비타민C의 기초

비타민C가 필수 영양소인 이유

비타민C (아스코르브산)는 인간이 생존하기 위해 필요한 작은 '포도당과 유사한' 분자입니다. 비타민 C는 식물과 대부분의 동물의 간 (또는 신장)에서 합성되지만, 인간과 소수의 다른 동물 종 (예: 영장류, 기니피그, 과일 박쥐, 경골어류, 일부 조류 종)은 예외입니다. 인간은 진화 과정에서 발생한 무작위 유전자 돌연변이로 인해 간에서 포도당으로 비타민 C를 합성하는 능력을 잃었습니다. 이러한 돌연변이로 인해 생합성 경로의 핵심 효소 (L-gulonolactone oxidase 또는 'Gulo')가 '제거'되었습니다. 따라서 비타민 C는 실제로는 정상적인 간 대사산물이어야 하지만, 비타민이 되었기 때문에 생명에 필수적이며 인간은 주로 신선한 과일과 채소를 통해 식단에서 비타민을 섭취해야 합니다. 인체는 지용성 비타민처럼 비타민 C를 저장하지 않기 때문에 체내 최적 수준을 유지하기 위해 매일 섭취해야 합니다.

비타민 C의 기능과 역할

• 효소 보조인자: 비타민 C의 주요 기능은 생합성 및 조절 효소군의 보조인자 역할을 하는 것입니다. 이러한 효소는 촉매/활성 부위에 전이 금속 이온 (구리 및 철)을 포함하고 있으며, 비타민 C는 전자를 제공하여 효소 활성 부위를 재생할 수 있습니다. 이러한 효소는 콜라겐, 카르니틴, 카테콜아민 (예: 노르아드레날린), 펩타이드 호르몬 (예: 바소프레신, 옥시토신)과 같은 생체 분자의 합성부터 후성 유전적 변형 및 유전자 전사 조절에 관여하는 효소의 조절에 이르기까지 신체의 수많은 생리학적 경로에 관여합니다. 따라서 비타민 C는 신체의 수천 개 유전자를 상향 및 하향 조절하는 데 도움이 될 수 있으며, 이는 인간의 건강과 질병에서 다면발현적 역할에 기여할 가능성이 높습니다.
• 항산화제: 비타민 C의 가장 잘 알려진 기능 중 하나는 항산화제입니다. 전자를 제공하는 능력으로 인해 비타민 C는 신체의 활성산소종 (ROS)의 양과 이러한 ROS에 대항하는 신체의 항산화 방어 시스템의 능력 간의 불균형인 '산화 스트레스'에 대항하는 데 도움이 될 수 있습니다. 활성산소종은 미토콘드리아 산화적 인산화, 외인성 물질의 대사와 같은 다양한 생리적 과정의 부산물로 내생적으로 생성되거나, 백혈구에서 병원체를 죽이는 데 도움이 되도록 생성될 수 있습니다. 또한 담배 연기, 대기 오염과 같은 외인성 공급원에서도 발생할 수 있습니다. 비타민 C는 다양한 활성산소종을 제거할 수 있는 강력한 항산화제이므로 단백질, DNA, 지질과 같은 중요한 생체 분자를 산화적 손상으로부터 보호하여 세포와 조직을 손상 및 기능 장애로부터 보호합니다. 또한 이 비타민은 다른 영양소 (예: 비타민 E/α-토코페롤)와 다른 효소 보조인자 (예: 테트라하이드로바이옵테린)를 산화된 상태에서 재생할 수 있습니다. 그 과정에서 비타민 C는 아스코르빌 자유 라디칼 (전자 하나 제공) 또는 디하이드로아스코르브산 (전자 두 개 제공)으로 산화됩니다. 이러한 산화된 종은 모두 글루타치온을 환원 당량으로 활용하는 등 화학적 및 효소적 방법을 통해 체내에서 아스코르브산염 (비타민 C)으로 쉽게 환원될 수 있습니다. 환원 당량이 충분하지 않으면 디하이드로아스코르브산이 빠르게 분해 (가수분해)되어 체내에서 비타민 C가 손실됩니다.
• 면역 지원: 비타민 C는 다양한 면역 세포의 성장과 기능에 중요한 역할을 하며, 특히 선천 면역의 첫 번째 방어선인 대식세포와 자연 살해 세포의 기능에 중요한 역할을 합니다. 비타민 C는 이러한 세포에 축적되어 화학 주성, 식균 작용, 활성산소종 생성 및 최종적으로 세균 사멸을 포함한 미생물 사멸 활동을 지원합니다. 또한 병원체 제거 후 세포 사멸을 촉진하여 염증을 해소하고 조직 복구를 가능하게 하여 면역 항상성을 지원합니다.

비타민 C의 약리학 (경구 섭취와 정맥 주사 간의 차이)

• 경구 섭취: 식이/경구 비타민 C는 특수 나트륨 의존성 비타민 C 수송체 (SVCT1)를 통해 소장에서 능동적으로 흡수됩니다. 이러한 수송체는 포화 상태이므로, 즉 한 번에 특정 양의 비타민 C (예: ~200mg)만 흡수할 수 있으므로, 비타민 C 섭취를 최적화하기 위해서는 하루 종일 나누어서 적은 양으로 섭취하는 것이 좋습니다. 건강한 사람의 경우 혈장 비타민 C 수치는 비타민 C 섭취 후 약 2~3시간 후에 최고치에 도달한 다음 과도한 비타민이 신장에서 배설되어 기준치로 돌아갑니다. 따라서 최적의 혈장 수치를 유지하려면 비타민 C를 하루 종일 규칙적으로 섭취해야 합니다. 그러나 기준치에서 비타민 C 상태가 불충분한 사람 (예: 50µmol/L 미만)의 경우, 최근에 섭취한 비타민 C가 고갈된 조직에 의해 순환계에서 쉽게 흡수되기 때문에 비타민 섭취 후 혈장 수치가 눈에 띄게 증가하지 않습니다. 약동학 연구에 따르면 식이 비타민 C 흡수는 선형적이지 않으며 S자형 동역학을 보입니다. 하루 비타민C 200mg을 초과하여 섭취하면 건강한 사람의 경우 혈장 수치가 70µmol/L까지 포화 상태가 됩니다. 중증 감염과 같은 급성 질환이 있거나 비만이나 당뇨병과 같은 만성 질환이 있는 사람의 경우 신체의 비타민 C 요구량이 증가하고 포화 상태에 도달하려면 더 많은 양이 필요합니다.
• 정맥 주사: 정맥 주사는 경구 섭취로는 도달할 수 없는 약리학적 농도를 얻을 수 있는 대안적인 경로입니다. 정맥 주사 비타민 C는 통제된 장내 흡수를 우회하므로 훨씬 더 높은 혈장 농도에 도달할 수 있지만, 과도한 비타민이 신장에서 빠르게 제거되기 때문에 이러한 최고치는 일시적입니다. 중환자 및 패혈증 환자의 경우 비타민 C 요구량이 증가합니다. 일반적으로 건강한 사람의 혈장을 포화시키는 권장 섭취량 (즉, 200~300mg/일)으로는 충분하지 않습니다. 대신 이러한 환자들은 포화 혈장 비타민 C 수치를 회복하기 위해 이 양의 10배 (즉, 2~3g/일)를 비경구적으로 투여해야 합니다. 중환자 패혈증 환자를 대상으로 한 임상시험에서 비타민 C 정맥 주사는 일반적으로 하루에 2~4회에 걸쳐 투여됩니다. 이렇게 하면 일시적인 혈장 수치 상승 후 과도한 비타민이 신장에서 빠르게 제거됩니다. 비타민 C는 중환자실에서 지속 주입으로 투여할 수도 있습니다. 약동학 데이터에 따르면 중환자에게 하루 비타민 C 2g을 일시 또는 지속 주입으로 투여한 결과 혈장 농도가 정상 범위를 나타냈습니다. 그러나 중재 중단 후 일부 환자에게서 낮은 비타민 C 혈증이 발생했는데, 이는 이를 예방하기 위해 지속적인 치료가 필요할 수 있음을 시사합니다. 어떤 투여 방법이 가장 효과적인지는 아직 알려져 있지 않습니다.

비타민 C 결핍 시 나타나는 증상과 건강 문제

비타민 C 결핍증은 잠재적으로 치명적인 결핍증인 괴혈병을 유발할 수 있으며, 이는 고소득 국가에서도 오늘날까지 관찰되고 있습니다. 증상으로는 권태감, 무기력증, 기분 변화, 잇몸 출혈, 피부 멍, 상처 치유 불량, 뼈 통증, 근육 약화 등이 있습니다.

비타민 C 결핍을 유발할 수 있는 요인:

• 식이 섭취: 주요 요인은 식이 섭취입니다. 세계적인 연구에 따르면 저소득 국가일수록 낮은 비타민 C 혈중 농도 (≤23µmol/L 비타민 C)와 명백한 결핍증 (≤11µmol/L 비타민 C)의 비율이 더 높습니다. 대규모 역학 조사에 따르면 비타민 C를 보충하는 사람들에게서는 결핍증이 관찰되지 않았습니다.
• 오염 및 담배 연기: 비타민 C는 강력한 항산화제이기 때문에 간접 흡연을 포함한 대기 오염과 담배 연기에 존재하는 산화제는 체내 비타민 C 저장량을 고갈시킬 수 있습니다. NHANES, 캐나다 건강 설문 조사, EPIC-Norfolk, 프랑스 POLA 연구 및 SU.VI.MAX 연구 기준 데이터를 포함한 역학 연구에 따르면 흡연자는 비흡연자에 비해 비타민 C 상태가 낮고 결핍증 유병률이 더 높습니다. 일부 기관에서는 이를 고려하여 흡연자에게 성인 영양권장량(RDA)에 하루 20~80mg을 추가로 섭취하도록 권장하고 있습니다.
• 비만: 비만은 체중이 적게 나가는 사람과 동일한 양을 섭취해도 비타민 C 상태가 낮아집니다. 이는 체적 희석 효과(volumetric dilution effect)와 염증 및 산화 스트레스 증가 때문일 가능성이 높습니다.

비타민 C 수치와 다양한 질병 간의 연관성:

• 감염: 중증 호흡기 감염 (예: 폐렴)은 중증 비타민 C 결핍증 (괴혈병)이 있는 사람에게 가장 흔한 합병증이자 사망 원인 중 하나입니다. 이는 비타민 C 결핍과 중증 감염 간의 중요한 연관성을 시사합니다. 이러한 전제를 뒷받침하듯 대규모 EPIC-Norfolk 연구의 역학적 증거에 따르면 비타민 C 상태가 가장 좋은 사람들은 폐렴으로 인한 위험 (HR 0.70, 95% CI 0.6, 0.8)과 사망률 (HR 0.61, 95% CI 0.4, 1.0)이 더 낮았습니다. 반대로 중증 감염은 감염 과정에서 비타민 C 사용이 증가하여 비타민 C 수치를 크게 고갈시킬 수 있습니다. 고갈 정도는 질환의 중증도에 따라 다르며, 중환자실에 입원한 패혈증 환자의 경우 비타민 C 수치가 가장 낮습니다.
• 암: 많은 관찰 연구에서 암 환자는 건강한 대조군보다 평균 혈장 비타민 C 상태가 낮으며, 이들 중 상당수가 낮은 비타민 C 혈중 농도(<23mmol/L) 및 명백한 결핍증(<11mmol/L)을 보인다는 사실이 일관되게 밝혀졌습니다. 질병의 중증도는 비타민 C 상태에 영향을 미치는 것으로 보입니다. 예를 들어, 고부담 질환이 있는 림프종 환자의 경우 낮은 비타민 C 혈중 농도 비율이 유의하게 높았습니다. 유방암과 자궁경부암의 병기가 높은 환자는 병기가 낮은 환자보다 비타민 C 상태가 유의하게 낮았습니다. 역학 연구의 메타 분석에 따르면 비타민 C 섭취 및 혈장 농도 증가와 위암, 유방암, 자궁경부암, 전립선암, 폐암, 식도암, 췌장암, 신장암, 뇌종양 (신경교종)을 포함한 암 위험 감소 사이에 연관성이 있는 것으로 나타났습니다.
• 심혈관 질환: 역학 연구에 따르면 비타민 C 섭취량이나 혈장 상태가 높은 사람들은 제2형 당뇨병 발병 위험이 낮습니다. 제2형 당뇨병 환자는 비타민 섭취량은 비슷하지만 건강한 대조군보다 비타민 C 수치가 낮은 경향이 있습니다. 이는 부분적으로 체중 증가 때문인 것으로 보입니다. 제2형 당뇨병 환자의 비타민 C 보충에 대한 메타 분석에 따르면 혈당 조절, 지질 프로필, 혈압, 그리고 염증성 바이오마커도 개선된 것으로 나타났습니다. 효능은 기준 매개변수 (예: 이상지질혈증, 체중)와 관련이 있었습니다. 고혈압 환자에서도 이와 유사한 결과가 보고되었습니다. 비타민 C 상태와 혈압은 반비례 관계에 있으며, 고혈압 환자는 정상 혈압 환자에 비해 비타민 C 수치가 낮습니다. 메타 분석에 따르면 비타민 C 보충 후, 특히 고혈압 환자의 경우 혈압이 유의하게 감소하는 것으로 나타났습니다. 역학 연구에 따르면 비타민 C 섭취량과 혈중 농도가 높을수록 심혈관 질환 (CVD) 위험이 감소하는 것으로 나타났습니다. 메타 분석에 따르면 비타민 C 보충은 심혈관질환 위험 요소를 감소시키고 좌심실 박출률(LVEF)을 개선하여 심부전에 도움이 될 수 있으며, 수술 후 심방세동을 개선할 수도 있습니다.

결론

비타민 C는 인체 건강에 필수적인 영양소입니다. 우리 몸은 스스로 비타민 C를 만들어낼 수 없기 때문에 식단이나 보충제를 통해 섭취해야 합니다. 비타민 C는 항산화 작용, 콜라겐 합성, 면역 체계 강화 등 다양한 기능을 합니다. 비타민 C가 부족하면 괴혈병과 같은 심각한 질병을 유발할 수 있습니다. 따라서 비타민 C가 풍부한 식품을 섭취하거나 필요에 따라 보충제를 복용하여 적절한 비타민 C 수치를 유지하는 것이 중요합니다.