비타민 A

비타민 A는 아이오논(ionone) 구조를 기본으로 하고 아이소프렌(isoprene) 가지를 곁가지로 가지는 유기 화합물을 통칭하며 레티놀(retinol), 레티날(retinal), 레틴산(retinoic acid), 여러 종류의 카로텐 유사체(carotenoid) 등이 이에 속한다. 비타민 A는 동물성 식품과 식물성 식품으로 섭취할 수 있으며 동물성 식품에 함유된 비타민 A는 대부분 레티닐 팔미테이트(retinyl palmitate)와 같은 에스터 형태로 존재하며 소장 점막에서 레티놀로 변환되어 흡수되며 식물에서는 베타-카로텐(beta-carotene)의 형태로 존재한다. 비타민 A는 주로 성장과 시각 기능의 중요성이 널리 알려져 있는데 이외에도 면역 및 생식기능에서도 중요한 역할을 수행하는 것으로 밝혀지고 있다.

비타민 A 의 주요 형태인 레티놀의 화학구조()

아이오논(ionone) 화학구조 비타민 A 유기물질들의 뼈대가 되는 아이오논(ionone) 화학구조. 아이오논(ionone)은 장미유(rose oil)를 비롯한 다양한 에센셜 오일(essential oils)에서 발견되는 향기화합물(방향화합물, aroma compound)이다.

목차

비타민 A는 눈 건강 개선, 피부와 뼈 등의 조직 건강, 근육 강화 등을 지원하는 영양소이며 성인 기준으로 여성 700 mg, 남성 900 mg 을 미국립보건원에서 일일 권장량으로 정하고 있다. 임신 중인 여성의 경우에는 기준보다 많은 양의 비타민 A를 필요로 하며 수유를 하는 경우 하루 1200~1300 mg의 비타민 A를 섭취해야 한다. 달걀이나 우유 등 낙농 제품 및 육류에 비타민 A의 일종인 레티놀이 풍부하게 존재하며, 시금치와 같은 녹색 채소류와 당근, 고구마 등의 적황색 채소류에는 베타-카로텐이 많이 함유되어 있다. 비타민의 활성도는 국제 단위(IU, international unit)로 표시할 수 있다. 물질의 1 IU 정의는 세계보건기구의 생물학적 표준화 위원회에서 제공하는 참고 물질과 비교하여 결정되며, 비타민 A의 경우 레티놀(all-trans-retinol) 0.3 μg, 레티닐 아세테이트(all-trans-acetate) 0.6 μg, 레티닐 팔미테이트(all-trans-retinyl palmitate) 0.55 μg의 생물학적 활성이 1 IU에 해당한다.

여드름과 같은 피부 문제가 있는 경우 비타민 A 처방이 도움이 될 수 있다. 또한, 비타민 A는 야맹증이 있는 경우에 어두운 곳에서 사물을 명확하게 볼 수 있도록 도움을 줄 수 있다. 화장품 성분으로 사용되는 레티닐 팔미테이트(retinyl palmitate)는 결과적으로 레틴산(retinoic acid)으로 변환되어 피부 세포에서 강한 생물학적 활성을 나타낼 수 있다. 레틴산의 이성질체인 레티노이즈(13-cis-retinoic acid)는 비타민 A 로서의 활성은 강하지 않지만 유전자 발현 변화 및 상피 세포 분화 등에 강력한 활성을 가지는 것으로 알려졌다. 비타민 A 유도체들을 고용량으로 사용하여 암, 에이즈, 피부 질환 등에 치료제로 사용하려는 시도도 꾸준히 이루어지고 있다.

매년 5 세 이하의 어린이 약 67 만명이 비타민 A 결핍에 의해 목숨을 잃는 것으로 추정되며¹⁾ 특히 개발 도상국에서 예방 가능한 어린이 실명의 주요 원인이 되고 있다.²⁾ 비타민 A 결핍은 1 차 또는 2 차 결핍으로 발생할 수 있다. 1차 결핍은 비타민 A가 풍부한 음식을 충분히 섭취하지 못한 어린이와 어른에게 발생하며, 2차 비타민 A 결핍은 지질의 만성 흡수 장애, 담즙 생성 및 분비 장애, 흡연이나 알콜 중독 등에 의해 발생한다. 비타민 A 결핍에 따른 가장 대표적인 증상은 시각 손상이며 야맹증이나 안구 건조증이 발생한다. 비타민 A 결핍에 따른 다른 증상으로는 귀나 요로의 감염 증가, 점막 퇴화, 모낭 각질증, 뼈나 치아의 성장 장애 등이 있다.

시각 기능에서 비타민 A의 역할을 살펴보면 망막에 존재하는 옵신(opsin) 단백질에 11-시스-레티날(11-cis-retinal)이 결합하여 로돕신(rhodopsin)을 형성한다.³⁾ 빛이 눈에 들어오면 11-시스-레티날은 트랜스-레티날(all trans-retinal)로 이성질체화 되며 옵신과 레티날은 분리된다. 이 분리되는 과정에서 전기 자극이 발생하고 이러한 자극이 주변 시신경에 연쇄적인 전기 자극을 유도하여 뇌까지 전달된다. 옵신으로부터 분리된 후, 트랜스-레티날은 일련의 효소 반응에 의해 재순환되어 11-시스-레티날 형태로 다시 전환된다. 이런 이유로 비타민 A 결핍은 로돕신 형성을 억제하여 야맹증을 유발한다. 레틴산 형태의 비타민 A는 유전자 전사에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다.⁴⁾ 일단 레티놀이 세포에 흡수되면 레티놀 탈수소효소(retinol dehydrogenase)에 의해 레티날(retinal aldehyde)로 산화되고 레티날은 다시 레티날 알데하이드 탈수소효소(retinalaldehyde dehydrogenase)에 의해 레틴산으로 산화될 수 있다. 레티날의 레틴산으로의 전환은 비가역적인 반응이며, 이는 레틴산이 핵수용체의 리간드로 작용할 수 있기 때문에 레틴산의 생산이 엄격히 조절된다는 것을 의미한다. 레틴산은 핵속에 존재하는 레티노이드 X 수용체 (retinoid X receptor; RXR)와 레틴산 수용체 (Retinoic Acid Receptor; RAR)의 이종이량체(heterodimer)의 리간드로 작용하여 DNA에 결합함으로써 유전자 전사를 조절한다. 또한, 비타민 A는 인터루킨의 일종인 인터루킨 2 (interleukin-2, IL-2) 증가를 통해 T 세포의 증식을 촉진한다.⁵⁾

1. Black RE, Allen LH, Bhutta ZA, Caulfield LE, de Onis M, Ezzati M, Mathers C, Rivera J (January 2008). 'Maternal and child undernutrition: global and regional exposures and health consequences'. Lancet. 371 (9608): 243–60
2. Akhtar S, Ahmed A, Randhawa MA, Atukorala S, Arlappa N, Ismail T, Ali Z (December 2013). 'Prevalence of vitamin A deficiency in South Asia: causes, outcomes, and possible remedies'. Journal of Health, Population, and Nutrition. 31 (4): 413–23
3. The Vitamins: Fundamental Aspects in Nutrition and Health (3rd ed.). Burlington: Elsevier Academic Press. ISBN 978-0-12-183493-7.
4. Duester G (September 2008). 'Retinoic acid synthesis and signaling during early organogenesis'. Cell. 134 (6): 921–31.
5. Mora JR, Iwata M, von Andrian UH (September 2008). 'Vitamin effects on the immune system: vitamins A and D take centre stage'. Nature Reviews. Immunology. 8 (9): 685–98.