비타민 D는 비타민이 아니라 호르몬이다

박광균 의학박사 | 기사입력 2021/08/19 [10:48]

▲ 박광균  의학박사     ©브레이크뉴스

 

비타민 D는 실제로는 호르몬이다. 호르몬이란 내분비샘에서 합성되고 분비되어 특정 조직이나 기관의 생리작용을 조절하는 화학물질을 의미한다. 체내의 스테롤이 피부에서 자외선에 의해 생성되는 스테로이드이다. 햇빛에 노출됨으로써 사람은 스스로 비타민 D를 생성할 수 있지만 많은 사람과 동물들이 햇빛에 충분히 노출되지 않는 환경에 살기 때문에 음식으로부터 섭취하여야 한다는 의미에서 비타민이라 부른다.

 

19세기 중엽에 프랑스 의사인 트루소(Armand Trousseau)는 유아의 구루병과 성인의 골연화증은 같은 질병으로 춥거나 태양이 없는 기후 혹은 질이 좋지 않은 음식 섭취 때문에 발생한다고 하였으며, 치유는 대구 간유(혹은 다른 생선기름), 혹은 모유 공급을 연장하거나 햇빛에 피부를 노출함으로써 가능하다 하였다. 1822년 폴란드 의사 스니아데키(Jedrzej Sniadecki)는 햇빛 노출이 적은 바르샤바 공장 지역의 아동이 바르샤바 바깥 시골 아동에서는 자주 볼 수 없는 구루병이 발병한다는 사실을 알고, 도시 구루병 아동을 태양빛이 풍부한 시골로 데리고 가서 치유하였다. 이후 1890년 팜(Theobald Palm)은 위도가 높을수록 구루병의 발생이 증가함을 알아내고 구루병의 예방과 치료에 햇빛의 이점을 인정하고, 구루병의 예방과 치료 수단으로 일광욕을 추천하였다. 1918년 영국의 멜란비(Edward Mallanby)가 구루병에 걸린 강아지에 생선 간유 형태의 지용성 먹이를 먹이자 완치되는 것을 보면서 그 존재가 세상에 알려지기 시작했다. 1919년 수은증기램프로부터 나온 빛을 이용하여 구루병 아이를 치료함으로써 자외선을 구루병에 이용하는 계기가 되었다.

 

1922년 맥컬럼(Elmer McCollum) 연구팀은 대구 간유에 산소를 통과시켜 비타민 A를 제거한 뒤에도 이 간유가 여전히 구루병을 치유하는 능력이 있음을 알고, 정상적인 성장을 위해 꼭 필요한 물질들이 특정 지방에 섞여 있다는 것을 밝혀내면서 이를 지용성 A(fat-soluble A)라 불렀다. 지용성 A에는 구루병을 막아주는 성분과 정상적인 성장을 위해 필요한 성분이 함께 들어 있고, 이 둘 사이에 차이가 있다는 사실을 밝혀냈는데, 구루병을 막아주는 성분을 비타민 D라 칭하고, 정상적인 성장에 필수요소 성분을 비타민 A라 이름 붙였다. 1927년 독일의 빈다우스(Adolf Windaus)는 비타민 D에 3개의 형태가 있음을 발견하고 각각 D1, D2, D3라 불렀다. 그 후의 연구에서 여러 과학자들에 의해 D4, D5, D6, D7 등이 발견되었으며, 비타민 D1은 단일 물질이 아닌 혼합물이어서 현재는 비타민 D1이라는 용어는 사용되지 않으며, D2~D7까지 6 종이 있으며, 그 중 생물학적 활성이 높은 것은 D2와 D3뿐이며, 특히 D3가 활성이 높아 일반적으로 비타민 D라고 부르는 것은 비타민 D3를 말한다. 동식물 기름에 자외선을 조사하면 항구루병인자가 생성된다는 사실이 1920년을 전후하여 여러 과학자에 의해 보고되었다.

 

1927년 빈다우스는 자외선에 의해 비타민 D로 변하는 물질이 에르고스테롤(ergosterol)이라는 것을 발견하여 1928년 노벨 화학상을 받았다. 에르고스테롤은 효모나 버섯류에 많이 들어 있으며, 체내에서 비타민 D2로 전환될 수 있으므로 프로비타민 D(provitamin D)라고도 부른다. 1932년에 애스큐(Frederic Askew) 연구팀이 에르고스테롤에 자외선을 쪼여 비타민 D2를 처음으로 분리하였으며, 에르고스테롤로부터 합성되므로 에르고칼시페롤(ergocalciferol)이라 부른다. 이것이 최초의 비타민 D의 분리와 구조 확인이다. 에르고스텔롤과 함께 프로비타민 D로 불리는 7-데하이드로콜레스테롤(7-dehydrocholesterol)은 피부에 많이 저장되어 있으며, 햇빛의 도움을 받아 비타민 D3로 전환될 수 있다. 비타민 D2는 식물에, D3는 동물에 많이 포함되어 있으며, 비타민 D3가 사람에 중요한 역할을 한다. 1935년에 독일의 빈다우스(Adolf Windaus) 등에 의하여 7-데하이드로(7-dehydro) 비타민 D3가 분리되어 구조 확인이 되었고, 1937년에 빈다우스와 복(Bock K)에 의해 7-데하이드로비타민 D3가 자외선에 노출되면 천연의 비타민 D3로 변환됨을 분리하여 확인하였다. 비타민 D3는 콜레스테롤로부터 합성되므로 콜레칼시페로(cholecalciferol)이라고도 부른다. 이를 확실히 하기 위해 실제로 비타민 D가 정상적으로 피부에서 생성될 수 있으며, 음식물로부터 섭취할 수도 있다는 것을 증명하여야 하는 문제가 대두되었다. 이러한 의문점은 1978년에 와서야 위스콘신 대학교의 델루카(Hector DeLuca) 연구팀이 실제로 피부로부터 비타민 D3를 분리하여 질량분석법으로 확인하여 해소되었다.

 

동물에서 비타민 D는 피부에 존재하는 7-데하이드로콜레스테롤(프로비타민 D3)이 자외선 (290-310 nm의 UVB, 최적 파장은 295-300 nm) 조사에 의해 광학 반응이 일어나 우드워드-호프만 법칙(Woodward-Hoffman rule)에 따라 동일 회전 방향으로 스테로이드 B 고리가 열려 프리비타민 D3를 형성한다. Ultraviolet B(UVB)는 오존층에 의하여 흡수되기 때문에 태양의 천정각이 작은 이른 아침과 늦은 오후와 겨울에는 태양 빛 노출에 의한 비타민 D 형성 효과가 약해진다. 일반적으로 피부의 물리적 특성, 환경에 따라서 변환율은 5~15% 정도이다. 프로비타민 D3는 피부의 피지선에서 합성되어 피부 표면으로 분비되었다가 다시 상피의 여러 층으로 재흡수 된다. 사람의 경우 이러한 흡수가 피부 깊은 곳(말피기 층, Malpighian layer)에서 일어나기에 광학반응의 효율이 낮다. 비타민 D의 생합성은 자외선 노출 때문에 이루어지지만 한편 강한 자외선 노출은 피부암 혹은 화상에 걸릴 위험성을 내포한다.

 

비타민 D는 지용성 비타민으로 간질환으로 인해 담즙 분비가 부족한 사람, 소화흡수불량인 사람, 크론병(Crohn’s disease, 염증성 질환으로 소화기관에 염증을 일으켜 복통, 설사, 체중감소, 구토, 영양실조 등의 크론병 증상들을 발생시킨다)이 있는 사람은 비타민 D가 부족하기 쉽다. 또한 햇볕을 쬐지 않는 사람, 일조량이 적은 지역에 사는 사람, 알코올 중독자도 비타민 D가 부족할 수 있다. 비타민 D는 칼슘 농도와 골밀도를 유지시켜 골연화증이나 골다공증 위험을 예방하며, 면역력을 높이는 역할을 한다. 비타민 D를 충분히 섭취하면 행복 호르몬이라 불리는 세로토닌 합성에 관여해 우울증을 감소시켜주고, 세포 성장을 조절하여 암을 예방하는 데 도움이 된다. 반대로 비타민 D가 부족하면 골다공증은 물론 우울증, 근육통, 이석증, 불면증, 면역력 저하로 인한 독감 감염 등 각종 질병의 발생 위험이 커진다.

 

비타민 D는 유일하게 식품으로 섭취하지 않아도 햇빛을 통해 피부에서 합성이 되므로 일조량이 많은 우리나라에서는 중요하게 여겨지지 않았다. 우리나라 사람은 햇볕을 쬐는 양도 부족하고, 그나마도 하얀 피부와 고운 피부 결에 대한 강한 선호도로 거의 대부분의 여자들과 남자들의 상당수는 자외선차단제를 상용한다. 거기에 한식뿐만 아니라 한국인이 선호하는 외식 식단들도 탕수육 정도를 제외하면 거의 대부분 비타민 D 농도가 낮다. 또한 새벽에 출근하고 별을 보며 퇴근하는 바쁜 직장인, 공부로 실외 활동이 부족한 수험생, 과도한 자외선 차단제 사용, 비만 등이 현대인을 비타민 D 부족으로 내몰고 있다. 원자력 잠수함 승무원의 경우 현대에는 햇빛 대신 인공 자외선 기구를 이용하여 승무원들의 비타민 D 결핍증상을 예방하고 있다. 원자력 잠수함의 특성상 전기는 무한정으로 쓸 수 있으므로 충분히 가능하다. 많은 사람들이 실내에서 생활하지만 창문을 통해 햇볕을 쬐고 있으니 비타민 D는 문제될 일이 없을 거라고 생각한다. 하지만 창문은 피부암을 유발하는 자외선 UVA는 통과시키고, 피부를 빨갛게 달아오르게 하지만, 비타민 D 합성을 돕는 자외선 UVB는 차단하는 역할 때문이다. 그렇다고 지나치게 자외선에 노출되면 피부암이나 피부 노화의 원인이 되므로 비타민 D 합성을 위해서는 햇볕도 제대로 알고 쬐는 것이 필요하다. 비타민 D 결핍을 예방하기 위해 전문가들은 일주일에 적어도 2번 이상, 오전 10시부터 오후3시 사이에 팔, 다리에 5~30분 정도 자외선 차단제를 바르지 않고 실외에서 햇볕을 쬐는 것이 필요하다고 권장하고 있다. 우리나라 위도가 35~38도 사이인 것을 감안하면 비타민 D를 바깥에서 충분히 합성할 수 있는 기간은 4월부터 11월까지다. 실제로 일조량이 줄어드는 9월부터 서서히 감소하기 시작해 보통 2~3월에는 최저 수치를 기록한다. 일일 비타민 D 권장량 생성 적정 노출 시간은 하루 중 현재 시각 이전에 비타민 D 섭취 혹은 자외선에 노출이 없고 얼굴과 손만 노출되는 것을 가정하여 계산한 결과이다. 하루 중 09-14시에 제공되는 것으로, 일일 비타민 D 권장량은 보건복지부(2015년)에서 제시한 400 IU를 기준으로 하였으며, 인체 피부 유형은 동양인과 가까운 지중해형(Mediterranean)을 적용하여 제시하고 있다. 그러므로 우리나라의 경우, 지역 및 계절에 따른 자외선 량을 분석한 자료에 의하면 비타민 D 합성을 위한 시간으로 계절에 따라 청정지역의 경우, 봄은 15분, 여름은 12분, 가을은 18분, 겨울은 37분, 오염지역의 경우는 각각 16분, 16분, 24분, 37분으로 기상청(KMA)에서 지정한 홍반 생성시간의 이내의 값들로 하루 동안 20-40분의 일광욕은 피부에 홍반을 발생시키지 않으면서도 비타민 D 합성이 가능한 시간으로 제시하고 있다. 그러나 실제로는 자외선 차단제 등의 이유로 실제 햇빛으로부터 비타민 D 공급을 기대하기는 어려운 상태일 가능성이 비교적 높다고 할 수 있다. 창문이나 자외선 차단제는 비타민 D 합성에 필요한 자외선 B를 차단하므로 비타민 D 합성에는 도움이 되지 않는다. 우리가 흔히 자외선 차단제 등에서 볼 수 있는 자외선 차단지수, 즉 SPF(sun protection factor)는 UVB의 파장만 차단하는 제품의 기능을 말한다. SPF 지수는 자외선 차단제를 발랐을 때 피부가 붉게 달아오르는 시간과 자외선 차단제를 바르지 않았을 때 피부가 붉게 달아오르는 시간을 비교하여 계산한다. 예를 들면 자외선 차단제를 바르지 않고 햇볕에 피부를 노출시켰을 때 피부가 붉게 되는데 10분이 걸리는 사람의 경우, SPF-1당 10분의 차단효과가 있다고 볼 수 있다. 따라서 SPF-15 제품을 바르면 약 150분(2.5시간)은 UVB의 노출에 안전하다는 것이다. 쉽게 말해 맨 피부로 15분간 자외선을 쬐면 벌겋게 되는 사람이 어떤 자외선 차단제를 바르니 300분, 즉 5시간 동안 쬐어서 벌겋게 되었다면 그 제품의 자외선 차단지수는 SPF 20이다. 원래보다 증상이 나타나는 시간을 20배 늦춰준다는 얘기다. UVA 대한 차단지수는 PA(protection grade of UVA)로 표시한다. 즉 PA+, PA++, PA+++로 표시한다. SPF15는 PA++, SPF30 역시 PA++, SPF 50은 PA+++이다. 태양광선 노출 시에는 장시간 노출에도 혈중 비타민 D가 독성 수준에 도달하지 않는 것으로 알려져 있는데, 이는 피부에서 합성된 비타민 D3가 다시 비활성 형태로 전환되거나, 피부 내의 프로비타민 D(provitamin D3)가 비타민 D 이외의 루미스테롤(lumisterol), 타키스테롤(tachysterol) 등 다양한 이성체로 전환되면서 비타민 D3의 생성을 억제하는 별도의 대사경로가 존재하기 때문이다. 이 밖에도 나이가 들수록, 비만할수록 같은 양의 햇빛에 노출되어도 비타민 D 합성 능력은 떨어지며, 여름보다 겨울, 시골보다는 대기오염이 심한 도시 지역일수록 피부에 닿는 자외선의 양이 감소되므로 비타민 D 합성량이 부족해진다. 비타민 D의 체내 수준을 반영하는 혈중 25-하이드록시비타민 D3[25-hydroxyvitamin D3, 25(OH)D3]는 반감기가 긴 반면 항상성 유지를 위해 혈중 농도가 엄격히 조절되지 않기 때문에 비타민 D의 섭취 수준(피부 합성 및 경구 섭취)을 반영하는 좋은 지표이다. 소아와 성인 대상 연구 결과 혈중 25-하이드록시비타민 D3 농도가 30 nmol/L(비타민 D 단위 환산을 위해 ㎍ = mcg, 비타민 D 경우 1 IU = 0.025 ㎍, 25 mcg = 1,000 IU, 1 mcg = 40 IU로 알고 있으면 편할 것이다) 미만에서는 소장 내 칼슘 흡수가 저하되고, 50 nmol/L에 도달하면 흡수율이 최대화되며, 50 nmol/L 이상에서는 더 이상 칼슘 흡수율이 증가하지 않는다. 인간을 대상으로 한 대부분의 연구에서 혈중 25-하이드록시비타민 D 농도가 350 nmol/L 이상인 경우 고칼슘혈증이 보고되었다. 또한 2002년 Barger-Lux(J Clin Endocrinol & Metabolism 87(11):4592-45960) 등과 2007년 Binkley 등(J Clin Endocrinol & Metabolism 92(6):2130-2135)의 연구 결과 햇빛으로 합성되는 혈중 25-하이드록시비타민 D의 최고 농도는 125-150 nmol/L(50-60 ng/mL) 이하로 보고되었다. 따라서 성인의 상한섭취량은 혈중 25-하이드록시비타민 D 농도를 125-150 nmol/L(1 ng/mL = 2.5 nmol/L) 이하로 설정할 것이 권고되고 있다. 많은 선행 연구에서 성인의 경우 10,000 IU/일(250 μg/일)이 성인의 최대무해용량으로 나타난 것에 근거하여 250 μg/일을 비타민 D의 최대무해용량으로 설정하였다. 비타민 D 정상 수치는 30 ng/mL인데 이 수치보다 낮으면 결핍상태라 할 수 있는데, 전 세계의 70%, 한국인의 90% 이상이 비타민 D 결핍을 가지고 있다. 혈중 비타민 D 농도가 20 ng/mL이하이면 비타민D '결핍(deficiency)' 상태, 혈중 비타민 D 농도가 21-29 ng/mL 사이이면 비타민D '부족(insufficiency)' 상태, 혈중 비타민 D 농도가 30-100 ng/mL 사이면 비타민D '충분(sufficiency)' 상태이다. 우리나라에서 심각한 결핍 수준인 10 ng/mL 이하인 경우가 2014년 15.8%, 결핍 기준인 20 ng/mL 이하의 비율은 77.7%에 이르고 현재까지 상승 추이가 계속되고 있다. 2017년에는 성인 남성의 87%, 여성의 경우 93%가 부족한 상태이다.

 

북유럽에서는 아예 국가 차원에서 비타민 D 결핍에 대응한다. 스웨덴 식약청은 우유와 마가린 등 유제품에 비타민 D 강화를 의무화하고 있으며, 다른 유럽 나라들로 확대될 예정이다. 사실 비타민에 대한 과학적 이해가 부족했던 근대~현대 초반에도 북유럽 사람들은 경험적으로 비타민 D가 많이 함유된 특정 식품을 충분히 섭취하는 것이 건강에 좋다는 것을 알고 있었다. 대표적인 예로 바로 북해에서 많이 잡히는 대구에서 추출한 간유이다. 19세기 무렵에도 간유는 특히 성장기의 어린이 청소년들에게 아주 좋은 영양식품으로 여겨져 대부분 가정에서 아이들에게 매일 간유를 한 스푼 정도씩 먹이는 경우가 많았다. 다만 냉장보관기술이 부족했던 당시의 한계로 산패가 진행된 간유에서는 지독하게 역한 비린내가 나기 때문에 간유를 지독하게 싫어하는 어린아이에게 어떻게든 매일 한 스푼씩 먹이려고 노력하였다. 이러한 정책으로 인해 스웨덴인의 비타민 D 결핍은 다른 고위도 국가나 중위도 국가에 비해 현저하게 낮다. 북유럽 사람들은 비타민 D 결핍을 예방하기 위해 실내에서 햇빛과 같은 효과를 내는 기계를 이용하거나 선탠을 즐긴다.

 

더불어 비타민 D는 풍부한 연어, 고등어, 참치, 정어리, 청어와 같은 기름진 생선에 가장 많이 함유되어 있으며, 우유, 계란 노른자, 버섯, 비타민 D 강화유제품 등에 주로 함유되어 있어 이들 식품을 통해 적정량의 비타민 D를 섭취해야 한다. 비타민 D가 풍부한 식품을 통해 비타민 D를 적정량 채우려면 예를 들어 매일 계란 노른자 40개, 우유 10잔을 마셔야 하므로 식품을 통해 보충하기에는 한계가 있다. 미국의 온라인 미디어 인사이더(Insider)는 비타민 D가 풍부한 6가지 건강식품과 이들을 식단에 넣는 쉬운 방법이란 제목의 2021년 2월 기사에서 비타민 D 섭취 필요성을 강조했다. 면역력 증강에 필수적인 비타민 D 풍부식품 6가지에 계란, 연어, 송어, 버섯, 대구 간유 및 비타민 D 강화식품(2% 우유, 120 IU; 오렌지 주스 컵 당, 100 IU; Kellog’s Special K, 32 IU/cup)을 선정하였다. 엄밀한 의미에서 강화식품(fortified food)이란 식품 가공 등에 의해 손실된 영양성분을 원래의 함량 이상으로 증가시킨 경우를 말하며, 보통 비타민 B군을 강화시킨다. 보강식품(enriched food)은 원래 함유되어 있지 않았던 성분을 하나 이상의 영양소를 첨가하거나, 본래 식품 속에 자연적으로 함유된 비타민이나 미네랄과 같은 영양분의 기본량에 추가적으로 10% 정도 양을 추가해 영양가를 강화한 식품이다. 우리나라에서 이 두 가지 모두를 강화식품이라 부르기도 한다.

 

한국영양학회에서 기준으로 제시한 비타민 D 하루 충분섭취량은 성인에서 남녀 모두 400 IU이며 임산부나 수유부의 경우에도 400 IU 이하를 권장하고 있다. 전에는 600 IU를 권장하였지만 너무 고량으로 복용 시 동물실험에서 기형유발이 증명되었기 때문이다. 혈중 비타민 D 수치를 40~60 ng/mL 정도로 유지하는 것이 좋다. 아이들의 경우(11세 이하는 200 IU, 12~18세는 400 IU) 멀티비타민을 건강보조제로 복용하고 있다면 적정량을 복용하고 있다고 생각할 수 있지만, 일반적으로 멀티비타민 보충제는 비타민 C 함유량이 가장 높고 상대적으로 비타민 D 함량은 적다. 그렇다고 해서 많이 섭취하면 지용성 비타민인 비타민 D는 일정 농도 이상일 때 체외로 배출되는 수용성 비타민인 B나 C와 달리 체내에 저장되므로 체내 농도 상승에 따른 부작용이 나타날 수 있어 주의가 필요하다.

 

체내 비타민 D 수치가 부족하면 성장장애 또는 뼈에 변형이 오기 쉽다. 때문에 많은 전문가들이 적당한 야외활동을 통해 비타민 D 합성을 권한다. 또한 계란, 버터, 우유 등 비타민 D가 많이 함유된 음식물 섭취도 권장하고 있다. 만약 음식으로 섭취가 어렵다면 비타민 D 보충제를 권하기도 한다. 문제는 비타민 D 보충제의 적정 공급을 어떻게 할 것인가가 문제다. 오히려 보충했음에도 불구하고 권장 수준보다 낮거나, 높으면 해가 될 수 있다는 연구가 많아 주의가 필요하다. 때문에 무작정 복용을 권장하기 보다는 검사를 통해 어느 정도 필요한지 알고 이에 맞는 용량을 보충하는 게 중요하다. 이러한 근거를 뒷받침하는 연구가 2016년 미국의사협회가 발간하는 저널인 JAMA Internal Medicine(1월 4일자 온라인 판)에 실렸고, 비쇼프-페라리(Heike Bischoff-Ferrari) 연구팀이 보고한 논문과 관련 사설도 나오면서 고찰이 이어지고 있다. 비타민 D 연구는 스위스에서 진행된 단일기관이기는 하지만 이중맹검, 무작위 방식으로 진행됐다는 점에서 눈여겨 볼만하다. 200여 개 지역사회에서 모집된 70세 이상의 남여 환자들로 1년 이내 가벼운 낙상경험이 있는 군이었다. 선별과정을 거쳐 최종 200명을 비타민 D 용량에 따라 3군으로 나눴다. 첫 번째는 매달 24,000 IU(800 IU/일)의 비타민 D를 복용토록 했고(A군, 67명)은, 다음 군은 섭취용량을 60,000 IU(2000 IU/일)로 크게 늘렸다(B군, 67명). 마지막으로 남은 한 군은 24,000 IU와 칼시페디올(calcifediol, 비타민 D의 중간대사산물인 25-hydroxycholecalciferol)을 같이 복용토록 했다(C군, 66명). 결론적으로 적정 비타민 D 도달(30ng/mL) 효과는 고용량군이 저용량군에 비해 월등히 뛰어난 것으로 나타났지만 운동능력 개선 효과는 차이가 없었다. 지난 2010년 JAMA에 지역사회 여성을 대상으로 고용량 비타민 D(연간 50만 IU)의 복용이 골절과 낙상을 낮출 수 있는지를 연구한 이중 맹검, 위약대조 연구가 실렸는데, 오히려 고용량 비타민 D군에서 낙상횟수가 더 15%가 증가하는 것으로 나왔고, 골절 발생률 또한 26% 더 높았다. 이 보다 앞서 2010년 비쇼프-페라리 연구팀에 의해 내과 기록 보관소(Arch Intern Med)에서도 고용량 비타민 D 복용(2000 IU/일)군은 저용량(800 IU/일)군에 비해 경도의 운동능력을 개선시키지 못하고, 낙상도 줄이지 못한다는 연구가 나왔다. 이보다 앞서 2003년에는 카우(Kay Tee Khaw) 연구팀에 의해 2686명(남자 2037명, 여자 649명)에 대한 실험결과가 영국 의학 저널(British Medical Journal, BMJ)에 실렸는데, 고용량 비타민 D(100,000 IU) 복용이 새로운 골절 발생은 22% 줄이지만 낙상위험은 줄이지 못했다는 연구가 실리며 고용량 비타민 D와 낙상예방의 상관성은 관련 없음으로 정리되고 있다. 다만 논란은 남아 있다. 낙상률이 우연히 발생할 수 있다는 점을 배제할 수 없을 뿐만 아니라 비타민 D 보충에 따른 골개선이 아닌 다른 기능의 부족으로 나타날 수 있다는 점을 평가하지 못하고 있다는 점이다. 운동기능 개선이 개인적인 설문조사에 이뤄지는 것도 한계로 지적되고 있다. 때문에 현재 두 건의 고용량 비타민 D 연구에 관심이 커지고 있다. VITAL과 DO-HEALTH 연구가 그것이다. VITAL은 하루 2000 IU의 고용량 비타민 D와 오메가 3 지방산 1g을 복용했을 때의 유용성을 입증하는 것으로 미국에서 멘슨(JoAnn Manson) 연구팀이 진행하여 NEJM(New England J of Medicine)에 보고하였다. 50세 이상 남자와 55세 이상 여자 25,871명(5,106명은 아프리칸 미국인을 포함)을 대상으로 평균 5.3년에 걸쳐 진행되었다. 비타민 D는 1차 종말점으로 침투성 암 발생률에 있어 평균 추적기간 5.3년 동안 1617명 참가자(비타민 D 그룹에서 793명, 위약 그룹 824명)가 암이 진단되었다. 805명의 참가자(비타민 D 그룹에서 396명, 위약 그룹에서 409명)는 주요 심혈관 질환이 발생하였다. 전체 빈도는 비타민 D를 섭취한 군이 암이나 심혈관 질환이 적었으나, 통계학적으로는 유의미한 결과가 없었다. 이차 종말점으로 사망률을 보았는데 암으로 인한 사망 341명, 모든 원인으로 사망한 978의 분석에서 역시 심혈관 질환이나 뇌졸중 걸린 환자의 수는 비타민 D 군에서 적었으나 통계학적 의미는 없었고, 심혈관질환으로 인한 사망은 비타민 D 군이 더 높은 소견을 보였으나 역시 통계학적 의의가 없었다. 비타민 D 농도에 따라 비타민 D가 암발생과 심혈관계 빈도를 나눠 분석한 결과 체질량지수(BMI)가 25 미만에서 통계학적 의미가 있어 암발생 위험도를 낮추었다. 결론적으로 건강한 성인에서 고용량 비타민 D 섭취는 암이나 심혈관계 위험을 줄이지는 못하였다. 2020년 DO-HEALTH 연구는 유럽 지역사회에서 모집된 70세 이상의 고령자 2,157명을 대상으로 비타민 D, 오메가 3, 가정 운동 프로그램을 통한 다양한 운동능력 및 골 건강 예방효과를 비교해보는 연구로 미국의사협회지(JAMA)에 보고되었다. 전문가들은 이 결과를 통해 고용량 비타민 D와 운동능력 개선 및 예방효과 프로그램을 이용한 치료는 수축기 또는 확장기 혈압, 미추골절, 신체적 성능, 감염률 또는 인지기능의 개선에 있어 통계적으로 유의미한 결과를 내지 못하였다.

 

비타민 D는 온몸의 세포를 활성화시켜 건강을 지키지만, 많다고 꼭 좋은 것만은 아니다. 비타민 D도 과도하게 복용하면 부작용이 발생한다. 구토, 메스꺼움, 복통, 피로, 쇠약과 같은 증상과 함께 고칼슘혈증(혈중 칼슘 증가), 고인산혈증(혈중 인산 증가) 등이 나타날 수 있다. 다행히도 현실에서 이러한 비타민 D 독성은 매우 드물다. 미국 의학연구소(현 국립아카데미 보건 의학부)는 비타민 D 일일 권장 용량을 600 IU로, 상위 섭취량은 4,000 IU로, 부작용 없음(NOAEL)은 10,000 IU로 설정했다. 2015년과 2020년에 발표된 한국인의 영양섭취기준(보건복지부)에서도 같은 용량을 적용하고 있다. 쉽게 말해서 하루 1만 IU까지 비타민 D을 복용하면 부작용이 없고 독성도 안 나타난다는 것이다. 2007년 미국 임상영양저널(American Journal of Clinical Nutrition)에 발표된 ‘비타민 D 위험 평가’에 따르면 비타민 D 수치 200ng/ml 미만인 개인에서는 독성이 관찰되지 않았으며, 일일 비타민 D 섭취량이 30,000 IU 미만인 다른 연구에서도 독성이 관찰되지 않았다. 자외선 B가 강한 정오 무렵 햇빛에 몸의 반 정도를 피부가 발개질 정도로 노출하면 하루 약 10,000 ~ 25,000 IU의 비타민 D를 생성할 수 있는데, 현실적으로 불가능하다. 이 정도 용량을 보충제로 섭취하면 피부에 대한 부작용뿐 아니라 비타민 D 독성도 염려하지 않아도 된다.

 

2019년 스테로이드 생화학 및 분자생물학 저널(The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology)에 미국 오하이오 주 신시내티의 주립 병원에 입원한 모든 환자의 비타민 D 보충 및 검사 결과에 대한 연구가 발표됐다. 환자들은 12개월 이상 하루 5,000 IU (그룹 1) 또는 하루 10,000 IU(그룹 2)의 비타민 D 보충제를 복용하였다. 시작 시점의 환자의 평균 비타민 D 수치는 24-25ng/ml 이었으며, 건선, 천식 및 피부암 환자 등은 각 개인의 상황에 따라 더 많은 일일 용량(20,000~ 60,000 IU)을 복용하였다. 하루에 5,000 IU를 복용한 그룹 1은 16 개월 뒤 비타민 D 수치가 60 ng/ml에 도달했고, 하루에 10,000 IU를 복용한 그룹 2는 97 ng/ml에 도달했다. 또한 두 그룹의 평균 혈중 칼슘 수치는 9.6mg/dl(8.7~10.7 mg/dl)로 정상범위였다. 비타민 D 수치가 200ng/ml 이상에 도달한 환자는 1일 10,000 IU(2명), 45,000 IU(1명), 50,000 IU(2명)를 복용한 5명이었으며, 이들에서 비타민 D 과량 복용과 관련된 어떤 부작용도 나타나지 않았고 고칼슘혈증의 사례 또한 관찰되지 않았다. 물론 이렇게 과량의 비타민 D를 복용할 필요는 없다. 일일 복용량보다 더 중요한 것이 혈중 비타민 D 수치이다. 왜냐하면 개인마다 같은 용량을 복용하더라도 도달하는 수치가 개인마다 모두 다르기 때문이다. 이를 확인할 수 있는 방법은 비타민 D 수치 검사를 받아보는 것이다. 대한민국 국민의 평균 비타민 D 수치는 16.1ng/ml으로 결핍 수준이다. 비타민 D 전문가 그룹이 권장하는 40~60ng/ml은 물론, 정상 수치(30~100ng/ml)의 시작인 30ng/ml에도 훨씬 못 미치는 수치이다. 하지만 대다수의 국민이 자신이 비타민 D가 부족하거나 결핍 상태라는 것을 모르고 있다. 비타민 D 수치 40~60ng/ml를 도달하기 위해서는 일일 최소 4,000 IU 이상을 복용해야 한다. 하루에 4,000 IU, 5,000 IU, 10,000 IU까지의 복용은 이미 7년 전(2015) 국가에서도 독성이 없음으로 발표하였다.

 

2021년 실내에서 일하는 여성보다 야외에서 일하는 여성이 유방암 발병 위험이 낮다는 연구 결과가 나왔다. 덴마크 암학회연구센터 연구팀은 “비타민 D가 유방암 발병 위험을 낮추는 원동력이 될 수 있다”고 설명했다. 이번 연구는 직업환경의학지(Occup Environ Med)에 게재되었다. 연구팀은 비타민 D와 유방암 발병률 사이의 상관관계 분석을 위해 덴마크 암 등록부에 기록된 유방암에 걸린 70세 이하 여성과 유방암에 걸린 적 없는 같은 나이 여성의 근무 이력을 비교했다. 비교 결과, 연구팀은 야외에서 일한 여성은 50세 이후 유방암 발병위험이 상대적으로 낮다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀에 따르면 20년 이상 야외에서 근무한 여성은 50세 이후 유방암에 걸릴 확률이 17%, 햇볕에 노출되는 정도가 가장 많은 여성은 11% 낮은 것으로 나타났다. 연구 저자인 줄리 엘백 페데르센(Julie Elbaek Pederson)은 “비타민 D 결핍은 유방암을 포함한 많은 질병과 관련이 있다”고 말하며 “충분한 양의 비타민 D를 생성하기 위해서는 잠깐이라도 햇볕을 쬐는 것이 도움이 된다”고 조언했다.

 

우리 몸, 특히 간과 지방세포에서는 1~1.5년 치의 비타민 D를 저장한다. 비타민 D는 1년 내내 필요한 물질이므로 몇 달의 여름 기간 동안 자외선 B에 노출돼 생산된 비타민 D를 지방에 저장해두었다가 햇빛이 부족한 겨울철에 사용할 수 있도록 우리 몸은 과학적으로 디자인되어 있다. 수용성 비타민은 하루 복용량 이상을 섭취하면 나머지는 몸에 저장이 안 되고 소변 등으로 체외로 배출된다. 그렇기 때문에 매일 같이 복용해야한다. 이에 비해 지용성인 비타민 D는 일주일치 복용량을 일주일에 한 번, 한 달 치를 한 달에 한 번씩 복용해도 몸에 저장돼 있다가 매일 몸에서 필요로 하는 만큼만 사용된다. 이렇게 비타민 D가 몸에 저장되는 지용성이다 보니 권장량보다 더 많이, 오래 복용하는 것에 대해 우려하기 쉽다. 일반적으로 비타민 D 수치가 30 ng/mL~100 ng/mL이면 정상, 100 ng/mL 이상이면 주의를 기울여야할 수준, 150 ng/mL 이상이면 독성이 나타날 수 있다고 알려져 있다.

 

비타민 D를 장기간 고함량으로 복용하여 수치가 200 ng/mL 이상이 되면 고칼슘혈증과 부갑상선호르몬저하증이 나타날 수도 있다. 구역질, 구토, 식욕 상실, 가려움증, 갈증, 설사, 변비, 허약, 체중 감소, 입술 주위 저림 등의 증상이 나타날 수 있는데 햇빛을 피하고, 별도의 비타민 D 보충제나 칼슘 보충제를 끊고, 하루 물 8잔 정도를 마시며 기다리면 곧 정상화된다. 그런데 지금껏 알려진 바에 따르면 설령 장기간 고함량을 복용했다 하더라도 위에 나타난 증상이 전부이다. 2016년 4월 미국 연방독극물관리시스템(NPDS, National Pisoning Data System)은 비타민 D 독성 노출에 대한 자료를 발표했다. 수치를 보았을 때 지난 15년간 비타민 D에 대한 부작용 보고가 1,600% 증가했다는 충격적인 발표였다. 그러나 내용을 꼼꼼히 살펴보면 비타민 D와 관련된 특정 병이 증가했다거나 비타민 D 과다 복용으로 사망했다는 내용은 전혀 없다. 보고된 대부분의 부작용 증상들은 가벼운 고칼슘혈증의 증상들로, 이는 보통 감기 및 일반 질환에서도 나타나는 공통적인 가벼운 증상들이다. 단지 제법 심각한 5건의 보고가 있었지만, 2건은 비타민 D 정제를 삼키다 목에 걸려 질식 사고가 난 것이다. 그러나 이는 모든 종류의 정제 섭취에서 나타날 수 있는 문제로, 오히려 비타민 D의 경우 정제의 크기가 상대적으로 작기 때문에 비타민 C에 비하면 훨씬 낮은 빈도로 나타난다. 나머지 3건은 비타민 D 장기 복용에 따라 콩팥 기능이 떨어진 것이다. 그러나 안타깝게도 이들이 어느 정도의 비타민 D를 얼마나 오래 복용했는지, 그리고 부작용이 나타났을 때 비타민 D 수치가 얼마였는지, 당시 어떤 병을 앓고 있었는지 등에 대한 정보가 없어 비타민 D 장기 복용과 신부전과의 연계성을 정확히 파악하기 어렵다.

 

1997년 도슨 휴즈(Dawson-Hughes B) 연구팀은 NEJM에 비타민 D와 칼슘은 노인들의 골밀도 감소와 골절 위험을 감소시키는 것으로 보고하였다. 65세 이상 남녀 389명(남자 176명, 여자 213명)에게 하루 700 IU의 비타민 D와 칼슘 500 mg을 3년간 복용한 결과 골밀도 감소를 지연시켰으며, 골절 발생률도 현저히 감소되었다. 2007년 라페(Joan Lappe) 연구팀의 미국 임상영양 저널(Am J Clin Nutr) 보고에 의하면 칼슘제 1400~1500 mg와 비타민 D3를 하루 1,100 IU씩 4년간 복용한 그룹의 암 발생률은 3%, 칼슘제만 복용한 그룹은 4%, 위약을 복용한 그룹은 7%로 나타나, 비타민 D와 칼슘제를 복용하면 암에 걸릴 확률이 60%나 감소시킴을 보고하였다.

 

지금까지 연구결과에서 밝혀진 사실 중 주목할 점은 비타민 D 독성이나 부작용으로 사망한 사람은 세계적으로 단 한 사람도 없을 뿐만 아니라 독성 증상이 나타난 사람들도 극히 드물다는 사실이다. 106명의 사람들이 자살 시도를 위해 엄청난 양의 비타민 D를 복용했지만 한사람도 성공하지 못했다는 웃지 못 할 얘기도 있다. 오히려 그들의 건강은 좋아졌을 거라 추측할 뿐이다.

 

이제까지 비타민 D는 비타민류에 속하는 영양소로 알려져 왔지만, 첫째 체내에서 합성된다는 점, 2째 식품을 통해 섭취한 비타민 D 형태가 체내에서 다시 신체가 필요로 하는 형태로 변환되어야 한다는 점, 3째 비타민 D가 기능을 나타내고자 하는 조직으로 혈류를 타고 운반되어 세포에 신호전달을 해줌으로써 비로소 조직세포가 비타민 D의 기능을 나타낸다는 점 등 기존의 영양소 비타민 D로서만 알고 있던 것과는 다른 여러 특징을 보이고 있다. 이러한 점이 근래에 여러 방면에서 활발히 연구하여 보고되고 있으며, 비타민 D에 대한 새롭고 흥미로운 기능들이 많이 알려지고 있다. 따라서 뼈를 튼튼하게 한다는 기존의 기능 외에 항암기능, 항염증성 기능, 당뇨병 및 심혈관계 질병 예방기능 등이 보고되고 있다. 원래 비타민(vitamin)의 어원은 ‘우리 몸에 꼭 필요한 물질이지만 체내에서 만들어지지 않기 때문에 외부 식품으로부터 섭취해야만 한다는 정의에 따르면 비타민 D는 비타민에 속하지만, 한편으로는 이러한 정의에서 약간 벗어나서 비타민의 속성에 어긋나는 여러 특성을 가지고 있다. 다른 비타민은 체내에서 합성이 되지 않아 주로 외부 식품으로부터 공급을 받아야 하지만, 비타민 D는 체내 합성만으로도 충분할 수 있다는 점이다.

 

비타민 D는 태양 빛이 있으면 체내에서 콜레스테롤의 일종인 7-데하이드로콜레스테롤로부터 피하조직에서 합성할 수 있다. 비타민 D 공급 식품을 살펴보면 다양한 식품에 널리 함유되어 있지 않아서 주로 생선, 난황 등으로 매우 제한적이다. 이렇게 비타민 D 함유식품이 제한적인 것은 체내에서 합성을 할 수 있기 때문에 외부로부터의 섭취에 크게 신경을 쓰지 않아도 되어 자연환경적인 설정이라고도 볼 수 있다. 우리 몸이 꼭 필요로 하면서도 체내 합성이 되지 않아 식품으로부터 섭취해야 하는 영양소들은 오히려 다양한 식품들에 골고루 들어 있어서(무기질인 인의 경우가 이에 해당됨) 일상적인 식품 섭취만으로도 쉽게 결핍되지 않도록 해 놓은 것이 현명한 자연의 섭리이다. 또한 식품으로부터 섭취를 한 비타민 D도 다른 비타민들과 같이 우리 몸에서 흡수된 형태 그대로 기능을 하는 것이 아니고, 체내에서 조직세포들이 신체가 원하는 비타민 D의 형태로 바꾸어서 쓰는 점도 다른 비타민들과는 다른 점이다. 즉, 활성형 비타민은 수산화 반응을 2번 받아 총 3개의 수산화기(-OH)를 가진다. 하나는 처음부터 있던 것이고, 간에서의 수산화반응과 콩팥에서의 수산화 반응에 의해 총 3개의 수산화기를 가지게 되기 때문에 활성형 비타민 D는 칼시트리올(calcitriol)이라고도 한다. 칼슘 레벨을 조절하는 호르몬으로 3개(트리)의 수산화기(-OH, ol)를 가져서 그 이름이 만들어 졌다.

 

호르몬은 우리 몸에서 세포에 신호를 전달해서 세포가 이에 반응을 보이도록 하는 일종의 세포신호 전달물질이다. 일반적으로 호르몬은 세포가 만들어서 분비하므로 유전 정보를 가지는 DNA의 염기서열로부터 RNA, 그리고 단백질로 합성되는 과정을 거쳐 만들어지는 경우가 대부분 이에 속한다. 호르몬은 일단 신체의 어느 특정 조직세포에서 만들어지면 그 조직세포들이 분비해서 혈관을 통해 이동해서 멀리 떨어진 표적조세포로 옮겨 가 작동하게 된다. 예를 들어 인슐린의 경우를 생각해 보자. 인슐린은 췌장의 베타세포에서 만들어져서 분비되어 혈관을 타고 원하는 조직 세포로 이동한다. 이때 근육 세포가 운동을 위해 에너지가 필요하다면, 인슐린이 근육세포에게 세포 신호를 줌으로써 혈액 중의 포도당이 근육세포 안으로 들어가서 에너지를 만들 수 있도록 한다. 이러한 과정을 통해서 인슐린은 혈액중의 혈당을 조절하는 작용을 하게 된다. 이러한 설명에 근거하면 비타민 D가 비록 단백질은 아니지만 체내의 피부조직, 간 조직을 거쳐 최종적으로 콩팥세포에서 활성형 비타민 D가 만들어져 혈관을 통해 몸의 각 필요 조직에 가서 세포에 신호를 주고, 이에 대한 세포 기능이 나타나는 과정이 호르몬과 유사하다고 볼 수 있다. 따라서 근래에는 비타민 D를 비타민이라 국한하지 않고 호르몬으로도 보는 것이다.

 

비타민 D는 스테로이드 호르몬과 유사한 프로호르몬으로 작용하는 것으로 알려지면서 그 중요성이 부각되었다. 1971년에 내분비학자인 홀릭(Michael Holick)과 노먼(Anthony Norman)이 비타민 D3의 활성 형태인 1-α,25-디하이드록시비타민(dihydroxyvitamin, 또는 calcitriol)을 최초로 발견하였다. 비타민 D 호르몬의 구조가 명확히 밝혀지고 난 뒤, 1974년에 브럼바우(Brumbaug PF)와 하우슬러(Mark Haussler)가 비타민 D와 결합하는 비타민 D 수용체를 발견하였다. 비타민 D 호르몬은 칼슘 항상성에 있어서 부갑상선 호르몬과 함께 기능을 하는데, 혈액의 칼슘 이온(Ca2+) 농도를 감지하여 뼈와 혈액 간의 칼슘 이온 균형을 조절한다. 비타민 D 호르몬은 혈액의 칼슘 이온 농도를 높이는 역할을 하는데, 장에서 음식으로부터 칼슘 이온을 흡수하는 작용을 촉진하고, 소변으로 배출되는 칼슘 이온의 재흡수를 도와 배출하는 양을 최소화한다. 또한 뼈에서는 칼슘 이온 유리를 촉진한다. 이러한 조절 기전은 비타민 D 호르몬이 세포의 핵에 있는 수용체에 결합하여 칼슘 이온을 흡수하는 데 필수적인 칼슘 이온 결합 단백질(Ca2+-binding protein)의 생성을 활성화시켜 이루어진다. 비타민 D는 혈관 건강에도 큰 영향을 미친다. 특히 혈관 건강의 핵심인 혈당 조절에 중요한 역할을 한다. 비타민 D 호르몬은 췌장의 인슐린 분비 세포를 자극해서 인슐린이 원활하게 나오도록 도울 뿐만 아니라 인슐린을 분비하는 베타세포의 기능을 재생시키는 작용도 한다.

 

미국의 한 연구진이 130명의 당뇨병 환자를 대상으로 실험을 해보니, 비타민 D가 낮을수록 혈당 조절이 잘 되지 않는 것을 확인했다. 실제로 당뇨병 환자들 중 비타민 D가 부족한 경우 이를 치료적 요법으로 보충했을 때 혈당 조절에 훨씬 도움이 된다는 사실이 보고됐다. 비타민 D 호르몬은 혈압, 콜레스테롤을 낮추는 데도 효과를 보인다. 우리 몸에는 혈압을 높이는 효소인 레닌이 있는데 비타민 D는 레닌이 필요 이상으로 분비되는 것을 억제하여 과도하게 혈압이 올라가는 것을 막아준다. 비타민 D가 정상 수치로 분비되면 간에서 콜레스테롤을 분해하는 역할을 원활하게 수행하여 고지혈증을 예방하는 효과도 있다. 비타민 D는 복부비만과도 직결되는데 미국의 연구 결과, 비타민 D가 부족한 사람들의 뱃살이 훨씬 더 심각했다. 비타민 D 호르몬이 지방을 분해하는 역할 때문이다. 비타민 D가 부족하면 겨울 효과로 인해 살이 찐다. 겨울 효과는 비타민 D가 부족하면 우리 몸이 계절 상황을 겨울로 착각한다는 것이다. 이러한 작용들이 모여 비타민 D 호르몬이 부족할 경우 당뇨 발병 위험은 약 1.5배, 심혈관 질환의 발병 위험은 2배가량 높아진다.

 

칼슘 섭취가 부족하거나 다른 원인으로 인해 혈중의 칼슘 농도가 부족하면 부갑상선에서 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone, PTH)이 분비된다. 부갑상선 호르몬은 뼈를 파괴시켜 칼슘을 유리시켜 칼슘의 혈중 농도를 상승시켜 주게 된다. 뿐만 아니라 부갑상선 호르몬은 비타민 D를 활성화시켜준다. 활성화된 비타민 D는 소장에서 칼슘 흡수를 증가시킨다. 갑상선 호르몬인 칼시토닌(calcitonin)은 혈중에 있는 칼슘을 뼈 속으로 집어넣어 뼈를 재생시켜 주는 호르몬이다. 칼슘의 혈중 농도가 높으면 갑상선에서 갑상선 호르몬인 칼시토닌이 분비되어 혈중 칼슘을 뼈로 유입시켜 뼈가 재생되게 한다. 칼슘의 혈중 농도가 낮아지면 부갑상선에서 호르몬(PTH)이 분비되어 뼈를 파괴시켜 혈중 칼슘 농도를 증가시켜 준다. 비타민 D를 많이 섭취하는 사람은 비타민 D의 혈중 농도가 올라간다. 이와 역 비례하여 혈중 부갑상선 호르몬의 농도는 감소한다. 부갑상선 호르몬 농도가 감소하면 뼈의 파괴보다는 뼈의 재생이 촉진된다. 비타민 D를 적게 섭취하는 사람은 비타민 D의 혈중 농도가 감소한다. 이와 역 비례하여 혈중 부갑상선 호르몬의 농도는 증가한다. 부갑상선 호르몬이 증가하면 뼈의 재생보다는 뼈의 파괴가 촉진된다. 비타민 D를 충분량 섭취한 상태에서는 칼슘 하루 복용량을 800mg 이하로 제한해야 한다. 하루 칼슘 800mg 이상에서는 칼슘을 증량할수록 부갑상선 호르몬의 혈중 농도가 증가하여 뼈가 계속 파괴되기 때문이다. 그러나 비타민 D를 충분량 섭취 못 한 사람은 칼슘 복용량을 하루 1,000mg 이상 복용해도 부갑상선 호르몬의 혈중 농도는 항상 정상 수치 이상이 된다. 따라서 뼈는 재생보다는 파괴되는 방향이다. 어떤 경우라도 비타민 D만은 충분량 섭취해야 한다.

 

칼슘은 다양한 세포 과정에서 중요한 역할을 하여 칼슘 이온은 세포막에서 세포 내로 들어가 세포외정보를 전달하는 세포냐 2차 전령으로 작용한다. 그러므로 혈중 이온화 칼슘 농도를 아주 엄격하게 조절하고 있다. 뼈는 칼슘과 인산을 주로 하는 하이드록시아파타이트라는 광물질로 만들어 진다. 그러므로 인산 역시 중요해서, 에너지인 ATP의 한 부분으로 존재하지만, 칼슘 이온과 달리 혈중 인산 이온 농도는 아주 엄격하게 조절되지는 않으며, 혈중 인산 농도는 하루 중에도 오르내리며, 특히 식후에 심하다. 칼슘 항상성과 인산 농도는 2가지 이유로 본질적으로 묶여 있다. 즉, 첫째로 칼슘 이온과 인산 이온은 하이드록시아파타이트 결정[Ca10(PO4)6OH2]의 주요 구성요소로 뼈의 미네랄의 주성분이다. 2번째는 칼슘과 인산 이온은 같은 호르몬에 의해 조절되는데, 부갑상선호르몬, 활성형 비타민 D3에 의해 주로 조절되며, 이보다 약하지만 칼시토닌도 관여한다. 이들 3가지 호르몬은 3가지 기관인 뼈, 콩팥 및 위장관에 작용하여 혈중의 칼슘과 인산 이온 농도를 조절한다. 그럼에도 불구하고 이들 호르몬의 작용은 전형적으로 반대작용을 나타내, 한 이온의 수준을 상승시키면, 다른 이온은 낮추는 작용을 한다. 많은 분들이 알고 있듯이 우리 몸에서 혈중에서 일정 수준으로 유지되어야 하는 것이 혈당(포도당 농도)과 칼슘 농도이다. 공복 혈당의 경우 70~99 mg/dL이면 정상, 100~125 mg/dL이 당뇨병 전단계, 8시간 이상 공복 후 측정한 혈당이 126 mg/dL 이상이면 당뇨병으로 본다. 정상적인 혈중 칼슘 농도는 8.5~10.5 mg/dL이다. 공복혈당은 식후 2시간 뒤 재는 혈당이며, 공복혈당이 정상이지만 식후 2시간 혈당이 200 mg/이가 되는 사람도 있다. 이렇듯 혈당의 경우 정상 허용 범위가 넓은 반면에 혈중 칼슘 농도는 ± 5% 정도로 좁아 이 수치를 유지하지 못할 경우 심각한 문제가 발생할 수 있다.

 

비타민 D 주사의 효능으로는 골다공증 예방, 면역력 증강, 우울증 예방 등이 있다. 비타민 D가 부족할 경우 고용량(10,000 IU) 경구용 영양제를 꾸준히 2달 정도 복용해도 혈중 농도는 10 ng/mL 정도 상승하는데 그치는 경우 가 많다. 이에 비해 비타민 D 주사는 한 번 맞으면 평균 20 ng/mL이 상승하며 몇 달간 이 농도가 유지되기 때문에 빠른 효과를 원할 경우 주사가 적당할 수 있다. 비타민 D 주사 성분은 비타민 D3 즉, 콜레칼시페롤(cholecalciferol)이다. 비타민 D 주사는 1회 맞을 경우 혈중에서 25-하이드록시 비타민 D 의 양이 평균 20 ng/mL 정도까지 상승하여 3달 정도 유지되므로 3개월 간격으로 맞는 것을 권장한다. 30 ng/mL 이상이 되면 각 종 질환의 발병 위험을 낮추는데 도움이 된다. 체내 비타민 D 적정 농도는 40~60 ng/mL을 유지하는 것이 좋으며, 100 ng/mL을 초과하면 신장결석이나 신부전증 등 부작용을 유발할 수 있다. 비타민 D의 과잉섭취로 인한 중독증상의 발생에 영향을 미치는 요인은 다양하며, 독성 증상을 유발하는 비타민 D의 섭취량 또한 아직까지 불분명하다. 2001년 DeLuca 등(FASEB 15(14):2579-2585)은 고칼슘혈증 등의 독성은 하루 25,000IU 이상의 비타민 D 섭취 시, 즉 상응하는 혈중 25-하이드록시비타민 D 농도가 500 nmol/L인 경우에 발생한다고 보고하였다. 2007년 Hathcock 등(Am J Clin Nutr 85(1):6-18)은 20여 편의 연구결과를 종합한 결과 하루 10,000 IU 이하의 비타민 D의 섭취는 부작용의 발생과 관련성이 없다고 보고하였다. 대부분의 연구에서 비타민 D의 독성이 나타나는 역치를 하루 10,000-40,000 IU 사이로 보고하고 있다. 또한 혈중 25-하이드록시비타민 D 농도 500-600 nmol/L 이하에서는 독성 작용의 보고가 없으며, 실제 독성 작용과의 관련성은 혈중 25-하이드록시비타민 D 농도 750 nmol/L(300 ng/mL) 이상에서 보고되었다(Jones G : Am J Clin Nutr 2008, (88(2):582S-586S).

 

폐결핵이나 건선으로 인한 관절염, 다발성경화증, 튜마티스성 관절염 같은 자가면역 질환에는 비타민 D3를 하루 2,000~3,000 IU씩 복용한다. 오메가-3 지방산에 비타민 D가 1,000 IU 함유된 것을 복용하면 도움이 되기도 한다. 일반인은 하루 2,400 IU씩 복용해도 부작용이 거의 나타나지 않지만 3,800 IU 이상을 장기복용하면 칼슘과다증이 될 가능성도 있다. 하루 50,000~100,000 IU를 장기간 복용하면 칼슘과다증이 된다. 이 경우 콩팥, 혈관, 심장, 폐 등의 조직에 칼슘이 침착되어 조직 경화가 된다. 임산부나 수유모는 의사의 별도지시 없이 하루 권장량 400 IU 이상은 복용하지 말아야 한다. 보통 임산부와 수유모용 종합비타민에 400 IU가 들어 있고, 일반 종합 비타민에 200 IU, 칼슘제에 400~600 IU의 비타민 D가 들어 있으므로 라벨을 잘 살펴 용량을 조절하는 것이 좋다. 디곡신 같은 심장약을 복용하는 환자는 비타민 D를 하루 2,000 IU 이상 복용하지 않아야 하는데, 부정맥이 생길 수 있기 때문이다.

 kkp304@hanmail.net

 

*필자/박광균

 

 1975 연세대학교 이과대학 생화학과 졸업(이학사)

1980 연세대학교 치과대학 치의학과 졸업(치의학사)

1988 연세대학교 대학원 의학과 졸업(의학박사)

2004 연세대학교 보건대학원 의료와 법 고위자과정 

 

1986~1990 연세대학교 원주의과대학 생화학 전임강사

1990~1996 연세대학교 의과대학 생화학-분자생물학교실 조교수

1996~2000 연세대학교 치과대학 구강생물학교실 부교수

1996~2018 연세대학교 치과대학 구강생물학교실 교수 

 

1990~1993 미국 University of Wisconsin, Madison, School of Medicine, Dept of Biochemistry 방문교수

2002~2005 미국 University of Pennsylvania School of Dental Medicine, Dept. of Biochemistry 방문교수 

 

2006~2009 한국학술진흥재단 생명과학단장

2008~2009 한국학술진흥재단 의생명단장, 자연과학단장, 공학단장 겸임, 한국연구재단 의약학단장 

 

1990~현재  미국 암학회 회원

1994~2000 International Society for Study of Xenobiotics 회원

1995~1996 한국생화학분자생물학회 기획간사

1996~1998 대한생화학분자생물학회 학술이사

2006~2008 한국독성학회 이사

2005~2006 대한암학회 이사

2006~2008 한국약용작물학회 부회장

2009~2010 대한암예방학회 회장

2009~2010 생화학분자생물학회 부회장

2018~현재 연세대학교 명예교수.

    
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