비타민 A와 카로틴(Carotenes)

[몬드]

비타민 A와 카로틴(Carotenes) ...^*^!!
비타민 A는 가장 최초로 알려진 지용성 비타민이다. 비타민 A가 성장에 필수적인 영양소라는 사실이 확인된 것은 1913년이지만, 1930년 이후에 가서야 화학적으로 규정되었다. 두 그룹의 연구자들 즉, 윈스콘신 대학교의 맥컬럼/데이비스와 예일 대학교의 오스본/멘델이 거의 같은 시기에 비타민 A를 최초로 발견해냈다. 그들은 천연 지방이 결핍되어 있는 먹이를 먹은 어린 동물들은 건강이 좋지 못한다는 것을 발견했다. 성장 불능과 약한 면역 기능을 보인 것이다. 이들 연구자들은 또한 한정된 식사로 인해, 동물들의 눈이 심하게 충혈되고 감염되었다는 것을 알아내었다. 그런데, 동물들의 먹이에 우유지방과 간유를 첨가하자, 이 질환들이 신속하게 치유되었다. 한때 '항감염성 비타민'으로 알려져 있던 비타민 A는 최근 들어 면역 상태를 결정짓는 주요한 요소로서 재인식되고 있다.

일부는 비타민 A로 전환도기도 하는 카로틴 역시 면역 체계의 향상 요소로서 대단한 관심을 끌고 있다. 카로틴 중 일부는 비타민 A 활성도가 아주 높으므로, 이 장에서는 비타민 A와 카로틴에 대해서 살펴보겠다.

카로틴(Carotenes)

카로틴은 가장 널리 퍼져 있는 자연 색소 그룹으로, 짙게 착색된(붉거나 노랗게) 지용성 화합물 그룹을 가리킨다. 모든 유기체들은 카로틴의 도움으로 광합성 작용을 통해 태양빛을 화학적 에너지로 변모시킨다. 이들 화합물들은 광합성 작용에서 일익을 담당할 뿐만 아니라, 광합성이 일어나는 동안에 발생하는 막대한 양의 유리기에 대항해 유기체들과 식물들을 보호하는 결정적인 역할을 한다.

과학자들은 지금까지 600개 이상이나 되는 카로틴의 성질을 규정지었는데, 이들 중 30에서 50개의 카로틴들만이 비타민 A활성을 한다. 카로틴의 생물학적 활동은 이에 상응하는 비타민 A의 활동과 동일한 것으로 여겨져 왔다. 그러나, 최근의 연구는 카로틴의 이 기능을 지나치게 강조해 왔으며, 카로틴이 이 외에도 많은 다른 활동들을 한다고 주장하고 있다. 연구자들은 베타 카로틴의 프로비타민 A 활성도가 다른 카로틴들보다 높은므로, 베타 카로틴이 카로틴들 중에서 가장 활발한 것이라고 설명하고 있다. 그러나, 몇몇 다른 카로틴들은 베타-카로틴보다 훨씬 더 강한 산화 방지 효과를 보여 주고 있다.

레티놀(Retinol)

순수한 형태로 따로 떼어놓고 볼 때, 비타미 A는 지용성의 노란색 순수 결정제이다. 비타민 A는 레티놀로도 불리는데, 이는 비타민 A가 눈의 망막 기능에 관계하는 알코올이라는 것을 가리킨다. 우리는 주로 기다란 사슬 모양의 레티놀을 자연 속에서 발견할 수 있다. 알데히드(aldehyde)형태의 레티놀은 일반적으로 레틴알에히드 또는 레티날이라고 부른다. 반면, 산성 형태의 레티놀은 레틴산이라고 명명한다. 몇몇 과학자들은 레티놀이 오로지 비타민 A 의 이 두가지 활성체의 전구물질(pre cursor)로서만 작용한다고 주장하고 있다. 레티날은 주로 시각과 생식 작용에 관여하고, 레틴산은 성장과 변이 같은 다른 신체 기능에서 중요한 역할을 하다. 레틴산의 합성 유도는 많은 피부 질환들, 가장 최근에는 특정 형태의 암 치료를 위해 개발되었다. 이소트레티닌(Isortretinoin, 13-cis 레틴산, 상품명 Accutane)은 다리에병과 층판의 선천성 각화 이상과 같은 심각한 낭포성 좌창과 무질서한 각화를 치료하는 데 이용되고 있다. 레틴산의 방향족 유도인 에트리티네이트(Etretinate)는 좌창에 대항하는 이렇다 할 활동성을 갖고 있지 못하다. 그러나, 어떤 사람들은 마른 버짐의 치료에는 에트리티네이트(Etretinate)가 이소트레티닌보다 훨씬 더 강력한 효과를 발휘한다고 생각하고 있다. 그러나, 이 화합물들은 반드시 간의 손상이나 욕지기, 구토, 근육통 같은 부작용을 수반한다.

영양 공급원

비타민 A는 간과 콩팥, 버터, 전유, 저지방의 강화 우유와 탈지유에 가장 많이 농축되어 있다. 반면에, 프로비타민 A카로틴은 짙은 색의 푸른잎 채소류(콜라드-케일의 일종, 시금치)와 적황색 채소류(당근, 고구마, 얌, 애호박)에 주로 함유되어 있다(표 3.1 참조). 녹색 식물의 카로틴은 엽록소와 함께 엽록체 속에 있다. 그리고, 이들은 보통 단백질 또는 지방질 복합체 속에 들어 있다. 베타-카로틴은 거의 모든 녹색 잎사귀들 안에 널리 퍼져 있다. 일반적으로, 녹색이 짙으면 짙을수록, 베타-카로틴의 농도도 짙다. 프로비타민 A 카로틴의 농도가 높은 대표적인 것으로는 당근과 살구, 망고, 얌, 애호박 등등과 같은 적황색 과일과 채소류들이 있다. 그리고, 프로비타민 A의 양도 색깔의 농도와 직접적인 관련을 맺고 있다.

황색 채소류 속에는 크산토필이 많이 농축되어 있기 때문에, 프로비타민 A의 활성도는 낮다. 적황색 과일과 채소류 속에는, 높은 농도의 베타 카로틴이 함유되어 있지만, 다른 프로비타민 A 카로티노이드들이 지배적이다. 토마토와 붉은 양배추, 딸기류와 자두 같은 적색과 자주색의 채소와 과일들 속에는, 플라보노이드를 포함해서 많은 양의 비타민 A 활성 색소들이 함유되어 있다. 콩류와 곡류, 종자류들도 카로티노이드의 중요한 공급원이다.

우리는 연어를 포함한 다른 생선들과 달걀 노른자, 조개, 우유 그리고 가금과 같은 동물성 식품들 속에서도 카로티노이드를 발견할 수 있다.카로티노이드는 흔히 착색제로 식품에 첨가되기도 한다( 표 3-2와 3-3참조)

표 3-1 몇몇 식품들의 비타민 A 함유량(100g 당, 단위: 마이크로그램)

간,소고기 22,500 파슬리 8,500

칠레 고추 21,600 시금치 8,100

민들레 뿌리 14,000 겨자잎 7,000

닭의 간 12,100 망고 4,800

말린 살구 10,900 멜론 3,400

당근 11,000 호박 4,300

복숭아 말린 것 10,900 켄터로프(멜론의 일종) 3,400

콜라드(케일의 일종) 9,300 살구 27,000

케일 8,900 브로콜리 25,000

고구마 8,800

표 3-2 프로비타민 A 카로테노이드와 영양 공급원

카로티노이드 활성도(%) 함유식품

베타 카로틴 100 녹색 식물, 당근, 고구마,애호박,

시금치, 살구, 피망

알파 카로틴 50-54 녹색 식물, 당근, 애호박, 옥수수

수박, 풋고추, 감자, 사과, 복숭아

감마 카로틴 42-50 당근, 고구마, 옥수수, 토마토, 수박,살구

베타 제아카로틴 20-40 옥수수,토마토,이스트,딸기류

크립토산틴 50-60 옥수수, 피망, 감, 파파야, 레몬, 오렌지,

사과, 살구, 파프리카 고추, 가금

베타포 8 카로티날 72 감귤류, 녹색 식물

베타포 12카로티날 120 알팔파 가루

표 3-3 비프로비타민 A 카로티노이드와 영양 공급원

카로티노이드 함유식품

리코펜 토마토, 당금, 피망, 살구, 핑크 그래이프후르트

제아크산틴 시금치, 파프리카 고추, 옥수수, 과일류

루테인 녹색식물, 옥수수, 감자, 시금치, 당근, 토마토, 과일류

칸다크산틴 버섯, 송어, 갑각류

크로세틴 사프론

캅산틴 파프리카 고추, 고추

흡수

다양한 요인들이 비타민 A와 카로틴의 흡수에 영향을 미친다. 레티놀과는 달리, 카로틴의 흡수에는 담즙산이 필요하다. 이 외에, 비타민 A와 카로틴의 흡수에 영향을 미치는 요인들로는 다음과 같은 것들이 있다. 즉, 지방질과 단백질, 식품 속에 함유되어 있는 산화 방지제, 담즙이 있어야 하고, 장내 관장에 있는 췌장 효소들이 정상적인 상보관계를 유지해야 하며, 점막 세포에 문제가 없어야 한다.

장내막에서의 전환

흡수된 레티놀의 대부분은 장내막의 세포 안에서 팔미틴산이나 다른 유리 지방산들과 뒤섞인다. 그런 다음, 레티놀-지방산 복합체는 다른 지방 물질들(예를 들어, 트리글리세라이드(triglycerides)와 인지질, 콜레스테롤)과 함께 킬로미크론(chlomicron)이라 불리는 둥근 모양의 커다란 지방 물질을 형성한다. 이 킬로미크론은 임파관을 통해 대순환계로 이동해 가서, 결국에는 간에 의해 순환계에서 사라진다. 카로틴은 비타민 A로 전환되지 않을 경우, 바뀌지 않고 그대로 흡수되어서 킬로미크론에 의해 이용한다.

카로틴의 비타민 A 전환

프로비타민 A 카로틴의 비타민 A로의 전환에도 여러 가지 요인들이 영향을 미친다. 단백질의 상태와 갑상선 호르몬, 아연과 비타민 C가 그 요인들이다. 카로틴의 흡수가 점점 증가하고, 혈청 레티놀의 수치가 적당할 때에는 전환이 감소한다. 과학자들은 처음에는 베타 카로틴과 다른 프로비타민 A 카로틴들이 효소(carotene dioxygenase)에 의해 쪼개어져서 두 개의 레티날 분자가 생겨나는 것이라고 믿었다. 그러나, 현재에는 효소가 베타 카로틴 이중결합들 중의 어느 하나를 불특정하게 공격하는 것이라고 믿고 있다. 이로 인해, 때때로 두 개의 레티날 분자가 형성되기도 하지만, 이런 경우는 별로 없다. 이렇게 형성된 레티날은 레티놀로 전환된다.

이동과 저장 그리고 배설

간에 도착한 비타민 A는 우선 이토오(Ito) 세포로 알려져 있는 특별한 세포 안에 저장된다. 대부분의 조직 속에는 비타민 A가 아주 조금밖에 없다(표 3-4 참조) 그러나, 간에는 인체내에 있는 전체 비타민 A의 90% 이상이 저장되어 있다. 96%의 레티닐 에스테르(레티놀+지방산)와 5%의 에스테르화되지 않은 레티놀로 이루어진 복합체로 저장되는 것이다.

인체가 보다 많은 비타민 A를 필요로 할 때, 방출된 레티놀(released retinol)을 레티놀 결합 단백질(retinol-binding protein)으로 옮겨 주는 효소가 레티닐 에스테르를 분해시킨다. 이후, 결합 레티놀(bound retinol)은 혈액속으로 분비되어, 혈액 속에서 단백질과 1:1 복합체(프리알부민)를 형성한다.

적당한 레티날 동원을 위해서는 충분한 식이 단백질과 아연이 필요하다. RBP(retinol-binding protein)와 프리알부민의 반감기(half-life)는 12시간이 채 안된다. 때문에, 이들은 특히 단백질 열량의 부족이나 단백질 대사가 비정상적인 다른 상황들이 발생하는 동안에는 결핍되기 쉽다. 아연이나 비타민 E 결핍든 비타민 A의 대사에 심각한 해를 끼친다. 이 두 영양소가 비타민 A대사(흡수와 이동 그리고 특히 활성화에서)의 많은 생리적 과정속에서 협력적으로 작용하기 때문이다.

표 3-4 인체 조직 내에서의 비타민 A와 카로틴 분포

조직(Kilograms) 비타민 A(Micrograms) 카로틴(Micrograms) 베타 카로틴

부신 10.4 20.1 10.8

간 149 8.3 불확정

고환 1.14 5.0 4.7

지방 1.46 3.9 1.3

췌장 0.52 2.3 1.1

지라 0.89 1.6 1.2

폐 0.91 0.6 불확정

혈청 0.43 0.6 불확정

레티놀은 RBP가 세포 표피의 수용체와 결합한 뒤에 세포 안으로 이동한다. 이후 레티놀은 순식간에 세포 내에 있는 세포질 레티놀 결합 단백질(cellular retinol-binding protein, CRBP)과 결합된다.

인체는 레티놀보다는 여러 가지로 레틴산을 전환시킨다. 레틴산은 흡수된 뒤, 다른 단백질(알부민)과 결합되어 혈액을 통해 운반된다. 레틴산은 간이나 인체의 다른 어떤 조직안에 조금도 축적되지 않는다. 그리고, 좀더 이온화된 산화 화합물들로 아주 빠르게 변형된다. 세포 내에서, 레틴산은 단백질과 결합된 세포질 레틴산(cellular retonic acid bindign protein, CRABP)과 결합된다.

비타민 A 대사물질은 주로 대변(담즙을 통해)과 소변을 통해 배설된다. 결핍기 동안에는, 비타민 A 이화작용률의 감소에서 볼 수 있듯이, 이용상의 적응이 일어난다.

혈액 속에는 카로틴을 위한 특정한 운반 단백질이 없다. 이들 화합물들은 대표적으로 혈장 지방단백질(plasma lipoproteins) 특히, 저밀도의 지방단백질(LDL)과 함께 사람의 혈장 속에 섞여 운반된다. 그 결과, 높은 수치의 혈청 콜레스테롤이나 LDL을 갖고 있는 환자에게서는 혈청 카로틴의 수치도 높게 나타난다. 혈장 속에서의 농도는 보통 전체 혈청 카로틴 수치의 20~25%만을 함유하고 있는 베타 카로틴의 식이 농도를 반영한다.

카로틴은 지방 조직과 간, 다른 기관들(부신과 고환, 난소)에 많이 농축되어 있다. 그리고 피부에 저장될 수도 있다(표 3-4참조), 카로틴의 피부 침전은 황피증이라는 카로틴 착색 피부증을 초래한다. 이는 다행스럽고(그리고 아마도 매우 유익한) 상태이다. 황피증의 직접적인 원인을 식이 섭취량이나 영양소 보충으로 돌릴 수는 없지만, 이는 아연과 혈청 호르몬, 비타민 C 또는 단백질과 같은 전환 인자들의 결핍을 나타내는 것이기 때문이다.

결핍 증상

비타민 A 결핍은 불충분한 식이 섭취량(일차적인 원인)이나 비타민 A의 흡수와 저장, 운반을 방해하는 몇 가지 부수적인 요인들로 인해 일어날 수 있다. 비타민 A 결핍을 초래하는 것으로 알려진 몇 가지 요인들로는 다음의 것들이 있다. 담즙산과 췌장액의부족으로 이한 흡수 불량, 단백질-에너지의 결핍, 간의 질병들 그리고 저단백극세포증(Abetalipoproteinemia)이 그것이다.

비타민 A 결핍과 함께 일어나는 면역 체계의 이상으로는, 효과적인 항체 반응에 대한 준비 능력 손상과 헬퍼 T-세포(helper T-cells) 수치의 감소, 호흡기와 위장관 계통의 점막 내벽 변질이 있다. 비타민 A 결핍증에 걸린 사람들은 감염성 질병에 더 걸리기 쉽고, 치사율도 높다. 뿐만 아니라, 감염이 되는 동안에는, 비타민 A의 저장량이 급속하게 고갈된다. 이로 인해, 악순환이 계속되는 것이다. 비타민 A 결핍과 함께 발생하는 감염성 질병들로는, 홍역과 마마, 호흡기 질환 바이러스의 일종인 RAV, 에이즈 그리고 폐렴이 있다.

비타민 A의 지속적인 결핍은 포상 각화증(모공 속에 세포질 부스러기가 쌓여서 피부가 가래톳 모양 불거져 나오는 것으로, 대부분 상박 뒷부분에 생긴다)이라는 특징적인 증상과 야맹증, 감염률의 증가를 초래한다. 또한, 비타민 A 결핍이 악화됨에 따라, 호흡기와 위장기, 비뇨기 계통의 점막에 영향을 미친다. 곧이어, 안구 건조증으로 불리는 고전적인 눈 질환도 발생한다. 가벼운 비타민 A 결핍도 막대한 치사율 증가를 초래한다. 개발도상국 특히, 아시아 국가들에서는 비타민 A 결핍이 널리 퍼져 있으므로, 이는 굉장히 중요하다. 이들 국가에서는 매년 천만 명이나 되는 많은 어린이들이 안구 건조증에 걸리고 있다.

안구 건조증

모든 안과성 비타민 A 결핍증을 포괄하는 말로 안구 건조증이라는 용어를 사용한다. 비타민 A 결핍의 가장 심각한 결과는 실명이다. 미국에서는 안구 건조증이 거의 발생하지 않고 있는 반면 아시아에서 발생하고 있는 실명증의 예방 가능한 주요 원인이 되고 있다.

후진국에서의 비타민 A 결핍증을 예방하기 위해, 세계 보건 기구(WHO)는 6개월마다 막대한 양의 예방약을 어린이들에게 투여하고 있다.

유독성 화학물질에의 노출이 비타민 A의 분해를 증가시킨다.

연구 결과, 유독성 화학 물질에의 노출이 바타민 A 의 영양과 관련이 있다는 사실이 밝혀졌다. 다중 브론 처리를 한 바이페닐(biphenyls)과 디옥신 같은 화합물과 다른 유독성 화합 물질들을 쥐에 투여한 결과, 간장의 비타민 A 함유량이 감소되었다. 그러나, 비생체물질들과 비타민을 동시에 투여하자. 유독 증상이 부분적으로 예방되었다. 이처럼 화합물질들에 의해 노출되면 간 속에서의 비타민 A 분해를 증가시키기 때문에, 비타민 A의 필요량을 증가시키는 결과를 초래한다.

영양 권장량

처음에는 비타미 A 활성도를 국제 단위(I.U)로 측정했다. 그리고 결정성의 레티놀 3mcg 또는 6mcg의 베타 카로틴을 1 I.U로 정했다. 1967년, 유엔 식량농업기구(FAO)와 세계 보건기구(WHO)의 전문 위원단은 비타민 A 활성도를 I.U보다는 레티놀 등량(retinol equivalent)으로 표시할 것을 권장했다. 그리고, 1mcg의 레티놀을 1레티놀 등량(R.E)으로 정했다. 따라서, 1RE에 필요한 베타 카로틴의 양은 6mcg인 반면, 다른 프로비타민 A 카로틴에 필요한 베타 카로틴의 양은 12mcg이다. 1980년, 국립연구원(NRC)과 국립과학연구소(NAS)의 식품영양국은 이를 수용했다.그래서, 1980년 이후 비타민 A 영양 권장량은 mcg과 R.E로 표시되었다.

비타민 A의 영양 권장량

연령 R.E I.U

12개월 미만의 유아 375 1,875

어린이

1-3세 400 2,000

4-6세 500 2,500

7-10세 700 3,500

청소년과 성인

11세 이상의 남성 1,000 5,000

11세 이상의 여성 800 4,000

임산부 800 4,000

수유 중인 여성 800 4,000

건강에 도움이 되는 효과

과학자들은 시각 기관에 대한 비타민 A 의 역할을 가장 중요시하고 있다. 인간 눈의 망막은 비타민 A를 함유하고 있는 네 가지의 광색소를 갖고 있다. 간상체(밤의 시각을 책임지는 레티날 세포들)에 있는 로돕신(rhodopsin)과 낮 동안의 시각(파랑, 노랑, 빨강)을 책임지는 서로 다른 각 원추체들 안에 있는 세 개의 이오돕신(iodopsons)이 그것이다. 이 색소들 속에서 발견할 수 있는 비타민 A 형태는 비타민 A 알데히드(레티날)의 11-cis 동질 이성체이다. 빛의 광양자가 간상체에 닿을 때, 11-cis 레티날은 로돕신 분자로부터 분열되어 옵신과 올 트란스(aoo-trans) 레티놀로 된다. 이 반응은 막의 위치(membrane potential)에 변화를 가져 오고, 뒤이어 시각적 자극이 전달되게 된다.

다가오는 헤드라이트와 같은 번쩍이는 밝은 빛이 있을 때에도, 로돕신의 일시적인 표백 현상이 일어난다. 그리고, 레티날이 재형성되어서 시각을 회복하는 데에는 1,2초의 시간이 걸린다. 그러나, 비타민 A의 수치가 낮을 경우에는, 적응에 더 많은 시간이 소요된다. 빛의 변화에 대한 적응 곤란과 밤에 시력이 약해지는 것은 비타민 A의 수치가 낮을 때 나타나는 초기적 증상들 중의 일부이다.

성장과 발육

우리는 비타민 A가 성장과 발육에 영향을 미친다고 믿고 있다. 이는 비타민 A가 많은 당단백질들의 합성에 필수적인 역할을 하기 때문이다. 그런데, 이들 당단백질들의 일부는 세포 변이와 유전자 단백질 합성을 조절한다.

세포들 간의 점착은 당단백질로 알려진 분자들의 형성과 명맥히 관련되어 있다. 이 화합물들의 합성은 비타민 A의 결핍시 현저하게 위축된다. 그 결과, 비타민 A가 결핍되어 있는 동안에는, 세포의 성장과 변이에 대한 정상적인 자극물들이 감소한다. 뿐만 아니라, 세포질의 레티놀 결합 단백질(CRBP)이 곧바로 세포핵 안으로 이용해서, 세포질 작용의 자극에 있어서 몇몇 스테로이드 호르몬들과 비슷한 방식으로의 기능을 할 수도 있다.

비타민 A 결핍의 결과는 빠른 재편성률을 갖고 있는 조직들 즉, 구강과 호흡기관, 비뇨기관, 분비선관의 내벽을 대고 있는 상피 세포들에서 가장 쉽게 나타난다.

상피 세포의 발달과 유지에 비타민 A와 카로틴이 얼마나 중요한 역할을 하는지는 아무리 강조해도 지나치지 않다. 점액 또는 케라틴이 상피 세포 내에서 합성될 수 있는지 어떤지는 비타민 A의 상태에 의해 결정된다. 따라서, 비타민 A의 양이 충분할 경우에는, 점액이 생성되지만, 부족할 경우에는 피부와 각막, 윗쪽의 호흡기관 그리고 비뇨기관의 각화증이 발생한다.

생식

1922년 이래로, 과학자들은 비타민 A가 고등 동물들의 생식 기능에 중요하다는 사실을 인식해 왔다. 베타 카로틴도 비타민 A의 전구물질 역할과는 다른 특정한 영향을 생식력에 미치고 있는 것 같다. 소과의 동물들에 대한 영양 연구에서, 베타 카로틴이 결핍된 먹이를 먹은 소들은 배란의 지연과 난포성과 황체성 좌창의 증가를 보였다.

측정한 기관들 중에서 베타 카로틴의 농도가 가장 높게 나타난 곳은 난소의 황체였다. 카로틴 분해 활동도는 배란 주기에 따라 변화하는데, 배란 중간기에 활성도가 가장 높다. 몇몇 과학자들은 올바른 황체 기능을 위해서는, 카로틴 대 레티놀의 비율을 적당하게 유지해야 한다고 말하고 있다.

황체가 프로게스테론(progesterone)을 생성해내므로, 불충분한 황체 기능은 아주 해로운 결과를 초래할 수도 있다. 황체의 불충분한 분비 기능은 생식 불능이나 불규칙한 월경 주기를 가져오는 특징들 중의 하나이다. 게다가, 프로게스테론에 대한 에스트로겐의 비율 증가는 난소의 종양과 월경 전 긴장 증후군, 낭양변성 섬유종 유방 질병, 유방암을 포함한 다양한 임상 질병에 영향을 미쳐 왔다.

베타 카로틴 보충제를 소들에게 주자, 난소 종양의 발생 빈도(통제 그룹에서는 42%, 케타 카로틴을 보충한 그륩에서는 3%로)가 감소했다. 인간의 경우도, 아마 비슷한 결과가 나타날 것이다. 소에게서 나타나는 종양성 유선염도 식이 베타 카로틴의 수치 증가를 통해 상태를 호전시킬 수 있는 질병의 하나이다. 매년 미국에서는 소의 유선염에 의해 10억 5천만 내지 20억 달러의 경제적 손실이 발생한는 것으로 추산되고 있다. 또한, 난소의 종양이 소의 생식 불능을 초래하는 주요 원인으로 나타나고 있다. 농부들은 아마 다른 영양학자들보다도 베타 카로틴에 대해 훨씬 더 많이 감사하고 있을 것이다.

면역 체계

비타민 A는 정상적인 면역 기능에 필수적인 것이다. 우선, 비타민 A가 면역 체계에 영향을 미치는 이유는 비타민 A가 상피와 점막 표피의 보존과 분비에 필수적인 역할을 하기 때문이다. 그리고, 이들 조직들은 일차적인 숙주 방어 장치를 구성한다. 뿐만 아니라, 비타민 A는 항종양성 활동의 유도와 백혈구 기능의 증강, 항체 반응의 증가를 포함한 많은 면역 작용을 자극하거나 향상시킨다. 그러나, 단순히 비타민 A 결핍을 해소한다고 해서, 이런 효과들을 거둘수 있는 것은 아니다. 왜냐하면, 분명히 이 효과들의 대부분은 비타민 A의 양이 지나칠 때 좀더 증강되기 때문이다.

레티놀도 중요한 항바이러스 활동을 보여 주며 당성피질성 스테로이군과 중화상, 수술로 인한 면역 억제를 예방해 주어 왔다. 이 효과들 중의 일부는 아마 스트레스성 흉선 쇠퇴를 예방하고 흉선 발육을 촉진시키는 비타민 A의 능력과 관계가 있을 것이다. 카로틴은 보다 좋은 산화 방지제이므로, 흉선샘 보호에 있어서 비타민 A보다는 더 나을 것이다. 흉선샘이 유리기와 산화성 손상에 아주 민감하므로 특히 더 그렇다.

베타 카로틴은 흉선샘 기능을 증강시키고, 인터페론의 면역 체계 자극 활동을 증가시키는 것 같다. 인터페론은 바이러스성 감염에 대항한 보호에서 중심적인 역할을 하는 강력한 면역력 향상 화합물이다.

산화 방지제 활동

일반적으로, 카로틴은 비타민 A와 비교해 볼 때, 더 중요한 산화 방지제 활동을 한다. 카로틴의 산화 방지제 활동은 아마 집단 연구들에서 나타난 항암성 효과들을 가져온 요인일 것이다. 노화 역시 산화성 손상과 관련이 있으므로, 아마 카로틴도 노화를 방지해줄 것이다. 다음의 증거가 이 가설을 뒷받침해 준다.

조직의 카로티노이드 함유량은 포유류의 최대 가능 수명을 결정짓는 가장 중요한 요인이다. 일례로, 대략 90년쯤 되는 인간의 최대 가능 수명은 1데시리터당 50~300마이크로그램에 달하는 혈청 카로틴의 수치와 관련이 있다. 반면, 리서스 원숭이 같은 다른 영장류는 최대 가능 수명이 대략 34년인데, 이는 1데시리터당 6~12마이클그램에 이르는 혈청 카로틴의 양과 관련이 있는 것이다.(도표 3-1참조)

도표 3-1 카로틴과 최대 가능 수명

베타 카로틴이 관심의 대부분을 차지해 온 반면, 비타민 A활성도가 낮거나 전혀 없는 많은 카로틴들이 훨씬 더 큰 보호 효과를 발휘한다. 예를 들어, 베타 카로틴이 알파 카로틴보다 훨씬 더 효율적으로 비타미 A를 생성해 낸다. 그러나, 알파 카로틴이 알파카로틴보다 산화 방지제로서 대략 38%정도 더 강한 효력을 발휘하며, 동물들의 간암과 피부암, 폐암을 억제하는 데 있어서는 10배나 더 효과적이다. 그러나, 이것보다 더 강력한 것은 바로 리코펜이다. 리코펜은 가장 높은 전체의 단일 산소 소광 카로티노이드를 나타낸다. 리코펜의 활성도는 대략 베타 카로틴의 두 배에 이른다. 게다가, 리코펜은 훨씬 더 인상적인 항암 효과를 가져올 수도 있다.

소화기 계통 암에서 보호 요인으로 작용하는 리코펜의 역할을 평가하기 위해, 북이탈리아의 연구자들이 케이스 통제 실험을 했다. 북부 이탈리아에서의 토마토 섭취량은 높았는데, 그 섭취의 양상은 두 가지였다. 어떤 사람들은 아주 많은 양의 토마토를 먹는 반면, 먹는다 해도 아주 조금밖에는 먹지 않는 사람들도 있었던 것이다. 토마토 속에는 리코펜이 아주 높게 함유되어 있는 반면, 카로틴은 아주 적게 들어 있다. 따라서, 토마토는 연구에 아주 안성맞춤인 식품이었다.

연구자들은 1985년에서 1991년 사이에 발생한 소화기 계통의 다양한 암들에 대한 병원을 근거지로한 연구들로부터 자료들을 획득했다. 그들은 생토마토의 섭취 빈도를 네단계로 나누었다. 일주일에 2개 미만을 섭취하는 경우와 서너개, 대여섯 개 그리고 일곱 개 이상을 섭취하는 경우로 나눈 것이다. 결과는 소화기 계통의 모든 암 발생 부위에서의 높은 생토마토 흡수량의 결과, 일관된 보호 양식이 나타났다. 보호의 정도는 약간 더 두드러지기는 했지만, 같은 지역에서 행해진 녹색 채소와 과일에 대한 연구에서 나타난 것과 비슷했다. 이 결과는 다른 과학자들이 발견해낸 사실을 뒤받침해 준다. 그들은 일주일에 단지 한 그릇의 생토마토를 먹기만 해도 식도암에 걸릴 위험이 40%나 감소하며, 토마토를 많이 먹는 미국 성인들에게서는 모든 부위와 암 발생률이 50%나 감소한다는 사실을 발견했다. 이 연구의 결과는 식이 리코펜 수치의 증가가 중요한 보호 요인 역할을 할 수 있다는 사실을 나타낸다.

120 종류의 과일과 채소들 속에 함유되어 있는 카로티노이드 수치에 대한 세밀한 분석에 따르면, 리코펜을 함유하고 있는 것은 아주 드물었다. 다음 페이지의 표는 이들의 일부에 포함되어 있는 리코펜 수치를 보여 준다. 또한, 리코펜이 식품 가공으로 인해 파괴되지는 않는다는 것도 보여 주고 있다.

과일이나 채소 100g 당 리코펜 함유량(mg)

종류 리코펜 함유량

살구 통조림 0.06

말린 살구 0.8

생그레이프후르트&핑크 그레이프후르트 3.4

구아바 주스 3.3

생토마토 3.1

토마토 주스 캔 8.6

토마토 파스파 캔 6.5

토마토 소스 캔 6.3

생수박 4.1

이용 가능한 형태

천연 비타민 A는 레티놀 또는 레티닐 팔미테이트(retinyl-palmitate)로서도 이용 가능하다. 교질입자화와 유화 모두 흡수를 증강시킨다. 교질입자화는 물 속에서 잘 흩어지도록 지용성 비타민 A를 아주 작은 물방울(교질입자)들로 만드는 과정이다. 반면, 유화는 물과 잘 섞이도록 만들기 위해 비타민 A를 레시틴 같은 다른 화학물질과 유화시키는 과정을 말한다. 제조업자들의 주장에도 불구하고, 일반적인 보통의 비타민 A는 80~90%의 비율로 흡수된다. 필자는 교질화된 비타민 A가 다른 형태들보다 520%까지 더 잘 흡수된다는 회사들의 주장에 특히 놀랐다. 비타민 A는 80~90%의 비율로 흡수되므로, 이러한 주장은 있을 수 없다.

시중에는 다음과 같은 세가지 주요한 카로틴 공급원들이 있다. 합성 올트란스 베타 카로틴과 조류(Dunaliella)에서 추출한 알파 카로틴과 베타 카로틴 그리고 야자 기름에서 추출한 혼합 카로틴이 그것이다. 이 세가지들 중에서, 야자 기름 카로틴이 가장 좋은 형태이다. 먼저, 산화 방지제 활성도를 살펴보도록 한다(표 3-5참조)

야자 기름 카로틴은 최고의 산화 방지제 보호 효과를 가져오는 것 같다. 야자 기름 카로틴 복합체는 카로틴이 높게 함유되어 있는 식품들에서 나타나는 패턴과 꼭 닮아 있다. 특히, 트란스 원장 배열의 베타 카로틴만을 제공하는 합성 카로틴들과는 달리, 천연 카로틴이 함유되어 있는 식품들은 트란스와 시스형의 원자 배열을 하고 있는 베타 카로틴을 제공한다. 즉,

60%의 베타 카로틴(트란스와 시스형의 이성질체)

34%의 알파 카로틴

3%의 감마 카로틴

3%의 리코펜

을 제공한다. 야자 기름 카로틴들은 합성 올트란스 베타 카로틴보다 4~10배 더 잘 흡수된다. 조류의 카로틴도 잘 흡수된다.

야자와 코코넛 같은 열대성 기름을 이용한 건강식품에 대한 우려는 야자 기름에서 추출해낸 카로틴 제품들에는 적용되지 않는다. 왜냐하면, 이 제품들의 지방 함유량은 극히 미미하기 때문이다. 게다가, 야자 기름 이용시의 진짜 문제는 야자 기름을 가공처리했을 때 즉, 부분적으로 수소처리를 했을 때 발생한다.

주요 효용

비타민 A는 바이러스성 질병에 대한 면역 증강제와 다양한 피부병 치료에 쓰인다. 카로틴은 암과 심장 혈관의 질병 예방에 산화 방지제로 이용되고, 면역 증강제와 감광성 질병의 치료에도 사용된다.

비타민 A와 바이러스성 질병

비타민 A는 면역 체계의 정상적인 기능에 절대적으로 필요하다. 비타민 A가 결핍되어 있는 사람은 특히 바이러스 감염과 같은 감염성 질병에 걸리기 쉽다. 감염이 계속되는 동안, 이미 낮았던 비타민 A저장량은 심각하게 고갈된다.

표 3.4 카로틴 제품들의 산화 방지제 효과

제품 소광률 제품내의 % Mg/25,000 산화 방지제 효과

야자 기름 분석

알파 카로틴 1.9 33 7.36 2.60

베타 카로틴 1.4 63 14.04 3.66

감마 카로틴 2.5 2.5 0.56 0.26

리코펜 3.1 0.1 0.02 0.01

총계 6.54

조류 카로틴 분석

알파 카로틴 1.9 4.0 0.61 0.22

베타 카로틴 1.4 96.0 14.69 3.83

총계 4.05

합성 베타 카로틴 분석

베타 카로틴 1.4 100 14.97 3.90

총계 3.90

홍역 치료를 위한 비타민 A보완

5백만 명에서 천만 명에 이르는 개발 도상국 어린이들이 심각한 비타민 A 결핍증상을 보이고 있다는 사실을 통해 알 수 있듯이, 비타민 A 결핍은 많은 개발도상국가들의 주요한 문제이다. 최근의 많은 연구 결과, 1932년에 밝혀진 사실이 더욱 확실시되고 있다. 즉, 비타민 A의 보완이 홍역에 걸린 아이들의 사망률을 최소한 50%까지 감소시킬 수 있다는 사실이다.대표적으로, 더블 블라인드 연구에서는 비타민 A의 인체 저장량을 보충하기 위해 한 번 또는 두 번에 걸쳐 200,000~4,00,000I.U의 양을 투여해 왔다.

지금, 여러분은 홍역 치료를 위해 비타민 A를 보완하는 방법을 이용하는 것이 제 3세계 국가들에서나 필요한 일이라고 생각하고 있을 것이다. 그러나, 캘리포니아주 롱비치에서, 홍역으로 고통받고 있는 '영양 공급 상태가 좋은' 어린이들에 대한 연구 결과, 어린이들의 50%가 비타민 A 결핍 상태에 처해 있다는 사실이 밝혀졌다. 이는 미국에서도 비타민 A의 보완이 필요하다는 사실을 뒷받침해 준다.

호흡성 바이러스 질환(RSV) 감염 유아들에 대한 비타민 A 치료 요법

광범위한 규모의 면역 프로그램 실시로, 어린이들이 홍역에 걸릴 위험성이 감소했다. 그러나, 어린 시절에 걸리기 쉬운 다른 바이러스성 질병들에도 비타민 A 치료 요법이 적절한 것 같다. 요즈음 가장 널리 퍼져 있는 바이러스들 중의 하나는 바로 RSV(respiratory syncytial virus)이다. 이는 어린 아이들에게서 발생하는 심각한 호흡기 질환의 대표적인 원인다. RSV에 감염된 어린이들에게서는 혈청 비타민 A 수치가 낮게 나타난다. 게다가, 홍역의 경우와 마찬가지로, 비타민 A 수치가 낮아질수록, 병의 증세는 더욱더 심해진다.비타민 A의 보완이 병의 증세와 홍역으로 인한 사망률을 감소시키므로, 일단의 연구자들이 비타민 A의 치료 효과를 알아내기 위한 첫 단계로, RSV속에서의 비타민 A 의 안정성과 흡수 패턴을 측정하기로 결정했다.

평균 나이 2,3개월(1개월에서 6개월 사이의 아이들)로 가벼운 RSV 감염에 걸린 아이들 21명에게 12,500~25,000I.U의 교질입자화된 비타민 A를 복용시켰다. 비타민 A의 수치가 낮았었는데, 최소 25,000I.U의 비타민A를 복용한 6시간 내에, 정상적인 수치가 확보되었다. 나이가 어렸음에도 불구하고, 어린이들 중 누구도 비타민 A독성 증상을 나타내지 않았다. 치료를 위한 실험으로 이 연구를 계획한 것은 아니었는데도, 비타민 A를 복용한 피실험자들은 실험에 참가하지 않았으나 이들과 유사한 증세를 보이고 있던 다른 어린이들보다 더 빨리 치료되었다.

RSV 감염에 대한 비타민 A의 치료 효과를 측정하는 데는 위안제 통제 실험도 필요하다. 비타민 A 보완은 저렴한 비용과 폭넓은 이용성 그리고 투약의 용이함을 포함한 여러 가지 이유에서, RSV감염을 치료하는 아주 좋은 방법이다.

에이즈 감염시의 비타민 A결핍은 사망률 증가와 관련이 있다.

비타민 A보완을 통해 도움을 얻을 수 있는 또 다른 바이러스성 질병으로 에이즈가 있다. 비타민 A결핍은 HIV에 감염되어 있는 동안에는 아주 흔하게 일어나며, 순환하는 헬퍼 T세포(helper T-cells)의 감소와 명백히 관련되어 있다. 그런데, 이 T세포의 감소는 에이즈에 걸렸을 때 나타나는 대표적인 증세들 중의 하나이다.

HIV에 감염된 사람들의 비타민 A의 수치와 헬퍼 T 세포, 혈액속의 다른 요소들을 분석해 본 결과, 검사를 받은 피실험자들의 15% 이상이 혈액 속의 비타민 A의 수치가 부족하다는 사실이 밝혀졌다. 비타민 A의 수치가 낮을 때, 헬퍼 T세포의 수치는 정상적인 비타민 A수치를 갖고 있으면서 HIV에 감염되어 있는 사람들에게서보다 훨씬 더 낮게 나타났다. 비타민 A 결핍 역시 HIV로 인한 높은 치사율과 관련이 있다.

HIV 감염 환자들에 대한 비타민 A 보완에서 애용되는 비타민 A의 형태는 베타 카로틴이다. 비타민 A의 활성 형태인 레틴산은 사실 인체 내에서 HIV의 복제를 증가시킬 수도 있기 때문이다. 에이즈에 걸렸을 때는 흔히 베타 카로틴의 수치가 낮게 나타난다. 흡수 불량의 결과인 것 같은 낮은 베타 카로틴 수치는 더욱 심각한 면역 기능의 손상과 관련이 있다.

피부병 치료와 비타민 A

1930년대 후반, 피부병 학자들은 다양한 종류의 피부병 치료에 많은 양의 비타민 A 투여 방법을 도입했다. 소수의 피부학자들은 지금도 이 방법을 이용하고 있다. 그러나, 합성 레티노이드의 등장 이후, 이 치료 요법은 예전 만큼 그렇게 널리 애용되지 않게 되었다.

비타민 A치료 요법은 케라틴의 과잉 형성(각화증)과 관련된 피부병 치료에 대단히 효과적이다. 케라틴은 피부 모공을 메워서 '가래톳 모양의 피부 돌출'을 일으키는 피부 단백질이다. 각화증과 관련된 피부 질환들의 예로는 좌창과 버짐, 선천성 각화이상, 편평태선, 다리에병, 수장족저의 피부각화증(palmoplantar keratoderma) 그리고 모공 성홍색비강진이 있다.

위 질환들의 치료에 사용되는 비타민 A의 복용량은 대개 아주 높다. 좌창 치료를 위해서는 5~6개월 동안 매일 300,000~500,000I.U를 다른 피부 질환들의 치료를 위해서는 일주일에서 이주일 동안 매일 1~3.5 백만 I.U를 복용한다. 이런 높은 복용량으로 인해, 대개 심각한 중독증이 발생한다. 이 피부 질환들의 일부를 치료하는데에는 카로틴이 보다 더 효과적이고 유독성도 덜 할 것이라는 몇 가지 증거들이 있다. 그러나, 각화증 치료시 비타민 A효과를 가져오는 약물학적 결과는 혈청 레티놀 수치가 혈청 레티놀 결합 단백질 양을 초과해서, 막피의 제거와 케라틴 형성 세포의 파괴를 초래할 때에 나타나는 것 같다.

비타민 A 유독성 검사시, 분명한 유독 증상이 두드러지게 나타나기 전까지는, 실험실에서의 테스트가 별로 믿을만하지 못한 것 같다. 최초로 나타나는 중요한 중독 증상들로는 보통 피로에 뒤따르는 두통과 감정적 불안, 근육통과 관절통이 있다. 또한, 비타민 A 독성 환자들 대부분에게서 입술이 트는 현상(구순염)과 피부 건조(건피증)도 발생하는데, 이는 기후가 건조할 때 특히 더 잘 나타난다.

임신 중에 많은 양의 비타민 A를 복용하면, 선천적 기형아를 낳게 될 수도 있다. 따라서, 임신 가능한 나이의 여성은 비타민 A치료를 받는 동안과 치료를 중단한 후 최소한 한 달 동안에는 효과적인 피임약을 복용해야 한다.

아연과 비타민 E 같은 다른 영양소들이 포함되어 있을 경우에는, 비타민 A 복용량이 높을 필요가 없다. 피부를 건강하게 만드는 데 이 영양소들이 비타민 A와 함께 작용하기 때문이다. 좌창 치료 시의 안전하고도 효과적인 비타민 A 권장량은 하루 25,000I.U 이다.

안구 건조증(Dry Eye) 치료와 국소(Topical) 비타민 A

안구 건조증은 눈물샘에서의 수분 부족과 점액의 결핍 또는 둘 모두로 특징지울 수 있는 복합적인 질병이다. 기초가 되는 다양한 원인들에도 불구하고, 눈 결막에서의 변화들은 모든 경우에 있어서 비슷하다. 즉, 귀블러 세포(goblet-cell: 점액 생성 세포)의 손상과 상피(nongoblet) 세포들의 비정상적인 확장, 세포층의 증가, 케라틴 침전, 층형성 그리고 각화와 같은 변화들이 일어난다.

국소 비타민 A치료 요법과는 다른 비외과적 안구 건조증 치료 요법들 인공 눈물과 윤활류 또는 천천히 방출되는 중합체를 자주 투여하거나, 소프트 콘택트 렌즈를 이용하는 방법 은 병세의 진행 과정을 곧바로 뒤엎기보다는 증상을 약화시킨다.

안구 외부 내층에서의 국소 비타민 A결핍으로 인해 안구 건조증이 일어난다는 가설은, 상피 세포에서의 비타민 A의 역할을 생각해 볼 때 확실한 사실이다. 판매용 비타민 A 안약(Vision Pharmaceuticals 사의 Vivaq Drops, 1-800-325-6789)에 대한 임상 연구 결과, 안구 건조증 치료시의 인상적인 임상 결과들이 나왔다. 다른 안구 건조증 치료 약품들과는 달리, 국소 비타민 A는 안구 건조증을 야기시키는 내층의 세포질 변화를 뒤엎는다는 것이다. 비바 드롭스는 대부분의 약국들과 몇몇 건강 식품점에서 구입할 수 있다.

암 예방과 카로틴

한 지역의 전주민들을 대상으로 한 유행성병학 연구 결과, 식이 카로틴 흡수량과 상피 조직(폐, 피부, 자궁, 경부, 위장관 등등)과 관련된 다양한 종류의 암 사이에서 강한 반비례 관계가 나타났다. 이런 반비례 관계는 비타민 A보다 카로틴의 경우에 훨씬 더 강하게 나타났다. 이는 카로틴이 비타민 A보다 더 우세한 산화 방지제 역할을 하며, 면역과 항발암성 활동에 있어서도 더 활발하다는 것을 보여 준다.

고카로틴 식품이 암을 예방해 주지 않는다고 주장하는 사람은 아무도 없을 것이다(영양 보완에 대한 오랜 개혁 운동가인 빅터 허버트 박사는 그 예외이다) 그러나, 가장 중요한 문제는 '베타 카로틴의 보완이 암 발생 위험을 감소시키는가? 하는 것이다. 대답은 '아니다'. 인 것 같다. 베타 카로틴만의 보완으로는 암 발생 위험을 줄일 수 없기 때문이다. 암 발생 위험성이 높은 집단을 대상으로, 합성 올트란스 베타 카로틴의 암 예방 효과를 다룬 세 가지의 널리 공표된 실험들이 이런 부정적인 결과를 보여 주었다. 그래도, 이 문제에 대해 좀더 올바른 견해를 얻어낼 수 있도록, 이 문제에 대한 결론을 내리기 전에 이 세 가지 연구들을 좀더 세밀하게 살펴보겠다.

알파 토코페롤, 베타 카로틴 암 예방 연구 집단

연구자들은 담배를 피우고 술을 마시는 핀란드 남성 29,000명을 피실험 대상으로 삼았다. 그리고, 이들에게 베타 카로틴(매일 20밀리그램 씩)과 비타민 E 또는 둘중의 하나만을 복용시켰다. 실험 결과, 베타 카로틴만을 복용한 집단에서는 폐암 발생률이 18%나 증가했다. 이런 결과는 충분히 예상했던 것이었다. 영장류를 대상으로 한 실험 결과, 알코올과 베타 카로틴을 투여했을 때, 산화적 손상의 결과로 간 손상이 증가하는 현상이 나타났기 때문이다. 다른 연구자들도 베타 카로틴이 산화적 손상에 아주 민감하다는 사실을 지적했다. 따라서, 베카 카로틴의 산화적 손상을 막기 위해서는, 다른 산화 방지 영양소들이 있어야 한다. 이러한 산화 방지 영양소들이 없을 경우, 암을 유발하는 화합물들이 형성될 수 있기 때문이다. 이는 식품과 다양한 산화 방지 영양소들의 섭취에 의지하는 것이 중요하다는 사실을 더욱 강조해 준다. 예를 들어, 베타 카로틴과 비타민 E를 모두 섭취한 집단에서는 암의 증가 현상이 나타나지 않았다. 뿐만 아니라, 베타 카로틴 보충제를 복용하지 않은 집단에서는, 고식이(high diet)베타 카로틴과 혈중 카로틴 수치가 폐암에 대항해서 강한 보호 효과를 나타났다. 이 모든 자료들은 베타 카로틴의 보호 효과가 다른 중요한 산화 방지 영양소들이 있을 때에만 분명하게 발휘된다는 사실을 강하게 암시한다.

카레트(CARET)연구

발병 위험성이 높은 집단에서의 베타 카로틴 역할에 대해 알려주는 두 번째의 실험은 카로틴과 레티놀 효과에 관한 실험이다. 담배를 피우는 18,000명 이상의 미국인 성인 남녀와 석면 노동자들이 이 연구에 참여했다. 그러나, 이 연구는 예정보다 21개월 앞선 1996년 1월 13일에 중지되었다. 실험을 시작한 지 4년이 지난 당시, 베타 카로틴 보완(매일 30밀리그램씩)으로 폐암 발생이 28%나 증가하고, 총 사망률은 17%나 증가했기 때문이다. 이 숫자와 백분율의 의미를 정확하게 밝혀보자. 카레트 연구 도중, 담배를 많이 피우는 사람들 사이에서의 폐암 발생률은 100명당 5명 꼴이었다. 그러나, 베타 카로틴 보완으로 인한 28%의 위험률 증가는 이 수치를 대략 1000명당 6명 꼴로 증가시켰다.

다시 한 번, 연구자들은 베타 카로틴을 섭취하지 않은 집단의 경우, 혈중 베타 카로틴 수치가, 가장 높은 사람들의 암 발생률이 가장 낮다는 것을 발견했다. 이전에 담배를 피웠던 사람들의 경우에는, 베타 카로틴 보완으로 암 발생률이 실제로 20%까지 감소되었다.

의사들의 건강 연구(Physician's Health Study)

의사들의 건강 연구에서는, 22,071명의 미국 남성 의사들이 12년 동안 이틀에 한 번씩 50밀리그램의 베타 카로틴이나 플라시보를 복용했다. 그 결과, 양성이든 음성이든 암이나 심장 혈관의 질병에 어떤 중요한 영향도 나타나지 않았다. 11%에 달했던 흡연자 집단에서도 마찬가지였다.

'네거티브' 연구들에 대한 일반적 논평

위의 세 가지 연구들의 결과는 합성 베타 카로틴 보완이 암과 심장 혈관 질환의 발병 위험성이 높은 집단에 나쁜 영향을 미칠 수도 있다는 사실을 보여 준다. 그렇다고 이 연구들의 결과가 암과 심장 질병과 관련해서 카로틴과 산화 방지제가 많이 함유되어 있는 식품의 섭취가 갖는 효과들을 보여 주는 수백 가지의 연구 결과들을 무산시켜 버리는 것은 아니다.

이들 연구 결과들은 고카로틴 식품 섭취의 필요성을 보여 준다. 그리고, 음식 섭취에 카로틴을 보충하고 싶은 사람들이 있다면, 담배를 피우지 말아야 하며, 비타민 C와 비타민 E. 세레늄을 섭취함으로써 유독성 유도(derivatives) 형성에 맞서 베타 카로틴을 보호해야 한다.

다른 전망적 연구들

널리 공표된 위 세가지 연구들 뿐만 아니라, 다른 전망적 연구들과 더블 블라인드 연구들도 믿음직한 결과들을 보여 주고 있다. 특히, 베타 카로틴 보완은 초기의 구강암 병변과 식도 병변 치료에 아주 효과적이다. 베타 카로틴만을 복용해도(매일 15~180밀리그램에 달하는 복용량) 이런 효과를 얻을 수 있다.

그러나, 가장 실증적인 연구들 중의 하나는 더욱 폭넓은 보완 프로그램을 크게 다루었다. 링샹 암 예방 연구는 시골에 사는 30,000명의 중국인 성인들을 대상으로 한 전망적 연구이다. 하위 연구들 중의 하나에서, 피실험자들은 네 가지 보완 프로그램들 중의 하나를 받았다. 레티놀과 아연을 보완하는 프로그램과 리보플라빈과 니아신을 보완하는 프로그램, 비타민 C와 몰리브덴 보완 프로그램, 베타 카로틴과 비타민 E, 세레늄 보완 프로그램이 그것이다(미국의 영양 권장량보다 1~3배 많은 복용량). 마지막 경우와 같은 보완 프로그램을 받은 집단에서는 암 사망률이 13% 낮게 나타났으며, 총 사망률은 9% 감소했다. 이 결과들은 복합 산화 방지제가 어는 하나의 산화 방지제만을 다량으로 복용하는 것보다 훨씬 좋다는 사실을 다시 확인시켜 준다.

심장 혈관 질환 예방과 카로틴

높은 카로틴 흡수량은 심장 혈관 질환의 발병 위험성 감소와도 관련이 있다. 다른 산화 방지제들과 마찬가지로, 베타 카로틴도 콜레스테롤과 동맥 내층에 대한 손상을 억제할 수 있다. 그러나, 베타 카로틴은 비타민 E보다 심장 혈관 질병 예방에 덜 효과적인 것 같다. 이는 비타민 E가 베타 카로틴보다 콜레스테롤에 대한 산화적 손상을 더 잘 억제하기 때문이다.

면역 향상 작용물로서의 카로틴

최근의 연구들에서, 카로틴은 많은 면역 향상 효과들을 보여 주었다. 그러나, 이런 면역 향상 효과들은 1931년에 이미 밝혀진 것이었다. 당시, 과학자들은 고카로틴 식품의 섭취가(혈중 카로틴 수치로 측정했다) 학창 시절 어린이들의 결석 일수와 상반 관계를 나타낸다는 사실을 발견했다. 처음에, 연구자들은 카로틴의 면역 향상 특성이 카로틴의 비타민 A 전환 때문이라고 생각했다. 그러나, 오늘날에는 카로틴이 비타민 A 활성과 상관없이 많은 면역 향상 효과를 발휘한다는 것을 알고 있다.

실험에 참여하기를 자원한 건강한 사람들을 대상으로, 가장 인상적인 연구들 중의 하나가 행해졌다. 이 연구 결과, 베타 카로틴 복용(하루 180밀리그램, 대략 300,000 I.U) 일주일 후, OKT4+(helper/inducer T cells)의 빈도가 약 30% 증가했으며, 이주일이 지난 뒤에는 OKT3+(all T-cells)의 빈도가 증가했다. T4+ 림프구는 숙주 면역 상태를 결정짓는 데 결정적인 역할을 한다. 이 연구는 후천성 면역결핍 증후군(에이즈)과 암의 경우에서처럼, T-세포 조직 중의 T4가 선택적으로 감소되는 경우, 베타 카로틴 내복제가 숙주의 면역 능력을 향상시키는 데 효과적일 수 있다는 것을 보여 준다.

그러나, 음식 섭취에 합성 베타 카로틴을 보완하는 것보다, 천연 카로틴 공급원들을 이용하거나 고카로틴 식품의 섭취량을 증가시키는 것이 더 좋을 것이다. 또 다른 연구에서는, 126명의 대학생들을 무작위로 다음과 같은 집단으로 나누었다. 통제 집단인 집단 A와 매일 15밀리그램(25,000I.U)의 베타 카로틴 보충제를 이용하는 집단 B, 당근을 통해 하루 15밀리그램의 베타 카로틴을 섭취하는 집단 C로 나눈 것이다. 그 결과, 집단 B에서 가장 좋은 결과가 나타났다. 백혈구의 숫자와 기능이 증가한 것이다.

이런 결과들이 당황스럽게 여겨지는 이유는, 흡수에 관한 연구들의 결과, 보충의 베타 카로틴이 당근을 포함한 다른 채소들에 들어 있는 카로틴보다 더 흡수가 잘 된다는 사실이 증명되고 있기 때문이다.

질의 칸디다증에서 상피 세포 내 베타 카로틴 수치의 감소

면역 계통이 약화될 경우, 여성은 면역 계통이 건강할 때보다 질의 칸디다증에 더 걸리기 쉬워진다. 이런 면역 계통의 약화는 낮은 카로틴 수치가 그 이유일 수도 있다. 질의 칸디다증으로 벗겨진 질 세포와 통제 집단에서 벗겨낸 질 세포 내의 베타 카로틴 수치를 비교한 연구 결과, 질 칸디다증에 걸린 여성의 경우에는 세포 백만 개 당 1.46ng(nanogram)의 베타 카로틴이 들어 있었다. 반면, 통제 집단에서는 세포 백만 개당 8.99ng의 베타 카로틴이 들어 있었다.

잘 알려진 베타 카로틴의 면역 계통 향상 효과와 함께, 이 결과들은 조직 내 베타 카로틴의 낮은 수치가 질의 칸디다증과 관련이 있다는 사실을 보여 준다. 고식이(high diet) 베타 카로틴이나 베타 카로틴 보충제의 섭취는 질의 칸디다증을 막아줄 수도 있다.

광감작성 질병 치료와 베타 카로틴

베타 카로틴은 광감작성 질병들(태양 광선에 의해 야기된 피부 발진)의 치료를 위해 사용되어 왔다. 베타 카로틴은 에리드로포이에틱 프로토포르피리아(erythropoietic protoporphyria(EOO))라는 질병의 치료에 가장 효과적이다. 반면, 다형의 빛에 의한 발진(polymorphous light eruption)과 태양 광선에 의한 두드러기, 평원형의 낭창홍반증(discoid lupus erythematosis)같은 다른 감광성 질병들의 경우에도 그 효과가 증명되기는 했지만, 같은 정도의 효과를 나타내지는 않고 있다. 베타 카로틴은 태양빛에 타는 현상이 나타나기 시작하는 노출 수치를 증가시키는 데에도 작지만 아주 중요한 영향을 미친다. 이로써, 몇몇 환자들은 '썬텐'을 하기에 충분한 시간 동안 오래도록 태양빛을 쏘일 수 있는 기회를 처음으로 갖게 되었다.

EPP에 걸린 환자들은 혈액과 배설물, 피부 내 포르피린(porphyrins) 이라는 화합물의 수치가 증가하고, 가시 광선에 민감하게 된다. 이 민감성은 태양빛에 노출된 후에 화끈거리는 느낌이 들고 뒤이어 피부가 부풀어 오르고 붉어지는 현상으로 나타난다. 국부적인 햇빛 차단은 아무런 소용이 없다. 광감작성은 자외선이 포르피린 분자를 자극시키기 때문에 나타나는 것인데, 이 자극으로 인해 피부에 매우 해로운 유리기가 만들어진다. 직접적인 세포 손상으로 인해, 화학적 중재자들이 떨어져나가게 되고, 이런 현상으로 인해 다시 가려움증과 발적, 팽윤 증상이 일어나면서 다른 세포들도 손상된다.

EPP의 경우, 1데시리터당 600-800밀리그램의 혈중 카로틴 수치가 최적의 효과를 낸다. 그리고,보호 효과는 치료 후 4주에서 6주가 지난 후에야 나타난다. 베타 카로틴을 포함한 다른 카로틴들이 인체 조직 내에서 하는 활동은 이것들이 식물 세포 내에서 하는 활동과 비슷하다. 즉, 카로틴은 태양 광선으로 인한 유리기 손상에 대항하는 세포질막으로서 기능한다.

복용량 범위

비타민 A의 복용량은 복용 목적에 따라 다르다. 일반적인 건강 증진을 위해서는, 남자의 경우 5,000I.U 여자의 경우에는 2,500I.U가 적당한 것 같다. 급성 바이러스에 감염되어 있는 동안에는, 하루나 이틀 동안 1회분 50,000 I.U의 내복약을 복용하는 것이 안전하다. 유아의 경에도 마찬가지이다.

임신 가능한 상태의 여성은 비타민 A 보충제를 복용하지 말고, 대신에

베타 카로틴 보충제를 이용해야 한다.

낭창과 각화성 피부 질병의 치료에는 다량의 비타민 A 복용법이 도움이 될 것이다. 그러나, 의사는 치료 요법을 면밀하게 감독해야 한다.

카로틴의 경우, 일반적인 건강을 위해서는 하루 25,000I.U(베타 카로틴 15밀리그램)의 복용량이 적당한 것 같다. 암성의 병변 치료와 면역 향상을 위해서는 25,000~30,000I.U가 적당하다. EPP치료를 위해서는, 복용량이 1 데시리터당 600~800마이크로그램의 혈중 카로틴 수치를 유지시켜 주어야 한다.

안정성 문제

여성의 경우, 임신 중에는 비타민 A의 보충 섭취를 피해야 한다. 최근에 저명한 (New England Journal of Medicine)지에 발표된 연구 결과를 보면, 57케이스 중 1케이스에 해당하는 미국 내 기형아 출산의 원인이 임신중에 10,000I.U이상의 비타민 A를 복용(특히, 수태 후 첫 7주 동안)했기 때문이라고 한다. 임신 가능성이 있는 여성은 보충해야할 비타민 A수치를 5,000I.U이하로 유지하거나, 카로틴에 의지하는 것이 더 좋다.

어린이들의 경우, 1회분 복용량으로 많은 양의 비타민 A(100,000~300,000I.U)를 복용하면 심각한 유독성을 일으킨다. 구토와 두통,관절통, 혼수 상태 그리고 때로는 울혈유두(papilledema)와 함께 두개골 내의 압력이 상승하는 것이다. 그러나, 비타민 사용을 중지하면, 이런 증상들은 금방 수그러들고, 언제나 완전한 회복이 가능하다.

비타민 A의 유독성은 몇 년 동안 하루에 50,000I.U이상씩을 복용하는 성인들에게서도 나타날 수 있다. 비타민 A의 저장과 운반에 결함이 있을 경우에는, 매일 이보다 적은 양을 복용해도 유독 증상이 발생할 수 있다. 이런 결함은 강경변과 간장염에 걸렸을 때, 단백질 열량이 부족할 때 그리고 어린아이들과 사춘기의 남녀에게서 나타나기도 한다.

비타민 A 유독 증상들로는 대개 피부가 건조해지고 트는 증상과 손톱이 잘 부서지는 것, 탈모증, 치은염, 식욕 부진, 구각증, 성미가 급해지는 증상, 피로, 욕지기가 있다. 비타민 A의 혈청 수치가 1데시리터당 250~6600 I.U에 달하게 되면 유독 증상을 나타내기 시작한다. 지속적이고 심각한 비타민 A과잉은 골취약증과 긴 뼈의 비대증(thickening of the long bones)을 초래한다.

비타민 A 유독성은 다양한 피부 질환들을 치료하기 위해서 많은 양의 비타민 A 치료요법을 쓰는 동안에도 흔히 나타난다. 몇 개월간 하루 300,000I.U미만의 복용량은 유독 증상을 거의 유발하지 않는다. 그래도, 조기 발견은 매우 중요하다. 특히, 날씨가 건조할 때에는 대부분의 환자들에게서 일반적으로 구순염(갈라진 입술)과 건피증(건조한 피부)이 나타난다. 가장 먼저 나타나는 중요한 유독 증상은 대개 두통이며, 이 후에는 피로와 감정적 불안정, 근육통과 관절통이 뒤따른다. 비타민 A 혈청 수치와 유독성과는 상관 관계가 약하고, SGOT와 SGPT가 징후의 환자들에게서만 올라가기 때문에, 유독성을 검사하기 위한 실험실 테스트는 거의 쓸모가 없다.

베타 카로틴으로 음식 섭취를 보충하는 것은 어떤 유독성도 일으키지 않는다. 많은 감광성 질병들을 치료하기 위해 아주 많은 양을 복용해도 말이다. 때때로, 환자들이 '설사'를 호소하기도 하지만, 이 증상은 대개 즉시 치유되기 때문에, 치료를 중단할 필요는 없다. 혈중 카로틴 수치의 증가는 비타민 A 유독증을 유발하지 않으며, 피부 색깔이 노래지는 황피증을 제외하고는 다른 어떤 심각한 질병도 일으키지 않는다. 그러나, 많은 양의 당근이나 당근 주스를 섭취(몇 년 동안 매일 0.45에서 1.0 킬로그램의 당근을 날것으로 섭취하는 것)하면, 호중구감소증(neutropenia)뿐만 아니라 생리 불순을 일으킬 수도 있다. 비록, 이런 질병에 걸린 환자들의 혈중 카로틴 수치(1데시리터 당 221~1,007마이크로그램)가 많은 양의 베타 카로틴을 복용하는 환자들에게서 나타나는 수치(대개 1데시리터당 800마이크로그램)와 비슷하지만, 질병의 원인은 당근에 함유되어 있는 몇 가지 다른 인자들 때문이다. 오랜 기간에 걸쳐 많은 양의 예를 들어, 하루에 300,000~600,000I.U(180~360밀리그램의 베타 카로틴, 이는 4~8파운드의 생당근에 들어있는 양과 맞먹는 것이다) 의 순수한 베타 카로틴을 복용한 환자들에게서는 위의 결과들을 포함한 다른 어떤 결과도 발견되지 않았다.

오랜 기간 동안 몸무게 1킬로그램 당 1,000밀리그램의 복용량을 토끼와 쥐에게 투여한 결과, 임신중독증이나 유독성, 종양 발생, 생식 기능 장해의 어떤 증상도 나타나지 않았다.

상호작용

비타민 E와 아연은 A의 정상적인 기능에 특히 중요하다. 아연과 비타민 C, 단백질, 갑상선 호르몬 결핍은 프로 비타민 A카로틴의 비타민 A 전환에 장애를 일으킨다.