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비타민 D 작용

비타민 D
- 콜레스테롤의 합성과정
- 비타민 D 합성: 햇빛으로 만들어진다?
- 비타민 D 작용, 기능
- 비타민 D 부작용? 뼈 튼튼 하려면 칼슘보다 운동

 

칼시페롤이라고도 부르는 비타민 D는 지용성 비타민. 비타민 D는 음식에 들어있지만 햇빛에 들어있는 자외선을 쏘이면 7-dehydrocholesterol로 부터 사람의 피부에서도 만들어진다. (Light energy induces bond-breakage (between carbons 9 and 10) and formation of previtamin D3 : 따라서 엄밀히 말하면 비타민이라 할 수 없다) 비타민 D는 다양한 형태가 있는데 각각은 활성이 서로 다르다. 어떤 형태는 몸에서 활성이 비교적 없어 비타민으로 작용하기에는 능력이 제한되어 있다. 간과 콩팥은 비타민 D가 활성이 있는 호르몬 형태로 바뀌도록 도와준다. Cholecalciferol is really a prohormone. Derivatives of this compound regulate calcium and phosphate metabolism. Inadequate intestinal absorption of calcium and phosphate can result in demineralization of bones, and the disease Rickets

비타민 D의 주된 생물학적 작용은 피속의 칼슘과 인의 농도를 정상으로 유지하는 것이다. 비타민 D는 점막세포에서 칼슘 흡수에 필요한 단백질을 합성하고 세포막의 유동성을 증가시켜 칼슘과 인이 쉽게 세포막을 통과할 수 있게 한다. 비타민 D는 칼슘의 흡수를 도와, 뼈를 튼튼하게 만들어 유지하는데 도움이 된다. 비타민 D는 다른 여러 비타민, 무기물, 호르몬과 함께 작용하여 뼈에 칼슘과 다른 무기물이 침착되는 것을 촉진한다. 비타민 D가 없으면 뼈는 얇고, 부러지기 쉽고, 연약하거나, 변형될 수 있다. 비타민 D는 뼈가 약해지는 결함으로 인해 생기는 골격의 병인 어린이의 구루병과 어른의 뼈연화증을 예방한다.

비타민D는 햇볕을 쬐어 체내 합성이 가능하지만 한국인의 음식기호나 햇볕 쬠을 싫어하는 생활습관 등으로 제대로 보충되지 못하고 있다. 비타민D가 부족하면 구루병의 직접적인 원인이 되며 경련, 근력저하, 호흡기 감염 증가, 심장 근육병증 등의 원인이 될 수도 있다. 특히 어린이는 성장판에 이상이 생기고 뼈가 약해져 성장속도도 늦어질 수 있다. 하지만 무분별한 비타민 D 섭취는 중독증상으로 구토, 설사, 경련, 요로결석 등이 생길 수 있으며 적정 기준 없이 수개월간 남용하면 역시 중독증상이 올 수 있고 특히 신부전 환자는 비타민D 섭취에 주의해야 한다.




비타민 D 기타 역할

비타민 D는 스테로이드 호르몬과 같은 방식으로 작용한다. 세포막을 통과한 스테로이드성 비타민은 세포내 수용체와 결합한다. 이렇게 형성된 스테로이드-수용체 복합체는 핵으로 가서 염색체와 결합하여 칼슘과 인의 수송에 관여하는 단백질의 mRNA를 만든 후 세포질로 이동한다. 다시 말해 칼슘과 인의 흉수와 재흡수에 관여하는 단백질합성 속도를 증가시킨다.
비타민 D는 이외에도 면역조절세포, 상피세포, 악성종양세포 등 다양한 세포의 증식과 분화 조절에 관여한다. 1,25-디히드록시 비타민 D[1,25-(OH)2-D]에 대한 수용체가 심장, 췌장, 피부, 면역계 세포 등 신체의 거의 모든 세포에 존재하므로 근력발달, 면역, 상피세포의 분화와 성숙에도 관여한다고 보고되었다.
세포의 분화과정에서 특정 유전자가 발현되어 각 조직의 궁극적인 기능을 결정하는 단백질을 만드는데, 비타민 D를 섭취함으로써 유방암, 결장암, 전립선암의 발생을 줄일 수 있었다.
프롤락틴(prolactin), 칼시토닌(calcnin)을 포함한 호르몬의 합성은 전사단계에서 조절된다. 이러한 조절도 칼슘이온효과로 이루어진다.
케라틴 형성의 각질세포 분화나 인슐린 분비에도 비타민 D가 중요한 역할을 한다.

비타민 D 와 암

미국 보스턴의대 마리클 홀릭 박사는 2006년 물리분자생물학회지에서 비타민D 부족 시 유방암·대장암· 전립선암 발생위험이 30~50% 높아진다고 발표했다. 특히 전립선암을 일으키는 특이 항원은 비타민 D가 일정 농도 이하로 떨어질 때 활성도가 훨씬 높아졌다고 밝혔다.
비타민 D가 높은 사람들이 비멜라닌성피부암이라는 피부암이 발병할 위험이 더 높은 것으로 나타났다. 비멜라닌성피부암은 대개 편평세포암이나 기저세포암으로 부터 발병하며 대개 손등이나 목, 입술, 귀, 얼굴등 햇빛에 노출되는 인체 부위에서 대개 발병한다. 과거 연구결과에 의하면 햇빛 노출이 피부암 발병과 연관성이 있는 것으로 나탄 자외선이 비멜라닌성피부암 발병의 주된 위험인자로 생각되어 왔다. 그러나 비타민 D와 피부암 발병간 연관성에 대한 연구결과들은 불일치 했으며 특히 비멜라닌성피부암과 혈중 비타민 D 농도와의 연관성은 더 모호했다.


당뇨병도 비타민 D섭취와 관련이 있다.
비타민 D 농도가 떨어지면 췌장의 인슐린 분비에 문제가 생겨 당뇨병 위험이 높아진다는 것. 실제 영국 맨체스터 성모마리아 모자병원의 크리스토스 지피티스 박사는 비타민 D 보충제를 주기적으로 복용한 아이들이 그렇지 않은 아이들에 비해 당뇨병에 걸릴 가능성이 30% 낮았다고 발표했다. 지난해에는 위스콘신의대 연구팀이 비타민 D 섭취가 면역력을 높여 신종플루 위험을 낮춘다는 논문을 발표했다. 미 질병관리본부는 이를 근거로 신종플루 예방 수칙 30가지 중에 비타민 D 섭취를 항목에 넣기도 했다.

비타민D와 칼슘 부족
미국 샌디에이고 캘리포니아 대학 무어스 암센터의 예방의학교수 세드릭 갈랜드 박사는 암의 발단은 비타민D와 칼슘 부족으로 세포들의 결집력이 와해되면서 세포의 생성에 중요한 세포간 교신이 끊어지는 데서 시작된다는 새로운 암 발생 모델을 제시했다고 헬스데이 뉴스 등이 22일 보도했다. 조직 안에서 세포들은 비타민D가 적당히 있어야 성숙한 상피세포로서 서로 달라붙어 결집하게 되는데 비타민D가 부족하면 세포들의 결집력이 떨어지면서 뿔뿔이 흩어져 분화된 세포로서의 지위를 잃고 다시 줄기세포와 같은 상태로 되돌아간다고 갈랜드 박사는 밝혔다. 이런 상태가 되면 세포들사이에 경쟁이 붙으면서 자연선택(natural selection)에 의해 공격적인 암세포가 조직을 장악하게 된다는 것이 갈랜드 박사의 설명이다.그는 비타민D 부족은 식사와 보충제를 통해 회복시킬 수 있다면서 이 새로운 암 발생 모델이 암 예방과 치료법을 개선할 수 있는 새로운 길을 열어주게 될 것이라고 말했다. 비타민D가 암과 연관이 있다는 이론은 지금까지 발표된 200건이 넘는 역학조사와 2천500여건의 시험관실험 결과가 확인해 주고 있다고 갈랜드 박사는 지적했다.  그러나 이 중에는 흡연, 알코올, 바이러스가 연관되었을 땐 비타민D의 암 예방효과가 무위로 돌아간다는 연구결과도 있다고 그는 밝혔다. 갈랜드 박사는 이 새로운 암 발생 모델은 앞으로 연구가 더 필요하겠지만 1년에 한 번 정도 혈중 비타민D 수치를 측정해 볼 필요가 있을 것이라고 덧붙였다. 이 연구논문은 ’역학 회보(Annals of Epidemiology)’ 최신호(5월22일)에 발표됐다


돈으로도 살 수 없는 건강: 이탈리아 메디치家를 몰락시킨 비타민 D 결핍증

16세기에 태어난 것으로 추정되는 메디치가 출신 어린이의 유골 9개를 분석한 결과, 그들은 구루병(rickets)에 걸렸던 것으로 확인되었다. 구루병이란 비타민 D 결핍으로 인하여 뼈가 약해지고 심지어 변형되기까지 하는 질병이다. 아이러니한 것은, 그들의 구루병이 - 부분적으로 - 그들이 누렸던 `축복받은 양육환경`, 즉 과도한 실내생활에서 연유한다는 점이다.
"구루병은 보통 (심각한 대기오염 및 과밀화로 인해 햇빛 노출이 제한되는) 도시 빈민들과 관련된 질병으로 생각되어 왔다. 하지만 신생아에서부터 다섯 살에 이르는 메디치가의 어린이들은 매우 부유한 가문에 속했기 때문에, 우리는 그들의 영양상태가 양호할 것으로 지레짐작했었다. 따라서 그들이 구루병에 걸렸었다는 분석이 나오자, 우리는 벌어진 입을 다물 수 없었다"라고 이번 연구의 공동저자인 이탈리아 피사 대학의 발렌티나 지우프라 박사(고생물병리학)는 말했다.
어린이들의 유해는 그들의 높은 사회적 신분을 상징하듯, 플로렌스의 산 로렌조 성당(Basilica of San Lorenzo)에 안치되어 있었다. 2004년 연구자들은 성당 마룻바닥의 화려한 대리석판을 떼어내고, (과거에 묘지로 쓰였던) 지하실로 통하는 계단과 비밀통로를 발견했다. 숨을 죽이고 계단과 비밀통로를 따라 내려간 연구자들은 마침내 여덟 개의 유골을 발견했고, 나머지 한 개의 유골은 인근 무덤에서 발견되었다.
어린이들의 유골을 육안과 엑스레이로 분석한 결과, 6개의 유골에서 구루병을 확증하는 징후가 발견되었다. 즉, 그들은 팔다리의 뼈가 휘어 있었는데, 이는 극도로 약해진 뼈로 일어나 걷거나 바닥을 기어다님으로써 발생하는 현상이다. 아홉 명 중의 한 명인 필리포(`돈 필리포`로 알려짐; 1577~1582)는 두개골이 약간 변형되어 있었는데, 이는 현대 화가들이 그린 초상화에서도 확인할 수 있는 모습이다(첨부그림 2 참조). 연구진은 필리포의 두개골이 변형된 것도 구루병 때문이라고 진단했다.
사실, 구루병은 달걀이나 치즈와 같은 식품을 섭취하고, 잠깐씩 시간을 내어 햇빛을 쪼이면 쉽게 예방할 수 있는 질병이다. (햇빛은 인체의 비타민 D 합성을 촉진한다.) 연구진은 메디치가의 어린이들이 이 '예방 가능한 질병'에 걸린 이유를 알아내기 위해, 뼈의 콜라겐 속에 들어 있는 질소 동위원소를 분석해 보았다. (인체의 질소 동위원소를 분석하면, 어떤 식품을 통해 단백질을 섭취했는지 알 수 있다.) 분석 결과, 대부분의 어린이들은 르네상스 시대의 관습에 따라 두 살이 될 때까지 젖을 떼지 않은 것으로 밝혀졌다. "역사서에 따르면, 르네상스 시대에는 모유에 죽(paps)을 섞어 먹였다고 힌디. 이 죽은 부드러운 빵과 사과로 구성되어 있는데, 모유와 곡물에는 비타민 D가 충분히 함유되어 있지 않으며, 과일에는 비타민 D가 전혀 없다"라고 연구진은 말했다.
한편 16세기의 사고방식은 유아들을 (포대기 등으로) 단단히 싸맬 것을 강요했다. 이에 따라 메디치가의 어린이들은 커다랗고 으리으리한 저택에서, 마치 고치에 싸인 누에처럼 여러 겹의 포대기에 싸여 생활했다. 그러다 보니, 그들은 흙바닥에서 뒹구는 같은 또래의 '평범한 아이들'만큼 충분한 햇빛을 쪼이지 못했던 것이다.
신생아들은 출생 전에 어머니를 통해 필요한 비타민 D를 모두 공급받기 때문에, 여간해서는 구루병에 걸리지 않는 것이 상례다. 그러나 이번 연구에 포함된 두 명의 신생아들은 구루병의 징후를 나타냈다. 이는 그들의 어머니들조차 비타민 D가 부족했다는 것을 시사한다. "아기들의 어머니들은 높은 신분을 상징하는 과도한 메이크업 또는 빈번한 출산으로 인해, 만성적인 비타민 D 결핍증에 시달렸던 것으로 보인다. 예컨대 메디치가의 며느리인 톨레도의 엘리너(Eleanor of Toledo)의 경우, 14년 동안 11명의 자녀를 낳은 것으로 알려져 있다"라고 연구진은 말했다.
"이번 연구는 매우 흥미롭다. 과학자들이 귀족 어린이들의 유골에 접근하기란 쉽지 않은 일이다. 구루병은 스모그로 가득 찬 산업화된 도시에서 잘 발생하는 것으로 알려져 있지만, 메디치가의 상속자들이 구루병에 걸렸다는 것은 따지고 보면 그리 놀라운 일은 아니다. 가난한 집안에 태어난 어린이들은 비좁은 집에 살기 때문에, 틈만 나면 밖으로 나가 뛰어놀 수 있었다. 그러나 귀족들은 자기 아이들이 햇빛에 그을리는 것을 싫어했다. 살갗이 햇빛에 그을었다는 것은, 곧 자기 집이 좁다는 것을 증명하는 것이었기 때문이다"라고 리딩 대학교의 메리 루이스 박사(인류학)는 논평했다. (메리 박사는 어린이의 골격질환을 전문적으로 연구하고 있으며, 이번 연구에는 참가하지 않았다.)

※ 원문정보: Giuffra, V. et al., "Rickets in a High Social Class of Renaissance Italy: The Medici Children", Int. J. Osteoarchaeol., http://dx.doi.org/10.1002/oa.2324 (2013).

항암 기능
- 펀글: 황금벌레연구소

지금까지 연구된 바로는 비타민D는 세포들간의 유기적인 관계를 지속시키는 물질이다. 세포들은 주변 세포들과 유기적인 의사소통을 통하여 분화-세포가 특정 장기를 이뤄 활동하는 상태-된 성질을 유지한다. 연구자들은 그동안 세포마다 따로따로 독립적인 성질을 유지하는 암의 특성때문에 비타민D가 암의 발생을 막아주지 않을까 오랫동안 연구하여왔다. 그러나 그동안의 연구결과는 대부분 부정적인 결과를 보여줬다.
그런데 이번 연구결과는 비타민D가 부족해지면 유기적인 관계가 끊어지고, 각각의 세포가 분화된 성질을 상실하고, 독립적인 상황으로 변해 각각 줄기세포와 같은 상태로 되돌아가게 된다는 것이다. 세포들이 줄기세포와 같은 상태가 되면 자연선택을 통한 경쟁에서처럼 각각 주변의 세포들과 경쟁하려 하고, 주변 세포들을 이기기 위해 급속한 증식을 시작하게 된다는 것이다. 결국 이번 연구결과는 기존의 연구결과와 정반대되는 것이다.
만약 이 논문이 사실이라면 지금까지의 줄기세포 연구는 엄청난 전환을 하게 될 것이다. 조직을 넣고 배양하면서 비타민D를 결핍시키면 무조건 줄기세포들이 양산될테니까 핵이식 같은 복잡하고 세포핵과 세포질이 손상될 위험성이 높은 단계를 거치지 않아도 된다. 난자같은 생식세포를 이용해 줄기세포를 만드는 배아줄기세포(embryonic stem cell)나 성인의 분화된 세포를 줄기세포로 되돌리는 성체줄기세포(adult stem cell)를 만들 필요가 없어질 것이다.
이 논문은 치명적인 약점을 많이 갖고 있다. 암세포들은 서로 독립적인 상태를 유지하지만 서로 경쟁하거나 잡아먹지는 않는다. 암세포는 단순히 자신이 만들어낸 대사물질을 옆의 정상세포 또는 암세포에 전달하지 않을 뿐이다. 그래서 설혹 암세포에 치명적인 물질을 높은 농도로 주입하더라도 이를 분산시키지 않고 혼자 죽어간다. 다시 말해서 암세포는 이웃의 다른 세포들에 어떤 일이 일어나는지는 전혀 상관하지 않는다.
자연선택은 직간접적으로 서로간에 우위를 점령하기 위해서 다른 개체를 도태시키는 과정에서 발생하는 것이므로 이 이론에서 줄기세포가 암으로 분화하는 이유 자체는 설득력이 없다. 암세포가 주변 세포를 잡아먹는다거나 파괴하는 일은 없기 때문이다.
암세포의 DNA변화 또한 설명할 수 없다. 줄기세포는 정상적인 DNA를 갖는 반면 암세포는 암세포의 종류에 따라서 특정 유전자에 결함을 갖는 공통점을 갖고 있는 것이다. 따라서 비타민D 결핍이 DNA를 어떻게 변형시키는가 하는 문제는 이 학설의 큰 숙제로 작용할 것으로 생각된다.
아무튼 전반적으로 이 학설을 곰곰히 생각해보면 제약회사의 사주를 받은 것 같은 느낌을 감출 수 없다. 이미 이런 류의 논문들은 꽤 오랫동안 반복적으로 생간되어왔고, 사라졌으며, 그 사이에서 제약회서들은 이유없이 큰 부를 얻어왔다는 것을 간과할 수 없다. 오랫동안 이러한 논문을 발표하는 방식은 제약회사의 간접적이면서도 중요한 판매전략이었다.