철(iron)
철은 다수의 생화학적 경로에서 중추적 역할을 하여 혈액과 근육 내 산소 운반, 전자 전달, 혈당의 에너지 전환 등에 관여한다. 또한 세포, 아미노산, 호르몬, 신경 전달 물질 신생에 관여하는 효소의 일부이기도 하다. 철은 신체 내에서 헤모글로빈이나 효소 등의 기능적 형태와 페리틴, 트랜스페린, 헤모시데린 등의 이동 및 저장 형태로 존재한다.
결핍 증상 및 원인
신체 철의 80%는 혈액에 존재한다. 따라서 출혈은 철 손실의 가장 커다란 원인이다. 철 결핍의 가장 흔한 원인은 여성 생리에 의한 철 손실이다. 따라서 매달 철 손실 분을 보충하기 위해 여성은 남성보다 2배의 철을 섭취해야 한다.
철 결핍 위험군은 영아, 사춘기 소녀, 임산부, 생리 중인 여성, 궤양 출혈 등이다. 채식주의자는 빈혈 위험이 높다. 철의 주요 급원 식품이 육류나 동물성 단백질 식품이기 때문이다.
철 결핍성 빈혈은 적혈구 내에 최적량 이하의 헤모글로빈을 함유한 상태로 산소 공급이 감소된다. 철 결핍성 빈혈 증상은 쇠약, 피로, 피부 창백, 두통, 모발 손실, 조금만 움직여도 호흡 곤란, 손톱의 spooning, 잘 부스러지는 손톱, 감염에 대한 민감성 등이다.
기타 관련 증상은
- pagophagia라고 하는 대량의 얼음 섭취 경향은 철 별핍성 빈혈을 의심할 수 있다. 이때는 저 용량 철 보충으로 해결된다.
- 저 위산증, 위장 내 염산 생성 감소는 철 흡수를 감소시킨다. 염산 생성 감소는 흔히 고령자에게 많고 따라서 이때는 철 결핍성 빈혈을 초래한다
- 위산에 영향을 미치는 제산제 및 기타 약물은 철 흡수를 떨어뜨린다
- 피트산염(phytates), 옥살산염(oxalates), 인산염(phosphate) 등은 철과 결합하여 불용성 복합체를 형성, 철 흡수를 감소시킨다
- 비타민 E는 철 흡수를 억제한다. 비타민 E 복용은 철 결핍의 원인은 아니지만 철과 비타민 E를 동시에 복용하는 것은 바람직하지 않다.
- 설사, 장 염증 및 기타 장 운동성을 증가시키는 조건은 철 흡수를 감소시킨다
- 철 결핍은 모발 손실의 원인이다
- 운동 선수는 철 손실에 더 민감하다. 활동 정도가 높아서 더 많은 저장 철을 이용하기 때문이다
생물학적 기능 및 효과
- 철의 주요 기능은 헤모글로빈(적혈구 내 산소 운송 단백질)에 의한 산소 운반이다. 헤모글로빈의 헴 부위에 4개의 철 원자를 함유한다. 철은 산소 농도가 높은 폐의 산소를 픽업하여(산소와 결합하여) 철을 요구하는 조직으로 운반, 방출한다.
- 마이오글로빈은 철 함유 단백질이며 산소를 받아들이는 근육에 존재한다. 또한 근육의 산소 저장고로 기능한다.
- 철은 최적 면역 기능에 필요한 물질 중 한가지다
- 카르니틴이라는 아미노산 합성에 필요하며 지방산 대사에 필수적 역할을 한다
- 전자 전달계 및 에너지 생성에서 철의 기능적 활성은 환원형태인 Fe++(ferrous state)와 산화형태인 Fe+++(ferric state) 사이를 전환, 왕복시키는 능력과 관련이 있다.
- 철은 독성 물질을 제거하는 간 해독 효소에 중요한 역할을 한다.
- 세로토닌, 도파민 등 신경 전달 물질 합성을 개시하는 효소의 일부이다
- 콜라젠 및 엘라스틴 합성에는 철을 요구한다.
부작용 및 독성
철 저장고에 철이 가득 차면 신체는 철 흡수 기능을 감소시킨다. 따라서 철 독성은 드문 경향을 보이나 철 결핍증은 흔히 일어난다
철 독성의 일차적 원인은
- 철 과량 섭취
- Hemochromatosis라고 하는 유전적 결함. 흔히 남성에게 호발하고 철 과다 흡수를 유발한다. 철의 과다 흡수 때문에 심장, 간, 비장, 췌장 손상을 유발하기도 한다.
- 음주는 장 및 간 손상을 일으켜 철 흡수를 증가시킨다.
RDA는 하루에 15 mg(여자) 및 10 mg(남자)이다. 과학 문헌 상 약리학적 용량은 하루에 10~50 mg 이다. 유용한 형태는 ferrous sulfate, ferrous gluconate, ferrous fumerate, ferrous glycinate, ferric ammonium citrate 등이다.
간은 최대의 철 함량 식품이다. 그 외에 좋은 동물성 급원은 장기 육, 어류, 가금류 등이다.
최상의 식물성 급원은 건조 콩, 야채이며 그 다음으로 건조 과일, 견과류, 전곡류 빵, 시리얼 등이 차지한다. 철을 강화시킨 시리얼, 밀가루, 빵으로 하루 섭취량을 충분히 채울 수 있다.
철 결핍 의약품
아스피린, 콜레스티폴, 페니실아민, 콜레스티라민, 파모티딘, 라니티딘, 콜린 마그네슘 trisalicylate, 인도메타신, salicylates, 레보티록신, stanozolol, choline salicylate, 네오마이신, 테트라싸이클린, 시메티딘, 니자티딘
니켈(Nickel)
1974년, 니켈은 병아리의 필수 미네랄이라는 사실을 발견했다. 그 후 사람을 포함한 동물의 대사에도 필수적인 생리학적 역할이 밝혀졌다. 그러나 그것의 기능은 아직 이해하지 못한다.
니켈은 혈액, 여러 장기, 치아, 뼈, 피부, 뇌에 존재하며 특히 피부와 골수에 가장 고농도를 보인다. 니켈은 성질이 독특하다. 니켈 결핍 식이를 만들어 니켈의 생물학적 효과를 조사하기 시작했다. 현재 사람보다 동물에서 니켈의 효과에 대해 알려지고 있다.
결핍 증상 및 원인
니켈은 주변 환경에 풍부하기 때문에 결핍증은 드물다.
동물 실험 결과
1) 저농도일 때는 크기가 작아진다
2) 니켈 결핍은 실험 동물의 간에 이상 변화를 초래한다
3) 니켈 결핍 식이로 사육된 쥐는 철 흡수 감소와 관련된 빈혈을 유발한다
생물학적 기능 및 효과
니켈의 생물학적 활성은 호르몬, 지질, 세포막 대사에 관여하는 것으로 알려져 있다.
1) 니켈은 RNA에 정상적으로 존재한다
2) 토끼와 개 연구에 의하면 니켈은 인슐린의 저혈당 효과를 증가시킨다
3) 니켈은 간에서 생성되는 nickeloplasmin이라는 단백질의 일부이다
4) 혈중 니켈 농도는 심장 발작, 뇌졸증, 분만 중인 여성 등 스트레스 상환에서 증가한다
5) 니켈 농도는 수많은 미토콘드리아 및 간 효소 수준에 영향을 미친다
부작용 및 독성
정상 상태 하에서는 니켈은 독성 원소가 아니다. 그러나 전형적인 상황이 아닐 때 니켈은 일부 독성 효과를 나타낸다. 니켈의 독성 효과는
가) 보석에 의한 니켈 감수성은 귀를 뚫은 사람에게 비교적 흔하다
나) 건선, 습진 등 피부 질환 환자는 피부와 혈중에서 니켈 농도가 증가한다
다) 산업 영역에서 니켈은 일산화 탄소와 결합하여 독성 화합물인 nickel carbonyl을 생성한다. 이물질에 노출되면 입원하기도 하고 사망하는 일도 있다
라) 니켈이나 nickel carbonyl의 과다 노출 또는 섭취는 암을 유발할 수 있다. 이 물질은 담배 연기에서 발견된다
마) 일부 니켈 화합물을 대량 흡입하면 폐암을 유발한다(실험 동물)
바) 과다한 니켈을 자기 섭취하면 심장, 뇌, 폐, 간, 신장의 퇴행성 변화를 초래한다
아직 RDA는 없다. 주변 환경에 많아서 이들 보충제에 대한 연구는 시행되지 않았다.
곡류, 야채가 가장 좋은 니켈 급원 식품이다. 동물성 식품은 비교적 니켈 함량이 불량하다.
셀레늄(Selenium)
1950년대 말까지 셀레늄은 독성물질로 간주되었다. 오늘날에도 고 용량의 셀레늄은 독성을 발휘하지만 가장 중요한 미량 영양소 가운데 일종으로 자리매김하고 있다. 셀레늄은 신체의 해독 및 항산화 반어 기전에 핵심적 역할을 한다. 연구에 의하면 셀레늄은 가장 강력한 항암 제 중 한가지로 알려져 있다.
결핍 증상 및 원인
결핍되면 심장, 췌장,의 파괴적 변화, 근육통(sore muscle), 적혈구 파열, 면역계 약화 등이다.
셀레늄 결핍 원인은
정크 푸드나 패스트 푸드 등 식이 습관과 셀레늄이 결핍된 토양에서 재배된 식품을 섭취하는 것이 일차적 결핍 원인이다. 식물의 경우 셀레늄은 필수 영양소가 아니기 때문에 셀레늄이 없어도 식물 성장에 영향이 없다. 따라서 영농업자의 입장에서는 셀레늄을 추가할 이유가 전혀 없는 것이다.
식품 가공은 상당량의 셀레늄을 약취해 간다. 예를 들면 전곡류 빵은 흰 빵에 비해 2배 정도의 셀레늄을 함유하며 현미는 백미에 비해 15배의 셀레늄을 함유한다.
사람의 젖은 암소 젖에 비해 6배가 많기 때문에 우유를 먹고 자란 영유아는셀레늄 수준이 낮아 면역기능이 취약한 경향이 있다.
단백질-칼로리 결핍은 셀레늄 결핍의 원인이다. 이때는 셀레늄 보충이 해결책이다.
셀레늄 섭취 부족은 여러 타입의 암 발병과 관련이 있다.
생물학적 기능 및 효과
1) 면역계의 가장 중요한 항산화 효소 중 하나인 Glutathione peroxidase의 필수 보조 인자이다.
2) 셀레늄의 항산화 활성은 심장 발작 및 뇌졸증으로부터 신체를 보호한다
3) 항산화제로서 셀레늄은 지질 과산화를 방지하고 파괴적인 과산화 수소를 중화시킨다. 이런 종류의 프리라디칼을 중화함으로써 셀레늄은 암과 심혈관질환을 방지한다
4) 강력한 항암 영양소다. 수많은 역학적 연구에서 셀레늄 섭취 부족은 암 발생률 증가와 상관관계가 있다는 사실이 밝혀졌다
5) 면역기능 증강 효과는 가) 항바이러스 활성, 나) T-임파구 증가, 다) NK 세포 활성 증강 등에 의한다.
6) 수은이나 카드뮴 등 유해 중금속 독성을 파괴한다
7) 아드리아마이신(adriamycin) 등 항암 화학 요법제의 독성을 감소시키되 항암제의 항암 활성을 감소시키지 않는다
8) 항염 기능이 탁월하다
9) 갑상선 호르몬 T4가 T3로 전환시키는 효소는 셀레늄에 의존적이다.
10) 비타민 E의 항산화 활성을 증강시킨다.
부작용
독성을 나타낸다. 가축에서 셀레늄 독성으로 죽은 증례는 보고되었지만 인간의 경우에는 아직 없다. 독성 증상은 모발 및 조갑 소실, 피부 통증, 신경계 이상, 소화 기능 장애 및 호흡에서 마늘 냄새(garlicky breath) 등이다.
RDA는 하루에 70 mcg(남자) 및 55 mcg(여자)이다. 과학 문헌에서 약리학적 하루 용량은 50~500 mcg이다. 암 치료 및 급성 염증 치료를 위해서 훨씬 더 고용량을 투여하기도 한다. 가용 형태는 sodium selenite, selenomethionine, high-selenium yeast 등이다.
전곡류가 가장 훌륭한 급원 식품이다. 그 외에 해산물, 마늘, 간, 달걀, 유제품, 일부 야채(양배추, 셀러리, 오이, 무우 등)이다. 식품 함량은 토양의 셀레늄 함량과 직접 관련이 있다. 셀레늄이 척박한 토양에서 자란 식품은 셀레늄 함량이 낮다.
붕소(Boron)
붕소, 나트륨, 산소의 혼합물인 붕사(Borax; 붕사) 형태로 자연에 존재하는 가장 풍부한 미량 미네랄이다. 붕소는 식물의 필수 영양소라고 알려져 왔지만 사람의 경우에는 1980년대 중반에서야 필수 영양소로 밝혀졌다. 따라서 붕소의 대사 활성 및 기능은 아직 확실치 않다. 지난 10년 동안 붕소는 뼈 대사 및 뼈 건강에 중요한 역할을 하는 것으로 알려지고 있다
결핍 증상 및 원인
붕소 결핍은 소변을 통한 칼슘 및 마그네슘 손실을 증가시킨다. 따라서 뼈의 탈미네랄화(demineralization)를 초래하여 폐경 여성의 골다공증 발현을 촉진시킨다.
생물학적 기능 및 효과
1) 붕소는 칼슘 대사에 영향을 미쳐 폐경 여성의 골다공증을 방지하는 역할을 한다. 붕소가 소변을 통한 칼슘 손실을 감소시킨다. 붕소가 결핍된 여성에게 붕소를 투여하면 소변을 통한 칼슘 배설이 44% 감소된 문헌이 있다
2) 붕소는 비타민 D 생성과 마그네슘 대사에 영향을 미친다. 비타민 D는 골소실을 방지한다.
3) 에스트로젠과 테스토스테론 생성을 조절한다. 붕소는 수산화 반응(hydroxylation reaction)을 촉진하여 이들 호르몬 생성에 영향을 미치는 것이다.
붕소 결핍 지역에서 사는 사람들은 골 관절염 빈도가 더 높다.
부작용 및 독성
과량 섭취하면 오심, 구토, 설사, 피부 발진, 피로 등 증상이 나타난다. 하루에 41 mg 붕소를 식이로 섭취하는 지역 사람들도 붕소에 의한 건강 문제가 보고된 적은 없다.
RDA는 아직 정립된 바 없다. 동물실험에 근거한 사람의 하루 권장 섭취 용량은 1-2 mg이다. 과학 문헌 상 약리학적 용량은 3-6 mg이다. 가용 형태는 sodium borate, boron chelates이며 boron chleate에는 boron citrate, aspartate, glycinate 등이 있다
붕소는 과일 및 야채에서 쉽게 취득할 수 있고 장관에서 쉽게 흡수된다.
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