비타민A

레티놀은 비타민A의 가장 기본적이고 생물학적으로 활성화된 형태이다. 이는 동물성 식품에 존재하는 사전형 비타민A의 주요 구성 성분으로, 체내에서 즉시 활용될 수 있다. 레티놀은 알코올 형태인 레티놀 외에도, 체내에서 쉽게 상호 전환되는 레티날(알데하이드 형태)과 레티노산(산 형태)을 포함하는 개념으로 사용되기도 한다.

화학적으로 레티놀은 베타이오논 고리와 이소프레노이드 사슬로 구성된 불포화 탄화수소 화합물이다. 이 구조는 지용성 특성을 부여하며, 주로 간, 지방 조직, 유즙에 저장된다. 체내에서 레티놀은 레티놀 결합 단백질(RBP)과 결합하여 혈액을 통해 필요한 조직으로 운반된다.

레티놀의 주요 생물학적 역할은 다음과 같다.

주요 식이 공급원은 간, 어유(특히 대구 간유), 계란 노른자, 버터, 우유 등 동물성 식품이다. 이들 식품의 레티놀 함량은 일반적으로 레티놀 당량(RAE)으로 표시된다[1].

카로티노이드는 식물, 조류, 일부 세균에 의해 합성되는 색소로, 프로비타민 A의 역할을 하는 주요 물질군이다. 이들은 동물의 체내에서 효율적으로 비타민 A로 전환되지 않지만, 그 중 일부는 전환 가능성을 지니고 있어 중요한 식이 공급원이 된다. 가장 잘 알려진 프로비타민 A 카로티노이드는 베타카로틴이며, 그 외에 알파카로틴과 베타크립토잔틴도 일부 전환된다.

이들의 화학 구조는 테르페노이드 계열에 속하며, 주로 긴 폴리엔 사슬을 특징으로 한다. 베타카로틴 분자 하나는 중앙에서 대칭적으로 절단되어 두 분자의 레티날을 생성할 수 있다. 그러나 실제 체내 전환 효율은 식품의 형태, 조리 방법, 동반 섭취한 지방의 양 등 여러 요인에 의해 영향을 받는다. 일반적으로 동물성 레티놀에 비해 생체 이용률이 낮은 편이다.

주요 식물성 공급원은 다음과 같다.

카로티노이드는 비타민 A 활성 외에도 강력한 항산화제로 작용한다. 이들은 체내에서 유해한 활성산소종을 제거하여 세포를 산화 손상으로부터 보호하는 기능을 한다. 이 항산화 활성은 심혈관 질환이나 특정 암의 위험 감소와 연관되어 연구되고 있다[2].

망막의 광수용체 세포인 간상세포와 원추세포는 시각 주기에 필수적인 시각 색소를 함유한다. 로돕신은 간상세포에 존재하는 주요 색소로, 어두운 환경에서의 흑백 시각을 담당한다. 로돕신은 단백질인 옵신과 레티날이라는 비타민A 유도체가 결합하여 형성된다.

빛이 로돕신에 도달하면, 레티날의 구조가 변화하며(이성화), 이는 신경 신호를 유발하여 뇌로 전달된다. 이 과정에서 레티날은 분리되고, 재사용되기 전에 다시 원래 형태로 재생되어야 한다. 이 재생 과정은 레티놀 형태의 비타민A가 필요하며, 결핍 시 재생이 지연되어 야맹증이 발생한다.

원추세포에서의 색각에도 레티날이 관여한다. 세 가지 유형의 원추세포는 각각 청색, 녹색, 적색 빛에 민감한 서로 다른 색소를 가지고 있으며, 이들 색소도 옵신과 레티날의 결합체이다. 따라서 비타민A 결핍은 색각 이상을 초래할 수도 있다. 장기적이고 심각한 결핍은 각막과 결막의 건강을 해쳐 건성각결막염을 유발하며, 이는 실명의 주요 원인이 된다[3].

비타민A는 세포 분화를 조절하는 핵심적인 역할을 한다. 특히 상피세포의 정상적인 성장과 분화를 유지하는 데 필수적이다. 레티노산은 핵 수용체에 결합하여 유전자 발현을 조절함으로써, 미분화된 세포가 특정 기능을 가진 성숙한 세포로 발달하도록 이끈다[4]. 이 과정은 피부, 호흡기, 소화기, 비뇨생식기의 점막 조직을 건강하게 유지하는 기반이 된다.

면역 체계 강화에도 중요한 기능을 수행한다. 비타민A는 점막 면역의 첫 번째 방어선을 구성하는 점막 조직의 완전성을 유지한다. 또한 림프구와 같은 면역 세포의 생성과 활동을 지원한다. 비타민A 결핍 상태에서는 T세포의 반응이 저하되고, 점막의 장벽 기능이 약화되어 감염에 대한 취약성이 크게 증가한다.

비타민A의 면역 조절 기능은 다음과 같은 주요 기전을 통해 이루어진다.

이러한 복합적인 작용으로 인해, 비타민A 결핍은 홍역이나 설사와 같은 감염성 질환의 중증도를 높이고 회복을 지연시키는 주요 위험 요인으로 간주된다. 따라서 충분한 비타민A 섭취는 감염 저항성 유지에 필수적이다.

비타민A는 상피세포의 성장, 분화, 유지를 조절하는 핵심 영양소이다. 특히 피부와 호흡기, 소화기, 비뇨생식기 등의 점막 조직 건강을 유지하는 데 필수적이다.

비타민A는 각질형성세포의 분화를 촉진하여 피부의 최외층인 각질층을 형성하고 강화한다. 이 과정은 피부 장벽 기능을 정상적으로 유지하고 수분 손실을 방지하며, 외부 병원체로부터 보호하는 역할을 한다. 또한 피지선 기능 조절에도 관여하여 피부의 자연적인 윤활을 돕는다. 비타민A 결핍 시 피부는 건조하고 거칠어지며, 각질화가 과도하게 진행되어 모낭각화증 같은 상태가 나타날 수 있다.

점막 건강에서 비타민A는 점액 분비를 촉진하고 점막 상피세포의 완전성을 유지한다. 이는 눈의 결막과 각막, 그리고 소화관과 호흡기의 내벽을 건강하게 만든다. 강력한 점막 장벽은 감염에 대한 1차 방어선으로 작용한다. 결핍되면 점막이 위축되고 건조해지며, 각막연화증이나 위장관 감염에 대한 취약성이 증가한다[6].

레티놀 형태의 사전형 비타민A는 주로 지방산과 결합한 레티닐 에스테르로 동물성 식품에 존재한다. 섭취 후 위와 소장에서 식품의 지방 및 단백질 성분으로부터 방출된다. 이후 담즙산과 지방산으로 구성된 미셀에 포접되어 소장 상피세포, 주로 공장과 회장의 점막 세포로 수동 확산에 의해 흡수된다.

흡수된 레티닐 에스테르는 소장 세포 내에서 다시 레티놀로 가수분해된다. 레티놀은 세포 내에서 특수 운반 단백질인 세포 레티놀 결합 단백질 II(CRBP II)와 결합한 상태로 운반된다. 이후 대부분은 다시 지방산과 재에스터화되어 새로운 지단백질인 킬로미크론의 핵심부에 포함된다. 이 킬로미크론은 림프계를 거쳐 혈류로 들어가 간으로 운반된다.

프로비타민 A인 카로티노이드(예: 베타카로틴)의 흡수는 레티놀보다 효율이 낮으며 변동성이 크다. 이들은 식품 매트릭스에서 추출되어 미셀에 포접된 후 소장 세포로 흡수된다. 세포 내에서 일부 베타카로틴은 베타카로틴 이산소화효소에 의해 중심부가 절단되어 두 분자의 레티날로 전환된다. 레티날은 다시 레티놀로 환원되어 레티놀 대사 경로에 합류한다. 전환되지 않은 카로티노이드는 킬로미크론에 포함되어 간이나 지방 조직 등에 저장된다.

흡수 효율은 식사에 포함된 지방의 양에 크게 의존한다. 지방이 충분하지 않으면 미셀 형성이 저해되어 흡수율이 현저히 떨어진다. 또한 췌장 기능 부전이나 담도 폐쇄, 소장 질환 등은 지방과 비타민A의 정상적인 소화-흡수 과정을 방해할 수 있다.

흡수된 레티놀 또는 체내에서 카로티노이드로부터 전환된 레티놀은 주로 키로미크론에 포함된 형태로 림프계를 거쳐 순환계로 들어간다. 이후 대부분의 레티놀은 간으로 운반되어 저장된다. 간은 체내 비타민 A 저장고의 약 80-90%를 담당하는 주요 기관이다. 간의 별세포(Ito 세포)는 레티놀을 레티닐 에스테르 형태로 저장하는 특화된 세포이다.

간에서의 저장과 동원은 체내 비타민A 수준을 안정적으로 유지하는 데 핵심적인 역할을 한다. 저장된 레티닐 에스테르는 필요에 따라 가수분해되어 유리 레티놀이 된다. 이 유리 레티놀은 혈액 내에서 레티놀 결합 단백질(RBP)과 결합하여 표적 조직(예: 망막, 상피 조직)으로 운반된다. 이 운반 과정에는 트랜스티레틴(TTR)이라는 단백질도 관여하여 복합체를 형성한다.

간 저장량은 식이 섭취량에 따라 크게 달라진다. 충분한 섭취 시, 간은 수개월에서 수년간 사용할 수 있는 양을 비축할 수 있다. 이는 불규칙적인 섭취에도 혈중 농도를 일정하게 유지하고 급성 결핍을 예방하는 기작이다. 저장량이 고갈되기 시작하면 혈장 RBP 수치가 낮아지고, 결국 조직 공급이 부족해져 결핍 증상이 나타난다.

간의 저장 및 동원 능력은 여러 요인의 영향을 받는다. 단백질-에너지 영양실조 상태에서는 RBP 합성이 저하되어 간에 비타민 A가 축적되어도 동원과 운반이 원활하지 않을 수 있다. 아연 결핍도 RBP 합성을 방해할 수 있다. 반면, 간 질환은 저장 고유의 기능을 손상시켜 비타민 A 대사에 영향을 미친다.

동물성 식품에 함유된 레티놀은 소화 흡수 과정 없이 바로 비타민 A로 이용될 수 있는 '사전형 비타민 A' 형태입니다. 이는 주로 간, 유제품, 계란, 일부 어류와 같은 식품에서 발견됩니다.

주요 공급원은 다음과 같습니다. 간은 가장 풍부한 공급원으로, 소 간 100g은 성인 일일 권장량의 수백 배에 달하는 레티놀을 함유할 수 있습니다. 유제품에서는 버터, 크림, 치즈 등에 레티놀이 포함되어 있으며, 특히 우유에도 일정량이 함유되어 있습니다. 계란의 경우, 난황이 주요 공급원입니다. 일부 어류의 간유, 예를 들어 대구 간유도 중요한 공급원으로 알려져 있습니다.

이들 식품의 레티놀 함량은 동물의 사료와 건강 상태에 따라 달라질 수 있습니다. 동물성 식품에서의 비타민 A는 지용성 비타민이므로, 식사에 포함된 지방이 흡수율을 높이는 데 도움을 줍니다. 따라서 저지방 식단을 고수하는 경우 흡수 효율이 떨어질 수 있습니다.

식물성 식품은 레티놀 형태의 비타민A를 직접 함유하지 않는다. 대신 카로티노이드 중 프로비타민A 역할을 하는 화합물들을 공급하며, 이들은 체내에서 필요한 만큼 레티놀로 전환된다.

가장 효율적으로 전환되는 대표적인 프로비타민A는 베타카로틴이다. 베타카로틴은 주로 노란색, 주황색, 또는 짙은 녹색을 띠는 식물에 풍부하게 함유되어 있다. 주요 식이 공급원은 다음과 같다.

체내에서 카로티노이드의 흡수율은 식품의 형태와 조리 방법에 크게 영향을 받는다. 생으로 섭취하는 것보다 기름을 두르고 가열 조리하거나, 갈아서 주스나 퓨레로 만드는 것이 지용성 성분인 베타카로틴의 체내 이용률을 높이는 것으로 알려져 있다[11]. 또한, 같은 베타카로틴이라도 식품의 종류에 따라 생체 이용률에 차이가 있을 수 있다.

베타카로틴 이외에도 알파카로틴, 베타크립토잔틴 등 일부 카로티노이드도 프로비타민A 활성을 지니지만, 그 전환 효율은 베타카로틴보다 낮다. 식물성 식품을 통한 비타민A 섭취는 과잉증의 위험이 적다는 장점이 있지만, 흡수와 전환 효율이 개인의 건강 상태, 유전적 요인, 식사 구성 등에 따라 동물성 공급원에 비해 변동성이 크다는 점을 고려해야 한다.

비타민 A의 권장 섭취량은 연령, 성별, 생애 주기에 따라 차이를 보인다. 일반적으로 레티놀 형태의 비타민 A 섭취량을 기준으로 하며, 단위는 마이크로그램 레티놀 당량(μg RAE)으로 표시한다. 이는 식물성 카로티노이드가 체내에서 비타민 A로 전환되는 효율을 고려한 단위이다.

권장량은 정상적인 간 저장 능력을 가진 건강한 개인을 기준으로 설정된다. 특정 상황에서는 필요량이 증가할 수 있다. 예를 들어, 수유 중인 여성은 모유를 통한 비타민 A 공급을 위해 가장 높은 섭취량이 권장된다. 반면, 임신 초기 과잉 섭취는 태아 기형 위험과 연관되므로, 임신 계획 중이거나 임신 중인 여성은 보충제 섭취 전 전문가와 상담해야 한다.

유아와 어린이는 성장, 발달 및 감염 저항력 유지를 위해 적정량의 비타민 A가 필수적이다. 그러나 유아의 경우 간이 작아 저장 능력이 제한적이므로, 특히 비타민A 과잉증에 취약할 수 있다. 따라서 영유아용 보충제나 강화 식품을 통한 섭취 시 제조사가 권장하는 양을 준수하는 것이 중요하다.

비타민 A 결핍은 전 세계적으로 중요한 공중보건 문제이며, 특히 영유아와 임산부에게 심각한 건강 영향을 미친다. 결핍의 주요 증상은 야맹증으로 시작된다. 이는 빛이 약한 환경에서 시각 적응 능력이 떨어지는 상태이며, 결핍이 진행되면 각막과 결막이 건조해지는 안구건조증이 발생한다. 더 심각한 단계에서는 각막이 괴사하고 연화되어 실명에 이르는 각막연화증이 나타난다. 시각 기능 외에도, 상피세포의 정상적인 분화와 기능을 유지하는 역할이 저하되어 피부가 거칠어지고, 호흡기 및 소화기 점막의 보호 기능이 약화되어 감염에 취약해진다. 어린이의 경우 성장 지연과 함께 감염성 질환에 대한 저항력이 현저히 떨어진다[13].

비타민 A 결핍의 고위험군은 다음과 같다.

이러한 위험군 중에서도, 저개발 및 개발도상국 지역의 취약 계층 어린이들에게 결핍이 집중되어 있다. 세계보건기구(WHO)는 비타민 A 결핍을 주요 예방 가능한 실명 원인으로 지목하며, 고위험 국가에서 대규모 보충 프로그램을 시행하고 있다. 충분한 비타민 A 수준 유지는 특히 어린이의 감염병 사망률을 낮추는 데 중요한 역할을 한다.

레티놀 또는 레티놀 에스테르 형태의 사전형 비타민 A를 과도하게 섭취하면 독성이 나타날 수 있다. 이는 주로 고용량 보충제나 간과 같은 동물의 간을 과다 섭취할 때 발생하며, 베타카로틴 같은 프로비타민 A 카로티노이드의 과잉 섭취로는 일반적으로 심각한 독성이 보고되지 않는다[17].

급성 비타민 A 과다증은 단시간에 매우 높은 용량을 섭취했을 때 발생한다. 주요 증상으로는 두통, 어지러움, 메스꺼움, 구토, 시력 장애, 근육 조율 장애 등이 포함된다. 심각한 경우에는 뇌압 상승과 함께 의식 저하가 일어날 수 있다.

만성 비타민 A 과다증은 권장량을 상회하는 양을 수개월에서 수년간 지속적으로 섭취할 때 나타난다. 증상은 다양하며, 다음 표와 같이 여러 신체 시스템에 영향을 미친다.

특히 임신 초기 여성이 과잉 섭취할 경우, 태아의 기형 발생 위험이 크게 증가한다. 따라서 임신 여성은 의사의 지도 없이 비타민 A 보충제를 섭취해서는 안 되며, 간 식품의 섭취에도 주의를 기울여야 한다.

임신 중 비타민A의 과도한 섭취는 태아에게 기형을 유발할 수 있어 특별한 주의가 필요하다. 특히 레티놀 형태의 비타민A는 체내에 축적되기 쉬워 임신 초기(특히 임신 4주에서 7주 사이)에 고용량을 섬취할 경우, 태아의 두개안면부, 중추신경계, 심장 및 흉선 발달에 심각한 영향을 미칠 수 있다[18]. 따라서 임신부는 레티놀이 풍부한 동물의 간이나 간유 제품을 과도하게 섭취하지 않도록 해야 한다.

의약품이나 고용량 보충제 형태의 비타민A 섭취는 특히 위험하다. 많은 국가에서 임신부용 프리네이털 비타민에는 레티놀이 포함되지 않거나, 매우 낮은 수준으로만 포함된다. 대신 프로비타민A인 베타카로틴은 체내에서 필요량만큼 비타민A로 전환되므로 과잉 위험이 상대적으로 낮아, 안전한 공급원으로 간주된다. 그러나 이 경우에도 의사와 상담 없이 고용량 보충제를 추가로 복용하는 것은 권장되지 않는다.

임신 중 비타민A 섭취에 대한 권장사항은 다음과 같이 정리할 수 있다.

임신 계획 단계부터 출산 후 수유기까지 비타민A 섭취에 대한 관리가 필요하며, 모든 영양제 복용은 반드시 산부인과 전문의와 상의해야 한다.

비타민A 결핍이 의심되거나 고위험군에 속하는 개인에게 영양 보충제 형태의 비타민A 공급은 중요한 예방 및 치료 전략이 된다. 결핍증이 널리 퍼져 있는 지역에서는 공중보건 개선 프로그램의 일환으로 고용량 보충제가 사용되기도 한다[20].

일반적인 보충제는 주로 레티놀 팔미테이트나 레티놀 아세테이트 같은 레티놀 유도체 형태로 제공된다. 이는 동물성 공급원의 비타민A와 동일한 형태로, 체내에서 즉시 활용될 수 있다. 일부 제품은 식물성 공급원인 베타카로틴을 포함하기도 하는데, 이는 체내 필요량에 따라 서서히 전환되므로 과잉 섭취 위험이 상대적으로 낮다는 장점이 있다.

보충제를 선택하거나 복용할 때는 형태(레티놀 vs 베타카로틴), 용량, 그리고 함유된 다른 영양소(예: 지방산)를 고려해야 한다. 비타민A는 지용성 비타민이므로 지방과 함께 섭취할 때 흡수율이 높아진다. 따라서 식사 후 복용하는 것이 일반적으로 권장된다.

의학적 감독 없이 고용량의 레티놀 보충제를 장기간 복용하는 것은 비타민A 과잉증을 유발할 수 있으므로 주의가 필요하다. 특히 임산부는 태아 기형 위험으로 인해 의사의 처방 없이 비타민A 보충제를 복용해서는 안 된다.

비타민 A와 그 유도체는 여러 피부 질환의 치료에 활용된다. 가장 대표적인 것은 여드름 치료제인 아이소트레티노인이다. 이는 레티노산의 합성 유도체로, 피지선 활동을 억제하고 모공 각화를 정상화하여 중증 여드름 치료에 효과적이다. 또한 트레티노인은 주로 국소 도포제 형태로 사용되며, 미세 주름 개선과 햇빛에 의한 피부 광노화 방지 효과로 알려져 있다.

비타민 A 유도체인 레티노이드는 건선 치료에도 일부 사용된다. 이들은 피부 세포의 과도한 증식을 늦추고 염증을 감소시키는 작용을 한다. 특히 아시트레틴은 구강으로 복용하는 레티노이드 계열 약물로, 중증 건선, 특히 농포성 건선의 치료에 활용된다.

치료용으로 사용되는 비타민 A 유도체는 일반적인 영양 보충제와는 작용 강도와 부작용 프로파일이 크게 다르다. 이들은 의사의 처방과 관리 하에 사용해야 하며, 특히 아이소트레티노인은 심각한 기형 유발 가능성으로 인해 임신 중 복용이 절대 금지된다. 일반적인 피부 건강 유지를 위한 레티놀 함유 화장품의 농도는 이들 치료제에 비해 현저히 낮다.