비타민B1

티아민은 체내에서 티아민 이인산(TPP, Thiamine pyrophosphate) 또는 티아민 피로인산으로 활성화되어 주요한 보조효소(coenzyme) 역할을 수행한다. 소장에서 흡수된 티아민은 간과 같은 조직에서 티아민 피로포스포키네이즈(thiamine pyrophosphokinase) 효소의 작용을 받아 아데노신 삼인산(ATP)의 피로인산기를 전달받아 TPP로 전환된다. 이 TPP는 수용성 비타민으로서 효소와 강하게 결합하지 않고, 필요한 효소 반응에 참여할 때 효소 단백질과 일시적으로 결합하여 기능한다.

TPP의 가장 중요한 기능은 탄수화물과 아미노산의 대사에서 탈카르복실화 반응(decarboxylation)과 트랜스케톨화 반응(transketolation)을 촉매하는 것이다. TPP 분자의 티아졸 고리(thiazole ring)에 있는 탄소 원자는 상대적으로 산성이 강해 쉽게 카르바이온(carbanion)을 형성할 수 있다. 이 반응성 높은 카르바이온은 케톤 기를 가진 기질(예: 피루브산, α-케토글루타르산)의 카르보닐 탄소를 공격하여 중간체를 형성하고, 이어서 이산화 탄소(CO₂)를 방출시키는 탈카르복실화 반응을 가능하게 한다.

주요 TPP 의존성 효소와 그 역할은 다음과 같다.

이러한 반응들은 포도당과 같은 주요 에너지원의 산화적 대사를 통해 아데노신 삼인산(ATP) 생산에 필수적이다. 또한, TPP는 펜토오스 인산 경로에서 핵심 효소인 트랜스케톨라아제의 보조인자로 작용하여, 핵산 합성의 전구체인 리보스 5-인산을 생성하고, 환원력을 공급하는 NADPH를 생산하는 데 기여한다. 따라서 TPP는 세포의 에너지 생산과 생합성 과정의 중심에 위치한 핵심 보조효소이다.

티아민 이인산(TPP)은 주로 탄수화물과 아미노산의 대사 과정에서 중요한 보조효소로 작용한다. 그 핵심 기능은 포도당이 세포 호흡을 통해 아데노신 삼인산(ATP)이라는 에너지 화폐로 전환되는 일련의 반응들에 참여하는 것이다.

구체적으로, TPP는 해당과정에서 피루브산이 아세틸 CoA로 전환되는 반응을 촉매하는 피루브산 탈수소효소 복합체의 필수 구성 성분이다. 또한 시트르산 회로(TCA 회로) 내에서 알파-케토글루타르산이 석시닐 CoA로 전환되는 단계를 매개하는 알파-케토글루타르산 탈수소효소 복합체에도 관여한다. 이 두 반응은 모두 탄소 골격의 탈카르복실화를 통해 에너지를 생성하는 핵심 단계이다.

또한, 펜토오스 인산 경로에서 TPP는 트랜스케톨라아제의 보조인자로 작용하여, 리보스-5-인산과 같은 핵산 합성의 전구체를 생성하는 반응을 돕는다. 이 경로는 지방산 합성에 필요한 NADPH(환원형 니코틴아미드 아데닌 다이뉴클레오타이드 인산)의 주요 공급원이기도 하다. 따라서 비타민B1은 에너지 생산뿐만 아니라, 세포 구성 물질의 생합성과 산화 스트레스 방어에도 간접적으로 기여한다.

비타민B1은 티아민으로도 알려져 있으며, 여러 동물성 식품에 함유되어 있다. 특히 간, 돼지고기, 달걀, 그리고 일부 어패류가 주요 공급원이다. 이러한 식품들은 단백질과 다른 B 복합체 비타민도 함께 풍부하게 제공하는 경우가 많다.

동물성 식품 중 돼지고기는 특히 티아민 함량이 높은 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 돼지 안심이나 등심 100g은 일일 권장량의 상당 부분을 충족시킬 수 있다. 소 간과 같은 내장육도 우수한 공급원이며, 달걀 노른자에도 티아민이 포함되어 있다. 일부 담수어와 해산물에도 소량이 존재하지만, 함량은 종류에 따라 다르다.

*성인 남성 기준 일일 권장량 1.2mg을 100%로 가정한 대략적 비율

동물성 식품의 티아민 함량은 조리 방법에 영향을 받는다. 티아민은 물에 쉽게 용출되고 고온에도 비교적 약하므로, 장시간 끓이거나 많은 물을 사용하는 조리법은 영양소 손실을 초래할 수 있다. 따라서 볶거나 굽는 방법이 보존에 더 유리하다.

비타민B1은 티아민으로도 알려져 있으며, 전곡류, 견과류, 콩류 등 다양한 식물성 식품에 함유되어 있다. 식물성 공급원은 특히 껍질이나 겉껍질에 티아민이 풍부하게 존재하는 경향이 있어, 가공 과정에서 손실되기 쉽다.

주요 식물성 공급원은 다음과 같다.

이들 식품 중 전곡류는 특히 중요한 공급원이다. 백미보다는 현미와 같은 정제되지 않은 곡물이 훨씬 많은 양의 티아민을 제공한다. 콩류와 견과류는 단백질과 함께 비타민B1을 공급하는 좋은 식품이다. 그러나 일부 식물성 식품에는 티아민분해효소와 같은 항영양소가 포함되어 있어, 조리 과정을 거치지 않으면 티아민의 흡수를 방해할 수 있다[4].

식물성 식품에서 비타민B1의 함량은 저장 조건과 조리 방법에 크게 영향을 받는다. 티아민은 물에 쉽게 녹는 수용성 비타민이며, 열에도 비교적 불안정하다. 따라서 장시간 물에 담가두거나, 많은 양의 물에 삶은 후 그 물을 버리는 조리법은 비타민의 상당량을 손실시킨다. 증기로 조리하거나 볶는 방법이 영양소 보존에 더 유리하다.

비타민B1의 일일 권장 섭취량은 연령, 성별, 생애 주기에 따라 차이를 보인다. 일반적으로 성인 남성의 필요량이 성인 여성보다 약간 높으며, 성장기, 임신기, 수유기에는 요구량이 증가한다. 대부분의 국가에서는 식품의약품안전처나 미국 국립보건원 같은 공공 기관에서 공식적인 권장 기준을 제시한다.

아래 표는 한국 영양학회에서 제시하는 한국인 영양섭취기준(2020) 중 비타민B1의 권장섭취량을 연령 및 성별에 따라 정리한 것이다[6].

이 수치는 건강한 개인이 각기병과 같은 결핍 증상을 예방하고 정상적인 대사 기능을 유지하기 위해 매일 식사를 통해 섭취해야 할 평균량을 반영한다. 권장섭취량은 주로 체중과 에너지 소비량, 특히 탄수화물 대사와 관련된 필요에 기초하여 설정된다. 따라서 신체 활동량이 매우 많은 사람은 이보다 더 많은 양이 필요할 수 있다.

임신 중에는 태아의 성장과 발달, 모체의 대사 증가로 인해 비타민B1 필요량이 증가합니다. 충분한 섭취는 태아의 신경계 발달을 지원하고, 임신성 구토로 인한 결핍 위험을 낮추는 데 중요합니다. 일반적으로 임산부의 일일 권장 섭취량은 비임신 여성보다 약 0.2-0.3 mg 높게 설정됩니다.

수유부의 경우, 모유를 통한 티아민 공급으로 인해 필요량이 더욱 증가합니다. 모유 수유 중인 여성은 비수유 여성보다 약 0.3 mg 더 많은 양이 권장되며, 이는 영아의 정상적인 성장과 발달을 보장하기 위한 것입니다.

특정 질병 상태에서는 필요량이 변동하거나 보충이 필수적입니다. 알코올 의존증 환자는 영양소 흡수 장애와 대사 이상으로 심각한 결핍 위험이 높아, 치료적 용량의 보충이 필요합니다. 또한, 만성 소화기 질환(예: 크론병), 위장관 수술 후, 장기 투석을 받는 환자, 그리고 고용량 이뇨제를 장기 복용하는 경우에도 결핍 위험이 증가하여 의학적 감독 하에 보충을 고려합니다.

각기병은 티아민 결핍으로 인해 발생하는 대표적인 질환이다. 주로 정제된 백미를 주식으로 하는 지역에서 흔히 발생하며, 증상에 따라 '습성 각기병', '건성 각기병', '급성 각기병'으로 분류된다.

습성 각기병은 심혈관계에 주로 영향을 미친다. 증상으로는 심박출량 증가, 심장 비대, 말초 혈관 확장으로 인한 부종 등이 나타난다. 환자는 호흡곤란, 빈맥, 그리고 다리와 얼굴의 부종을 경험할 수 있으며, 심한 경우 심부전으로 진행될 위험이 있다. 건성 각기병은 주로 신경계를 침범하여 말초 신경병증을 유발한다. 대칭성 감각 이상, 근육 약화, 심부건반사 소실, 보행 장애 등의 증상이 특징적이다. 급성 각기병, 또는 '각기병성 심장병'은 주로 영아에게서 갑작스럽게 발생하며, 심혈관계 붕괴와 사망에 이를 수 있어 매우 위험하다.

각기병의 진단은 식이력 평가, 임상 증상 관찰, 그리고 필요시 혈액 또는 소변 내 티아민 농도 측정을 통해 이루어진다. 치료는 즉시 티아민을 투여하는 것이며, 대부분의 경우 증상이 빠르게 호전된다. 그러나 장기간 결핍 상태가 지속된 건성 각기병의 신경학적 손상은 일부 영구적일 수 있다. 각기병의 예방은 정제되지 않은 곡물이나 티아민이 강화된 식품을 섭취하는 것, 또는 충분한 동물성 및 식물성 공급원을 포함한 균형 잡힌 식단을 유지하는 데 있다.

베르니케-코르사코프 증후군은 티아민(비타민B1)의 심각한 결핍으로 인해 발생하는 두 가지 관련된 신경정신과적 장애, 즉 베르니케 뇌병증과 코르사코프 증후군이 결합된 상태를 가리킨다. 이 증후군은 주로 만성 알코올 중독 환자에게서 나타나지만, 영양실조, 지속적인 구토, 위장관 수술 후 흡수 장애 등 다른 원인으로도 발생할 수 있다[7].

초기 단계인 베르니케 뇌병증은 급성 또는 아급성으로 발현하는 의학적 응급 상황이다. 주요 삼중증은 안구 운동 이상(안진, 복시, 외안근 마비), 보행 및 서기 장애(운동실조), 그리고 정신 상태의 변화(혼돈, 무관심, 기억력 저하)이다. 이 단계에서 즉시 고용량 티아민을 정맥 주사하면 증상이 호전될 수 있다. 치료가 지연되거나 불충분하면, 많은 경우에서 코르사코프 증후군으로 진행된다.

코르사코프 증후군은 주로 기억 장애에 특징을 둔 만성적이고 종종 비가역적인 상태이다. 핵심 증상은 신경발생기억상실과 기억상실증이다. 환자는 새로운 정보를 학습하고 기억하는 데 심각한 어려움을 겪지만(전향성 건망), 발병 이전의 오래된 기억은 상대적으로 보존된다. 또한 기억 공백을 채우기 위해 무의식적으로 사실과 상상을 혼합한 이야기를 꾸며내는 기억상실증이 흔히 동반된다. 이 단계의 신경학적 손상은 광범위하며, 특히 시상과 시상하부, 유두체 등에 국한된다.

비타민B1 보충제는 화학적 형태와 제형에 따라 여러 종류로 나뉜다. 가장 일반적인 형태는 수용성 염인 티아민 염산염(Thiamine hydrochloride)과 티아민 질산염(Thiamine mononitrate)이다. 이들은 안정성이 높고 제조 비용이 저렴하여 대부분의 식이 보충제와 식품 강화에 널리 사용된다. 주사제 형태로는 수용성이 높은 티아민 염산염이 일반적이다.

체내에서 보조효소 형태로 직접 작용할 수 있는 활성형 제제도 존재한다. 대표적으로 벤포티아민(Benfotiamine)과 설부티아민(Sulbutiamine)이 있다. 벤포티아민은 지용성 전구체로, 기존 수용성 티아민에 비해 장 흡수율과 조직 내 생체이용률이 높은 것으로 알려져 있다[9]. 설부티아민은 두 분자의 티아민이 황 원자로 연결된 합성 유도체로, 혈액-뇌 장벽을 통과하는 능력이 향상되어 중추 신경계에 작용할 수 있다는 특징이 있다.

제형 측면에서는 경구용 정제, 캡슐, 액상, 주사용 앰플 등이 있다. 급성 중증 결핍증이나 베르니케-코르사코프 증후군 치료 시에는 정맥 또는 근육 주사가 우선적으로 사용된다. 일부 제제는 다른 B군 비타민(예: 비타민B복합체) 또는 미네랄과 함께 복합 제제로 판매되기도 한다.

티아민 결핍증의 예방과 치료가 가장 기본적인 의학적 적응증이다. 이는 각기병과 베르니케-코르사코프 증후군을 포함한다. 특히 만성 알코올 중독 환자는 영양 결핍과 알코올이 티아민의 장내 흡수 및 체내 이용을 방해하기 때문에 비타민B1 보충이 필수적이다[10].

일부 대사성 및 신경성 질환에서도 치료적 역할이 연구되고 있다. 예를 들어, 유전성 대사 질환인 메이플 시럽 소변증의 관리에 티아민이 보조적으로 사용될 수 있다. 또한, 당뇨병성 신경병증 환자에서 고용량 비타민B1(특히 벤포티아민 형태)이 통증 완화와 신경 기능 개선에 도움을 줄 수 있다는 연구 결과가 있다[11].

심혈관계에서도 특정 적응증이 존재한다. 울혈성 심부전 환자, 특히 이뇨제를 장기간 복용하는 경우에는 티아민 결핍 위험이 높아지며, 이는 심기능을 더욱 악화시킬 수 있다. 따라서 이러한 환자에서 티아민 수치를 평가하고 필요시 보충하는 것이 권장된다.

위장관 수술을 받은 환자, 특히 위우회술이나 위절제술을 시행한 경우에도 장기적인 티아민 결핍을 예방하기 위해 정기적인 보충이 필요하다. 이는 수술로 인한 영양소 흡수 장애를 막기 위함이다.

티아민의 수용성 비타민 특성상, 체내에서 과잉 섭취된 양은 신장을 통해 소변으로 빠르게 배설됩니다. 따라서 식품을 통한 자연적인 섭취로는 독성이 발생할 위험이 극히 낮습니다.

보충제 형태로 극히 높은 용량을 장기간 복용하는 경우에도, 독성 증상은 거의 보고되지 않습니다. 일부 연구에서 정맥 주사로 매우 높은 용량을 투여받은 환자에서 두통, 가려움증, 불면증, 무력감, 위장 장애 등의 증상이 관찰되기도 했으나, 이는 매우 드문 사례입니다. 이러한 증상은 투여를 중단하면 대부분 사라집니다.

현재까지 티아민에 대한 공식적인 상한 섭취량(UL)은 설정되어 있지 않습니다. 이는 신체가 필요 이상의 비타민 B1을 효과적으로 처리하고 배설할 수 있기 때문입니다. 그러나 이는 다른 영양소나 약물과의 상호작용이 없음을 의미하지는 않으며, 고용량 보충제 복용은 반드시 의료 전문가의 지도 하에 이루어져야 합니다.

티아민은 일부 약물, 음식 성분 및 다른 비타민 B 복합체와 상호작용하여 흡수, 대사 또는 배설에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 상호작용은 티아민의 체내 이용률을 감소시켜 결핍 위험을 높이거나, 반대로 특정 약물의 효과에 영향을 줄 수 있습니다.

주요 약물 상호작용으로는 이뇨제, 특히 루프 이뇨제인 푸로세마이드의 장기 사용이 있습니다. 이 약물은 티아민의 신장 배설을 증가시켜 체내 수준을 낮출 수 있습니다. 또한, 디곡신과 같은 심장 글리코사이드를 복용하는 환자에서 티아민 결핍은 심장 기능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 항경련제인 페니토인과 페노바르비탈은 티아민의 흡수를 방해할 가능성이 있습니다. 알코올은 티아민의 흡수와 저장, 그리고 활성형인 티아민 이인산(TPP)으로의 전환을 모두 저해하는 주요 요인입니다.

다른 영양소와의 상호작용도 중요합니다. 티아민은 다른 B군 비타민인 리보플라빈(B2), 니아신(B3), 피리독신(B6) 등과 협력하여 에너지 대사에 관여하므로, 이들 비타민의 균형 잡힌 섭취가 필요합니다. 특히, 고용량의 엽산 보충이 티아민 결핍 증상을 가릴 수 있다는 보고도 있습니다. 음식물 중에는 생선과 조개류에 함유된 티아미나아제라는 효소가 열에 약해 조리 시 파괴되지만, 생식으로 많이 섭취할 경우 티아민을 분해할 수 있습니다. 또한, 탄닌이 풍부한 차나 카페인을 과다 섭취하면 티아민 흡수가 일시적으로 저해될 수 있습니다.