호모시스테인(homocysteine) 대사는 생리적 기능과 건강을 최적화하기 위해 필요한 효소적 연결(enzymatic coupling)의 좋은 사례다. 호모시스테인은 잠재적 산화제이며 또한 유황 함유 아미노산 대사의 중요한 매개체다. 혈중 호모시스테인 농도가 높아지면 동맥 내벽을 손상시켜 죽상 동맥 경화증을 유발하거나 신경 섬유 보호막을 파괴한다; 따라서 정상적인 호모시스테인 대사는 최적 건강 유지를 위한 반석인 셈이다.

 

건강한 사람은 독성 물질인 호모시스테인을 무해한 물질로 전환시키는 2 가지 경로가 존재한다. 그 중 한 가지는 1) 호모시스테인을 메틸화시켜 메치오닌으로 바꾸는 것이고 다른 한가지는 2) 호모시스테인을 시스테인(cysteine)과 타우린(taurine)으로 전환시켜 단백질 합성 성분으로 이용하게 하는 것이다. 이와 같은 전환 반응에는 비타민 B12가 메치오닌 합성 효소(methionine synthase)의 보조인자로 작용한다. 메치오닌 합성 효소는 기질인 5-MTHF (MTHF; methyl tetrahydrofolate)에서 메틸기(-CH3)을 벗겨 낸다. 메틸기를 빼앗긴 5-MTHF는  H4 folate(tetrahydrofolate)로 변하지만 이것은 다시 MTHFR( methyl tetrahydrofolate reductase)라는 환원 효소에 의해 원래의 5-MTHF로 전환된다.

 
이와 같은 전환 반응을 수행하는 효소는 비타민 B2(리보플라빈)에서 유래된 조효소 FAD와의 비타민 B3(니아신)에서 유래된 NADPH가 필요하다. 반대로 호모시스테인이 시스테인으로 전환하는 반응에는 두 가지의 비타민 B6-의존 효소인 시스타치오닌 합성 효소와 시스타치오닌 리아제(lyase, 절단효소)가 필요하다. 이 반응 과정에서 단일 탄소 메틸기(-CH3)를 이동시켜 붙여주는 메틸화 기능은 엽산의 유일한 기능이다. 최소 5 가지의 비타민 보조 인자 (엽산, 비타민 B2, 비타민 B3, 비타민 B6, 비타민 B12)가 모두 조화롭게 작용하는 화학 반응의 “상호 연결성”을 보여준다. 비타민이 복잡한 생화학적 반응을 주도하는데 필수적 역할을 하는 좋은 사례이다.

따라서 유전자 기능 오류 때문에 단 한가지 성분 (효소)에 이상이 생겨도 전체 화학 반응 과정이 훼손되어 생화학적 및 생리학적 결함을 야기한다. 예를 들어 MTHFR 효소 유전자에 이상이 생기면 (MTHFR polymorphism ‘다형성증’) 혈중 호모시스테인이 위험 수준까지 높아진다.

 

효소는 화학적으로 활성화된 단백질이며 살아 있는 세포 안에서 일어나는 무수한 화학 반응을 관리하고 유지한다. 각 효소는 해당 단백질에 대한 유전적 청사진에 따라 세포에서 만들어진다. 특정 효소를 만드는 유전자에 오류가 생기면 그 유전자가 만들어내는 효소(단백질)의 아미노산 배열이 바뀌게 되어 효소 기능 결합을 야기한다.

그러나 이와 같이 방사선이나 환경 독소에 의한 돌연변이나 복제 과정의 오류는 자연의 진화 방식이라고 말할 수 있다.

버클리 대학의 생화학자 브루스 에임스(Bruce Ames)에 의하면 특정 효소를 코딩하는 특정 유전자에 돌연변이가 발생하면 그 유전자가 만들어내는 효소가 조효소에 대한 결합력이 감소된다고 발표했다(돌연변이 유전자의 1/3). 효소와 조효소 결합력이 약화되면 당연히 그 효소가 지배하는 화학 반응 비율이 줄어든다. 간단히 말하면 돌연변이 유전자에 의해 효소 생성에 대한 유전 암호가 바뀌면 생성된 효소 기능에 문제가 생기는 것이다. 이들 효소 활동에 이상이 생기면 생리적 기능에 문제가 초래되고 따라서 질병에 취약해 지는 것이다.

 

유전자 손상에 의한 효소 기능 장애로 유발되는 질병은 50가지 이상이다. 이와 같은 질병은 모두 관련 조효소를 고농도로 투여하기만 하면 치료되거나 완화되는 사실을 밝혀 냈다. 고 용량의 조효소 비타민의 전구체를 투여하면 결함 효소의 활성이 증강되어 극적인 치료 결과를 보인다는 것이다.

 

Bruce Ames 팀이 검토한 50 종류의 질병 가운데 11가지는 비타민 B6(피리독신)와 관련된다. 결함 효소에 의해 발생하는 모든 질환은 결함 효소가 비타민 보조인자와의 결합 방식에 문제가 있다는 사실이 중요하다. 그 밖에 22 종류의 질병은 치아민(B1), 리보플라빈(B2), 니아신(B3), 비오틴(B6), 코발아민(B12) 등 다른 B 군 비타민 보조인자와의 결합 이상이 원인이었다.

Ames는 “50 종류의 질병은 빙산의 일각에 불과하다. 의사들은 모두 이를 알고 있지만 아무도 체계화할 수 없었다. 이제 의사들은 특정 질병에 조효소가 관련되거나 효소 기질에 문제가 있다는 사실을 알게 되면 바로 고 용량 비타민 요법을 시도할 것이다.”라고 주장한다

 

Ames의 메가 비타민 요법은 RDA보다 상당히 많은 양의 비타민을 투여한다. 이것은 질병의 치료를 뛰어넘는 의미가 있다. 인간의 게놈은 유전적 다양성을 보인다. 유전적 다양성은 여러 종류의 효소-보조 효소 간 상호작용에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 고 용량 비타민 요법을 개인의 독특한 유전적 조건에 부합되도록 설계한다면 미래에는 최적 건강과 예방을 위해 유전적으로 개별화된 프로그램을 제공할 수 있을 것이다. 이 프로그램은 또한 노화 과정을 지연시키는 효과적인 수단이 될 수도 있다. 노화는 부분적으로 이와 같은 세포 메카니즘이 축적된 산화 손상의 결과이기 때문이다.

 

인구의 1% 이상이 유전자 변형 형태인 다형성증(polymorphism)을 보인다. 유전자의 유전적 과정에서 단일 뉴클리오티드(nucleotide) 변형은 그 유전자에 상응하는 효소 단백질의 아미노산 배열을 변화시킨다.. 효소의 조효소 결합 부위에서 아미노산의 이상 배열이 생기면 조효소에 대한 효소의 친화력이 감소된다. 또한 효소 단백질 사슬의 다른 위치에 아미노산 배열 이상이 일어나면 효소 단백질의 3차원 구조를 변형시켜 효소 활성이 변화한다. 실제로 이와 같은 효소관련 유전적 변형은 매우 흔하게 일어난다. 유전적 다형성증은 고 호모시스테인 혈증을 초래할 수 있고 이때는 고 용량 비타민 요법이 효과적인 완화 수단이다.

 

고 호모시스테인 혈증은, 심혈관계 질환의 다스 베이더(Darth Vader: 스타워즈에 등장하는 인물)같은 존재로, 혈중에 호모시스테인 수준이 비정상적으로 높은 상태다. 호모시스테인은 공격적인 산화제이며 신경 독소로 세포 및 여러 기관에 광범위한 손상을 일으킬 수도 있다; 호모시스테인이라는 아미노산이 여러 질병 과정의 병인이 되는 것이다. 1992년 하버드 보건 대학의 마이어 스템퍼 (Meyer Stampfer) 교수가 실시한 ‘의사 건강 연구’에서, 의사 15,00명의 혈중 호모시스테인 수준을 조사했다. 연구자들은 호모시스테인 수준이 약간만 올라가도 심장병과 직접 관련 된다는 결론을 내렸다. 또한 호모시스테인 수준이 높으면 심혈관계 질환 위험이 높아진다는 사실도 확인했다. 혈중 호모시스테인 수준이 10% 올라갈 때마다 심장병 위험도 10% 정도로 증가하는 것으로 알려졌다. 또 다른 연구에 의하면 혈중 호모시스테인이 높은 사람들은 정상 수준인 사람들에 비해 말초 혈관 질환 위험이 4 배나 높다고 지적했다.

 

방대한 ‘프래밍엄 심장 연구(Framingham Heart Study)’ 결과 고 호모시스테인 혈증은 경동맥 협착증(혈전 형성 없이 동맥이 굳어지는 것), 심근경색증(갑작스런 심장 발작)의 증가와 일치되는 사실을 밝혀냈다. 또한 말초 혈관 질환, 당뇨병, 관절염, 신장병, 암 및 선천성 신경관 이상과도 관련이 있었다.

 

호모시스테인은 신경 독소로서 신경 세포를 보호하는 미엘린 수초에 손상을 주어 닳아 헤진 전선처럼 신경 신호를 “단락”시킬 수도 있다. 우울증, 정신 분열증, 다발성 경화증, 그리고 노화 관련 인지 기능 저하 등 많은 신경 질병 환자들은 호모시스테인 수준이 높고 비타민 B군 수준이 낮았다.  최근의 연구에서는 비타민 B12와 엽산 부족이 빈번한 고령자 중 다수의 사람들이 퇴행성 질환을 앓고 있어 호모시스테인과 퇴행성 질환의 상관 관계를 유추하고 있다

고 호모시스테인 혈증은 시스타티오닌 합성 효소의 부족이나 비타민 B12 합성 이상, 또는 메틸렌 테트라하이드로 엽산 환원 효소(MTHFR)의 유전적 손상 등, 호모시스테인 대사의 상호 연결 경로 중에서 어느 한 곳이라도 방해되면 야기될 수 있다(그림 6-2 참조).

 

MTHFR 효소를 암호화하는 유전자 손상은 C677T MTHFR 다형성증이라고 알려져 있으며 전 세계 인구의 최대 20%에서 나타날 만큼 흔하다. 비타민 B2에서 유래한 조효소 ‘플라빈 아데닌 디뉴클리오타이드(FAD)에 대한 효소 친화력이 떨어져 있는 상태다. 그림 6-2에서 보는 바와 같이, MTHFR 효소는 호모시스테인을 메치오닌으로 메틸화시키는 데 중추적 역할을 한다. 이처럼 흔한 유전적 결함을 가지고 있는 사람은 혈중 엽산 저하 및  고 호모시스테인 혈증을 보인다. 따라서 이런 환자들은 심혈관계 및 관상동맥 질환, 당뇨병성 신경장애, 정신 분열증 그리고 치매 위험이 현저하게 높아진다.

 

호모시스테인 수준이 높은 사람들은 대개 비타민 B6, B12 엽산을 보충해주면 잘 반응한다; 그러나 MTHFR 다형성증이 있는 사람들은 이러한 영양 보충에 저항하는 경향이 있다. 그 이유는 결함이 있는 MTHFR 효소가 메틸렌 테트라히드로폴레이트를 메칠 테트라히드로폴레이트로 전환하는 반응에서 생화학적 병목 현상을 보이기 때문이다(그림 6-2 참조). 비타민 B6, B12, 엽산은 이와 같은 병목현상을 효과적으로 완화시킬 수 없다. 그러나 연구에 의하면 MTHFR 효소가 리보플라빈(비타민 B2) 부족에 민감하다는 사실이 알려져 있다. 따라서 버클리 대학의 에임스 박사 팀은 MTHFR이 필요로 하는 FAD 조효소의 비타민 전구체, 비타민 B2 메가 요법이 효과적이라고 발표했다. 현재 이 가설을 평가하기 위한 연구가 진행 중이다.

 

최근, 오레곤 주 코발리스의 라이너스 폴링 연구소는 엽산의 RDA가 유전적 문제로 결함이 생긴 MTHFR 효소를 정상화할 만큼 충분한 용량이 못 된다고 지적했다. 또한, 에임스 박사는 비타민 B 메가 용량 요법의 효과를 더욱 탐구하기 위한 임상 실험에서 고 호모시스테인 혈증 환자들에게 엽산과 리보플라빈을 보충하고 있다.

그러나 MTHFR 다형성증에 부수되는 고 호모시스테인 혈증은 고 용량 비타민 요법으로 완화시킬 수 있는 50 종류의 유전적 결함 질환 중 한 가지에 불과하다. 에임스 박사에 따르면 그 50 종류의 질환도 “빙산의 일각”이라고 주장한다. 그렇다면 고 용량 비타민 요법은 향후 매우 희망적 치료 수단으로 대두될 수도 있다.. 에임스 박사의 견해는 예방적 고 용량 비타민 요법이 효소 기능을 끌어 올려 전반적으로 건강을 개선시킬 수 있다는 것이다. 더 나아가, 개인별 게놈 테스트가 출현하면 개인마다 독특한 유전적 조건에 부합되는 맞춤 식 비타민 요법도 가능해질 것이다.

 

고 용량에서 독성을 보이는 일부 영양소(특히 일부 미네랄)를 제외하고, 미국 및 캐나다 정부가 정한 보수적 권장 섭취량보다 훨씬 많은 용량의 영양소를 복용해야 최적 건강 및 퇴행성 질환을 방지할 수 있다는 과학적 연구 결과가 쏟아져 나오고 있다. 특히 특정 영양소 필요량이 많아지는 일부 유전적 다형성증의 경우에는 그 영양소에 대한 DRI 설정이 복잡해진다..

 

또한 고 용량 비타민 요법에 의한 다형성증 치료 효과가 입증되고 있어 특정 영양소를 메가 용량으로 섭취하는 것이 효과적인 영양 요법 수단이 될 수 있다고 주장하기도 한다. 가까운 미래에 개인의 유전적 조건을 테스트하는 방식이 출현하면 예방적 또는 질병 진행을 중단할 수 있는 영양 요법이 도래할 가능성이 있다. 개인에게 특유한 생화학적 “약점”을 확실하게 보완해주고 퇴행성 질환을 예방할 수 있는 대사적 방어 수단이 강구될 것이다.  

 

자연 건강 제품은 의약품에 비해 훨씬 안전한 것이 사실인데도 불구하고 제약 카르텔은 안전성이라는 가면으로 위장한 채 영양 보충제의 잠재력을 제한하고 자연 건강 제품 업계의 미래를 옥죄기 위한 로비활동에 여념이 없다. 예방 및 치료 프로토콜에 치료 가능한 영양소 용량을 섭취하는 문제는 앞으로 연구를 통해 계속 탐구되어야 할 것이다. .