커피 마셔도 졸리면 아데노신 수용체 망가졌다는 신호
매일 아침 각성을 위해 습관적으로 섭취하는 카페인이 어느 순간부터 효능을 발휘하지 못한다면, 이는 뇌 내 신경 전달 체계에 변화가 생겼음을 암시한다. 많은 현대인이 피로를 해소하기 위해 커피를 찾지만, 카페인의 본질적인 역할은 피로 물질을 제거하는 것이 아니라 뇌가 피로를 인지하지 못하도록 일시적으로 차단하는 것에 불과하다.
이러한 기전이 반복되면 뇌는 스스로 생존하기 위해 수용체의 구조를 변경하거나 숫자를 늘리는 방어 기제를 작동시킨다. 현재 많은 전문가가 경고하는 ‘카페인 내성’은 단순히 커피를 많이 마셔서 생기는 현상이 아니라, 아데노신 수용체가 비정상적으로 증식하여 뇌의 피로 감지 시스템이 과부하에 걸린 상태를 의미한다.
아데노신과 카페인의 길항 작용 원리
인체는 활동하는 동안 에너지를 소모하며 그 부산물로 ‘아데노신(Adenosine)’이라는 물질을 생성한다. 이 물질이 뇌의 아데노신 수용체와 결합하면 신경 세포의 활동이 둔화되고 졸음이 유도된다. 카페인은 이 아데노신과 화학 구조가 매우 유사하여, 아데노신 대신 수용체에 먼저 결합해 버린다. 이 과정에서 아데노신은 수용체와 결합하지 못해 뇌에 피로 신호를 전달하지 못하게 된다. 즉, 카페인은 에너지를 보충하는 것이 아니라 나중에 느껴야 할 피로를 잠시 뒤로 미루는 ‘가짜 각성’ 상태를 만드는 것이다.
2015.04.14. 미국 국립과학원회보(PNAS)에 발표된 미국 국립보건원(NIH) 산하 국립알코올남용및중독연구소(NIAAA) 노라 볼코우(Nora D. Volkow) 박사팀의 연구(“Caffeine increases striatal dopamine D2/D3 receptor availability in the human brain”)에 따르면, 카페인은 아데노신 수용체에 결합해 도파민 수용체의 가용성을 높임으로써 각성을 유도한다. 하지만 이 과정에서 결합하지 못한 아데노신은 뇌 속에 계속 쌓이게 된다. 카페인의 효과가 떨어지는 시점에 축적되었던 아데노신이 한꺼번에 수용체에 몰려들면, 평소보다 훨씬 강한 피로감을 느끼는 ‘카페인 크래시(Caffeine Crash)’ 현상이 발생한다. 이는 현재 많은 직장인이 겪는 오후 시간대 무기력증의 주된 원인으로 지목된다.
수용체 증가에 따른 내성 형성과 구조적 변화
문제는 카페인을 장기적으로 섭취할 때 발생한다. 뇌는 카페인에 의해 아데노신 신호가 차단되는 상황을 비정상적인 상태로 인식한다. 이에 대한 대응책으로 뇌는 아데노신 신호를 더 잘 받기 위해 아데노신 수용체의 숫자를 늘리는 ‘상향 조절(Up-regulation)’을 단행한다. 수용체 숫자가 많아지면 기존에 마시던 한두 잔의 커피로는 모든 수용체를 차단할 수 없게 된다. 결국 더 많은 양의 카페인을 섭취해야만 과거와 동일한 각성 효과를 얻을 수 있는 내성 상태에 진입한다.
비에비스나무병원 홍성수 병원장은 본지와의 전화인터뷰에서 “카페인을 매일 장기간 섭취하면 뇌는 아데노신 수용체 숫자를 늘려 대응하기 때문에 같은 양의 커피로는 각성 효과를 보기 어려워진다”고 설명했다. 홍 병원장은 이어 “이런 상태에서 갑자기 카페인을 끊으면 늘어난 수용체에 아데노신이 과도하게 결합하면서 두통, 피로, 집중력 저하와 같은 심한 금단 증상이 나타날 수 있다”고 덧붙였다.
또한 카페인은 부신을 자극해 스트레스 호르몬인 코르티솔 분비를 촉진한다. 코르티솔 농도가 높은 상태가 지속되면 인체는 만성 피로 상태에 빠지며, 이는 다시 더 많은 카페인을 갈구하게 만드는 악순환의 고리를 형성한다. 현재 학계에서는 이러한 내성 형성이 단순한 습관을 넘어 뇌 신경망의 가소성에 영향을 미치는 중대한 변화로 간주하고 있다.
아데노신 수용체 회복을 위한 중단 전략
망가진 아데노신 수용체 체계를 정상화하기 위해서는 카페인 섭취를 일시적으로 중단하거나 획기적으로 줄이는 ‘커피 브레이크(Coffee Break)’ 기간이 필수적이다. 연구에 따르면 늘어난 아데노신 수용체가 다시 정상 수준으로 감소하고 뇌 조직의 변화가 회복되는 데는 최소 10일 이상의 시간이 소요되는 것으로 나타났다. 이 기간 동안 뇌는 외부 자극 없이 스스로의 신호 전달 체계를 재조정하며, 결과적으로 카페인에 대한 민감도를 회복하게 된다.
2021.02.16. 국제학술지 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 게재된 스위스 바젤 대학교(University of Basel) 카롤린 라이히어트(Carolin Reichert) 박사팀의 논문(“Daily Caffeine Consumption Is Associated with Reduced Grey Matter Volume in Daily Coffee Drinkers”)에 따르면, 10일간의 카페인 금식은 카페인 섭취로 인해 변화된 뇌의 회색질 부피를 다시 회복시키는 것으로 확인됐다. 전문가들은 갑작스러운 중단이 일상생활에 지장을 줄 경우, 카페인 함량을 매일 10~20%씩 점진적으로 줄여나가는 방식을 권장한다. 또한 카페인을 대신해 충분한 수분 섭취와 비타민 B군 보충을 병행하면 금단 현상으로 인한 피로감을 완화하는 데 도움이 된다.
근본적인 해결책은 카페인을 ‘에너지원’이 아닌 ‘전략적 도구’로 인식하는 것이다. 오전 10시에서 11시 사이, 또는 오후 2시에서 3시 사이 등 코르티솔 농도가 낮아지는 시점에만 선별적으로 섭취하는 것이 효율적이다. 현재 자신의 뇌 건강을 고려한다면 무분별한 커피 섭취를 멈추고 수용체가 휴식할 수 있는 시간을 부여하는 결단이 필요하다. 뇌의 회복 탄력성을 믿고 잠시 커피잔을 내려놓는 것이 장기적인 업무 효율과 건강을 지키는 유일한 방법이다.
서울 민병원 이광원 내과 진료원장은 본지와의 인터뷰에서 “카페인은 뇌에 에너지를 공급하는 것이 아니라, 피로라는 경고등을 잠시 꺼두는 미봉책에 불과”하다며, “지속적인 카페인 섭취로 인해 아데노신 수용체가 늘어나는 것은 뇌가 생존을 위해 스스로의 구조를 바꾸는 비상사태임을 인식해야 하며, ‘가짜 각성’ 뒤에 가려진 만성 피로의 본질을 직시하는 것이 중요하다.”고 강조했다.
