수면 박탈이 체중 변화와 내분비 호르몬에 미치는 영향

Abstract

본 연구는 수면 박탈이 체중 변화와 내분비 호르몬에 미치는 영향을 검증하기 위하여 시도된 무작위 대조군 사후 실험설계를 이용한 동물 실험 연구이다. 본 연구의 실험 대상은 7-8주령의 백서(白鼠)로서 정상 수면군, 모의 수술군, 부신 절제군, 모의수술 회복군, 부신절제 회복군으로 무작위 배정된 총 47마리를 이용하였다. Machado 등(2004)이 개발한 방법에 근거하여 수정 보완된 Small multi-platform(김진영, 2009)을 이용하여 수면 박탈을 유발하였다. 체중의 변화를 보기 위해 매일 체중과 먹이 섭취량을 측정하였으며, 내분비 호르몬의 변화를 보기 위해 GH, FSH, 에스트라디올, 테스토스테론, DHEA, 코티코스테론의 혈중 농도를 측정하였다. 수집된 자료는 SPSS for window 15.0 version을 이용하여 분석하였다. 정상 수면군, 모의 수술군, 부신 절제군, 모의수술 회복군, 부신절제 회복군 간에 체중, 내분비 호르몬의 평균 변화량의 차이는 one-way ANOVA를 이용하여 분석하였고 사후 검정을 위해 LSD의 multiple comparison으로 분석하였다. 또한 GH, FSH, 에스트라디올, 테스토스테론, DHEA와 코티코스테론의 상관관계를 알아보기 위해 Pearson’s Correlation으로 분석하였다. 수면 박탈이 체중 변화와 내분비 호르몬에 미치는 영향에 관한 주요한 연구 결과는 다음과 같다. 1. 체중 변화에 미치는 영향에 대한 결과는 다음과 같다. 본 연구에서의 체중 변화를 확인하기 위해 체중과 먹이 섭취량을 측정하였다. (1) 체중의 경우 수면 박탈 전에 백서의 체중은 5개 군에서 차이가 없었다. (F=2.307, p=.074). 정상 수면군의 체중은 유의하게 계속 증가하였으나, 수면 박탈 기간이 증가할수록 부신 절제군은 약간의 감소는 있으나 대체적으로 체중이 기저 수준과 비슷한 양상이 계속 유지되었고, 모의 수술군은 체중이 유의하게 감소하였다. 그러나 회복기간에 따라 모의수술 회복군, 부신절제 회복군 모두 기저 수준과 비슷한 수준으로 회복되는 것으로 나타났다. (2) 먹이 섭취량의 경우 정상 수면군은 특정한 변화 없이 유지되었고, 모의 수술군, 부신 절제군, 모의수술 회복군, 부신절제 회복군은 수면 박탈 기간이 증가할수록 먹이섭취량이 증가하는 양상을 보이다가 회복기 1일째부터 먹이 섭취량이 다시 감소하여 점차 기저 수준으로 회복됨을 볼 수 있었다. 따라서 수면 박탈은 체중 감소를 가져오는 것으로 나타났다. 2. 내분비 호르몬에 미치는 영향에 대한 결과는 다음과 같다. (1) 성장 호르몬(GH, growth hormone)은 수면 박탈과 회복기 동안 스트레스 호르몬인 코티코스테론에 의해 영향을 받아 GH 농도가 변화되었다. (2) 난포 자극 호르몬(FSH, follicle stimulating hormone)은 수면 박탈과 회복기 동안 수면 박탈 자체가 FSH의 농도 변화에 영향을 미쳤다. (3) 에스트라디올(Estradiol)은 수면 박탈과 회복기 동안 코티코스테론의 영향에 의해 에스트라디올 농도가 증가되었다. (4) 테스토스테론(Testosterone)은 수면 박탈과 회복기 동안 수면 박탈 자체가 테스토스테론의 농도 변화에 영향을 미쳤다. (5) DHEA(dehydroepiandrosterone)는 수면 박탈과 회복기 동안 수면 박탈 자체에 의해 DHEA 농도의 상승에 영향을 미쳤다. (6) 코티코스테론(Corticosterone)은 수면 박탈과 회복기 동안 수면 박탈로 인한 스트레스로 인해 코티코스테론 농도가 상승하였다. (7) GH, 에스트라디올은 코티코스테론과 양의 상관관계를 보였으며, FSH, 테스토스테론, DHEA는 코티코스테론과 상관관계가 없었다. 본 연구의 결과를 통해 수면 박탈로 인하여 체중이 감소되었음을 확인할 수 있었다. 또한 GH, 에스트라디올의 경우 수면 박탈이 실험 대상인 백서에게 스트레스로 작용하는 중계 역할을 하여 내분비 호르몬의 농도가 변화되었고, FSH, 테스토스테론, DHEA의 경우 수면 박탈 자체의 영향으로 내분비 호르몬의 농도가 변화되었다. 또한 수면 박탈로 인해 스트레스가 발생하여 코티코스테론의 농도가 상승되었다. 따라서 본 연구 결과를 통해 수면 박탈이 GH, FSH, 에스트라디올, 테스토스테론, DHEA의 변화에 영향을 미치며, 이러한 호르몬 변화 과정에 코티코스테론이 영향을 미침을 확인하였다. 향후 본 연구의 결과를 근거로 하여 수면 박탈이 대사에 미치는 영향을 살펴보기 위해 체중과 먹이 섭취량 및 식욕과 관련된 ghrelin, leptin을 측정하며, 내분비 호르몬에 미치는 영향을 살펴보기 위해 수면 박탈 유형과 기간에 따른 다른 호르몬과 코티코스테론의 변화를 측정하여 코티코스테론이 어떠한 영향을 미치는가에 관한 추후 검증 연구가 필요할 것으로 사료된다.;The purpose of this study was to investigate effects of sleep deprivation on body weight change and endocrine hormones based on experiments using animals as subjects. The subjects used in this research were a total of 47 male wister rats at the age of seven to eight weeks and they were assigned randomly to a home cage group, sham operated group, adrenalectomized group, sham operated recovery group or adrenalectomized recovery group. Small multi-platform method was used to induce the sleep deprivation. The body weight and food intake were measured to confirm the weight change induced by sleep deprivation. GH, FSH, estradiol, testosterone, DHEA and corticosterone were measured to determine the change of endocrine hormones induced by sleep deprivation. The data gathered were analyzed through SPSS for Window 15.0 version using descriptive statistics, one-way ANOVA, and LSD's multiple comparison and Pearson’s correlation. The following were the major experiment results as to the effect sleep deprivation had on body weight change and endocrine hormones. 1. This result confirmed that sleep deprivation triggered decrease in body weight with increase in food intake at the same time. 2. The change in GH turned out to be caused by corticosterone, a stress hormone rather than sleep deprivation itself during both sleep deprivation period and recovery period. 3. There was no change in FSH level of those in sham operated group and adrenalectomized group during the sleep deprivation period compared with home cage group, but its level increased noticeably in sham operated recovery group and adrenalectomized recovery group, which was caused by sleep deprivation itself rather than by the influence of corticosterone. 4. The concentration of estradiol increased during both sleep deprivation period and recovery period by the influence of corticosterone. 5. Testosterone didn't show any numerical change in those sham operated group and adrenalectomized group during the sleep deprivation period but its level increased remarkably during the recovery period. Sleep deprivation itself had effect on Testosterone change. 6. DHEA showed numerical rise during sleep deprivation and recovery period in adrenalectomized group and adrenalectomized recovery group because sleep deprivation itself had direct effect on it. 7. The level of corticosterone increased during sleep deprivation in sham operated group because of stress caused by the sleep deprivation. 8. GH, estradiol showed positive correlation with corticosterone while FSH, testosterone and DHEA showed no correlation with corticosterone. Based on the results of this study, further research is needed on the effect of corticosteorne to provide the integrated knowledge on the effects of sleep deprivation on the endocrine hormones. In addition, in order to elucidate the effects of sleep deprivation on metabolism, ghrelin and leptin hormones, which are related to body weight, food intake and appetite, should be measured accordingly.