[다양한 비타민의 종류와 역할]Type of Vitamins 1부









지용성비타민(Lipid-soluble Vitamins) - 1

지용성비타민에는 A, D, E, K 가 있는데 모두 isoprene 유도체며, 산에 약하고, 체내에 저장이 잘 된다. 소화, 흡수, 운반, 저장 등 모든 과정이 지방질에 의존하는 특징이 있다.

1) Vitamin A Group

지용성 비타민 중 처음 발견되었다. 동물영양학자들의 실험에 의해 송아지의 성장에서 밀과 귀리만 먹인 경우는 성장이 둔화되는 반면, 옥수수나무 전체를 먹인 경우는 성장이 촉진됨을 알게 되었다. 이 Vitamin은 엽록소와 carotenoid를 함유한 식물들에서 발견되었다. 후에 연구에 의해 Vitamin A는 동물의 구조조직의 보존과 시력이나 조직의 재생과 같은 육체적으로 중요한 기능에 관여하는 것을 알게 되었다.


그중에 인체의 조직에 보관되는 상태인 retinol이라 불리는 Vitamin  A1이 있다. 이물질은 구조적으로 trans형으로 활성형이며 세포 내에서 retinoic acid로 변화된다. Cis형의 Vitamin  A1은 비타민으로의 활성을 나타내지 못한다. 구조적으로 중 결합이 하나 더 많은 화합물로 담수어의 간유에 많이 있는 Vitamin  A1가 있다. 이것은 Vitamin  A1에 비해 1/2~1/4정도의 효력을 나타낸다. 동물, 새, 물고기등은 carotenoid색소를 갖고 있고, 식물 엽록소 안의 노란색화합물도 carotenoid색소이다. Carotenoid는 약 400종류가 있으나 α-carotene과 β-carotene 그리고 cryptoxanthin(노란옥수수에 함유)등이 동물의 영양소로 중요하며, 그중에도β-carotene 1mcg = Vitamin A1 0.167mcg 즉 Vitamin  A1의 1/6에 해당한다. Carotene의 Vitamin A로 전환은 주로 소장의 점막에서 이루어지며 소량은 간과 다른 조직에서 행해져 몸에 저장된다. Carotene은 Vitamin A와 같이 지용성이므로 담즙은caroten의 흡수를 높여준다.



Vitamin A는 주로 간장에 저장되며, 신장, 지방조직, 폐등에서도 미량 발견된다. 저장되었던 Vitamin A는 retinol의 상태로 혈장으로 유리되어 특정의 단백질과 결합하여 조직에서 필요한 역할을 수행한다. 장기간 과량의 Vitamin A를 복용할 경우 체외로 배설되는 것이 아니라 계속 간장에 축적되므로 과잉증상이 나타날 수 있다.



비타민 A(retinol)는 모든 척추동물에 포함되어 있으며 특히 간에 많이 함유되어 있다. 식물에는 provitamin A인 carotene(α-, β-, γ-carotene 및 cryptoxanthin)으로 함유되어 있다.(Fig. 1) 비타민 A는 산화되기 쉽고 산화되면 효력을 잃는다. 건조안염예방인자, 항야맹증인자, 상피보호인자, 피부건조예방인자, 성장인자로 알려져 있다.


Fig. 1 β-carotene으로부터 retinol의 생성(소장점막)


비타민 A의 생리작용으로 시각작용이 있다. Retinol 결합단백질(RBP)과 결합한 비타민 A는 망막으로 수송되어 비타민 A 알데히드로 전환되며 간상체 opsin 또는 추상체 opsin과 결합하여 rhodopsin 또는 iodopsin이라는 시(視)물질을 형성한다. 이 시물질은 빛을 받으면 retinal과 opsin으로 분리되고 이 과정에서 시신경을 자극하여 시각을 만든다. Rhodopsin은 희미한 빛에서 iodopsin은 밝은 빛에서 작용한다. 이외에 mucopolysaccharide 합성 촉진에 의한 피부점막 및 표피조직 형성작용이 있으며 또 성장촉진작용, 항 cholesterol 작용, 생체막에 대한 영향, polychloro biphenyl(PCB) 독성 감소작용 등이 있다.


비타민 A 결핍의 가장 주된 원인은 흡수장해에 의한 것이다. 비타민 A가 결핍되면 암순응반응이 저하하며 어린이에게는 야맹증, 안건조증, 각막연화, 각막궤양, 성장정지 등을 일으키며 어른에게는 피부이상건조증, 건선, 피부의 각화항진, 모발의 광택감소 및 건조, 백발화, 기관지 점막의 변화, 성선퇴행변성 등을 일으킨다.


권장량보다 20~100배 많은 비타민 A를 장기간 계속 섭취하면 동통을 동반하는 결절성 골막 종창, 골조송증, 소양증, 피부의 발진과 궤양화, 식욕부진, 두개 내압 상승, 과민성, 탈모, 간비대, 간비종, 빈혈 복시, 유두수종 등의 과잉증이 일어난다. 비타민 A의 양은 국제단위(IU; international unit)로 표시되며 1IU는 비타민 A1(retinol) 0.3㎍에 해당한다. 권장량은 1일 2,500IU이다. 간유, 버터, 내장, 난황, 당근, 토마토, 시금치, 김, 어유, 뱀장어, 메뚜기 등에 많이 함유되어 있다.

 

2) Vitamin D Group

사람과 동물의 뼈의 구조를 튼튼히 하는 효과를 나타내는 "항구루병 비타민"이다. 피부에서 전구물질인 sterol 이 햇빛의 자외선에 의해 합성되므로 일명 "햇빛비타민" 이라고도 한다. 그러므로 햇빛에 노출시키는 것은 강력한 항구루병 효과가 있다. 


생물학적으로 활성화되기 직전의 전구물질들은 ergosterol (ergosta-5,7,22E-trien-3betaol) 과 7-dehydrocholesterol (cholesta-5,7-dien-3beta-ol)이다. 각각은 태양광선의 자외선에 의해 ergocalciferol (Vitamin D2)과cholecalciferol(Vitamin D3)로바뀌어진다.


순수한 Vitamin D2  , D3 는 흰색, 무취의 결정체로 에텔, 알콜, 클로르포름 등에 용해되나 물에는 불용성이다. 이들은 공기에 의한 산화에는 안정하며, 중성 또는 알카리성 용액에서는 약간의 열이 가해져도 비교적 안정하다. 압력밥 솟 같이 공기가 차단된 상태에서는 120℃까지 견딜 수 있으나 산화의 위험이 있고, 170℃까지 가열되면 완전히 파괴된다. 기름 안에서는 장기간 보관해도 안전하나 미네랄 염들(예 : tricalciumphosphate)의 존재하에서는 매우 불안하다.


순수한 vitamin D3결정체는 4,000만 I.U/g 가 국제적 표준치이다. 두가지의 provitamin-D는 식물과 동물의 조직에서 발견된다. 7-dehydrocholesterol은 주로 동물의 피부에, ergosterol은 효모에 비교적 많다. Vitamin-D는 소장벽을 통해 흡수되어 7-dehydrochole-sterol상태로 체내지방 및 주로 간에 저장된다.



비타민 D는 항구루병인자(anti-rickets factor)라고도 하며 provitamin D인 ergosterol(맥아, 효모, 표고버섯에 존재)이나 7-dehydrocholesterol(고등동물 척추에 존재)에 자외선이 작용하면 각각 비타민 D2(ergocalciferol)나 D3(cholecalciferol)이 생성된다.(Fig. 2) 비타민 D에는 D2~D7의 6종류가 알려져 있으나 생리활성이 높은 것은 D2와 D3이다. 비타민 D의 활성형은 dihydroxy vitamin D이며 미세융모막의 지질조성을 변화시켜 소장에서 칼슘과 인의 흡수촉진, 뼈에서의 칼슘과 인의 동원, 신세뇨관에서 칼슘과 인의 재흡수 촉진, 뼈나 치아로의 칼슘과 인의 침착, 유골조직의 석회화 등의 생리작용을 나타낸다. 비타민 D에서 1,2 5-dihydroxy vitamin D로의 대사는 혈청 칼슘 및 인의 농도, 부갑상선호르몬, 성호르몬 그리고 dihydroxy vitamin D 자신에 의해 엄격히 조절되며 혈 중의 dihydroxy vitamin D 농도는 30~60pg/㎖정도로 일정하게 유지된다.


Fig. 2 비타민 D의 활성화 과정

  

비타민 D 결핍증으로 어린이에게는 뼈 및 치아의 발육부진, 구루병, 테타니(tetany) 등이 나타나고 어른에게는 골연화증이나 골다공증 등이 나타난다. 비타민 D를 다량으로 섭취하면 쇠약, 구역질, 구토, 설사, 빈혈, 신장기능 저하, 산혈증(acidosis), 단백뇨, 혈압상승, 신장과 혈관벽에 칼슘침착 등의 과잉증이 발생한다. 비타민 D 1IU는 비타민 D3  0.025㎍에 해당하며 1일 소요량은 유유아 400IU, 성인 100IU이다. 비타민 D는 간유, 내장, 버터, 청어, 정어리, 연어, 고등어, 표고버섯 등에 많이 함유되어 있다.




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