감퇴 등의 문제가 발생할 수 있다. 이에 따라 비약물적이며 안전성이 높은 수면 개선법이 필요하며, 글리신은 이러한 요구에 부합하는 후보물질로 주목받고 있다.

 

글리신의 생리적 기능과 작용 메커니즘

1. 글리신의 생리적 특성

• 비필수 아미노산으로, 체내에서 합성 가능

• 하루 평균

  • 내인성 합성량: 약 45g

  • 식이 섭취량: 약 3–5g

• 가장 간단한 분자 구조를 가진 아미노산으로, 다양한 생리 기능을 가짐

2. 글리신의 신경전달 기능

• Glycine receptor (GlyR): 글리신은 억제성 수용체(GlyR)를 통해 중추신경계에서 억제성 신경전달물질로 작용

• NMDA receptor (NMDAR): 글리신은 동시에 NMDA 수용체의 공동 작용인자(co-agonist)로서 흥분성 전달 조절에 참여
  → 글리신은 억제성 + 흥분성 기능을 동시에 가짐

3. 기타 생리적 기능

• 항염 작용: 허혈-재관류 손상, 장기 이식 등에서 보호 효과

• 지질 대사 조절: 설탕 기반 고지방 식이를 한 실험쥐에서 복부 지방 축적과 유리지방산 증가 억제

• 보통은 중립적 대조물질로 사용되지만, 수면 관련 효과가 부각되며 주제로 발전함

 

글리신의 체내 흡수 및 뇌 전달: 약동학적 분석

1. 뇌혈관장벽(BBB) 통과

• 쥐에게 2g/kg의 글리신 경구 투여

  • 혈장 글리신 농도: 30분 후 5371 μM (대조군 대비 13배 증가)

  • 뇌척수액(CSF) 농도: 52.7 μM (대조군 대비 6배 증가)

  • 피질 조직 농도: 1376 pmol/mg (대조군 대비 2배 증가, 4시간 시점)

• 혈중에서 뇌로의 전달은 수동 확산(passive diffusion) 형태로 이루어짐
  → 이는 특정 수송체를 통한 전달이 아닌 비특이적 경로임을 시사

2. 뇌 내 활성 가능성

• NMDA 수용체의 작용역치(ED50)는 100–300 nM

• 글리신의 CSF 내 농도는 이보다 훨씬 높아 NMDA 수용체 활성에 충분

• GlyR 활성 기준선인 90–100 μM에는 미달 → NMDA 경로를 통한 효과가 주 작용일 가능성 큼

 

동물실험을 통한 글리신의 수면 개선 기전 분석

1. 심부 체온(core body temperature) 변화

• 쥐에게 2g/kg 경구 투여 시 다음 반응이 관찰됨

  • 심부 체온 감소

  • 피부 혈류 증가 (혈관 확장)

• 이는 수면 유도 시 자연스럽게 일어나는 생리 반응과 일치

2. 수용체 특이성 확인

• 뇌실 내 투여 실험 및 약리학적 억제 실험

  • NMDA 수용체 길항제(AP5, CGP78608)를 투여하면 글리신의 혈관 확장 효과가 사라짐

  • 반면 GlyR 길항제(strychnine)는 효과 차단하지 못함
    → 글리신은 주로 NMDA 수용체를 통해 작용함이 명확해짐

3. 작용 부위: 시교차상핵(SCN)

• 뇌 시상하부의 3개 핵에 글리신을 미세주입

  • mPOA (체온 조절 중심)

  • dSPZ (수면 및 열생성 조절)

  • SCN (일주기 리듬 조절 중심)

• SCN에 양측 주입 시에만 혈관 확장이 일어남
  → 수면 유도 작용은 SCN에서 시작될 가능성이 높음

4. 뇌파 기반 수면 분석 (EEG/EMG)

• 수면 장애를 유도한 쥐 모델에서 글리신 경구 투여 시

  • 비렘 수면(NREM) 증가

  • 각성 시간 감소

  • 렘 수면(REM)은 변화 없음

• 추가로, 글리신은 전전두엽에서 세로토닌(5-HT)의 분비를 증가시킴
  → 기분 안정, 수면 유도에 간접적 도움 가능

 

인간 대상 임상 연구 결과 정리

1. 주관적 수면의 질 개선 실험

• 대상자: 여성 19명, 평균 연령 31.1세, PSQI ≥ 6

• 방식: 이중 맹검 크로스오버 실험

• 글리신 섭취량: 취침 전 3g

• 평가 도구

  • St. Mary’s Hospital Sleep Questionnaire

  • Space-Aeromedicine Fatigue Checklist

• 주요 결과

  • 다음 날 아침 피로도 유의하게 감소

  • 수면의 질에 대한 주관적 만족도 향상

2. 수면 다원검사 기반 수면 분석

• 대상자: 남녀 11명 (여성 8명), 평균 연령 40.5세, PSQI 평균 8.07

• 방식: 단일 맹검 크로스오버

• 글리신 섭취량: 취침 전 3g

• 측정 항목

  • PSG를 통한 수면 구조 분석

  • SMH 설문지를 통한 주관적 평가

  • 낮 시간 졸림 정도 평가 (08:00~23:00 측정)

• 주요 결과

  • 수면 잠복기(latency) 단축

  • 슬로우 웨이브 수면 진입 시간 단축

  • 전체 수면 구조(architecture)는 변화 없음

  • 낮 시간 졸림 감소 (Visual Analogue Scale 기준)

3. 고용량 섭취 시 안전성 평가

• 대상자: 남녀 12명, 평균 연령 34.0세, PSQI 평균 4.41 (수면 문제 없음)

• 글리신 섭취량: 낮 시간 9g

• 방식: 오픈 트라이얼(안전성 즉시 확인 목적)

• 결과

  • 졸림 유발 없음

  • 급성 부작용 없음

  • 추가로, 하루 최대 31g까지도 부작용이 없다는 기존 보고 존재

 

결론

글리신은 중추신경계에서 NMDA 수용체에 작용하여 시교차상핵(SCN)의 혈관 확장과 심부 체온 저하를 유도하고, 이는 수면 개시와 유지에 유리한 생리적 상태를 유도한다. 이러한 작용은 비렘 수면의 증가, 수면 잠복기 단축, 낮 시간 피로 감소 등으로 나타났으며, 이는 동물 실험뿐 아니라 인간 대상 임상연구에서도 일관되게 관찰되었다.

 

특히 글리신은 다음과 같은 점에서 수면 보조 성분으로서의 가능성이 높다:

• 경구 섭취만으로도 뇌에 도달

• 중추작용을 통해 생리적 수면 유도 메커니즘 작동

• 다양한 수면 지표에서 긍정적 결과

• 고용량 섭취 시에도 부작용 없음

 

현재까지의 연구 결과는 글리신이 수면 보조제로서 객관적 효과와 안전성을 모두 확보한 매우 유망한 아미노산 기반 치료 전략임을 시사한다. 다만, SCN에서의 구체적 작용 경로와 다른 신경 경로와의 상호작용 등은 앞으로의 추가 연구가 필요한 부분이다.

 

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