고급영양학 chapter 10. 지용성 비타민(A, D, E, K)

[문형철]

beyond reason

지용성 비타민 A, D, E, K

비타민은 사람 세포의 특수한 대사기능을 수행하기 위해 인체에서 필요한 미량 유기물질로 체내에서 필요한 양만큼 합성되지 않아 식품이나 비타민 보충제로 공급되어야 함. 지용성 비타민은 지방에 용해되므로 그 흡수와 대사과정에서 식이지질과 체내지질대사와 밀접한 관계가 있음. 

지용성 비타민의 흡수율 40-90%임. 만성 소화장애가 있는 경우 흡수율이 저하됨. 

지용성 비타민은 소변으로 배설되지 않고 체내에 상당량 저장되어 과잉섭취시에는 독성이 나타날 수 있음. 

비타민 역사 및 특징

1. 비타민 역사

인류역사속에서 야맹증, 괴혈병, 각기병, 펠레그라, 악성빈혈과 같은 비타민 결핍증에 시달림. 

1911년 폴란드 화학자 풍크가 쌀겨에서 동물의 성장에 필수적인 식품인자 하나를 확인함. 이 물질을 아민(Amine 질소)을 함유하는 작은 분자량의 유기화합물이라는 뜻에서 비타민(vitamine, vita+amine)이라 명명함. 

아민(영어: Amine 또는 Amines)은 염기로 질소 원자에 비공유전자쌍을 가진 유기 화합물과 작용기를 말한다. 암모니아의 유도체로서, 수소 원자가 들어갈 자리가 알킬기나 아릴기 같은 치환기로 대체된 형태이다. 중요한 아민에는 아미노산, 생체아민, 트리메틸아민, 아닐린 등이 있다.

1913년 미국 매컬럼이 미지의 영양소를 지용성  A군과 수용성  B군으로 나눔. 

1919년 드럼몬드는 이 물질들이 모두 아민기를 가지는 것은 아니기 때문에 Vitamine에서 e를 떼고 vitamin이라고 명명함.

2. 비타민의 특성

비타민의 구조는 열량영양소처럼 긴 사슬로 연결된 중합체가 아니고 하나의 단일분자로 작용하며 이들의식품 중 함량은 g단위가 아니고 밀리그림mg, 마이크로그램ug 단위로 측정됨. 이것들은 스스로 에너지를 생성하지 않으나 열량영양소로부터 에너지를 생산하는 효소들을 돕고 세포의 증식을 도움. 

신체는 비타민 흡수를 위한 특별한 기전을 가지고 있음

비타민은 특수한 운반단백질과 함께 혈액중으로 이동함. 

비타민은 형태에 따라 각기 다른 역할을 하므로 인체의 특정 효소에 의해 활성형 형태로 전환됨.

비타민이 결핍되면 처음에는 조직중의 저장량이 감소하고 다음으로 혈청 비타민농도가 저하되며 마지막으로 관련된 생화학적 기능의 저하, 임상적 증세가 나타남. 

3. 비타민의 종류와 명명

현재까지 인체에 필요한 비타민은 콜린(choline)을 포함하여 14가지임. 

각 비타민의 명칭은 발견순서에 따라 알파벳 순으로 A, B, C, D, E로 붙여짐. 

비타민 B는 다시 기능적으로 유사성이 있는 것들에 대해 일련번호를 매겨 구분함. 

참고) 비타민 K는 혈액응고 요인 koagulation factor의 첫글자를 따서 비타민 K라고 명명

분류	종류	화학명	발견연도
지용성 비타민	비타민 A 비타민 B 비타민 C 비타민 D	레티놀(retinol) 콜레칼시페롤(cholecalciferol)  토코페롤(tocopherol) 필로퀴논(phylloquinone)	1913 1919 1922 1935
수용성 비타민	비타민 C 비타민 B군 비타민 B1 비타민 B2 나이아신 B3 비오틴 B4 판토텐산 B5 비타민 B6 비타민 B9(엽산) 비타민 B12 콜린	아스코르브산(ascorbic acid) 티아민(thiamin) 리보플라빈(riboflavin) 니코틴산(nicotinic acid) 비오틴(biotin) 펜토텐산(pantothenic acid) 피리독신(pyridoxine) 폴라신(folacin) 코발라민(cobalamin) 콜린(choline)	1928 1911 1933 1937 1935 1938 1938 1942 1948 1962

참고) 콜린 

콜린(choline)은 동맥경화, 지방간 예방에 효과적인 수용성 비타민 가운데 하나이다. 체내에서 세포막을 구성하는 레시틴과 혈압을 내리는 아세틸콜린의 재료이다.  간에 침착한 지방을 다른 물질로 바꾸어 혈액으로 내보내어 지방간을 예방한다. 또한 혈관을 확장시켜 혈압을 내리고 콜레스테롤이 혈관에 들러붙는 것을 방지하여 고혈압, 고지혈증, 동맥경화 등을 예방한다. 하루 500mg 정도가 필요하다. 체내에서도 합성되지만, 평소 식사에서 충분히 섭취하는 것이 제일 좋다.

NOW Foods, Choline & Inositol, 100 Veg Capsules. 11,000원 - 클릭

Nutr Rev. Author manuscript; available in PMC 2009 Nov 25.

Published in final edited form as:

Nutr Rev. 2009 Nov; 67(11): 615–623.

doi: 10.1111/j.1753-4887.2009.00246.xPMCID: PMC2782876NIHMSID: NIHMS102541PMID: 

19906248

Choline: An Essential Nutrient for Public Health

Abstract

Choline was officially recognized as an essential nutrient by the Institute of Medicine (IOM) in 1998. There is a significant variation in the dietary requirement for choline that can be explained by common genetic polymorphisms. Because of its wide-ranging roles in human metabolism, from cell structure to neurotransmitter synthesis, choline-deficiency is now thought to have an impact on diseases such as liver disease, atherosclerosis and possibly neurological disorders. 

Choline is found in a wide variety of foods. Egg yolks are the most concentrated source of choline in the American diet, providing 680 milligrams per 100 grams. Mean choline intakes for older children, men, women and pregnant women are far below the Adequate Intake established by the IOM. Given the importance of choline in a wide range of critical functions in the human body, coupled with less than optimal intakes among the population, dietary guidance should be developed to encourage the intake of choline-rich foods.

Keywords: 

Choline, eggs, homocysteine, memory, methylation, methyl group, neural tube defects, phosphatidylcholine, pregnancy

인체에서 수용성 비타민은 혈액으로 직접 흡수되나 지용성 비타민은 먼저 림프로 흡수된 후 혈액으로 들어감. 많은 수용성 비타민은 혈액에서 자유로이 돌아다니지만 지용성 비타민은 운반을 위해 운반단백질을 필요로 함. 체세포에 도달하려면 수용성 비타민은 체액내에서 자유로이 순환함. 

지용성비타민은 지방세포에 머물게 되어 쉽게 배설되지 않으므로 과다시 독성이 나타날 수 있음. 

수용성 비타민은 대부분 조효소로 작용하며 에너지 대사와 조혈작용에 관여. 비타민C는 조효소로 작용하지 않지만 세포에서 여러 화합물의 합성과정에서 중요한 역할을 함. 비타민 B복합체는 식품내 특정한 단백질에 결합된 조효소 형태로 존재함. 음식물을 섭취한 후 단백질과 결합된 비타민 조효소는 유리형의 비타민으로 분리된 후 소장에서 흡수됨. 흡수후에는 세포내에서 비타민의 조효소 형태로 재합성됨.

비타민의 분리 정제가 가능해진 후 비타민 별 국제단위(international unit IU)를 정하여 그룹단위로 사용되고 있음. 

영양소에 따라 생물학적 활성이 다른 여러 형태의 이성체나 전구체가 존재할때에는 기준이 되는 활성형으로 전환되는 비율을 고려하여 이들 이성체나 전구체로부터 전환될 수 있는 양을 모두 합하여 당량(equivalent)라는 단위를 사용함. 

비타민 A

비타민 A는 처음으로 발견된 지용성 비타민으로 빈곤계층 성장기 아동에게 결핍이 흔한 영양소

비타민 A는 이소프레노이드 화합물로서 화학명은 레티놀(retinol)

조직이나 식품에서는 팔미트산과 에스테르 형태로 존재. 

일반적으로 비타민 A구조를 지닌 화합물의 활성형인 레티노이드와 불활성형인 카로티노이드를 총칭

Vitamin A Metabolism: An Update

Diana N. D’Ambrosio

,† 

Robin D. Clugston

,† and 

William S. Blaner

*

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Abstract

Retinoids are required for maintaining many essential physiological processes in the body, including normal growth and development, normal vision, a healthy immune system, normal reproduction, and healthy skin and barrier functions. In excess of 500 genes are thought to be regulated by retinoic acid. 11-cis-retinal serves as the visual chromophore in vision. The body must acquire retinoid from the diet in order to maintain these essential physiological processes. Retinoid metabolism is complex and involves many different retinoid forms, including retinyl esters, retinol, retinal, retinoic acid and oxidized and conjugated metabolites of both retinol and retinoic acid. In addition, retinoid metabolism involves many carrier proteins and enzymes that are specific to retinoid metabolism, as well as other proteins which may be involved in mediating also triglyceride and/or cholesterol metabolism. This review will focus on recent advances for understanding retinoid metabolism that have taken place in the last ten to fifteen years.

Keywords: 

chylomicron, carotenoid, retinol-binding protein (RBP), lecithin:retinol acyltransferase (LRAT), hepatocyte, hepatic stellate cell, adipocyte

레티노이드는 동물성 식품에 들어있는 '레티놀과 레티날'의 총칭

카로티노이드는 식물성 식품에 들어있는 적황색 색소 성분을 일컫는 명칭. 

자연에는 600종이상의 카로티노이드가 있음. 

비타민 A전구체로서 카로티노이드 중에서 가장 활성이 높고 양적으로 많은 것이 베타카로틴

베타카로틴은 알파카로틴, 감마카로틴, 크립토잔틴 등 다른 카로티노이드에 비해 비타민A활성이 두배이상임. 구조적으로 베타카로틴은 두개의 비타민A를 붙인 구조이고 다른 세개의 카로티노이드는 한쪽에만 비타민 A구조를 지녔기 때문에 활성에 차이가 있음. 이들 비타민 A가 레티놀, 레티날, 레티노산으로 전환되어 활성을 가짐. 

카로티노이드 종류 중 리코펜, 루테인, 제아잔틴은 비타민 A로 전환되지 않아 비타민A 생물학적 활성은 없음. 

1. 비타민 A 흡수와 대사

우리가 섭취한 식품에 함유되어 있는 비타민 A의 대부분은 지방산(palmitate)과 결합한 레티닐에스테르(retinyl ester)이며 체내 비타민A의 주된 저장형태임. 소장에서 레티닐에스테르는 담즙과 췌장효소에 의해 지방산과 레티놀(또는 카로틴)으로 분리되어 미셸 형태로 소장 점막세포내로 흡수됨. 흡수된 레티놀은 장 점막세포에서 긴사슬지방산과 다시 에스테르화하여 킬로미크론을 구성한 후 림프계로 들어감. 흉관을 거쳐 정맥으로 들어간 후 레티놀에스테르는 킬로미크론 remnant에 거의 남아 있으면서 간으로 운반되어 대사되고 저장됨. 

식사로 섭취한 카로티노이드는 소장에서 분해효소에 의해 레티날로 분해되고 동물성 식품으로 섭취한 레티날과 합쳐짐. 분해되지 않은 카로티노이드 분자도 킬로미크론에 섞어 간으로 이동해서 레티날로 전환되어 저장되거나 지방조직에 카로티노이드 그대로 저장될 수 있음. 

정상적인 식사를 하는 건강한 사람의 비타민 A 흡수율은 80%이상. 

카로티노이드 흡수율은 비타민 A의 절반정도 흡수. 

식사내 카로티노이드 함량이 증가하면 그 흡수율은 상대적으로 감소함. 

간에서 혈류로 나갈때는 간에서 합성한 레티놀 결합단백질(retinol-binding protein, RBP)과 결합하여 이동하는데 카로티노이드는 초저밀도단백질에 의해 혈액으로 나가서 전체조직으로 운반됨. 

베타카로틴은 소장과 간에서 레티놀로 전환되고 베타-카로틴이 카로티노이드 2 산화효소(carotenoid dioxygenase)에 의해 레틴알데히드(retinaldehyde)로 전환됨. 

혈액에 있는 비타민 A의 형태는 주로 레티놀 결합단백질과 결합한 레티놀이며 약간의 레티닐에스테르와레티노산(Retinoic acid)이 있음. 

간에 저장된 레티닐에스테르는 레티놀로 전환된 후 레티놀 결합단백질과 1:1로 결합하여 간에서 유리되어 각 조직으로 이동함. 레티놀 결합단백질과 결합하지 않은 레티놀 양이 많으면 조직으로 운반되어 독성이 나타남. 

비타민 A는 쉽게 배설되지 않으나 일부 비타민 A가 소변으로 배설되므로 신장질환이 있는 경우 독성증상이 발생. 

세포내로 들어간 비타민A는 핵속의 레티노이드 수용체에 의해 DNA에 결합하여 mRNA로 형성되고 이로인한 체단백질 생성을 조절함. 즉 DNA에 대한 레티노이드 반응 유전자의 활성을 조절함으로써 세포작용을 조정함. 비타민 A의 주된 저장소는 간이며 정상인의 경우 90%이상 간에 존재함. 비타민A가 고갈되는 극심한 결핍상태에서는 간이외의 조직이나 혈액중의 비타민A함량도 감소함. 

2. 비타민A의 체내작용

1) 시각 

시각작용은 망막(Retina)의 간상세포(rod cell)와 원추세포(cone cell)에서 이루어지며 이들 세포는 각각 어두운 곳과 밝은 곳에서 시각작용을 수행함. 

주변이 어두워지면 간상세포에서 all trans형 레티날이 레티날 이성화효소에 의해 cis형 레티날로 이성화되어 옵신과 결합하여 로돕신을 합성함. 로돕신은 간상세포가 담당한 어두운 곳에서 시각작용을 함. 

망막에서 로돕신의 레티날의 레티날은 단백질로부터 분리됨. 이곳에 남은 옵신은 형태의 변화가 일어나서 신경을 자극, 사물을 볼 수 있게 됨. 빛에 의해서 로돕신이 레티날과 옵신으로 분해되는 반응을 bleaching rhodopsin이라 하며 이 과정에서 간상세포의 로돕신 함량과 원추세포와 관련된 시색소 함량이 감소함. 밝은 곳에서는 로돕신이 많이 분해되어 밝은 빛에 적응하게 되는데 이때 갑자기 어두워지면 로돕신의 양이 부족해지므로 암적응 dark adaptation에 의해 로돕신 양이 충분히 생성될때까지 사물을 제대로 식별할 수 없게 됨. 

2) 세포성장과 분화

최근 레티노산 수용체(nuclear-retinoid receptor)가 발견되면서 레티노산(retinoid acid)의 세포분화와 관련해 상피세포가 분화되는 과정에 관여하는 비타민A의 작용기전에 대해 많은 것이 밝혀짐. 핵의 레티노산 수용체와 레티노산이 결합해서 유전자 발현을 활성화하거나 저하를 통해 세포분화를 조절함. 

특히 비타민 A가 결핍된 배아는 제대로 기관의 분화, 발달을 이루지 못하므로 기형 또는 사산으로 이어짐. 이외에도 비타민 A는 정자형성, 면역반응, 미각, 청각, 식욕 및 성장, 발달 등의 생리적 과정에 필수적인 것으로 알려짐. 대부분 직접 또는 간접적으로 세포분화와 관련이 있음.

레티노산(ratinoic acid)은 폐, 기관지, 피부, 위장관 등의 상피세포의 생성, 구조 및 정상적인 기능을 유지하는데 필요함.

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Abstract

Vitamin A (VA) is amongst the most well characterized food-derived nutrients with diverse immune modulatory roles. Deficiency in dietary VA has not only been associated with immune dysfunctions in the gut, but also with several systemic immune disorders. In particular, VA metabolite all-trans retinoic acid (atRA) has been shown to be crucial in inducing gut tropism in lymphocytes and modulating T helper differentiation. In addition to the widely recognized role in adaptive immunity, increasing evidence identifies atRA as an important modulator of innate immune cells, such as tolerogenic dendritic cells (DCs) and innate lymphoid cells (ILCs). Here, we focus on the role of retinoic acid in differentiation, trafficking and the functions of innate immune cells in health and inflammation associated disorders. Lastly, we discuss the potential involvement of atRA during the plausible crosstalk between DCs and ILCs.

Keywords: 

Nutrients. 2017 Jan; 9(1): 68.

Published online 2017 Jan 13. doi: 10.3390/nu9010068

PMCID: PMC5295112

PMID: 

28098786

Retinoic Acid and Its Role in Modulating Intestinal Innate Immunity

Paulo Czarnewski

, 

Srustidhar Das

, 

Sara M. Parigi

, and 

Eduardo J. Villablanca

^*

Author information Article notes Copyright and License information Disclaimer

Abstract

Vitamin A (VA) is amongst the most well characterized food-derived nutrients with diverse immune modulatory roles. Deficiency in dietary VA has not only been associated with immune dysfunctions in the gut, but also with several systemic immune disorders. In particular, VA metabolite all-trans retinoic acid (atRA) has been shown to be crucial in inducing gut tropism in lymphocytes and modulating T helper differentiation. In addition to the widely recognized role in adaptive immunity, increasing evidence identifies atRA as an important modulator of innate immune cells, such as tolerogenic dendritic cells (DCs) and innate lymphoid cells (ILCs). Here, we focus on the role of retinoic acid in differentiation, trafficking and the functions of innate immune cells in health and inflammation associated disorders. Lastly, we discuss the potential involvement of atRA during the plausible crosstalk between DCs and ILCs.

Keywords: vitamin A, retinoic acid, innate immunity, dendritic cells, innate lymphoid cells

3) 비타민 A의 항산화 및 항암효과

항암작용의 연구는 비타민A보다 카로티노이드의 항암효과에 관해 더 많이 연구됨. 카로티노이드 섭취가부족하면 암의 발생율이 높아짐. 

이후 2007년 코펜하겐 쇼크라 불리는 논문이 JAMA에 실림. 

계속된 연구에 의해 베타카로틴이 아닌 카로티노이드 함량이 높은 보충제를 복용했기 때문이라고 정리가됨. 

비타민 A의 항산화 효과

Subcell Biochem. 2016;79:359-75. doi: 10.1007/978-3-319-39126-7_14.

Carotenoids as a Source of Antioxidants in the Diet.

Xavier AA

1, 

Pérez-Gálvez A

2.

Author information

Abstract

Carotenoids, widely distributed fat-soluble pigments, are responsible for the attractive colorations of several fruits and vegetables commonly present in our daily diet. They are particularly abundant in yellow-orange fruits (carrots, tomatoes, pumpkins, peppers, among others) and, although masked by chlorophylls, in dark green leafy vegetables. Several health benefits have been attributed to carotenoids or to foods rich in these pigments, by means of different mechanisms-of-action, including the role as provitamin A of almost 50 different carotenoids and the antioxidant activity that protects cells and tissues from damage of free radicals and singlet oxygen, providing enhancement of the immune function, protection from sunburn reactions and delaying the onset of certain types of cancer. Common food sources and the efficiency of the absorption of carotenoids, analytical approaches used for measurement of their antioxidant effect and an overview of some epidemiological studies that have been performed to assess the beneficial impact of carotenoids in human health are outlined in this chapter.

KEYWORDS:

Antioxidant activity; Antioxidant capacity; Cancer markers; Carotenoid dietary source; Health benefits

Antioxidant Compounds and Their Antioxidant Mechanism.pdf

1.73MB

Abstract 

An antioxidant is a substance that at low concentrations delays or prevents oxidation of a substrate. Antioxidant compounds act through several chemical mechanisms: hydrogen atom transfer (HAT), single electron transfer (SET), and the ability to chelate transition metals. The importance of antioxidant mechanisms is to understand the biological meaning of antioxidants, their possible uses, their production by organic synthesis or biotechnological methods, or for the standardization of the determination of antioxidant activity. In general, antioxidant molecules can react either by multiple mechanisms or by a predominant mechanism. The chemical structure of the antioxidant substance allows understanding of the antioxidant reaction mechanism. This chapter reviews the in vitro antioxidant reaction mechanisms of organic compounds polyphenols, carotenoids, and vitamins C against free radicals (FR) and prooxidant compounds under diverse conditions, as well as the most commonly used methods to eval‎uate the antioxidant activity of these compounds according to the mechanism involved in the reaction with free radicals and the methods of in vitro antioxidant eval‎uation that are used frequently depending on the reaction mechanism of the antioxidant.

3. 비타민 A결핍증과 과잉증

1) 결핍증

가장 흔한 증상은 야맹증, 안구건조증, 심하면 각막 연화증

어린이의 경우 Bitot's spot이나 각막장애가 나타나기도 함. 

신체의 표피에 각질화 현상이 나타나는데 위장관에서 점액분비세포(goblet cell)의 수와 활성이 줄어들어 점액분비가 감소함으로써 소화와 흡수가 잘되지 않고 호흡기계, 소화기계, 세뇨관, 질, 귀 내부의 상피세포에서 방어력이 약화되어 감염이 쉽게 일어남. 

Goblet cells are simple columnar goblet shaped like epithelial cells that secrete gel-forming mucins, like mucin MUC5AC.

 The goblet cells mainly use the merocrine method of secretion, secreting vesicles into a duct, but may use apocrine methods, budding off their secretions, when under stress.

 The term goblet refers to the cell's goblet-like shape. The apical portion is shaped like a cup, as it is distended by abundant mucus laden granules; its basal portion lacks these granules and is shaped like a stem.

The goblet cell is highly polarized with the nucleus and other organelles concentrated at the base of the cell and secretory granules containing mucin, at the apical surface.

 The apical plasma membrane projects short microvilli to give an increased surface area for secretion.

Goblet cells are typically found in the respiratory, reproductive and gastrointestinal tracts and are surrounded by other columnar cells.

 Biased differentiation of airway basal cells in the respiratory epithelium, into goblet cells plays a key role in the excessive mucus production, known as mucus hypersecretion seen in many respiratory diseases, including chronic bronchitis, and asthma.

피부는 건조하고 거칠어지며 머리털이나 손톱을 이루는 딱딱한 단백질인 케라틴을 분비함. 

그래서 비타민 A결핍시 점액분비세포가 케라틴 분비세포로 대체됨. 

비타민A는 치아의 에나멜 형성에도 관여하므로 부족시에는 건강한 치아를 형성하지 못함.

2) 과잉증

오심, 구토와 같은 위장장애, 두통, 시력약화가 나타남. 

비타민 A의 독성증상은 레티노이드에 민감해진 막이 불안정하여 특정 유전자의 발현이 비정상적으로 이루어지면서 발생함. 과잉시 섭취를 중단하면 1개월 이내에 증세 호전됨. 

가장 심각한 독증상은 태아기형이며 여드름이나 버짐 등의 피부병 치료제로 레티노산을 복용한 임산부가머리나 뇌가 선천적인 기형인 아이를 낳을 수 있음. 그래서 임산부에게 비타민 A가 풍부한 소간이나 강화 시리얼 등의 식품섭취를 제한함. 

참고) 식물성 베타 카로틴을 식품으로 다량 섭취시 단지 피부색만 황색으로 변하는 고카로틴혈증(hypercarotenosis)을 보이며 대부분 독성을 나타내지 않음. 이는 카로티노이드의 흡수와 전환율이 낮기 때문임. 

Vitamin A Toxicity - 클릭클릭

Jazmine M. Olson; Amandeep Goyal.

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Last Update: March 17, 2020.

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Introduction

Vitamin A toxicity can occur from either the topical or oral form of Vitamin A. Each has its own set of adverse effects. Oral vitamin A toxicity can be acute or chronic. In acute toxicity, ingestion occurs because of the ingestion of a large amount of vitamin A over a short period of time. In chronic toxicity, intake is over a longer duration. The most common adverse effect of topical retinoids is skin irritation, notably erythema and peeling. The most severe adverse effect of systemic retinoids is teratogenicity. Each year, in the US alone over 60,000 cases of Vitamin toxicity are reported. Unlike the water-soluble vitamins, the fat-soluble vitamins tend to accumulate in the body.

메이요 클리닉 

Overview

Vitamin A (retinol, retinoic acid) is a nutrient important to vision, growth, cell division, reproduction and immunity. Vitamin A also has antioxidant properties. Antioxidants are substances that might protect your cells against the effects of free radicals — molecules produced when your body breaks down food or is exposed to tobacco smoke and radiation. Free radicals might play a role in heart disease, cancer and other diseases.

Vitamin A is found in many foods, such as spinach, dairy products and liver. Other sources are foods rich in beta-carotene, such as green leafy vegetables, carrots and cantaloupe. Your body converts beta-carotene into vitamin A.

As an oral supplement, vitamin A mainly benefits people who have a poor or limited diet or who have a condition that increases the need for vitamin A, such as pancreatic disease, eye disease or measles. If you take vitamin A for its antioxidant properties, keep in mind that the supplement might not offer the same benefits as naturally occurring antioxidants in food.

The recommended daily amount of vitamin A is 900 micrograms (mcg) for adult men and 700 mcg for adult women.

Evidence

Research on oral vitamin A for specific conditions shows:

• Acne. Large doses of oral vitamin A supplements don't appear to affect acne.
• Age-related macular degeneration. A large clinical trial showed that people at high risk of advanced age-related macular degeneration reduced their risk of developing the condition by 25 percent by taking a specific combination of vitamins that included beta-carotene. It's not entirely clear what role beta-carotene played.
• Cancer. The association between use of vitamin A supplements and reduced risk of lung, prostate and other types of cancer is unclear.
• Measles. Vitamin A supplements are recommended for children with measles who are at an increased risk of vitamin A deficiency. Research suggests that supplementation might reduce death due to measles.
• Vitamin A deficiency. People who have low levels of vitamin A appear to benefit most from vitamin A supplements. This kind of deficiency isn't common in the United States. Vitamin A deficiency causes anemia and dry eyes.

Beyond use as an oral supplement, vitamin A is used in topical creams to reduce fine wrinkles, splotches and roughness and treat acne.

Our take

Caution

A healthy and varied diet will provide most people with enough vitamin A. If you're interested in the antioxidant properties of vitamin A, food sources are best. It's not clear if vitamin A supplements offer the same benefits as naturally occurring antioxidants in food. Too much vitamin A can be harmful and excess vitamin A during pregnancy has been linked to birth defects.

Safety and side effects

Too much vitamin A can be harmful. Even a single large dose — over 200,000 mcg — can cause:

• Nausea
• Vomiting
• Vertigo
• Blurry vision

Taking more than 10,000 mcg a day of oral vitamin A supplements long term can cause:

• Bone thinning
• Liver damage
• Headache
• Diarrhea
• Nausea
• Skin irritation
• Pain in the joints and bone
• Birth defects

If you are or might become pregnant, talk to your doctor before taking vitamin A. Excess use of vitamin A during pregnancy has been linked to birth defects.

Interactions

Possible interactions include:

• Anticoagulants. Oral use of vitamin A supplements while taking these medications used to prevent blood clots might increase your risk of bleeding.
• Bexarotene (Targretin). Taking vitamin A supplements while using this topical cancer drug increases the risk of the drug's side effects, such as itchy, dry skin.
• Hepatotoxic drugs. Taking high doses of vitamin A supplements can cause liver damage. Combining high doses of vitamin A supplements with other drugs that can damage the liver could increase the risk of liver disease.
• Orlistat (Alli, Xenical). This weight-loss drug can decrease the absorption of food sources of vitamin A. Your doctor might suggest that you take a multivitamin with vitamin A and beta-carotene while taking this medication.
• Retinoids. Don't use vitamin A supplements and these oral prescription drugs at the same time. This could increase the risk of high vitamin A blood levels.

비타민 A의 국제단위 환산

1만 IU = 3000mcg

2만 5천 IU = 7500mcg

건강한 사람이 매일 섭취해야 하는 비타민A량은 연령, 체격, 대사량 및 임신, 수유와 같은 상황에 따라 달라짐. 

급원식품은 동물의 간, 어유, 달걀 등

비타민 A전구체인 카로티노이드는 주로 녹황색 채소와 과일에 많음. 당근, 호박, 녹황색채소, 옥수수, 토마토, 오렌지, 귤, 김 등

비타민 D

비타민 D 또는 칼시페롤은 대사과정 및 세포내 작용을 하는 스테로이드 호르몬과 같은 프로 호르몬. 비타민 D의 활성을 가진 화합물로서는 식물성 급원의 비타민 D2(에르고칼시페롤)와 동물성 급원의 비타민D3(콜레칼시페롤)이 대표적임. 

자외선에 의해 피부에 있는 7-디히드로콜레스테롤(7-dihydrocholesterol)이 비타민 D3로 전환되며 작용기전이 스테로이드 호르몬과 유사하여 호르몬 전구체로 분류함. 

피부에서 비타민 D3 생성능력은 나이가 듦에 따라 감소하여 70대 연령이 되면 젊은 사람에 비해 1/4이하로 줄어듬. 

1. 비타민 D 흡수와 대사

인체내에서 비타민 D3는 피부에 존재하는 콜레스테롤의 유도체인 7-디히드로콜레스테롤로부터 합성됨. 햇빛을 쐬면 7-디히드로콜레스테롤의 고리구조가 열려 중간대사산물을 합성하고 이 중간대사산물은 몇시간 후에 비타민 D3로 전환됨. 

피부에서 합성된 비타민 D3와 식사로부터 섭취한 비타민 D는 혈액을 통해 비타민 D-결합단백질과 결합하여 간으로 이동함. 간에서 25-알파-히드록시라아제(25-a-hydroxylase)에 의해서 비타민 D3의 25번 탄소에 수산화반응이 일어나 25-히드록시 비타민 D3로 전환됨. 25-히드록시 비타민D3는 비타민 D의 주된 대사물질로 반감기는 21일임. 

그 다음으로 신장으로 이동하여 1-알파-히드록시라아제에 의해 다시한번 1번 탄소 및 25번 탄소에 의해수산화 반응이 일어나 1,25-디히드록시 비타민 D3, 24,25-디히드록시 비타민D가 됨. 각 개인에게 필요한 비타민 D3를 합성하기 위한 햇빛의 강도나 노출시간은 피부색과 나이에 따라 다름. 젊고 피부색이 흰 사람은 얼굴이나 손에 약 10분만 햇빛을 쐬어도 하루 필요량을 충족할 정도로 비타민 D를 합성할 수 있음. 

식품이나 보충제로 섭취한 비타민 D는 약 80%가 흡수됨. 비타민D가 장에서 흡수되기 위해서는 담즙이 필요하며 주로 공장과 회장에서 흡수됨. 소장점막으로 흡수된 비타민 D는 중성지방이나 콜레스테롤과 같이 킬로미크론의 형태로 림프계를 거쳐 간으로 이동함. 간에서 특정 비타민D 결합단백질의 도움으로 킬로미크론과 다른 지단백질로부터 빠져나온 후 25-OH-D3(25 히드록시 비타민 D3)가 되어 순환계로 들어감. 따라서 혈장의 25-OH-비타민D3의 수준은 간 저장량에 비례함. 혈장에서 25-HO-비타민D3는 알파-글로불린에 결합되어 운반됨. 25-OH-비타민D3는 신장에서 혈청칼슘의 농도변화에 반응하여 호르몬이라 불리기도 하는 1,25-(OH)2-비타민 D3로 활성화하며 활성형인 1,25-(OH)2-비타민D3의 생성과 혈청농도를 좌우하는 가장 중요한 단계임. 

저칼슘혈증과 저인산혈증이 발생하게 되면 이 과정이 촉진되어 장에서 칼슘과 인산염의 흡수를 자극하는강력한 대사물질이 됨. 활성화된 비타민D3는 체내에서 이용된 후 대부분은 담즙형태로 배설되고 약 3%정도는 소변으로 배설됨. 신장병 환자는 활성형 비타민D의 농도가 낮아져서 정기적으로 이들을 섭취해야 함. 

2. 비타민D의 체내작용

1) 혈청 칼슘농도 조절

비타민 D는 체내에서 칼슘과 인의 적당량을 보유하여 건강한 골격을 형성사고 유지시키며 부갑상선 호르몬과 함께 혈청 칼슘항상성을 유지시키는 작용을 함. 뼈의 대사와 구조뿐 아니라 칼슘이온의 유출에 의해 조절되는 세포기능이나 신경기능을 유지하는데도 중요한 역할을 함. 

특정호르몬의 기능, 신경작용 및 근육수축을 위해서는 칼슘이온의 막 이동이 중요한 역할을 하며 비타민D 결핍증과 저칼슘 혈증은 경련성 발작을 일으킴. 혈액의 칼슘농도가 감소하면 부갑상선 호르몬이 분비되어 신장에서 활성형 비타민D3의 형성을 촉진함. 1,25-디히드록시 비타민D3는 소장에서 칼슘단백질의 생성과 작용을 조절하는 기능도 있으며 인의 흡수를 촉진하기도 함. 

활성형 비타민D의 생물학적 기능

첫째, 소장점막에서 칼슘과 인의 흡수를 촉진. 

둘째, 파골세포에서 뼈에 있는 칼슘이 혈액으로 용출되는 것을 촉진. 

셋째, 신장에서 칼슘의 배설을 감소시킴. 

2) 세포증식과 분화조절

비타민 D는 면역조절세포, 상피세포, 악성종양세포 등 여러종류의 세포분화 조절에 관여함. 세포의 분화과정에서 특정 유전자가 발현되어 각 조직의 궁극적인 기능을 결정하는 단백질을 형성하는데 비타민D를섭취하여 적정한 비타민 D 수준을 유지함으로써 유방암, 결장암, 갑상선암의 발병위험을 낮출 수 있음. 

또한 강력한 항산화제와 항발암성 물질로서 우울증, 전립선암, 고혈압, 심장순환계 질환을 예방하고 식균활성과 항종양 활성을 지님. 프로락틴, 칼시토닌을 포함한 여러가지 호르몬 합성은 전사단계에서 조절되는데 이러한 조절작용도 비타민D에 의한 칼슘이온 유입의 변화로 이루어짐.

3. 비타민D 결핍증과 과잉증

부족하면 구루병, 골다공증 등

과하면 고칼슘혈증, 신장 결석 등

급원은 생선간유, 달걀, 간, 버섯, 유제품 등

비타민 E(토코페롤)

비타민E는 1922년 발견. 화학명은 토코페롤

비타민E는 서로 다른 생물학적 활성을 갖는 알파, 베타, 감마,델타형태의 토코페롤과 토코트리에놀을 총칭한 여덟가지의 천연화합물로 구성되어 있으며 구조는 메틸기의 위치와 분지의 불포화도에 따라 구별함. 

비타민 E의 흡수와 대사

비타민 E 흡수정도는 식사지질의 총 흡수율에 따라 달라짐. 

다른 지용성 비타민과 마찬가지로 지방산이나 중성지방과 함께 흡수됨. 

체내에 평균 30-50% 흡수

비타민 E는 소장 점막세포에서 미셸로 통합되어 소장상부에서 흡수되며 지질과 함께 킬로미크론을 형성하여 림프와 흉관을 거쳐 간으로 운반됨. 간에서 비타민 E는 다시 지단백질을 합성해서 중성지방이나 인지질과 함께 지방조직, 골격근에 저장되기도 함. 또한 세포막, 세포소기관의 막구조물 등으로 이동함. 

한편 간에서 혈액으로 이동한 비타민 E는 약 65%가 저밀도지단백질, 8%는 초저밀도지단백질, 24%는 고밀도 지단백질에 존재함. 따라서 혈액내 총 지질의 함량과 토코페롤 함량사이에 상관관계가 높음. 비타민 E는 다른 지용성 비타민에 비해 신체에 골고루 분포하고 있으며 특히 혈장, 간, 부신, 지방조직에 다량 존재함. 비타민 E는 퀴논(quinone)으로 산화되어 주로 담즙으로 분비되고 소량은 소변으로 배설되며 장관에서의 흡수율이 낮아 일부 대변으로 배설됨. 

1. 비타민 E의 체내작용

1) 항산화기능

비타민 E는 세포막의 구성물질인 인지질에 있는 다가불포화지방산을 보호하고 혈장 지단백질에서 지방산의 산화를 일으키는 라디칼을 제거하여 산화적인 손상을 방지함. 비타민E는 지방산과 결합하지 않는 대신 유리라디칼과 결합하여 우리 몸에서 유리라디칼 연쇄반응을 중당시킴으로써 지방산의 산화반응을 막음. 반응도중 자신이 유리라디칼이 되기는 하나 다른 라디칼에 비해 활성이 낮음. 또한 이들은 비타민 C와 같은 다른 항산화제에 의해 환원되어 재사용될 수도 있고 비타민 E라디칼끼리 결합하여 라디칼 반응을 종결할 수도 있음. 

예) 과산화라디칼은 비타민 E-OH로서의 비타민 E와 작용하여 ROOH와 비타민 E-O-를 만듬

ROO- + vitamin E-OH ---> ROOH + vitamin E-O-

VitaminE 항산화 기전.pdf

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The antioxidant activity of vitamin E (α-tocopherol) during the peroxidation of unsaturated lipids has been reviewed based on its reaction products. Free-radical scavenging reactions of α-tocopherol take place via the α-tocopheroxyl radical as an intermediate. If a suitable free radical is present, a non-radical product can be formed from the coupling of the free radical with the α-tocopheroxyl radical. The reaction products of α-tocopherol with lipid-peroxyl radicals are 8a-(lipid-dioxy)-α-tocopherones which are hydrolyzed to α-tocopherylquinone. If the supply of oxygen is insufficient, α-tocopherol can trap the carbon-centered radicals of lipids to form 6-O-(lipidalkyl)-α-tocopherols. On the other hand, the dimer and trimer of α-tocopherol is formed by the bimolecular self-reaction of the α-tocopheroxyl radical in a reaction mixture containing a large amount of α-tocopherol. The other product-forming pathway yields isomeric epoxy-α-tocopherylquinones and their precursors, epoxyhydroperoxy-α-tocopherones, but the mechanism of this pathway remains unknown. The reaction products of other vitamin E compounds (γ- and δ-tocopherols) during lipid peroxidation are almost the same as those formed from the α-tocopherol. The tocopheroxyl radicals of γ- and δ-tocopherols prefer to react with each other to form dimeric products that are still effective as antioxidants.

2) 지용성 영양소의 보호

비타민 E는 식사로 섭취한 불포화지방산과 비타민 A의 산화를 방지하는 역할

3) 적혈구막 보호

비타민 E가 부족할 경우 적혈구막이 쉽게 파괴되고 막단백질 간의 교차결합으로 적혈구 형태가 변화함. 적혈구 세포막이 유리라디칼에 의해 손상되면 적혈구가 파괴되어 용혈현상이 발생함. 따라서 미숙아의 경우 용혈성 빈혈이 발생할 수 있고 출생 후 수주일내에 비타민 E를 투여하면 방지할 수 있음. 

Arch Dis Child. 1973 May; 48(5): 360–365.

doi: 10.1136/adc.48.5.360

PMCID: PMC1648371PMID: 

4739911

Vitamin E and haemolytic anaemia in premature infants

S. S. Lo

, 

D. Frank

, and 

W. H. Hitzig

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Abstract

Studies in 50 premature babies aged 6 to 8 weeks showed that vitamin E plays a significant role in the pathogenesis of the `anaemia of prematurity'. Administration of 10 mg/day vitamin E orally elicited a clear-cut clinical and haematological response.

There was a relation between the type of nutrition and the onset of anaemia, anaemia regularly developing within 2 weeks of changing from human milk to a powdered cow's milk formula. Susceptibility to haemolysis was quantitated by measuring the free haemoglobin after exposure of the erythrocytes to hydrogen peroxide. This peroxide haemolysis was increased when the vitamin E level in the blood was below 0·6 mg/100 ml. It became normal a few days after vitamin E administration and the consequent rise in blood concentration.

It is concluded that a supplement of vitamin E is advisable from the 10th day onwards in premature infants who are artificially fed.

4) 기타작용

비타민 E는 세포의 철대사와 신경계 및 면역계 작용, 유지하는데에도 관여함. 

백혈구가 병원체 침입에 대항하는 면역계의 무기로서 감염을 일으키는 물질을 파괴하는 역할을 함. 또한프로스타글란딘 생성을 촉진하거나 억제하여 혈소판의 응집을 감소시키고 혈관을 이완시킴으로써 심혈관계 질환의 발병을 억제하며 당뇨병의 합병증 발생을 감소시키는 등 만성질환의 예방에 관여함. 

3. 비타민 E 결핍증과 과잉증

1) 결핍증

용혈성 빈혈. 특히 미숙아의 경우 용혈성 빈혈이 쉽게 발생함. 미숙아는 출생시 비타민 E의 저장량이 적을 뿐 아니라 지질의 소화가 잘되지 않아 제대로 흡수하지 못하고 미숙아의 빠른 성장으로 인해 저장고가 빨로 고갈됨. 

비타민E가 유리라디칼로부터 세포막 손상을 방지하여 세포의 돌연변이를 막을 수 있기 때문에 비타민 E의 부족은 암의 유발에 관여. 

또한 비타민 E가 동맥경화와 순환계 질환의 원인이 되는 LDL콜레스테롤의 산화를 방지하는 역할을 하는데 비타민 E결핍이 되면 순환계 질환이 발생함. 

흡연은 비타민 E를 파괴함. 

저지방 식사를 하는 사람이나 지방흡수가 불량한 사람, 유전적으로 지단백 합성에 이상이 있는 사람에게도 비타민 E결핍증이 발생하는데 이때 나타나는 증후군은 주로 신경계 장애임.

2) 과잉증

혈소판응집 감소, 상처치유지연, 무월경증, 피로, 근육쇠약 등

알파-토코페롤 형태로 하루에 500-1000mg이상 복용할 경우 출혈이 발생할 수 있음. 

특히 비타민 k흡수를 방해하여 혈액응고가 정상적으로 이루어지지 않음. 

4. 비타민 E 영양섭취 

상한 섭취량 540mg/day

급원식품은 식물성 기름, 대두, 곡류배아, 해바라기씨, 아몬드, 아보카도 등 종자류에 많음. 

시판되는 식물성 기름은 생산하는 과정에서 비타민 E가 70% 소실.

비타민 K

비타민 K는 식물에 들어있는 비타민 K1(필로퀴논, phylloquinone), 동물에 있는 비타민 K2(메나퀴논, menaquinone), 인공합성한 비타민 K3(메나디온, menadione) 3종류가 있음. 장내 박테리아에서 합성되는 비타민 K는 메나퀴논 K2임. 

1. 비타민 K의 흡수와 대사

음식으로 섭취한 비타민 K는 식이지질, 담즙과 췌장액과 함께 미셸을 형성하여 공장에서 필로퀴논으로 흡수됨. 메나퀴논은 하부 소화기관에서 박테리아에 의해 합성되어 공장과 대장에서 수동확산에 의해서 흡수됨. 흡수된 필로퀴논은 킬로미크론 형태로 림프계를 통해 간으로 감. 간에서 비타민 K는 다른 지단백질에 포함되어 몸의 여러조직으로 운반됨. 비타민 K는 간에 주로 축적되나 심장, 비장과 뼈에도 소량 저장됨. 비타민 K와 그 산화대사물은 주로 담즙을 통해 40-50%배설되고 20%는 소변으로 배설됨. 

미네랄오일이나 흡수되지 않은 지질은 비타민 K의 흡수를 방해하므로 바로 섭취하는 것은 좋지 않음. 대부분 비타민 K는 담즙을 통해 배출되며 소량은 소변으로 배설됨. 

2. 비타민 K의 체내작용

1) 혈액응고

비타민 K는 혈액응고에 관여하는 프로트롬빈을 비롯하여 7종의 혈액응고인자의 합성에 관여함. 이러한 응고인자는 간에서 혈액응고인자의 활성화에 관여함. 혈액응고인자는 간에서 불활성형 단백질 형태로 합성되며 활성화되기 위해서 비타민 K가 필요함. 비타민 K는 카르복실화효소의 조효소로 작용하여 프로트롬빈의 전구단백질 속의 글루탐산에 CO2를 첨가시켜 프로트롬빈을 활성화함. 활성화된 프로트롬빈은 프로트롬빈 활성인자의 작용을 돕는 칼슘과 결합할 수 있게 되고 이 프로트롬빈 활성인자의 작용으로 트롬빈을 생성. 이 트롬빈이 혈장 단ㅂ개질인 피브리노겐을 반고체형인 피브린으로 전환시킴으로써 혈액이 응고됨. 

물론 간기능이 정상적이지 못하면 비타민 K 흡수가 저하되고 혈액응고인자가 형성되지 못하므로 비타민K의 작용이 줄어들어 혈액중 프로트롬빈의 수준이 저하되어 출혈이 발생함. 

2) 뼈의 발달

뼈의 발달에는 두종류의 비타민 K의존성 단백질이 관여함. 뼈세포에서 칼슘과 결합할 수 있는 글루탐산을 3개 포함한 Gla(감마-카르복시글루탐산) 단백질 또는 오스테오칼신과 뼈의 기질에서 합성되는 뼈기질 Gla 단백질이 있음. 이 단백질은 뼈의 결정을 형성하고 뼈의 발달에 관여함. 또한 비타민 k는 장 점막세포에서 칼슘의 운반을 돕는 칼슘 결합단백질의 형성에 관여하여 활성형 비타민 D인 1,25-(OH)2-D3와 함께 뼈의 형성에 관여함. 

3. 비타민 K 결핍증과 과잉증

1) 결핍증

비타민 K반응성 저프로트롬빈 혈증으로 프로트롬빈 시간이 증가하고 지혈작용이 잘 안됨. 

지질흡수가 불량하거나 간질환, 장기간 항생제 복용시에 나타날 수 있음. 

신생아는 출생시 장내가 무균상태이므로 비타민 K합성이 안됨. 이시기에 신생아 출혈이 발생할 수 있음.모든 지용성 비타민의 흡수에는 지질과 담즙이 필요하므로 지질흡수가 부족하면 비타민K 흡수에 문제가생겨 혈액응고에 걸리는 시간이 연장됨. 따라서 담관폐쇄 환자나 담낭을 제거한 경우에도 비타민 K흡수가 잘 안됨. 

비타민K 필요량 추정은 프로트롬빈 타임, 혈액응고인자의 활성도 등이 사용됨. 

2) 과잉증

비타민 K는 지용성 비타민이지만 체내에서 빨리 배설되므로 거의 독성을 나타내지 않음. 

섭취한 대부분의 비타민 K는 하루가 지나면 체내에서 없어짐.