미국 FNB : IOM ( 영양소 섭취량) 용량 변화  

Food and Nutrition Board, Institute of Medicine, National Academy, www.nap.edu

​EAR-평균필요량, RDA-권장섭취량, UL-(상한섭취량)

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위의 표는 현대인에게 비타민D의 필요성과 비타민D부족을 단적으로 나타내는 내용입니다.

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미국 식품영양 위원회(FNB:IOM)에서 권장하는 용량을 이전 것과 비교하여 도표로 만들어 보았습니다.1일 권장량과 상한섭취량이 2배정도 증가 하였다는 것은 ,공식적으로 정부에서 비타민D 부족이 심각 하다는 것을 인정한 것이고 그동안 여러 전문가들의 다양한 실험과 역학적 연구의 결과이기도 합니다.

National Health and Nutrition Examination Survey 자료를 분석한 결과에 따르면, 1988-1994 년도에 비해 2001-2004년도 미국 성인의 평균 25(OH)D 농도는 6ng/mL가 떨어진 24ng/mL로, 23%만이 30ng/mL 이상을 유지하는 것으로 나타났고,이전에 시행되었던 다양한 코호트 연구에서도 대상자의 52-77%가 비타민 D부족이나 결핍에 해당하는 것으로 나타났습니다.

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우리나라의 경우에도 2008년 국민건강영양조사에 따르면 남성의 86.8%,여성의 93.3%가 30ng/mL미만에 해당하고, 골다공증을 동반한 폐경여성을 대상으로 조사에서는 92%가 30ng/mL 미만에 해당하였고, 12 ng/mL 미만인경우도 57%나 되어 이제 비타민 D 부족은 우리나라를 포함하여 전 세계적으로 심각한 건강문제가 되었음을 알수 있습니다.

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비타민 D는 뼈의 성장과 유지, 무기질 항상성을 유지하는데 중요한 호르몬으로 알려져 있으나, 즉 비타민D가음식물이나 피부에서 생성돼 간을 거쳐 신장에서 활성형 비타민D가 되어 장에서 칼슘을 흡수해서 뼈를 튼튼하게 한다 는 고전적 내용이었으나 연구에 의하면, 인체 내 다양한 조직과 세포에서 비타민 D 수용체(vitamin D

receptor, VDR)가 발견 되었을 뿐만 아니라, 비타민 D를 활성형으로 전환 하는데 필요한 1-α hydroxylase도다양한 조직과 세포에서 발현되는 것이 알려지면서 비타민D 작용에 대한 새로운 조명이 이루어지고 있습니다.신장에서만 활성형 비타민D을 만드는것이 아니라 신체 다양한 조직과 세포에서 활성형 비타민D를 만든다는 것입니다

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이러한 발견은 비타민 D가 뼈나 무기질 항상성 유지 이외에 다양한 조직이나 기관에서 작용하여 각종 인체내항상성을 유지하는데 필수적인 요소일 뿐 아니라 골격근이나 당 대사,혈관과 심장, 면역조절, 세포증식과 연관된 다양한 작용이 밝혀지면서 새롭게 주목을 받고 있고, 이것을 뒷받침하는 다양한 실험실 연구나 역학연구가 진행되고 있습니다.



위 그림은 닥터 홀릭 박사가 2007년 NEJM에 발표한 리뷰저널에 실린 그림으로 ,비타민 D의 생성과 골대사에 관한 내용을 간단하게 정리한 내용입니다(Bone mineral metabolism)

​비타민D는 5가지 형태(D1-D5)가 있지만 가장 널리 연구된 것이 비타민 D2와 D3입니다.

비타민 D2 (ergocalciferol)는 주로 식물성 플랑크톤(phytoplankton)과 무척추동물,곰팡이(효모)에서 햇빛을받아 합성되며 척추동물에서는 합성되지 않습니다, D2로 나온 보충제는 효모나 버섯류에 자외선B를 조사해만듭니다

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비타민 D3 (cholecalciferol)는 척추동물에서 합성 되는데, D3형태로 나오는 보충제는 양털에서 추출한 오일에 자외선을 조사해 만듭니다.

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D3는 D2비해  생체 이용률(혈중 비타민D농도를 더 높힘)이 높은 것으로 알려져 있습니다

(1) Evidence that vitamin D3 increases serum 25-hydroxyvitamin D more efficiently   than does vitamin D2. 

    ​ Am J Clin Nutr 1998;68:854–8.

(2) Vitamin D2 is much less effective than vitamin D3 in humans.    J Clin Endocrinol Metab 2004;89:5387–91.

(3) Vitamin D3 Is More Potent Than Vitamin D2 in Humans.  J Clin Endocrinol Metab, March 2011, 96(3):E447–E452

사람에서 비타민D는 피부의 각질세포와 섬유 모세포 형질막에 있는7-디하이드로콜레스테롤(7-dehydrocholesterol)이 자외선 B에 의해 비타민 D3로 전환되어 합성됩니다

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피부에서 합성되거나 음식을 통해 섭취된 비타민 D는 직접 또는 림프계를 통해 혈액으로 들어와 비타민D 결합단백질과 결합하여 순환하다 지방조직에 저장되거나 간을 거치면서 25-히드록시 비타민D(25-hydroxyvitaminD, 25(OH)D)로 전환되고, 이는 다시 신장을 거치면서(CYP27B1) 활성형 비타민인 1,25-디히드록시비타민 D (1,25-dihydroxy vitamin D,  1,25(OH)₂D)로 전환됩니다.

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활성형 비타민D(1,25(OH)₂D)의 생성,억제는 체내 칼슘과 인 ,부갑상선 호르몬에 의해 밀접한 상관관계를 가지며 위의 그림처럼 조절됩니다.

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이렇게 생성된 1,25(OH)D는 표적기관에서 두 가지 경로를 통해 작용하는데 하나는 비유전체 작용(nongenomic action)에 의해 전압-의존성 칼슘통로(voltage dependent calcium channels)를 활성화하는 빠른 경로이고,다른 하나는 VDR에 결합함으로써 유전체 작용(genomic action)을 유발하는 느린 경로입니다.

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1,25(OH)D는 소장세포에서 비타민 D 의존-칼슘수송단백질의 생성을 조절하며 칼슘과 인의 흡수를 증가시키고.비타민 D 결핍이 있을 때 인체는 식이를 통해 들어오는 칼슘의 10-15%만을 흡수할 수 있지만, 비타민 D가 충분한 상태에서는 흡수율이 30-40%까지 증가됩니다.

한편, 비타민 D가 충분하여 장에서의 칼슘 흡수가 잘 이루어지면 부갑상선호르몬의 농도가 낮아지므로 부갑상선호르몬에 의한 골 흡수 증가도 간접적으로 억제하는 작용을 한다. 일반적으로 25(OH)D 혈중 농도가 30-40 ng/mL에 이르면 부갑상선호르몬 분비가 억제되며, 소장에서의 칼슘흡수도 최대가 됩니다(즉 혈중 농도가 30이상은 되야 소장의 칼슘흡수가 최대로 되며 부갑상선호르몬 분비도 안정화되어 일정하게 유지됩니다 )

고전적으로 1,25(OH)₂D는 신장에서 합성되고 부갑상선호르몬(PTH)이나 섬유모세포 성장인자23 (Fibroblast Growth Factor 23, FGF23)에 의해 합성이 촉진되거나 억제 됩니다,그러나 신장이외에도 뼈,소장,갑상선,피부, 전립선, 유방, 대장, 폐, 뇌, 대식세포, 활성화된 T세포와 B세포 등 인체 대부분의 조직과 세포에 VDR(비타민D 수용체)이 있고, 자체적으로 1α-수산화효소를 가지고 있어 혈중 25(OH)D를 1,25(OH)₂D로 전환하여 이용할 수 있습니다.

이처럼 신장 외의 조직이나 세포에서 생성되는 1,25(OH)D는 세포증식이나 사멸, 분화, 혈관생성, 면역조절과 같은 숙주방어기전에 관여하며, 측분비(paracrine)나 자가분비(intracrine)를 통해 국소적으로 작용하고, 사이토카인에 의해 조절됩니다. 또한 국소적으로 생성되는 1,25(OH)D는 칼슘대사에 관여하지 않고 전신 호르몬에 의한 조절도 받지 않기 때문에 25(OH)D가 부족하면 조직이나 세포 내에 1,25(OH)₂D도 부족하게 됩니다.

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       비타민D2 = ergocalciferol , 비타민D3 = cholecalciferol

​       25(OH)D = 25-hydroxyvitamin D = calcidiol =calcifediol= 비활성형 비타민D (간에서 생성)

​       1,25(OH)₂D =1,25-dihydroxyvitaminD =calcitriol=활성형 비타민D(신장,여러 기관,세포에서 생성)

​       1OHase = 1α수산화효소 = 25-dihydroxyvitminD-1α hydroxylase =CYP27B1

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아래 그림은 비타민D의 기능 중 칼슘대사 이외에, 호르몬 분비조절 (부갑상선호르몬, 레닌 ,인슈린)과 면역조절 (대식세포의 카테리시딘 생성, 사이토카인 조절 ,면역글로블린 생성), 세포성장과 분화조절 (p21,p27)에 관해 간략하게 그림으로 나타낸 것입니다