비타민B12

비타민B12는 DNA 합성과 세포 분열에 필수적인 보조 인자로 작용한다. 이 과정에서 비타민B12는 엽산 대사와 밀접하게 연관되어 있으며, 두 영양소의 상호작용이 정상적인 세포 증식에 결정적이다.

구체적으로, 비타민B12는 메틸말론산-CoA 뮤타아제와 메티오닌 합성효소의 보조 효소로 기능한다. 메티오닌 합성효소 반응은 특히 중요하다. 이 효소는 호모시스테인을 메티오닌으로 전환하는 반응을 촉매하는데, 이때 비타민B12가 활성형인 메틸코발라민으로 존재한다. 이 반응은 5-메틸테트라하이드로폴산을 테트라하이드로폴산(THF)으로 재생성한다. THF는 퓨린과 티미딘과 같은 DNA 구성 성분의 합성에 필요한 일탄소 단위의 운반체이다. 따라서 비타민B12가 부족하면 THF가 고갈되고, 결과적으로 DNA 합성에 필요한 전구물질 공급이 차단된다.

이러한 대사 경로의 장애는 빠르게 분열하는 세포, 특히 골수의 조혈 세포에 직접적인 영향을 미친다. DNA 합성이 저해되면 세포 분열이 비효율적으로 이루어지거나 중단되어, 거대하고 미성숙한 적혈구 전구체가 생성된다. 이는 거대적아구성 빈혈의 특징적인 병리 소견이다. 결국 비타민B12는 엽산의 기능적 활용을 가능하게 함으로써, 유전 물질의 복제와 정상적인 세포 증식을 보장하는 핵심 역할을 담당한다.

비타민B12는 신경계의 정상적인 기능을 유지하는 데 필수적인 역할을 한다. 이는 신경섬유를 둘러싸고 있는 보호막인 수초의 합성과 유지에 직접적으로 관여하기 때문이다. 수초는 전기 신호가 신경을 따라 빠르고 효율적으로 전달되도록 하는 절연체 역할을 한다. 비타민B12가 부족하면 수초의 합성이 손상되어 탈수초화 현상이 발생하고, 이로 인해 신경 신호 전달이 느려지거나 중단된다.

신경계 기능 장애로 인한 증상은 다양하게 나타난다. 초기에는 손발의 저림이나 감각 이상, 따끔거림 같은 말초 신경병증 증상이 흔하다. 결핍이 진행되면 균형 감각 상실, 보행 장애, 근력 약화, 반사 신경 감소 등이 나타날 수 있다. 심각한 경우 척수의 후측삭에 영향을 미쳐 진동감과 위치감각을 담당하는 감각 신경 경로를 손상시켜 심각한 운동 실조증을 유발하기도 한다[2].

이러한 신경학적 손상은 비타민B12 결핍증으로 인한 거대적아구성 빈혈과 동반되거나, 때로는 빈혈 증상 없이 독립적으로 나타나기도 한다. 신경학적 증상은 비가역적일 수 있어 조기 발견과 치료가 매우 중요하다. 적절한 비타민B12 보충 요법을 통해 진행을 멈추거나 증상을 호전시킬 수 있지만, 이미 발생한 손상은 완전히 회복되지 않을 수 있다.

적혈구 생성은 비타민B12의 가장 잘 알려진 핵심 기능 중 하나이다. 비타민B12는 적혈구의 정상적인 성숙과 발달에 필수적이며, 이 과정에서 엽산과 밀접하게 협력한다. 비타민B12가 부족하면 적혈구의 전구 세포인 거대아세포의 분열과 성숙이 방해받아 비정상적으로 크고 모양이 일정하지 않은 거대적혈구가 생성된다. 이러한 상태를 거대적혈구성 빈혈 또는 악성 빈혈(비타민B12 결핍에 의한 경우)이라고 부른다.

비타민B12는 DNA 합성에 필요한 보조 인자로 작용한다. 구체적으로, 메틸말론산-CoA 뮤타아제 반응과 호모시스테인의 메티오닌으로의 재메틸화 반응에 관여한다. 후자의 반응은 특히 중요하다. 이 반응에서 비타민B12는 메틸기를 엽산에서 받아 호모시스테인에 전달하여 메티오닌을 생성한다. 이 과정은 활성형 엽산인 5-메틸테트라하이드로폴산을 테트라하이드로폴산(THF)으로 재생성하는 역할도 한다. 비타민B12가 부족하면 이 재생성 경로가 막혀 기능성 엽산이 고갈되고, 결과적으로 DNA 합성에 필요한 엽산 유도체가 부족해진다.

따라서 비타민B12 결핍은 직접적으로, 그리고 엽산 대사를 방해함으로써 간접적으로 적혈구 생성에 심각한 장애를 초래한다. 생성된 비정상적인 거대적혈구는 수명이 짧고 효율적으로 산소를 운반하지 못하며, 골수에서 조기에 파괴되어 결과적으로 조직에 대한 산소 공급이 감소하는 빈혈 증상을 일으킨다.

비타민B12의 흡수는 다른 대부분의 수용성 비타민과 달리 복잡한 다단계 과정을 거친다. 이 과정은 위장관의 특정 부위와 분비물, 그리고 운반 단백질들의 정교한 협력이 필요하다.

먼저, 음식물에 결합된 비타민B12는 위에서 분비되는 위산과 펩신에 의해 단백질로부터 분리된다. 이후 위의 벽세포에서 분비되는 내인자라는 당단백질과 강하게 결합하여 내인자-비타민B12 복합체를 형성한다. 이 결합은 위의 산성 환경에서도 안정적이며, 소장으로 내려가 회장의 점막 세포에 존재하는 특수 수용체에 인식되어 흡수되도록 보호하는 역할을 한다.

회장의 말단부에 도달한 복합체는 점막 세포 표면의 수용체에 결합한 후, 세포 내로 이동한다. 세포 내에서는 리소좀 효소에 의해 내인자가 분해되고, 비타민B12는 자유 형태가 되어 혈액으로 방출된다. 이 흡수 과정은 능동 수송 메커니즘에 의해 이루어지며, 한 번에 흡수될 수 있는 비타민B12의 양은 내인자의 양에 의해 제한된다. 일반적으로 한 끼 식사에서 약 1-2 마이크로그램 정도만 이 경로를 통해 효율적으로 흡수된다[4].

소량의 비타민B12는 농도 차이에 의한 수동 확산을 통해서도 흡수될 수 있다. 이 경로는 효율성이 매우 낮지만(약 1% 미만), 고용량의 보충제를 복용할 경우 내인자 의존적 경로를 우회하여 혈중 농도를 높이는 데 기여할 수 있다.

트랜스코발라민 II는 비타민 B12가 혈액을 통해 신체의 다양한 조직으로 운반되는 데 필수적인 운반 단백질이다. 장벽을 통과하여 혈류로 들어온 비타민 B12는 즉시 트랜스코발라민 II와 결합하여 복합체를 형성한다. 이 복합체는 비타민 B12가 수용성 물질로서 혈액 내에서 자유롭게 용해되지 않고, 표적 세포에 효율적으로 전달될 수 있도록 보호하고 안정화하는 역할을 한다.

트랜스코발라민 II-비타민 B12 복합체는 혈액을 순환하며, 간, 골수, 신경계 등 비타민 B12가 필요한 세포의 표면에 있는 특정 수용체에 결합한다. 이 수용체는 복합체를 인식하여 세포 내부로 비타민 B12를 흡수하는 과정을 시작한다. 이 운반 시스템은 비타민 B12의 체내 분포를 조절하고, 저장고인 간으로의 이동을 포함하여 모든 조직에 적절한 양을 공급하는 데 핵심적이다.

혈액 내 비타민 B12의 운반 상태를 평가할 때, 의료진은 종종 총 혈청 비타민 B12 농도와 함께 트랜스코발라민 II에 결합된 형태인 홀로트랜스코발라민의 농도를 측정한다. 홀로트랜스코발라민은 조직에 즉시 이용 가능한 활성 형태의 비타민 B12를 반영하기 때문에, 초기 결핍 상태를 더 민감하게 진단하는 지표로 간주된다[5].

비타민B12는 체내에서 주로 간에 저장되며, 이는 신체가 장기간에 걸쳐 이 필수 영양소를 활용할 수 있게 해주는 중요한 기작이다. 간은 비타민B12의 주요 저장고 역할을 하며, 성인 기준으로 약 1~5mg 정도를 보유한다. 이 저장량은 하루 필요량에 비해 매우 많아, 식이 공급이 완전히 중단되더라도 수개월에서 수년 동안 결핍 증상이 나타나지 않도록 보호한다.

간에 저장된 비타민B12는 코발라민의 형태로, 주로 아데노실코발라민과 메틸코발라민으로 존재한다. 저장된 비타민B12는 필요에 따라 서서히 방출되어 혈액으로 운반된다. 이 방출 과정은 트랜스코발라민 II와 같은 운반 단백질과 결합하여 이루어지며, 이를 통해 말초 조직으로 공급된다.

간 이외에도 신장과 근육 등 다른 조직에도 소량이 저장되지만, 그 양과 중요성은 간에 비해 훨씬 적다. 간 저장 능력은 개인의 건강 상태, 특히 간 기능에 영향을 받는다. 심각한 간 질환이 있는 경우 저장 및 방출 기능이 저하되어 비타민B12 대사에 문제가 생길 수 있다.

비타민B12는 주로 동물성 식품에 함유되어 있으며, 식물성 식품에는 자연적으로 존재하지 않는다[7]. 주요 공급원은 육류, 어패류, 달걀, 유제품 등이다.

내장육, 특히 간은 가장 풍부한 비타민B12 공급원이다. 어패류 중에서는 조개류가 함량이 매우 높다. 육류와 생선도 좋은 공급원이지만, 그 함량은 동물의 사료와 건강 상태에 따라 달라질 수 있다. 유제품과 달걀에도 포함되어 있으나, 상대적으로 함량은 낮은 편이다.

이러한 동물성 식품에 비타민B12가 존재하는 이유는 동물 자신이 미생물에 의해 장내에서 합성되거나, 사료를 통해 섭취한 비타민B12가 체내 조직에 축적되기 때문이다. 따라서 완전한 채식주의자는 식이로부터 비타민B12를 공급받기 어려우며, 강화 식품이나 보충제에 의존해야 한다.

비타민B12는 주로 동물성 식품에 함유되어 있기 때문에, 채식주의자나 흡수 장애가 있는 사람들을 위해 강화 식품과 보충제가 중요한 공급원이 된다.

일부 식품 제조업체는 비타민B12를 첨가하여 영양 성분을 강화한 제품을 생산한다. 대표적인 강화 식품으로는 아침 식사용 시리얼, 식물성 우유 대체품(두유, 아몬드밀크 등), 영양 효모, 일부 고기 대체품 등이 있다. 이러한 제품은 코발라민 형태의 비타민B12를 인위적으로 첨가하여, 동물성 식품을 섭취하지 않는 사람들도 식사를 통해 이를 보충할 수 있도록 한다. 제품의 영양 성분표를 확인하여 강화 여부와 함량을 확인하는 것이 필요하다.

비타민B12 보충제는 캡슐, 정제, 츄어블, 혀 아래 용해 제형(서브링구얼), 스프레이, 주사제 등 다양한 형태로 시판된다. 보충제에 사용되는 활성 성분은 일반적으로 시아노코발라민이나 메틸코발라민이다. 시아노코발라민은 가장 흔하고 안정적인 형태이며, 체내에서 활성 형태로 전환된다. 메틸코발라민은 이미 활성화된 형태로, 일부에서는 생체 이용률이 더 높다고 주장하지만, 이에 대한 과학적 근거는 명확하지 않다[8]. 결핍 예방이나 치료를 목적으로 보충제를 복용할 경우, 의사나 영양사의 지도를 받는 것이 바람직하다.

비타민B12 결핍의 주요 원인은 충분한 양을 섭취하지 못하는 경우보다는 체내 흡수 과정에 장애가 생기는 경우가 훨씬 더 흔하다. 가장 대표적인 원인은 악성 빈혈이다. 이는 자가면역질환의 일종으로, 위벽의 벽세포를 공격하여 내인자를 생성하지 못하게 만든다. 내인자는 위에서 분비되는 단백질로, 섭취한 비타민B12와 결합하여 회장 말단에서 흡수되도록 돕는 필수 물질이다. 따라서 내인자가 부족하면 식이로 충분히 섭취하더라도 체내로 흡수될 수 없다.

흡수 장애를 일으키는 다른 위장관 질환도 중요한 원인이다. 크론병이나 셀리악병과 같은 만성 염증성 장질환은 회장의 점막을 손상시켜 흡수 부위를 파괴할 수 있다. 위나 회장의 수술적 절제 역시 흡수 능력을 크게 떨어뜨린다. 특히 위우회술이나 위절제술을 받은 환자들은 내인자 분비 감소와 위산 부족으로 인해 식품에 결합된 비타민B12를 유리시키는 데 어려움을 겪는다.

순수한 섭취 부족은 비교적 드문 원인에 속하지만, 엄격한 채식주의(비건)를 장기간 실천하는 사람들에게서 나타날 수 있다. 비타민B12는 자연 상태에서 박테리아에 의해 합성되며, 동물성 식품을 통해 인간에게 공급되기 때문이다. 또한, 장기간의 심한 영양 실조 상태에서도 발생할 수 있다. 그 외에도 당뇨병 치료제인 메트포르민의 장기 복용은 칼슘 의존성 흡수 경로를 방해할 수 있으며, 양성자 펌프 억제제나 H2 차단제 같은 위산 분비 억제제를 오래 복용하면 식품에서 비타민B12를 유리시키는 데 필요한 위산이 부족해져 간접적으로 결핍을 유발할 수 있다.

비타민B12 결핍의 주요 증상은 거대적혈모구빈혈과 신경학적 장애로 대표된다. 이 두 가지 증상군은 종종 별개로 나타나거나 함께 발생할 수 있다. 빈혈 증상은 일반적으로 서서히 진행되며, 피로, 쇠약, 창백, 호흡 곤란, 현기증, 두근거림 등을 유발한다. 거대적혈모구빈혈은 적혈구의 크기가 비정상적으로 커지고 수가 감소하는 특징을 보인다[11].

신경학적 증상은 말초신경과 척수의 퇴행성 변화에서 기인한다. 초기에는 말초신경병증 증상인 사지의 저림, 감각 이상, 감각 저하가 나타난다. 결핍이 진행되면 척수후측삭의 병변으로 인해 위치 감각과 진동 감각이 상실되고, 보행 장애, 균형 감각 상실, 근육 약화가 발생한다. 심각한 경우 인지 기능 저하, 기억력 감퇴, 우울증, 정신병적 증상까지 나타날 수 있다.

신경학적 손상은 비가역적일 수 있어 조기 발견과 치료가 매우 중요하다. 빈혈 증상이 뚜렷하지 않더라도 신경학적 증상만으로 비타민B12 결핍이 진단되는 경우도 흔하다. 장기간의 심한 결핍은 시신경 위축을 일으켜 시력 손상을 초래할 수도 있다.

비타민B12 결핍증의 진단은 임상 증상, 혈액 검사, 그리고 경우에 따라 추가적인 검사를 종합적으로 평가하여 이루어진다. 가장 일반적인 1차 선별 검사는 혈청 비타민B12 농도 측정이다. 그러나 이 수치가 정상 범위에 있더라도 조직 내 실제 기능적 결핍이 있을 수 있으므로, 보다 민감한 지표들이 함께 사용된다.

기능적 결핍을 평가하는 핵심 지표로는 혈중 호모시스테인과 메틸말론산(MMA) 농도 측정이 있다. 비타민B12는 이들 물질의 대사에 필요한 보조효소 역할을 하므로, 결핍 시 혈중 농도가 상승한다. 특히 메틸말론산 수치는 비타민B12 상태에 대해 매우 특이적인 지표로 간주된다[12]. 또한 말초혈액 도말 검사를 통해 적혈구의 크기와 모양을 관찰하여, 거대적혈구나 과분엽 호중구 같은 거대적아구성 빈혈의 특징을 확인할 수 있다.

결핍의 근본 원인을 규명하기 위해서는 추가 검사가 필요할 수 있다. 악성 빈혈이 의심되는 경우, 혈청 내인자 항체나 위벽 세포 항체 검사를 시행한다. 슈링 검사(Schilling test)는 역사적으로 흡수 장애를 평가하는 표준이었으나, 현재는 방사성 동위원소 사용으로 인해 많은 기관에서 시행되지 않는다. 대신, 혈청 펩시노겐 수치 감소는 위축성 위염을 시사할 수 있다. 최종적으로는 치료적 시험, 즉 비타민B12 보충 후 혈액학적 및 증상적 호전을 관찰하는 것도 진단에 도움이 된다.

비타민B12의 권장 섭취량은 연령, 생애 주기, 특정 건강 상태에 따라 차이를 보인다. 일반적으로 성인의 경우 하루 2.4 마이크로그램(μg)이 권장되며, 이는 코발라민의 형태로 측정된다. 임신 중인 여성은 태아 발달을 위해 2.6 μg, 수유 중인 여성은 모유를 통한 공급을 위해 2.8 μg으로 섭취량이 약간 증가한다.

아동과 청소년의 경우 성장과 발달에 필요한 양이 연령에 따라 단계적으로 설정된다. 주요 연령대별 권장 섭취량은 다음과 같다.

이 수치는 건강한 개인이 적절한 위장관 기능을 통해 비타민B12를 흡수할 수 있다는 전제 하에 설정되었다. 따라서 악성 빈혈이나 위절제술 후와 같이 내인자 결핍으로 인한 흡수 장애가 있는 경우, 경구 섭취량과 관계없이 별도의 보충 요법이 필요하다. 권장량은 결핍을 예방하기 위한 최소 필요량을 의미하며, 치료 목적의 용량은 이보다 훨씬 높을 수 있다.

비타민B12는 주로 동물성 식품에 함유되어 있기 때문에, 채식주의자와 고령자는 결핍 위험이 특히 높은 집단으로 분류된다.

채식주의자 중에서도 락토오보 채식주의자는 달걀과 유제품을 통해 일부 비타민B12를 섭취할 수 있지만, 비건(완전 채식주의자)은 자연 식품으로는 거의 공급원이 없다. 이들은 강화 식품(예: 강화된 식물성 우유, 아침 식사 시리얼, 영양효모)이나 보충제를 통해 의도적으로 섭취해야 한다. 장기간 비타민B12가 결핍되면 거대적혈모구빈혈과 신경 손상이 발생할 수 있으며, 이 손상은 비가역적일 수 있다.

고령자의 경우, 위산 분비 감소로 인한 위축성 위염이 흔히 발생한다. 위산은 식품 속 비타민B12를 유리형태로 분리하여 내인자와 결합시키는 데 필요하다. 따라서 위산이 부족하면 흡수 효율이 현저히 떨어진다. 또한, 위장관 수술 병력이나 메트포르민 같은 특정 약물 장기 복용도 흡수 장애의 원인이 될 수 있다. 고령자의 비타민B12 결핍은 인지 기능 저하, 보행 장애, 우울증 등 신경학적 증상으로 나타나 노화의 자연스러운 과정으로 오인되기 쉽다.

이 두 집단에 대한 일반적인 권장 사항은 다음과 같다.

정기적인 혈중 농도 검사를 통해 상태를 모니터링하는 것이 바람직하다.

경구 보충은 비타민B12 결핍을 치료하거나 예방하기 위해 구강으로 보충제를 복용하는 방법이다. 이 방법은 위장관의 흡수 기능이 정상적으로 유지되는 경우에 효과적이다. 일반적으로 사용되는 경구 보충제의 형태는 시아노코발라민이며, 이는 체내에서 활성 형태인 메틸코발라민과 아데노실코발라민으로 전환된다. 보충 용량은 결핍의 원인과 중증도에 따라 하루 250마이크로그램에서 2000마이크로그램까지 다양하게 처방된다.

경구 보충의 효과는 흡수 기전에 달려 있다. 정상적인 흡수는 위에서 분비되는 내인자와 결합한 후 회장 말단에서 이루어진다. 그러나 고용량의 경구 시아노코발라민을 복용할 경우, 내인자에 의존하지 않는 수동 확산 경로를 통해 약 1% 정도가 흡수될 수 있다[16]. 이 원리를 이용해, 악성 빈혈과 같이 내인자가 결여된 환자에게도 고용량 경요법이 효과적인 치료 옵션이 될 수 있다.

경구 보충은 주사 요법에 비해 비침습적이고 접근성이 높으며 비용이 저렴하다는 장점이 있다. 그러나 위장관의 심각한 흡수 장애가 있거나, 복용 순응도가 낮은 경우, 또는 신경학적 증상이 심각한 초기 치료 단계에서는 주사 요법이 선호될 수 있다. 치료 효과는 정기적인 혈청 비타민B12 수치 측정과 임상 증상의 호전으로 평가한다.

비타민 B12 결핍을 치료하거나 예방하기 위한 주사 요법은 경구 보충이 효과적이지 않을 때 사용되는 주요 방법이다. 이 방법은 위장관의 흡수 과정을 완전히 우회하여 코발라민을 직접 혈액 내로 전달한다. 주사 요법은 일반적으로 하이드록소코발라민 또는 시아노코발라민 형태로 근육 내 또는 피하 주사로 투여된다. 치료는 일반적으로 초기에는 고용량으로 빈번하게 시행하여 체내 저장고를 빠르게 채운 후, 유지 요법으로 전환한다.

주사 요법의 적응증은 악성 빈혈, 심한 흡수 장애, 위 절제술 또는 소장 절제술 병력, 그리고 경구 보충제에 반응하지 않는 중증 결핍증을 포함한다. 또한, 일부 신경학적 증상이 나타난 환자의 경우, 증상의 진행을 막고 회복을 촉진하기 위해 주사 투여가 선호된다. 치료 계획은 결핍의 원인과 중증도에 따라 달라진다.

일반적인 치료 프로토콜은 다음과 같다.

주사 요법은 일반적으로 안전하지만, 주사 부위의 통증, 가벼운 발진 또는 드물게 아나필락시스 반응과 같은 부작용이 발생할 수 있다. 장기적인 관리가 필요한 환자는 자가 주사법을 교육받을 수 있다. 주사 요법은 결핍을 효과적으로 교정하지만, 근본 원인(예: 악성 빈혈)이 지속되는 한 대부분의 환자에게 평생 지속되는 치료가 필요하다.