|
자누리 산악회
비타민 C와 위암
비타민 C와 괴혈병의 역사
Hippocrates의 저서에도 괴혈병 기록이 있다고 하며21) 십자군 원정대, 신대륙 탐
험대, 아프리카 희망봉을 돌아서 장기간 항해를 하던 선원들, 북미에서는 서부 개척
자와 남북전쟁때, 죄수중에서, 흉년과 기근시에, 괴혈병 환자가 많았다고 한다30). 최
근 10년동안에도 전쟁 및 분쟁으로 인해 생겨난 아프리카의 5군데의 난민 수용소 인
원의 1.5%-44%에서 괴혈병이 관찰되었다. 특히 산모 및 노인들이 심하였다105).
이런 괴혈병이 신선한 야채나 과일을 섭취함으로서 치료가 되며 예방이 된다는
것을 경험적으로 알게되어 van Riebeeck J.는 1652년 아프리카의 희망봉을 돌아서
항해하던 Dutch East India Co.소속의 선원에서 발생하던 괴혈병을 치료해 주고 신
선한 야채와 과일을 선박에 공급해 줄 목적으로 South Africa의 희망봉 근처에 Cape
Town이라는 도시를 건설했다고 한다.
또 Sir Gilbert Blane은 1795년 영국의회에서 영국 해군 병사에게는 하루 반 온
스(후에 일 온스)의 lime juice를 의무적으로 공급할 것을 명하는 법률을 제정하고
있으며 영국상선의 선원도 이 규정을 지켜야 한다는 법률이 1844년 영국의회를 통과
하였다고 한다30). 영국해병의 별명이 Limey인 것은 매일 lime juice를 먹지 않으면
안된다는 이 규정에서 유래한다고 하며 괴혈병의 심각성을 인식하고 이를 예방 내지
치료할 수 있었기에 영국이 막강한 해군력을 보유한 Pax Britanica시대를 유지하였
고 서구열강이 아세아, 아프리카, 북.남미, 대양주를 손에 넣을 수 있었겠다는 해석도
가능할 것으로 여겨진다.
이상과 같이 괴혈병의 발병기전이 명확히 밝혀지기 전에 괴혈병의 원인, 치료
및 예방법의 원칙이 이미 확립되었다. 그런데 신선한 야채나 과일중에 괴혈병을 예
방하고 치료할 수 있는 물질이 비타민 C라는 것이 1932년 Szent-Gyorgyi에100) 의해
밝혀졌으나 비타민 C 부족시에 괴혈병이 발병하는 이유에 관해서는 정확히 이해되
지 않은 채 간과되어 왔기에 현재에도 비타민 C의 성인 하루 필요량에 관하여 논란
이 그치지 않고 있는 것이다.
대부분의 의학교과서에 기술된 비타민 C가 동물의 collagen 합성을 위해 존재하
는 물질이라고 기술되어 있다. 이런 견해는 비타민 C의 생체내 기능을 축소 해석한
것으로 여겨지며 비타민 C의 본 모습을 바로 이해하기 위해서는 왜 이런 견해가 성
립되었는 지를 역사적으로 고찰해 볼 필요가 있다. 그런 견해를 유도한 첫 기록은
제일차 세계대전 참전군인중 괴혈병 사망자 부검조직에서 결제조직의 이상과 세포간
연결부분(intercellular cement substance)의 심한 결함에 주목하게 되었고 이것이 괴
혈병의 주증상인 출혈과 감염 호발현상을 설명할 수 있는 기전일 것이라고 지적한
Aschoff K.A.I. & Koch W.(1919년)9)로 부터 비롯된 것이다.
또한 기니픽을 이용하여 16년간(1926-42년) 연구한 Wolbach S.B.등의110,111) 연구
와 1929년의 Saitta S.의93) 기니픽 괴혈병 연구에서도 괴혈병의 증상을 설명할 수 있
는 기전으로서 결제조직의 결함이 주된 관찰 사실로 지적되었다.
괴혈병의 전형적 증상인 출혈, 감염 및 뼈의 연화가 발생하는 이유가 이상과 같
이 인체와 기니픽의 부검소견을 이용한 연구로 collagen합성과정이 차단된 탓이라고
해석되어 왔다.
2) 비타민 C의 화학적 성격은 산성물질인 환원제일 뿐이다
그러나 식물은 모두 비타민 C를 합성한다.
Collagen합성에 필요한 proline과 lysine hydroxylation의 조효소 구실에 비타민
C의 존재이유를 국한시키면 어색한 설명이 될 수 밖에 없는 단적인 예라 할 것이다.
이 지구상 모든 식물이 비타민 C를 자체 합성하는 능력을 갖고 있는데 식물체의 구
성성분으로서 collagen을 갖고 있는 식물은 존재하지 않기 때문이다.
무척추동물, 곤충, 물고기는 비타민 C를 합성하지 못한다.
양서류와 파충류와 보통의 조류는 콩팥에서 비타민 C를 합성하는 동물이며 포유
동물은 간에서 비타민 C를 만든다.
그런데 사람을 비롯한 영장류, 기니픽과 열대지방에 사는 일부 고등조류가 비타
민 C를 합성할 수 없는 동물이다.
비타민 C를 자체 합성하지 못하는 동물은 외부로 부터 비타민 C를 공급 받지
않고는 살아가지 못한다29).
또 인체내에서 장기와 조직에 따른 비타민 C 분포를 살펴 보기로 한다.
비타민 C가 무슨 구실을 하는 물질인지 짐작하는 데에 도움을 줄 수 있는 자
료라고 판단되기 때문이다(단위는 mg% 이다).
혈장에는 1, 심장 4, 폐 5, 간과 비장 15, 췌장 22, 고환 25, 뇌와 흉선 30, 눈의
aqueous humor 26, 각막 47, 난소의 황체 120, 뇌하수체 전엽 120, 부신피질 220, 백
혈구 660-1,200.
비타민 C의 인체내 분포도 collagen합성이 왕성한 조직과 별로 관계가 없다는
것을 알 수 있는 자료이다.
먼저 비타민 C의 화학적 성격을 살펴 보면 L-ascorbic acid는 수용액, 특히 알카
리성 수용액중에서, 또 고온에서는 dehydro-L-ascorbic acid로 잘 산화된다.
이 dehydro-L-ascorbic acid는 2,3-diketo-L-gulonic acid로 쉽게 변한다.
L- ascorbic acid와 dehydro-L-ascorbic acid사이의 변환은 산화, 환원반응의 가역적
변환이지만 dehydro-L-ascorbic acid로 부터 2,3-diketo-L-gulonic acid로의 변환은
비가역적 반응이다.
즉 비타민 C는 dehydroascorbic acid로 산화되면서 환원제로서 작용할 본질적
성격을 지닌 물질이라 할 것이다.
이런 화학적 성격을 지닌 비타민 C가 왜 collagen합성에 관여하는 물질인가에
관한 그 자세한 이유는 생화학이 발달하게 된 1980년대 중반에야 해명되었다.
1981년 Bates C.J.는15) 정제한 prolyl hydroxylase와 lysyl hydroxylase는 2가상
태의 철분(Fe++)과 느슨하게 결합하고 있어야 활성형 효소로 작용하며 철분이 산화되
어 3가상태(Fe+++)로 변하면 불활성형의 효소가 되는데 ascorbic acid는 철분을 2가상
태(Fe++)로 유지시켜 주며 효소의 성분인 SH기를 환원상태로 유지시켜 주는 기능이
있기 때문에 ascorbic acid는 collagen합성의 조효소구실을 한다고 하였다.
이런 해석은 1986년 Tubermann L.등이106) proline이나 lysine을 지닌 peptide를
기질로 하고 prolyl hydroxylase 혹은 lysyl hydroxylase에 의한 시험관내
hydroxylation실험으로 사실임이 확인되었다.
Hydroxylation 반응시에 ascorbic acid가 없으면 활성이 소실된 Fe+++-S-enzyme
이 생성되고 ascorbic acid를 첨가하면 3가상태(Fe+++)의 철분을 2가상태(Fe++)로 환원
시키며 그 결과 hydroxylase가 활성을 갖게 된다는 것이다.
이런 연구를 통하여 결제조직 성분인 collagen의 hydroxyproline, hydroxy-
lysine의 post-translational hydroxylation반응에 비타민 C가 어떤 방법으로 관여하
는 지가 밝혀지게 되었으며 collagen합성에서의 구실도 사실은 비타민 C가 생체내에
서 산소가 개입하는 반응에서 redox potential을 떨어뜨리는 강력한 환원력을 지닌
물질이라는 Zilva115), Szent-Gyorgyi100,101), Tillman104), King56,109)등의 1930년대 초기
연구결과에 기초하여야 설명가능하다는 것을 뒤늦게 알게 되었고 collagen합성반응
외에도 산화-환원 반응이 개입된 중요한 생명현상이 있다면 비타민 C가 관여하지
않을 수 없는 물질이라는 것을 예상할 수 있는 것이다.
3) 괴혈병이란 어떤 질환인가?
괴혈병은 비타민 C 결핍증이다.
비타민 C 결핍증 호발조건으로 교과서에서는 아래와 같이 12가지로 적어 놓고
있다.
(1) 생후 1년내 우유에 의존하는 신생아에서
(2) 도시의 빈민층, 특히 노령자에서
(3) 먹는 음식이 까다롭고 괴상한 버릇의 소유자
(4) 집단 급식에 충실한 사람
(5) 감염증 환자
(6) 외상이나 수술
(7) 긴 겨울
(8) 냉동 혹은 열 충격, 태양열 피폭, 화상
(9) 무리한 신체 작업이나 운동, 피로
(10) 수면부족
(11) 흡연과 경구 피임약 복용
(12) 알콜 중독자
그리고 괴혈병에서 관찰되는 증상을 교과서에서 살펴보면 이렇게 적어 놓고 있
다. 전신적 피로감, 하품, 호흡곤란, 두통, 메시꺼움, 변비, 우울, 식욕감퇴, 혈관으로
부터 쉽게 출혈되는 경향, 두부 hair follicle주위의 출혈, 잇몸이 붓거나 출혈, 월경불
순, 뼈나 관절에서의 통증이나 출혈, 창백이나 빈혈, 뼈의 연화.
한국인에서는 소위 정상이며 건강인이라고 하는 사람이라고 하더라도 상기 괴혈
병 증상이라고 하는 것중 하나라도 겪어보지 않았다고 주장할 사람이 드물고 병원을
찾는 환자에서는 흔히 호소하는 증상이며, 이런 것도 질병의 증상이라 할 수 있겠는
가고 의아해 할 정도의 것들이라서 주의하지 않으면 간과하기 쉬운 증상이라 할 것
이다.
또 서구인의 입장에서 관찰된 비타민 C 부족증 호발조건이 한국인의 생활 조건
에서는 존재할 가능성이 전혀 없었다고 주장할 수도 없는 것이다.
한국의 5천년 역사중에는 900번이 넘는 전쟁이 있었다하고 임진왜란, 병자호란
도 있었고 동학란과 청.일 전쟁, 3.1운동과 독립운동, 가까이는 6.25 사변이 있었다.
그리고 흉년과 기근이 드물지 않았던 역사를 가진 나라임에도 불구하고 전쟁과 흉년
과 기근시에 많았다고 서양 사람들이 기록한 괴혈병이 이 한반도에 존재했다는 기록
도 찾아 보기가 어려우며 현행의 의학교육에서도 강조해서 가르치지 않는 주제인 것
이 현실이다.
서구 의학교과서에서 이 지구상에서 괴혈병을 관찰하기가 어렵게 된 질환이라고
언명하였다고 지금 한국에서도 괴혈병은 드문 것일까?
한국인이 비타민 C를 합성하는 이상한 인종이 아니라고 한다면 아무래도 이상한
일이라고 할 수 있는 것이다.
4) 비타민 C 하루 필요량 산정에 대한 비판적 고찰
그런데 본 연구팀은 한국인의 위암예방 목적으로 비타민 C를 대량 섭취(하루
5-10gm)해도 괜찮은 것일가를 알아보기 위한 예비실험을 수행하면서 지난 10년간
총 10톤이상의 ascorbic acid를 경상의대 학생, 교직원, 진주시민에 투여하면서 우리
나라 국민의 대부분이 괴혈병 환자가 아니고서는 도저히 이해할 수 없는 현상을 관
찰할 수 있게 되었다.
중학교 교과서에서는 한국인은 평균적으로 매일 비타민 C의 하루 필요량의
150%를 섭생한다고 한다. 그렇다면 한국에서 관찰되는 비타민 C 부족증 증세들은
없어야 할 것이다. 그런데도 현실은 그렇지가 않았다.
먼저 현재 알려진 비타민 C의 하루 필요량에 관해 알아보기로 한다.
비타민 C의 인간의 하루 필요량은 Nelson's Textbook of Pediatircs는
30-100mg16)이라고 하고 Cecel's Textbook of Medicine은 남녀노소에 관계없이
60mg, 수유시는 90-95mg이라 하면서 단 건강인을 위한 필요량이라고 주석을 달아
놓고 있다112).
그런데 인체의 성인 하루 권장량은 왜, 어떻게 30-100mg이라고 정해졌을까?
인체와 비슷한 유인원이나 기니픽을 대상으로한 동물 실험으로 산출된 것이 아니었
다는 사실에 주목할 필요가 있다. 유인원의 일종인 baboon은 우리에 갇혀서 키워질
경우 보통 싱싱한 먹이외에도 비타민 C를 추가로 하루에 최소한 10mg/kg이상 공급
해야 한다39).
몸무게 250gm의 기니픽의 경우 비타민 C 하루 필요량은 20mg이라는 것이 일치
된 기록이고 이것을 인체의 몸무게로 환산해서 성인 필요량(70 kg)을 추정하면 하루
5.6gm이 되어 30-100mg을 주장하는 측의 양과는 거리가 먼 필요량이 산출된다.
또 마우스, 랫드, 돼지등이 하루에 합성하는 비타민 C의 양을 측정한 실험치를
놓고 몸무게를 기준으로 인체 필요량을 추정하면 성인은 하루 2-20gm이 필요하다는
놀라운 양이 된다.
이런 사실을 알고 보면 성인 하루 필요량이 30-100mg이라는 주장에는 무엇인지
석연치 않은 사연이 개재되어 있을 가능성있다는 느낌이 든다.
비타민 C 하루 필요량은 인체실험으로 산출되었는데 그 것을 산출한 연구보고서
원문을 참조하면 다음과 같은 기준에 근거를 하고 산정된 것임을 알 수 있었다.
첫째, 몇주간 비타민 C를 전혀 복용하지 않을 경우에 발현되는 혈관 출혈 경향,
출혈반, 두부 hair follicle주위의 출혈, 잇몸이 붓거나 출혈등의 증상을 예방할 수 있
는 양을 기준으로 삼고,
둘째, 일단 비타민 C가 소변으로 배설되면 더이상의 비타민 C 복용은 필요하지
가 않을 것이라는 가정하에서 인체실험이 수행되었다.
병리학 및 내과학 교과서에서 빠짐없이 인용되고 있는 대표적 인체실험을 예를
들어 보면 1940년 하바드대 부속병원 Massachusetts General Hospital에서 외과학교
실 레지던트로 근무하던 Crandon J.H.가34) 용감하게도 자기 자신을 대상으로 비타민
C 인체실험을 한 기록이 있다.
비타민 C를 제거했다고 주장하는 식사를 3개월 지속한 후에도 괴혈병의 증상중
어느 것도 출현하지 않았다. 기니픽의 경우에는 1-2주후면 치아가 썩고 빠진다는데.
비타민 C외의 각종 영양소를 보강한 식사였다는 기록도 남겼다.
그후 비타민 C가 제거된 식사를 3개월 더 지속하였어도 괴혈병의 전형적 증상은
나타나지 않았다.
기니픽에서 비타민 C를 공급하지 않았을 때와는 너무 다른 인체 실험, 그것도
한 사람에 관한 기록이 비타민 C에 관한 진실을 대표할 수 있는 것인양 교과서가 인
용하고 있는 것이다. 진실을 밝히기 위해서 자기 자신을 희생시킨 듯한 인체 실험에
감동한 나머지 객관적 판단이 결여된 연구라는 것을 간파하지 못하고 있는 것이다.
두번째 비타민 C의 체내 축적량이 넘쳐서 소변으로 배설되면 더이상의 비타민
C 복용은 필요하지 않다고 하는 주장도 인체실험에 기준을 하고 있다11,12).
그러나 생체에서의 기능이 확실치 않은 물질을 대상으로 연구하면서 renal
threshold가 넘쳐 소변으로 배설된다고 해서 더 이상 해당 물질이 필요하지 않다라는
논리적 근거도 확실하다고 할 수 없는 것이고(나트륨, 칼륨, 칼륨의 예) 인간이 평소
섭취하는 일상식품의 비타민 C양을 고려하면 단순히 소변에서 비타민 C가 배설된다
고 해서 비타민 C의 체내 축적량이 채워졌다고 생각되지는 않는다45,67).
사람의 비타민 C 하루 필요량이 30-100mg이라는 것은 이상과 같이 인체실험으
로 산출된 것이다.
실험동물이 아닌 인간을 실험대상으로 할 경우 현실적, 윤리적 이유로 인체 실
험 자원자를 동물실험과 같이 수행할 수 없기 때문에 실험자에게는 자유가 없다. 관
측자가 관측대상의 관측치를 미리 변경시켜 놓고 관측대상을 관측하는 소위 "생물학
적 불확정성 원리"가 개입되어 비타민 C의 필요량 산출에 다음과 같은 두가지 종류
의 조직적 오류가 개입되었을 가능성이 있을 수 있는 것이다.
첫째, 실험대상자의 수가 충분하지 못해서 인체의 건강상태, 질병상태에 따른 필
요량이 고려되지 못했다.
둘째, 비타민 C만를 제거한 식사를 장기간 강요해야하는 인체실험에서 비타민 C
만 제거시켰을 뿐 그외 영양소는 과다 공급하게 되었을 경우 만약 비타민 C의 생물
학적 효과를 흉내내는 물질이 존재하는 경우에는 비타민 C의 필요량이 과소 평가되
었을 가능성도 있다.
비타민 C의 성인 하루 필요량이 30-100mg이라는 주장에 반해서 비타민 C는
micronutrient가 아니고 하루 10gm이 필요량이라는 macronutrient인 입장에서 주장
하는 연구자들이 있다.
5) 비타민 C가 macronutrient이라는 주장의 논리적 근거
인체는 비타민 C외에도 포도당을 비롯한 에너지원과 arginine, histidine,
isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, threonine, tryptophan, valine
의 열가지 아미노산, linoleic acid, 비타민 A, B, D, E, K등을 필요로 하는 생명체이
다. 대장균이 포도당과 무기질만 있으면 자신이 필요한 모든 아미노산, 지질, 비타민
을 비롯한 자신의 구성분을 생합성하는 생명체인 것과는 큰 차이가 있다.
1970년대초 부터 비타민 C가 macronutrient라는 입장을 주장하고 있는 Linus
Pauling은 인간을 비롯한 생명체가 대장균과 달리 생존에 필요한 성분을 생합성할
수 없음에도 불구하고 이 지구상에서 생존해 올 수 있었던 이유에 근거해서 비타민
C의 성인 하루 필요량을 산출하였다.
그는 미국인이 섭생의 대상인 110종의 음식물이 싱싱한 상태로 섭취되었을 때
인체에서 하루 2,500kcal의 열량을 생성할 수 있는 양을 산출하고 이런 양의 각 음식
물이 포함하고 있는 필수 영양소(thiamine, riboflavin, niacin, 비타민 C)를 산출하여
그들의 평균치와 미국영양학회에서 권장하는 각 영양소의 양을 비교한 결과 모든 필
수영양소에서 권장량이 음식물 평균치의 1/2내지 1/3이었지만 비타민 C만 유독
1/51(45mg/2300mg)로 권장량이 낮게 정해져 있는 사실을 알게 되었던 바 비타민 C
가 음식물 보존과 조리과정중 쉽게 파괴될 수 있는 성분임에 주목하여 비타민 C의
성인 하루 권장량에 이의를 제기하고 하루 권장량이 최소 2.3gm이상이라고 하였다
83).
즉 인간이 문명에 의존하지 않고 살 수 있었던 에덴동산(Lost Paradise)에서는
주위환경으로부터 쉽게 구할 수 있었던 물질에 대해서는 자체 생합성능을 소실하고
도 도태압력을 받지 않고 살 수 있었으나 인간의 생활지역이 확대되고 녹색식물을
음식물 공급원으로 이용하기 어려운 겨울철을 위해 식량을 비축하고 조리하는 식생
활 문화가 정착되면서 비타민 C 결핍증이 문제로 등장하게 되었다고 해석한 것이다.
이런 입장에서 Linus Pauling은14) 건강한 사람의 비타민 C 하루 필요량은
18gm이라고 하였다.
실제로 비타민 C가 macronutrient라는 개념에 기초하여 Klenner F.R.58,59), Stone
I99), Cameron E과 Pauling L23), Newbold H.L.79), Cathcart R.F.27,28)등은 다양한 virus
질환, 퇴행성질환 및 암질환 환자들에게 하루에 1-200gm의 비타민 C를 경구 혹은
주사로 투여하였다.
특히 Cathcart R.F.는27,28) 질환의 정도가 심할 수록 비타민 C 필요량이 증가한다
고 하였다. 실제로 인간은 질환에 시달리게 되면 변비가 되는데 이때 평소에 복용
하던 비타민 C를 대변이 무르게 나올 때 까지 증가시킬 수 있으며(bowel tolerance
dose) 그 정도 용량을 복용하여야만(30-200gm/day) 병적 증상으로 부터 벗어날 수
있다고 하였다.
이상과 같이 비타민 C가 macronutrient라고 주장하는 사람들도 비타민 C의 생
리학적 작용기전을 기초로 이론을 제시한 것은 아니며 비타민 C의 대량섭취에 대한
경험을 토대로 micronutrient라는 주장에 반박을 하고 있을 뿐이다.
6) 비타민 C 과량 투여로 부작용은 없는가?
Ascorbic acid가 prooxidant로 작용할 수 있다는 연구결과들이 있지만 이런 연구
들은 in vitro에서 2가 철(Fe(II))이 있는 상태에서 Fenton 반응을 시행한 것이다17).
Ascorbic acid가 Fenton 반응으로 prooxidant가 되어 free radical로 작용하리라는 주
장은 in vitro 관찰에 기초하여 생체내에서도 그런 반응이 유발되리라는짐작에 근거
하고 있다. 그러나 체내에서 철은 어떤 원인이든 간에 free iron 상태로 되면 주위에
있는 transferrin, lactoferrin, ferritin, 다른 여타 단백질 및 uric acid에 바로 결합되
기 때문에 free iron상태로 존재할 수 없고 Fenton 반응을 일으킬 수 없다80).
즉 in vitro에서 관찰되는 사실이 in vivo에서도 작용하리라는 추측이 근거없는
대표적인 예는 각종 단백질 및 핵산 분해효소가 생체내에 있지만 생체의 단백질이나
핵산이 시험관내에서 처럼 분해되지 않는 것과도 같은 것이다.
비타민 C를 1gm이상 복용시 calcium oxalate stone, 비타민 B12 결핍, 철분의
체내 과다축적, 유전자의 돌연변이등의 부작용에 관한 보고들이 있으나90) 의학교과서
저자들이 자신이 비타민 C결핍증을 유발시키거나 다량 복용해 본 경험도 없었기 때
문에 비타민 C에 관한 실험이나 과거지식에 착오가 있을 수 있다는 의심을 해 본 적
이 없었고 모든 약물은 다량 복용하면 부작용이 있다는 일반론에 기초하여 인과론의
검증이 확실치 않은 비타민 C다량복용에 따른 부작용에 관한 기록을 맹목적으로 전
달하여 비타민 C부작용에 관한 근거없는 정보가 널리 유포되었다고 본다. 본 연구팀
이 50톤이상의 비타민 C를 투여한 경험으로는 한 사람이 하루 50-100gm을 섭취할
수 있는 물질임을 알게 되어 비타민 C에 대한 부작용이 과대선전된 것임을 알 수 있
었다.
이중 calcium oxalate 결석은 체내에서 비타민 C 파괴가 증가된 사람에게서 생
길 수 있으나 이 결석은 비타민 C를 복용하지 않는 사람에게도 잘 생기는 것으로 알
려져 있다. 이 경우에도 평소 수분 섭취의 증가 및 소변량의 증가를 통한 요로에서
의 소변 농축 및 정체를 피할 수 있으면 요로 결석을 예방할 수 있다.
7) 비타민 C의 작용기전
비타민 C의 하루 필요량이 이렇게 극단적으로 다른 주장이 존재하는 근본 이유
는 비타민 C 부족시 왜 괴혈병이 발병하는가 하는 문제에 대한 정답이 애매한 데에
서 파생하는 것이라고 추정된다.
비타민 C가 왜 필수영양소이며 얼마나 공급되어야 생명현상에 문제가 발생하지
않을 것인지를 이해하기 위해서는 산소와 생명현상과의 관계를 살펴봐야할 것으로
판단된다.
사람을 비롯한 동물이나 식물은 호흡으로 산소를 흡수한다.
산소는 생명에 필수적 요소라 할 것이다.
식물과 동물은 생명활동의 필요에 따라 에너지를 이용하면서 그 부산물인 전자
를 산소라는 쓰레기통에 버린다. 그 결과 산소는 물로 변한다.
산소가 생명현상의 유지에 필수적인 반면 지난 20년간의 연구 결과로, 산소는
생명현상에 언제나 유익한 물질이 아니라는 역설적 사실도 알려지게 되었다. 산소가
완전히 환원되기 전의 부분적 환원상태로 존재하는 산소를 활성산소(reactive
oxygen, oxygen free radical)라 하고 이 활성산소는 반응성이 높아서 반감기가 아주
짧은 물질이지만 포유동물이 이용하는 산소의 1-5%정도가 활성산소로서 체내에 존
재한다고 한다.
우리가 살아가면서 이 정도의 활성산소의 생성에 의한 피해를 겪지 않을 수 없
는 것이 운명이며 이를 oxidant stress라 할 것이다.
고등 생명체는 혐기성 세균과는 달리 산소를 전자 처리용 하수구로 삼고 에너지
를 얻어서 살아가야 하는 운명이라는 이유외에도 oxidant stress를 감수해야 할 또
다른 이유가 있다.
고등동물인 사람의 경우 신체표면에는, 세포의 숫자로 따져서 신체를 구성하는
세포총수보다 많은 세균을 보균하고 있다. 이런 생태학적 조건은 과거와 현재는 물
론 위생상태가 개선될 미래에도 인간의 숙명적 조건이라 할 것이다. 이런 세균뿐만
아니라 그외 바이러스, 곰팡이, 기생충등의 침입에 대한 방어기전이 염증 및 면역반
응이라고 할 것이다.
면역반응의 초기단계와 마지막 단계는 다형핵구 및 거식세포의 식균작용이 결정
적 구실을 담당한다.
이물질을 잡아먹는 식세포는 무산소 상태에서도 작동하는 acid pH, lysozyme,
lactoferrin, cationic protein등으로도 이물질을 소화하지만 superoxide anion, 과산화
수소, hydroxyl radical, hypochlorite, singlet oxygen 활성산소에 의한 연소반응에 크
게 의존하여 이물질을 처리한다는 사실이 지난 15년간에 알려지게 되었다13,47,57).
활성산소는 세포 각성분에 무차별로 직접적인 손상을 일으키고 그 손상의 형태
도 매우 다양한 것으로 알려져 있다. 잘 알려지고 연구된 예를 들면
활성산소는 세포막 지질을 과산화시키는데 이 반응은 중간에 비타민 E등의 항산
화제가 존재하지 않으면 연쇄반응으로 진행되어서 세포막 전체에 손상을 주며 과산
화 지방질을 생성한다. 과산화 지방질(lipid peroxide)은 그 자체가 radical로서 각종
질병을 일으킨다. 또 상피세포 기저막의 주성분인 hyaluronic acid의 파괴를 일으켜
조직에 장애를 주기도 한다.
각종 단백질에 손상을 줘 효소의 활성을 무력화시키며, amino산의 소실, peptide
사슬의 절단, 단백의 SH기 산화 및 cross-linking, 중합체형성, carbonyl 유도체 생
성, 전하의 변화, hydrophobicity의 증가, 열안정성의 감소, 단백분해효소에 대한 예민
성 증가등을 일으킨다35-38). Mucopolysaccharide의 depolymerization을 야기시켜
viscocity의 감소가 일어난다.
DNA에도 직접적인 손상을 주는 것으로 알려져 있다. DNA의 pyrimidine기에
radical attack을 일으켜 free base liberation이 일어나 DNA single-strand breakage
가 된다. 적은 손상이 있을때는 nuclear enzyme인 protein ADP ribosyl transferase
의 활성으로 excision-repair가 일어나 수복된다. 그러나 심한 손상이 있을 때는 같은
효소의 계속적인 활성으로 세포내 NAD가 바닥이 나고 그로 인한 glycolysis 및 세
포내 ATP의 감소가 일어나 세포가 죽게된다18,25,94). 많은 손상이 있을 시는 전체 개
체를 위하여 세포를 희생하는 쪽으로 가는 것이다.
DNA의 직접적인 손상의 결과로 thymine glycol26,44), 5-hydroxymethyluracil103),
8-hydroxyguanine40)이 생산되며 이런 물질을 측정함으로서 활성산소에 의한 DNA의
손상을 간접적으로 증명할 수 있다.
활성산소는 이와같이 세포 전반에 걸쳐 손상을 줄 수 있는 물질이기 때문에 고
등 생물체는 과잉으로 생성되거나 자신에게 피해가 될 정도로 생산되는 이런
oxidant를 처리할 방어기전을 갖추지 않으면 살아갈 수가 없는 것이다.
Superoxide dismutase(SOD), peroxidase, catalase, reduced glutathione(GSH),
glutathione peroxidase(selenocysteine), 비타민 A, beta-carotene, 비타민 C, 비타민
E(tocopherol)가 oxidant stress에 대한 방어 기전의 대표적 구성분이라 할 것이다51).
산소 존재하에서 살 수 없는 혐기성 세균의 대부분은 superoxide dismutase를
갖추지 못했기 때문이며 catalase나 peroxidase를 생산하지 못하는 세균도 산소 존재
하에서 잘 살아가지 못한다는 것과, Escherichia coli를 무산소상태에서 배양하다
20% 산소가 존재하는 대기에서 배양할 경우 2-dimensional electrophoresis로 확인가
능한 단백질이 30종이상 새로 합성된다는 것도 잘 알려져 있는 사실이다.
Glutathione을 이용하여 과산화 수소나 과산화 산물을 제거하는 glutathione
peroxidase효소도 그 단백질의 필수성분으로서 selenocysteine이 있다는 이유때문에
selenium 결핍증에 따른 glutathione peroxidase효소의 활성이 저하할 때 발생하는
질환이 있다. 중국 동북부의 겨울철과 남서부지역에서의 여름철에 호발하는 Keshan
disease65), 또 Keshan disease 호발지역 및 시베리아동부지역에서 호발하는
Kashin-Beck disease가 selenium 결핍증이 주요 원인이라고 알려져 있다.
비타민 A와 비타민 E가 시험관내 반응으로 antioxidant작용이 있다는 것도 잘
알려져 있으며 동물실험으로도 그 효능이 증명되어 있다.
8) 비타민 C가 antioxidant로서의 기능이 간과된 이유
그런데 비타민 C는 왜 antioxidant로서의 중요성이 강조되지 못했을까? 그것은
새로운 지식을 수용하는 서구의학의 몇가지 제도적 문제가 그 이유가 될 수 있을 것
으로 보인다.
첫째, 비타민 C와 질병과의 관계에 관하여 비타민 C의 생리학적 작용기전이나
괴혈병의 발병기전에 관하여 정확한 지식이 필요하지 않았다. 신선한 야채, 과일 혹
은 비타민 C공급으로 의학의 궁극목표인 질병의 예방, 치료가 이미 완벽하게 해결되
어 있었기 때문이다.
이런 상황에서 시험관내 반응으로 비타민 C 약효를 확인하려고 애를 쓴들 시험
관내에서 측정가능한 비타민 C의 활성이란 환원제 성격외의 무엇을 측정해야 할 것
인지 조차도 알 수 없는 노릇이며 비타민 C를 괴혈병 예방약이라는 선입견을 갖고
취급하고 괴혈병이란 결제조직의 collagen합성이 완성되지 못한 탓으로 발병한다는
1960년대이전의 고정관념에서 벗어나지 못하는 가운데 비타민 C가 collagen생성과정
에서 조효소 구실을 하는 기전도 비타민 C가 환원제이기 때문이라는 1980년대의 새
로운 지식을 외면하는 한, 약효를 시험관내 어떤 방법으로 무엇을 측정할 수 있었을
까 하는 것이며 동물실험을 하자면 기니픽을 대상으로 연구하여야 할 것이다. 그런
데 주지하다시피 현대의학에서 널리 사용되는 실험실 동물은 rat와 마우스가 주종
동물이 되어 버린지 오래됐고 기니픽의 하루 비타민 C필요량이 20mg이라는 것이 외
면되어 버린 것이다.
둘째, 이런 상황속에서 서구에서는 의학연구의 관심이 60년대에는 생화학, 70년
대에는 면역학, 80년대에는 분자생물학에 집중되었고, 그런 관심에 반비례하여 영양
이나 감염성 질환에 대한 관심이 적어져 갔다고 할 수 있는 것이다.
셋째, 서구인에서의 질병 및 사망원인에 관한 양상은 한국인의 그것과는 차이가
있는데 한국에서의 특수한 상황이 서구의학에서 고려되었을 가능성이 없는 것이다.
9) 한국인에서 비타민 C가 서구인보다 더 필요한 이유
(9-1) 염증과 비타민 C
서구인의 건강상태에서 적용되고 있는 비타민 C의 하루 권장량이 문제가 될 수
도 있겠다고 생각해 보면서 비타민 C와 염증과의 관계에 주목해 보기로 한다.
식세포가 활성산소의 생성을 통하여 식균작용을 수행한다는 것을 이해해야 왜
식세포가 비타민 C를 인체의 세포중 최고로 함유하고 있는 세포(600-1,200mg%)인지
가 납득가능한 것이며 과거 괴혈병의 지표로서 혈장내 비타민 C 농도 보다는 백혈구
내의 비타민 C함량이 이용되어 왔을 정도로 괴혈병 상태에서 백혈구의 비타민 C 함
량이 왜 민감하게 저하하는 것인지가 쉽게 설명 가능해질 것으로 여겨진다.
비타민 C가 부족한 괴혈병 때는 감염이 잘 일어나고 또 감염시에는 괴혈병 상태
에 잘 빠진다는 임상관찰도 비타민 C가 oxidant stress에 대한 방어 구실을 하는 물
질이라는 시각에서 설명해야 쉽게 납득가능한 것이다.
국소적 혹은 전신적 염증은 국소적 또는 전신적으로 활성산소를 생성하는 계기
가 되기 때문에 비타민 C 혈중농도 및 백혈구의 비타민 C 함량이 떨어진 괴혈병이
출현하는 것이며 그 원인이 무엇이던 간에 혈중 비타민 C 농도 및 백혈구의 비타민
C 함량이 떨어지면 감염의 중요 방어 기구인 식세포가 활성산소의 피해를 견딜 수
없게 되고, 500-1,000gm의 무게에 해당하는 미생물을 보유하면서 살아갈 수 밖에 없
는 인간의 생태학적 생존조건 때문에 비타민 C가 부족하면 숙주의 미생물에 대한 방
어기전이 무너져서 괴혈병상태에서는 감염이 흔할 수 밖에 없을 것이 분명하다. 그
결과 괴혈병 상태에서 감염이 호발하는 것이라고 설명할 수 있는 것이다.
한국인이 서구인에 비해서 만성염증을 더 많이 앓고 있다면 당연히 비타민 C의
하루 필요량이 다를 수 밖에 없고 그런 상태에서 서구인이 책정한 비타민 C 하루 필
요량 30-100mg을 고집하고 있다면 이것은 한국인의 생로병사에 중대한 의미를 갖는
것이다. 서구인에 비하여 훨씬 많은 한국인이 앓고 있는 감염증예들이 Helicobacter
pylori에 의한 만성위염, B형 및 C형 간염바이러스에 의한 만성간염, Papillomavirus
에 의한 만성자궁경부염등이다.
(9-2) Helicobacter pylori와 위십이지장질환과 비타민 C
그런데 한국인의 위염 원인균이며 위암 발생에 있어 주도적인 역활로 주목받는
Helicobacter pylori는 본 연구팀이 비타민 C에 관해 새롭게 생각하게한 동기가 되
었기에 이 세균과 위십이지장질환 및 비타민 C의 관계를 기술하고자 한다.
1982년 Warren & Marshall71,72,108)이 호주에서 인체 위생검절편으로부터
Helicobacter pylori를 인공배지에서 처음 순배양한 이래 이 세균은 위염, 궤양성 질
환과의 관계에서 새로운 관심을 끌게 되었다5,41,50,64,75,76,86,88,102).
위점막의 상피세포간 접합부에 서식하는 Helicobacter pylori는 각종 위질환과
연관된 관점에서 세계적으로 많은 연구자들에 의해 조사되었는데 활동성 만성위염에
서는 64-95%로 평균 88%, 위궤양에서는 35-86%로 평균 64%, 십이지장궤양에서는
75-100%로 평균 85%, 위염이 없는 경우는 0-20%로 평균 9%의 빈도로
Helicobacter pylori의 감염이 관찰되며 55,63,70,74,84,85,92,98,108), 최근의 연구에 의하면 B형
위염과 십이지장궤양의 경우 Helicobacter pylori 감염이 거의 100% 수준에서 관찰
되고 있다7,24,54).
국내에서도 각종 위십이지장질환에서의 Helicobacter pylori 관련여부가 조사가
되었는데 이등4)은 위생검절편의 urease 검사와 균배양검사 방법으로 만성위염 141명
중 122명(86.5%), 위궤양 16명중 15명(93.8%), 십이지장궤양 23명중 23명(100%), 위
암 20명중 16명(80%)에서 이 세균을 증명하였다.
그외에 정등5)은 위궤양 25명중 16명(64%), 십이지장궤양 52명중 43명 (83%), 미
란성 위염 20명중 17명(85%), 위내시경술상 정상소견이었던 45명중 35명(78%)에서
균을 분리하여 위십이지장질환 환자에서의 Helicobacter pylori 보균율은 한국인에서
도 높다는 것이 알려졌다.
Helicobacter pylori가 위십이지장질환 환자의 위점막에서 높은 빈도로 관찰되기
때문에 이 세균이 병원성 세균인지의 여부에 대해서 많은 논란이 있었지만
Marshall70)과 Nicholson78)의 양연구자가 균을 먹기전 정상 위점막 조직소견을 가지
고 있었던 자원자에서 균 배양액을 먹인 후 급성위염을 유발시킨 인체실험을 통해서
Helicobacter pylori가 Koch의 가설을 충족시키는 세균이라는 사실을 입증하였다. 즉
Helicobacter pylori가 위염 병변에서 관찰되고, 생체외에서 균이 인공배양되며, 이
균을 먹을 경우 위염이 유발되고 이 병변으로부터 균을 다시 분리 배양할 수 있었
다. 또 무균신생돈에서의 인공감염에 의한 위염유발 모형동물의 개발60,62),
Helicobacter pylori 박멸 목적의 항균요법후 위염이나 궤양성 질환이 좋아진 결과
73,107)등도 이 세균이 위염의 원인균이라는 사실을 뒷바침하는 자료가 되었다.
한국에서 정상인의 Helicobacter pylori 보균율에 관한 연구로는 정등5)이 상부
위장관증세가 없는 정상 의과대학생을 대상으로 시행한 위내시경술및 생검에서 10명
중 8명에서 균을 배양하여 보고한 사실이 있고, 백등1)이 경상대학교의과대학 학생,
대학원생, 일반대학 학생 및 의과대학에 근무하는 조교와 교수등 위질환의 증상이
없는 48명의 자원자를 대상으로 위내시경검사, 위생검절편의 세균배양 및 병리조직
학적 검사법을 시행하여 43명에서 Helicobacter pylori를 배양할 수 있었으며 세균배
양법으로 균을 검출할 수 없었던 5명 중 1명에서는 Warthin-Starry silver 염색에 의
해서 균을 증명한 사실이 있다. 이 당시 내시경 검사자에 의한 판독 소견은 급성위
염 6예, 만성표재성위염 23예, 십이지장궤양 2예, 정상이 17예였으나 병리조직검사상
46예에서 만성위염, 2예에서 장상피화생성 위염의 소견을 볼 수 있었다고 보고하였
다.
이등3)은 한국인에서 Helicobacter pylori 감염이 시작되는 연령을 알아 보기 위
하여 연령별 및 성별로 수집한 1204명의 혈청에서 Helicobacter pylori에 대한 항체
를 검사하여 한국에서는 Helicobacter pylori 감염율이 7-9개월에서 13%로 제일 낮
은 빈도였다가 그후 증가하여 5-6세때 50%의 감염율을 나타내고 학교를 다니기 시
작하면서 80-90%로 감염율이 증가하면서 그후 전연령에서 이와 같은 수준이 유지되
는 것을 밝혔다.
즉 국민학교 연령이상의 한국인 대부분은 Helicobacter pylori보균자인 것이다.
한국인의 위점막 상피세포간 접합부에 포진하고 있는 Helicobacter pylori와 그
로 인하여 위점막의 고유층에서 발생되는 체액성 및 세포성 면역반응과 염증세포가
마치 중무장 상태로 어린 소아연령부터 장기간 대치하고 있어도 Helicobacter pylori
는 위점막에서 제거되지 않는다.
이런 만성염증의 상황에서 면역반응의 방어기능중 필연적으로 숙주측에 불리하
게 작용하는 역기능이 있고 그 중에는 식세포가 생산하는 활성산소가 있다.
최근 endogenous mutagen으로 주목받는 superoxide anion, hydrogen peroxide,
hypochlorite, hydroxyl radical, singlet oxygen등의 활성산소는 위에서 설명한 바와
같이 각종 유기물을 산화시킬 뿐만아니라 핵산도 산화시키는 돌연변이원
(endogenous mutagen)이다.
따라서 만성염증이란 체내에서 돌연변이원이 생산되어 인접세포 및 조직에 장기
간 피해를 주게 된다.
위선(gastric gland)의 간세포(stem cell)는 위선의 상하부분의 중간 위치에 분포
하고 있으며 분열 및 분화과정을 거쳐 상하로 이동하여 약 5일 에 한번 위점막 상피
세포를 교체해 줄 수 있을 정도로 빨리 분열 증식하는 세포이다. 이 간세포에 돌연
변이원이 20-30년에 걸쳐 작용하여 세포의 분열능력이 소실되면 위선의 위축현상이
초래된 위축성위염, 분화기능의 변화가 초래되면 상피세포의 변화가 유발되는
intestinal metaplasia 및 위암이 출현할 수 있을 것이다.
또 점막 고유층에 지속적으로 활성산소가 생산되어 점막조직이 손상되어 약화된
상태로 위내강의 acid-pepsin 공격인자의 작용에 의한 점막의 방어기전이 무너져서
발생하는 것이 궤양 발병기전의 핵심이라고 볼 수 있을 것이다.
그런데 만성염증의 역기능의 주범인 활성산소를 제거하는 것이 free radical
scavenger의 하나인 비타민 C가 있다. 이 비타민 C가 지속적으로 소모가 되어 비타
민 C 부족증이 발생하기 쉬운 것이다.
Helicobacter pylori감염에 의해 위내강이 저산증 상태가 되면 위내강내에 세균
수가 증가하게 되고 이 세균은 질산염을 환원시켜 위내강에 아질산염 농도를 증가시
킨다. 그런데 이 아질산염을 제거하는 것이 비타민 C이기 때문에 이것도 체내에서
비타민 C를 감소시키는 요인이 된다.
이런 논리적 전개로2)Helicobacter pylori 매개질환을 이해해야 혈중 비타민 C
농도를 indophenol dye titration법으로 측정할 수 있게 되었던 1930년대 부터 만성위
염, 위궤양, 십이지장궤양, 위암환자에서 왜 준괴혈병 상태가 관측되었던 것인지도
설명이 가능해지는 것이다.
(9-3) 위암과 비타민 C
한국인에서 제일 흔한 암종은 위암이다.
그런데 비타민 C 섭취량과 위암 발생율이 역비례 관계가 있다는 잘 알려진 역학
적 사실이 있다31). 그리고 비타민 C 공급으로 위암예방효과가 있다는 보고도 있다.
Bjelke E.는19) 1973년 비타민 C또는 과일의 섭취가 특히 diffuse and intestinal
type의 위암발생을 방지할 수 있다고 하였다.
1985년 Correa P.등은 미국의 Louisiana에서 식이요인과 위암발생 관계를 연구
하였는데 비타민 C를 적게 섭취하는 백인은 2배, 흑인은 3배로 위암발병 위험도가
높았다32).
1985년 Risch H.A.등이89) Canada에서 246명의 위암환자를 대상으로 조사하였는
데 비타민 C섭취를 늘릴 경우에 위암예방효과가 있음을 보고하였다.
1987년 Burr M.L.등이22) 영국에서 위암 발생율이 높은 지역과 위암 발생율이 낮
은 지역 2군데에서 비교 조사한 바에 의하면 위암발병율이 높은 지역에서 주로 낮은
사회계층인 노동자들이 주로 걸리며 이들은 위암발생율이 낮은 지역의 주민보다 만
성위축성위염의 빈도가 높으면서 혈장 비타민 C농도가 낮고 과일섭취량이 적었다.
1987년 La Vacchia C.등이61) 이태리에서 위암환자를 대상으로 조사하였는데 비
타민 C섭취가 적은 사람은 위암에 걸리 확률이 2.5배였다.
You W.C.등이113) 1988년 중국의 위암발생률이 높은 지역에서 조사한 바에 의하
면 비타민 C를 적게 섭취하는 사람들은 위암에 걸릴 확률이 2배였다고 한다.
실제적으로 1975년 Correa P.등은33) 위암발생과정을 2단계로 가정하였는데 그
첫단계는 소아기에 시작되어 오랜 세월에 걸쳐 결국은 위점막에 위축성변화,
intestinal metaplasia로 되는 과정이고 둘째 단계는 이런 위점막의 변화가 있는 사람
중 위암이 되는 과정인데 이 과정은 비타민 C가 많이 함유된 신선한 과일 및 야채를
많이 섭취하면 예방될 수 있다고 하였다.
이상과 같이 위암발생은 비타민 C섭취량과 반비례 관계가 있고 비타민 C섭취량
을 증가시키면 위암이 예방될 수 있는 것이다.
그러나 단순히 비타민 C의 하루 권장량이 30-100mg이고 한국인은 하루 권장량
의 150%를 섭취하고 있기 때문에 비타민 C섭취가 충분하다면 왜 위암이 한국인에서
제일 흔한 암종이 되었을까 하는 문제를 심사숙고해 봐야 할 시대에 이른 것이다.
위장질환은 Helicobacter pylori에 의해 시작되었지만 만성염증에 의한 활성산소
에 의해 발병과정이 진행된다. 따라서 한국의 남녀노소 모두는 활성산소 제거제인
비타민 C를 복용하게 되면 만성위염에 의한 위궤양, 십이지궤양, 위암을 방지할 수
있고 위장질환에 부차적으로 발생하는 준괴혈병 및 괴혈병증상으로 부터 벗어 날 수
있는 것이라는 가정을 할 수 있는 것이다.