비타민 D

 사람과 동물 뼈의 구조를 튼튼히 하는 효과를 나타내는 "항 구루병비타민"이다. 피부에서 전구물질인 Sterol이 햇빛의 자외선에 의해 합성되므로 일명 "햇빛 비타민"이라고도 한다. 그러므로 햇빛에 노출시키는 것은 강력한 항 구루병효과가 있다.

 1932년에 참치에서 분리하였고, 1952년에 합성되었다. 비타민 D 원료를 물고기에서 얻기 때문에 물고기도 비타민 D를 합성하는 것으로 착각할 수 있다. 하지만 물고기는 그들의 먹이인 식물에서부터 비타민 D를 얻는다. 조그만 물고기는 플랑크톤 종류의 알가에를 섭취함으로써 비타민 D를 얻게 되고, 큰 물고기는 조그만 물고기를 먹이로 섭취함으로써 비타민 D를 얻게 된다. 비타민 D-2는 에르고스테롤(Ergosterol : 식물성 sterol)을 원료로, 비타민 D-3는 콜레스테롤(Cholesterol)을 원료로 만들어진다.

 비타민 D-2와 D-3 모두 같은 효과가 있는 것으로 되어있으나 사람에게는 D-3의 효과가 더 좋다. 비타민 D-3는 물고기의 간유와 동물의 털에서 얻는다. 만일 상품화되어있는 비타민 D의 원료가 Cholecalciferol로 되어있다면 그것은 동물의 털로부터 비타민 D를 추출한 것이다. 이 제품은 동물을 해치지 않으면서 얻어지는 원료이므로 채식주의자들이 즐겨 찾는 제품이다.

비타민 D 함유한 식품

 

1. 구조 및 화학

 생물학적으로 활성화되기 직전의 전구물질들은 Ergosterol(Ergosta-5, 7, 22Etrien-3-betaol)과

7-Dehydrocholesterol(Cholesta-5, 7-dien-3 beta-ol)이다. 각각은 태양광선의 자외선에 의해 Ergocalciferol(Vitamin D-2 ; C28H44O)과 Cholecalciferol(Vitamin D-3 ; C27H44O)로 바뀐다.

 순수한 Vitamin D-2, D-3는 흰색, 무취의 결정체로 에텔, 알코올, 클로르포름 등에 용해되나 물에는 불용성이다. 이들은 공기에 의한 산화에는 안정하며, 중성 또는 알칼리성용액에서는 약간의 열이 가해져도 비교적 안정하다. 압력밥솥 같이 공기가 차단된 상태에서는 120℃까지 견딜 수 있으나 산화의 위험이 있고, 170℃까지 가열되면 완전히 파괴된다. 기름 안에서는 장기간 보관해도 안전하지만, 미네랄 염들(예 : Tricalcium phosphate)의 존재 하에서는 매우 불안하다. 

 순수한 Vitamin D-3 결정체는 4,000만 IU/g가 국제적 표준치이다. 두 종류의 Provitamin-D는 식물과 동물의 조직에서 발견된다. 7-Dehydrocholesterol은 주로 동물의 피부에, Ergosterol은 효모에 비교적 많다. Vitamin-D는 소장벽을 통해 흡수되어 7-Dehydrocholesterol상태로 체내 지방 및 주로 간에 저장된다. 

 

2. 대사

 비타민 D-2와 D-3는 모두 생리적으로 불활성의 물질이다. 흡수된 후 간장에서 25번 탄소에 Hydroxyl(-OH)기가 붙으면서 25-Hydroxycholecalciferol D-2와 D-3로 바뀌어 혈액으로 유입된다. 즉 Calcidiol상태이다. 이들은 신장으로 가서 1번 위치에 Hydroxyl기를 하나 더 추가하여 1,25-Dihydroxycholecalciferol로 되어 활성화된다.

 이렇게 생성된 Calcitriol은 혈액으로 유입되어 단백질과 결합하여 필요한 곳으로 이동된다. 하지만 체내로 흡수된 모든 비타민 D가 Calcitriol로 변하는 것은 아니다. 혈액으로 들어온 비타민 D는 일단 25-Hydroxycholecalciferol로 변하여 혈액 안에 존재한다.

 이때까지는 Cholesterol과 마찬가지라 할 수 있다. 그러다가 활성형의 비타민 D를 필요로 할 때 1번의 위치에 Hydroxyl(-OH)기가 하나 더 추가되면서 Calcitriol로 변한다. 그러나 신장이나 간장의 기능이 정상이 아닌 경우는 이와 같은 작용이 안 된다. 따라서 피부에서 비타민 D를 합성하거나, 비타민 D를 영양제 형태로 섭취하더라도 활성화되지 못하므로 대책을 강구하여야 한다.

 

3. 생리작용

 비타민 D는 소장에서 칼슘의 흡수를 돕고, 신 세뇨관에서 Phosphate의 재흡수를 돕는다. 뼈의 성장에 필요한 연골 형성에 영향을 주는 조골세포에 직접 작용하기 때문에 어린이의 성장 및 뼈, 치아의 발육에 영향을 미친다. 근육의 약해짐을 방지하고, 심박동을 정상화한다. 골다공증, 저칼슘혈증 치료에 이용되며, 감염을 막아주고 면역력을 증가시킨다. 갑상선기능을 돕고, 정상적인 혈전을 생성시킨다. 이와 같은 미네랄의 균형을 이루는 작용 외에도 인슐린의 분비와 작용을 좋게 해 주고, 세포분열에 중요한 여러 가지 유전인자의 역할을 정상화하는 데 필수 성분이다.

 

4. 부족증상

 뼈는 미네랄로 구성된 결합조직이다. 뼈의 기반은 주로 콜라겐(Collagen)이라 불리는 결합조직으로 되어있으며, 미네랄 성분은 대부분 Hydroxyapatite[2Ca₅(PO₄)₃OH]라는 결정체로 구성된다. Hydroxyapatite는 분자식에서 보여주듯 많은 양의 칼슘과 인으로 만들어진다. 

 비타민 D 부족은 칼슘과 인의 흡수 불량으로 뼈의 구조에 이상을 가져온다. 연골의 쇄약으로 중량을 견디지 못하여 골격의 변형을 초래한다. 따라서 구루병, "성인의 구루병"이라는 골연화증, 식욕부진, 입과 목이 타는 듯한 느낌, 설사, 불면, 시력장애, 체중감소 등이 나타날 수 있다.

 근래 미국 보스턴의과대학에서 피부과의사로 재직하였던 홀릭(Michael Holick) 교수의 연구에 의하면 비타민 D 부족은 면역력의 저하와 함께, 선천성당뇨(제1의 당뇨), 다발성경화증, 크론씨병, 류머티즘관절염, 고혈압까지도 영향을 미친다고 하였다. 뿐만 아니라 암 발생률도 30~50%까지 영향을 미칠 수 있다고 하였다. 때문에 북위 35도 이상에 살고 있는 사람들은 비타민 D를 태양광선의 UVB에 의해 피부에서 합성할 수 있는 기회가 부족하므로 영양물질로 충분히 보충하여야 한다고 주장하였다.

 특히 홀릭교수가 2007년 5월 5일에 개최되었던 "제34차 유럽 칼슘조직 학술대회"에서 기조연설자로 비타민 D의 효과에 대하여 자신의 연구 결과를 발표한 후, 많은 사람들이 비타민 D에 대한 인식이 바뀌기 시작하였다. 이는 1970년대 Linus Pauling박사가 비타민 C에 대한 연구결과를 발표한 후, 비타민 C의 선풍적 인기처럼, 미주와 유럽지역에서 비타민 D에 대한 인식이 달라지기 시작하였다. 그리하여 미국과 캐나다에서도 한 때 비타민 판매점에서 비타민 D를 구입하기 어려울 정도로 비타민 D를 자신의 필요량으로 복용하는 사람들이 증가하였다.

 

5. 독성

 비타민 D 독성을 "Hypervitaminosis D."라 한다. 비타민 D 독성은 태양에 노출되어 체내에서 합성하는 비타민 D에 의해서는 나타나지 않는다. Hypervitaminosis D는 비타민 D 제제를 과량으로 복용하였을 경우에 발생하는데, 이때 과량이라 함은 10,000~50,000IU/day를 장기간 복용할 경우이다. 과잉증상은 혈액의 칼슘 량을 증가시키면서 광범위하게 나타날 수 있다. 식욕부진, 오심, 구토, 갈증, 소변 량의 증가, 소양증, 근육의 무력, 관절통, 혼미, 실신 등의 나타날 수 있다. 혈액과 소변의 칼슘량이 증가되며, 이 상태가 장기간 지속되면 뼈에서 미네랄이 빠져나오고 심장과 신장 같은 장기에 칼슘을 축적시키는 상황이 발생할 수 있다. 과잉증은 Calcitriol(1, 25-Dihydroxycholecalciferol)을 과량 복용하였을 때 발생할 수 있다. 이유는 Calcitriol은 신장에서 활성화시키는 단계까지 끝낸 의약품이기 때문이다.

 우리나라의 날씨라면 한 여름 맑은 날에 반팔, 반바지 복장으로 햇볕에 노출시켜 비타민 D를 합성할 수 있다. 이 경우 20~30분 정도 햇볕에 노출시킨다면 피부에서 콜레스테롤을 원료로 비타민 D를 합성할 수 있는 양은 대략 10,000IU 정도이다. 하지만 이때 만들어진 비타민은 25-Hydroxycholecalciferol이다. Calcitriol이 아니다. 이러한 기준에서 판단한다면 비타민 D를 많이 섭취하여 과잉증상을 일으킨다는 것은 거의 불가능한 일이다. 비타민 D의 일일권장량은 400IU/day이다. 그러나 요즘 미주지역에서는 한 캡슐에 1,000IU, 2,000IU, 3,000IU까지 함유된 제제들이 많이 유통되고 있다.

 

6. 약물상호작용

 - 항경련제(Phenytoin and Phenobarbital)들은 간에서 비타민 D 대사에 영향을 주기 때문에 혈액 중 Calcidiol의 양을 떨어뜨릴 수 있다. 

 - 콜레스테롤 흡수를 저하시키는 Cholestyramine, Colestipol, Orlistat, Mineral oil, 제산제, 스테로이드, 호르몬제제 등은 장에서 비타민 D의 흡수를 방해한다. 

 - Ketoconazole 같은 경구용 항진균제는 혈중 Calcitriol 양을 떨어뜨린다.

 - Chlorothiazide 같은 Thiazide계 이뇨제나, Esidri 같은 Hydrochlorothiazide계 약물들은 체내에서 Calcium과 비타민 D의 비율을 깨뜨릴 수 있다.

 

7. 용량

 정상인이라면 일주일에 3번 정도 얼굴과 팔을 햇빛에 20분씩만 노출시키면 체내에서 필요한 비타민 D는 충분히 합성된다. 따라서 햇빛에 노출시키는 정도에 따라 비타민 D의 요구량은 달라질 수 있다.

 각 나라의 일일권장량은 대부분 200~400IU이다. 미국의 경우 50세 이하의 모든 사람은 200IU, 51-70세는 400IU, 71세 이상은 600IU를 권장하고 있다.

 위의 권장량이 골연화증을 예방할 수 있을지는 모르겠다. 하지만 골다공증이나 2차 부갑상선과잉증상 등을 예방하기 위해서는 더 많은 양의 비타민 D가 필요하다. 역학적 연구결과에 의하면 비타민 D는 암, 퇴행성관절염, 다발성경화증, 고혈압 등의 예방목적으로도 중요한 성분이므로 보다 많은 양의 투여가 필요하다. 전신을 태양에 노출시키면 10,000IU/day 정도의 비타민 D(25-비타민 D ; Calcidiol)는 쉽게 만들어진다. 따라서 하루에 10,000IU의 비타민 D(Calcidiol)를 섭취한다는 것은 가능하다. 실제로 과칼슘혈증(Hypercalcemia)의 부작용으로 보고 된 비타민 D의 과잉증은 Calcidiol(25-비타민 D)로 40,000IU/day 이상이었다.

 예방과 치료는 다르다. 치료 목적으로 비타민 D를 투여할 때, 어떤 비타민을 얼마만큼 투여하여야 하는가를 잘 결정할 수 있어야 한다.

 프랑스의 제약회사(Laboratories DOMS-ADRIAN)에서 만들어진 비타민 D제품은 200,000 IU(25-비타민 D; 5mg)를 1ml의 앰풀에 포장하여 주사 또는 경구로 투여할 수 있도록 만들어진 제제도 있다.

 

8. 자원

 비타민 D를 함유한 식품들은 종류가 많지 않다. 가장 좋은 음식은 계란의 노른자위이다. 우유에도 비타민 D가 있으나 계절에 따라 함량이 달라질 수 있다. 물고기의 근육 속에 있는 기름들도 비타민 D를 함유하지만 제일 많은 부분은 간이다. 그 외에도 식물유, 감자, 알팔파, 파슬리 등에도 미량씩 함유되어 있다. 근래에는 구루병을 예방하기 위해 우유에 비타민 D를 보강한 제품들도 있다.