작용기전
▨ 분포
비타민 D가 순환계로 이동되면 비타민 D 결합 단백질과 결합하여서 혈액 내에서 순환된다. 비타민D가 간으로 이동되면 비타민 D-25 hydroxylase의 촉매 작용에 의해서 촉진되는 hydroxylation 반응에 의해서 25-hydroxyvitamin D[25-(OH)-D]를 생성하게 되는데, 혈액 내를 순환하는 비타민 D의 주요 형태는 바로 이 25-(OH)D이다.
간에서 25-(OH)D의 합성은 비타민 D, 25-(Oh)D, 1,25-(OH)2D의 함량에 따라서 negative feedback 기전에 의해서 조절되나 이 조절 기전은 햇빛이나 비타민 D의 섭취를 통해서 혈액의 25-(OH)D의 양을 조절시키는 것인 만큼 25-(OH)D의 합성을 확실하게 조절하지는 못한다.
한편, 간세포가 비타민 D를 hydroxylation 시켜서 25-(OH)D를 합성하는 주요 기관이지만, 간 이외의 조직세포에서도 hydroxylation이 가능하다. 콜레스테롤-25-hydroxylase도 비타민 D를 hydroxylation시킬 수 있는 것으로 추정된다.
간의 주요 부분에 질환을 가지고 있거나 담즙 생산이 되지 않는 환자는 혈액 내의 25-(OH)D의 농도가 낮다.
이것은 소화기장에서의 비타민 D 흡수 장애나 간에서 비타민 D를 hydroxylation 시키는 비타민 D-25 hydroxylase의 저장량이 감소되었기 때문이다. 혈액 내를 순환하는 비타민 D의 주요 형태는 25-(OH)D이지만, 25-(OH)D는 생리적으로 불활성이다.
25-(OH)D는 신장세포 내로 이동되어서 25-(OH)D-1α-hydroxylase의 작용에 의해 1,25-(OH)2D로 전환되면서 비로소 활성을 띠게 된다.
정상적인 경우에 1,25-(OH)2D를 생성하는 주요 기관은 신장이지만, 임신 중에는 태아의 칼슘 요구량이 증가함에 따라 태반도 1,25-(OH)2D의 생성에 중요한 역할을 한다.
많은 세포배양 실험에 따르면 신장 이외의 조직에서도 태반세포, 사람의 골세포, 촉진된 단핵구 등에서 1,25-(OH)2D의 생성이 일어난다고 보고하고 있다.
그러나 두 신장 모두를 제거하거나 만성 신장 장애를 가진 환자들은 혈액중 1,25-(OH)2D의 농도가 매우 낮아서 거의 감지되지 않는 정도이다.
그러므로 신장은 칼슘대사를 조절하는 비타민 D를 활성화시키는 주요 기관임을 알 수 있다.
25-(OH)D는 1,25-(OH)2D 뿐만 아니라 여러가지 hydroxylase에 대한 수매질(substrates)로써 작용하여, 비타민 D의 23, 24, 26 위치에서 hydroxylation과 산화가 일어난다.
이러한 대사산물의 생리적 중요성은 확실하지 않지만, 이 대사산물은 1,25-(OH)2D의 비활성화나 제거의 역할을 하는 것으로 사료된다.
이러한 비타민 D의 대사산물들은 거의 생리적으로 불활성이며 정상적인 경우에는 존재하지 않고 단지 독성이 있는 상태에서만 존재하기 때문에 비타민 D의 작용과는 무관하다고 여겨진다.
▨대사 & 배설
피부에서의 비타민 D 합성과 1,25-(Oh)2D3로의 대사는 우리 신체 내에서 정교하게 조절되는데, 우선 피부에서 햇빛에 의해 provitamin D3와 비타민 D3의 총 합성량이 조절된다.
일단 비타민 D가 혈액으로 이동되면 지방질 속에서 저장되거나 간에서 25-(OH)D의 형태로 대사된다.
비타민 대사에서 가장 중요한 단계는 신장에 의한 1,25-(OH)2D의 합성과정이다.
체내의 칼슘이 고갈되면 혈액 내 칼슘 양이온의 양이 감소하고, 혈액 내의 칼슘 농도가 감소하면 부갑상선이 이를 인지하고 부갑상선 호르몬의 합성과 분비를 촉진시킨다.
칼슘 대사에서 부갑상선 호르몬은 신장의 여과액으로부터 칼슘의 재흡수를 증가시키고, 신장 세포에서 1,25-(OH)2D의 합성을 증가시킨다.
합성된 1,25-(OH)2D는 소화기장에서 소화기장의 칼슘 흡수를 증가시키며, 또한 부갑상선 호르몬과 함께 monocytic stem cell이 파골세포(osteoclast)가 되도록 유도하는 작용을 함으로써, 뼈에 저장되어 있는 칼슘을 이동하게 한다.
부갑상선 호르몬이 혈청 내의 인의 양을 감소시키면, 이 저혈청인증이 궁극적으로 신장에 있는 1α-hydroxylase의 활성이 증가되는 것으로 알려지고 있다.
건강한 사람에게서 인의 섭취를 제한하면 혈액 내를 순환하는 1,25-(OH)2D의 농도가 정상보다 약 80% 이상이 증가하는데, 이러한 증가는 혈청 내 1,25-(OH)2D의 농도는 급격히 감소하여 인을 보충 섭취한 지 2~4일 내에 최저의 농도로 감소하였다. 인을 보충 섭취한지 10일이 되면 혈청 내 1,25-(OH)2D의 농도는 인을 정상적으로 섭취할 때에 비해서 약 29% 감소하는 현상을 보였다.
특정한 생리적 상태에서는 칼슘, 인, 부갑상선 호르몬 이외의 다른 요인들이 25-(OH)D-1α-hydroxylase의 활성을 조절할 수 있다.
임신, 수유와 성장기 동안 체내의 칼슘 요구량이 증가할 때 소화기장의 칼슘 이동 효율이 증가한다. 1,25-(OH)2D는 소화기장에서 칼슘의 흡수를 증가시키는 중요한 호르몬이기 때문에 이러한 시기에 분비되는 성장 호르몬, 프로락틴, estrogen 등과 같은 호르몬이 직접 또는 간접적으로 신장 내에서 1,25-(OH)2D의 합성을 촉진시킬 수 있는 것으로 사료된다.
Estrogen은 닭에서 1,25-(OH)2D의 합성을 조절하는 데 중요한 역할을 하지만 사람에게서 신장에서의 1,25-(OH)2D 합성에 필수적인 역할을 하는 것으로 보여지지는 않는다.
여자의 경우에 혈액 내를 순환하는 1,25-(OH)2D의 농도는 폐경 전, 후에 차이가 없었다.
더욱이 신경성 식욕불량증(anorexia nervosa)에 의해서 estrogen의 분비가 결핍된 여자에게서도 혈청 내 1,25-(OH)2D의 농도는 정상치에 비해서 감소하지 않았다.
인체 내에서 하는 일
- 1)칼슘과 인의 흡수를 촉진한다.
2)골광화( Bone mineralization)작용을 촉진한다.
체내칼슘의 항상성유지
3)혈중 칼슘농도를 조절한다.
4)인체의 면역시스템 및 암 예방에도 관여한다.
비타민D는 유방암과 결장암에 대항해서 특히, 많은 항암특성들을 발휘한다.
5)세포분열 및 증식에 관여한다.
6)기타 인슐린 분비 및 갑상선호르몬 분비에 필요하다.
생식기능을 나타낸다.
유전자 조절기능이 있다 (RNA 합성을 활성화시킨다.)
건선에 유효하다. (피부세포에는 비타민D receptor가 존재)
임상 응용
- 1)골다공증과 골연화증을 치료한다.
폐경기 이후 여성의 골다공증 예방의 최선의 방법은 에스트로겐, 프로게스테론, Ca, Mg, 붕소 등을 쓰는 것이다. 비타민D는 칼슘흡수를 촉진하여 골다공증에 있어서 골화(骨化)를 촉진한다.
골연화증은 뼈의 mineralization이 감소되는 것으로 비타민D의 결핍에 의해 야기된다. 골연화증은 성인의 구루병이라고 할 수 있다. 골연화증환자는 골반 뼈의 골절위험이 증가된다.
노인층은 비타민D가 결핍되기 쉬우므로 골다공증이 아니라고 하더라도 골연화증예방을 위해 비타민D를 보충해 줄 필요가 있다.
2)건선치료에 유효하다.
3)면역증강작용 : 비타민D는 결핵치료를 촉진하는 것으로 알려졌으며 calcitriol은 대식세포를 자극하여 백혈구로 하여금 결핵균과 싸워 세균의 증식을 억제하는 것으로 밝혀졌다.
4)심혈관과 비타민D
고혈압이 되면 심혈관 질환이 일어나기 쉬운데, 고혈압과 칼슘사이에는 역관계가 성립한다. 칼슘은 여러 가지 기전을 통해 혈압을 낮춘다.(PTH 생산 감소,평활근 수축의 변화 등) 칼슘대사는 PTH, 칼시토닌, 비타민 D에 의해 조절되며, 비타민 D를 투여하면 일부 고혈압환자의 혈압을 낮출 수 있다.
PTH는 부갑상선 호르몬으로 뼈 속의 칼슘을 빼내어 혈중 칼슘을 유지해주는 역할을 하며 칼시토닌은 갑상선호르몬으로 혈중 칼슘을 뼈 속에 침착시키는 작용을 한다.
5)치아건강과 비타민D
비타민D는 상아질을 튼튼히 하며, 충치를 예방하고, 치아의 맹출(위로 치솟음)을 가라앉게 하고 치조농루를 막아준다.
6)비타민A와 함께 감기를 억제
7)식이 중에 비타민D가 부족하면 위산부족이 된다.
8)비타민D 5만 단위에 칼슘 1g을 투여하여 근시가 개선되었다.
9)비타민D 5만 단위를 7주간 투여하여 알러지성 결막염이 개선되었다.
10)A 와 D를 동시에 투여한 그룹에서 80%가 감기횟수가 감소 또는 개선되었다.
복용량 범위
- 1)우리나라 권장량
(1)생후 3개월~성장기 : 400IU/d
(2)성인 : 200IU/d
(3)임신부 : 400IU/d
ODI(1일 최적 섭취량) : 남녀 공히 400-800 IU/d
비타민 D 1 mcg = 40 IU 와 같음
2)미국인의 권장량
(1)RDA : 400IU /d
(2)어린이와 수유 또는 임산부 : 400IU/d
(3)보통성인 : 200IU/d
3)필요량 증가요인
노인층 : 태양에 노출될 기회가 적고 비타민D 함유식품의 섭취가 적고, 총 칼로리의 섭취도 적기 때문에 신장에서의 1-hydroxylase의 역가도 감소됨 (600-800IU/d)
만성 음주자, 우유 안 먹는 사람, 흡수장애가 있는 사람, 직업상 태양노출이 적은 사람 등은 보충필요. 조산아나 체중 미달된 신생아도 보충필요
비타민D의 영양 권장량 : 200-400IU/d (미국)
햇볕을 받지 못하는 노인이나 위도 북부지역에 사는 사람들 : 매일 400-800IU/d의 흡수량 필요
대부분의 성인들과 어린이, 청소년 들의 경우 하루 400IU보다 많은 양을 섭취하는 것은 바람직하지 않다.
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