인체에서 비타민D을 얻는 2가지 방법과 미네랄 관계

▣ 비타민 D 대사 과정입니다.

비타민D는 비타민D 수용체와 결합하기 전에 3단계 활성화 과정을 거칩니다. 1단계로 햇볕과 음식으로부터 얻어진 비타민D가 간까지 가는 과정부터 알아보겠습니다.

첫 번째로, 우리가 잘 아는 것처럼 비타민D을 얻는 2가지 방법 가운데 하나는 햇볕입니다. 인체에서 순환된 비타민D 대부분은 햇빛에 노출되면 피부에서 합성됩니다.

햇볕에서 방출된 파장이 290∼315나노미터인 중파장 자외선이 피부 표피층에 닿으면 피부속 콜레스테롤이 B링에 있는 C-5와 C-7 사이의 이중 결합이 자외선에 의해서 흡수되고 C-9과 C-10사이의 결합이 해체되면서 변형된 세코스테로이드(secosteroid) 프리비타민 D3(Previtamin)인 7-디하이드로콜레스테롤(7-dehydrocholesterol)로 됩니다.

비타민D3 전구체인 프리비타민은 활성이 없으나 피부의 온도에 의해서 열에 안정화 형태로 분자구조가 재배열되어 2시간 이내에 비타민D3로 재배열됩니다.

프리비타민으로부터 생성된 비타민D3는 비타민D 결합 단백질에 의해서 피부의 표피로부터 혈액 내로 이동하게 됩니다. 햇볕을 받으면 끊임없이 비타민D을 생성하는 것은 아닙니다. 그러면은 피부에서 비타민D 생성 억제 방법에 대해서 알아보겠습니다.

우리 피부에는 멜라닌이라는 색소가 있습니다. 이 색소는 흑갈색 색소로서 체온을 유지해 주기도 하지만  멜라닌의 양은 피부색을 결정해 주는데 중요한 역할을 합니다.

또한, 피부의 멜라닌은 프리비타민 D3의 생성과 프리비타민 D3 및 비타민 D3의 광화학적 이성체화과정을 억제하여 장기간 자외선 조사에 의한 과량의 비타민 D3 및 프레비타민 D3의 생성을 제한해 줍니다. 

두 번째, 비타민D을 얻는 방법은 음식을 통해서 입니다.

비타민 D는 효모나 버섯류에 있는 식물성 비타민 D2인 에고르칼시페롤(ergocalcifero)와 연어나 고등어 등 기름진 생선이나 간유·난황 등에 포함된 동물성 비타민 D3인 콜레칼시페롤(cholecalciferol) 같은 두 가지 형태로 존재합니다. 

비타민 D2와 비타민 D3는 1930년대에 분리되고 구조가 알려졌습니다. 이중 생체 내에서 합성되는 비타민 D는 비타민 D3입니다. 식품으로부터 섭취된 비타민D는 약 80%가 흡수됩니다. 비타민D가 흡수되기 위해서는 담즙산이 필요합니다.

다음은 피부에서 만들어진 비타민D3의 흡수와 이동에 관해서 알아보겠습니다.

비타민D는 주로 소장의 공장과 회장에서 흡수됩니다.

소장은 십이지장 ·공장 ·회장의 세 부분으로 되어 있는데 그 중 처음의 약 2/5는 공장이고 나머지 3/5이 회장입니다. 소장으로 흡수된 비타민D는 중성지방이나 콜레스테롤 경우 처럼 킬로마이크론 형태로 림프계를 거쳐 간으로 수송됩니다. 킬로마이크론(chylomicron)은 소장에서 지방의 소화산물을 흡수하여 흐르는 림프계에 존재하는 지름 0.3~1.5마이크로미터의 혈장지질단백질 입자입니다.

2번째 단계는 햇볕과 음식으로부터 얻어진 비타민D3는 간과 신장을 거쳐 생리활성 물질로 되는 과정입니다.

우선 프리비타민은 두 번의 수산화를 더 거쳐 비활성 호르몬 25 OH-비타민D3을 형성합니다. 이것은 인간에서 비타민D 상태를 평가할 때 일반적으로 측정되는 안정적인 전구체 형태입니다. 다음은 비활성인 비타민D3가 활성호르몬으로 되는 과정입니다.

생리적 활성이 없는 25(OH)D는 다시 신장의 원위세뇨관에서 1α-수산화효소(CYP27B1)에 의해 수산화되어 활성 호르몬인 칼시트리올로 전환된다. 신장이 칼시트리올 생성의 주된 장기이지만 이외에도 활성화된 대식세포, 조골세포, 각질세포, 전립선, 대장, 유방에서도 1α-수산화효소가 발현되며 이들 세포나 조직은 칼시트리올 생성 능력이 있습니다. 또 임신 때 태반에서도 칼시트리올이 생성됩니다. 이 활성 호르몬인 칼시트리올은 비활성 호르몬인 25(OH)D에 비해 비타민 D 수용체에 대한 친화력이 약 1,000배 높습니다.

---

▣각 조직에서 비타민D 역할입니다.

1, 칼슘 항상성 역할입니다. 비타민 D가 부족하면 섭취한 칼슘의 10∼15%만 흡수되나 비타민 D가 충분하면 칼슘의 흡수율이 30∼40%로 증가되고 임신, 수유, 성장 급증기에는 식이 칼슘의 50∼80%까지도 흡수됩니다.

2, 뼈의 건강에도 비타민D는 중요합니다. 특히, 비타민D는 조골세포에서 RANKL(receptor activator of nuclear factor kappa B liqand)의 합성을 증가시켜줍니다. RANKL은 파골세포의 전구세포에 발현하는 수용체인 RANK와 결합하여 파골세포의 형성을 촉진해 줍니다. 참고로, 파골세포는 뼈에서 칼슘과 인을 용해하므로 적절한 뼈의 무기질화를 위해서는 혈액 내 충분한 칼슘과 인의 농도를 유지시켜줘야 합니다.

3, 근육 건강, 규칙적인 혈압, 심혈관 건강, 신경 발달 등이 있습니다.

4, 단핵세포 또는 매크로파지에서 면역을 제어 역할을 함으로써 자가 면역 질환 방지나 외부 병원체 통제와 같은 중요한 작용을 돕습니다.

5, 전립선, 유방, 대장, 폐 등지에서 규칙적인 세포의 성장과 분화에 필수적입니다.

---

▣비타미D와 미네랄 관계입니다.

1, 비타민D와 인(P)관계입니다.

①인은 칼슘과 함께 뼈와 근육을 만드는 중요한 미네랄로 부갑상선 호르몬과 비타민D가 혈중 인 농도를 조절합니다.

②신장 기능이 30% 이상으로 저하된 신부전과 신장 기능이 10% 이하의 투석 환자는 신장으로부터 인이 충분히 배출되지 않아서 혈중 농도가 증가(투석환자 현저)하고 혈중 칼슘 농도가 낮아지며 또한, 부갑상선 호르몬은 높아집니다. 그리고, 이차 갑상선 항진증이 생기면 뼈로부터 칼슘과 인이 녹아 나와 뼈가 약해지고 골절이 쉬워 집니다.

③뼈에서 나온 인과 칼슘은 결합하여 뼈 이외의 혈관, 근육, 폐 등에 쌓이게 되고 특히 동맥에 쌓이게 되면 동맥 경화를 일으켜 심근경색이나 뇌경색을 일으킵니다. 중요한 점은, 6mg/Dl 이상은 사망 위험이 증가 하고 7mg/dL 이상인 경우에는 투석환자 수명 급격히 단축됩니다. 참고로, 인의 정상 수치는 남녀공통으로 일반인은 2.2∼4.8mg/dl이며, 투석환자는 3.5∼5.5mg/dl입니다.

④투석환자의 경우에 인의 적정 범위는 3.5∼5.5mg/dL인데 1mg/dL씩 증가할 때 마다 전체 사망율은 1.04배, 심혈  관계 사망은 1.09배, 부갑상선 절제술의 위험도는1.17배로 증가합니다.

⑤인의 수치 상승은 인이 많이 포함된 음식을 과도하게 섭취하거나 감소된 사구체의 여과로 인해 나타납니다.

⑥투석으로는 인을 하루 300mg 정도 밖에 배출치 못하므로 인 섭취를 제한 약물로 제거하는 방법 밖에는 없습니다.

⑦피해야 할 음식으로는 빙어, 정어리, 멸치. 닭고기 간, 닭가슴 살, 장어, 우유, 치즈, 요구르트 등이 있습니다.

⑧탄산 칼슘을 복용하여 혈중 칼슘 수치를 높여줘야 합니다.

⑨부갑상선 호르몬이 높을 때는 비타민D을 복용하여 조절합니다.

---

2, 비타민D와 칼슘 관계입니다.

①칼슘은 체내에서 가장 풍부한 미네랄이고 뼈와 치아의 99%를 차지하며 혈액 응고 및 뼈의 성장과 건강 그리고 신경 근육 흥분 전도를 위해 필수적 입니다.

②칼슘은 이온화 형태 또는 탈 이온화 형태로 존재하는데 이온화된 칼슘은 체내 칼슘의 50% 정도로 체내에서 자유로이 사용되고 나머지 칼슘은 단백질과 결합합니다.

③말기 신장질환자의 혈청 칼슘은 낮아지게 되는데 비타민D의 생산 저하로 칼슘 섭취가 방해 받고 인 배설의 감소로 정체되기 때문입니다.

④칼슘 수치가 낮은 상태로 지속되면 부갑선호르몬이 상승되어 뼈가 부서지기 쉽고 높은 상태로 지속되면 칼슘이 뼈 이외의 장소에 침착되어 석회화 됩니다.

⑤최근의 관찰 연구에서는 투석 환자들의 혈청 칼슘이 9.0∼9.5mg/dl에서 사망 상대 위험도가 증가 하였고 또 다른 연구에서도, 혈청 칼슘이 10.5mg/dL 이상이면 사망 위험이 증가하였습니다. 혈청 칼슘이 1 mg/dL 증가할 때 마다, 전체 사망률은 1.1배, 심혈관계 사망은 1.14배, 부갑상선 절제술은 1.58배의 위험도가 증가하는 것으로 나타났습니다. 참고로 칼슘의 정상수치는 남녀 공통으로 일반인은 8∼11mg/dl이며 투석환자는 8.5∼9.5mg/dl입니다.

⑥칼슘 수치가 증가 시에는 일차성 부갑상선 기능항진증, 악성 종양, 만성 신부전 등의 위험을 가집니다.

⑦칼슘 수치 감소는 부갑상선 기능부전, 비타민D 결핍, 만성 신부전, 급성 췌장염, 폐혈증, 간부전와 같은 급성 질환을 동반하게 됩니다.

⑧칼슘 수치가 저하시 근육의 통증과 경련, 우울증, 간질 발작, 탈모, 백내장, 결막염 등이 올 수 있습니다.