Vitamin D Metabolism
비타민 D3 (cholecalciferol, D3)은 자외선에 의한 광합성작용으로 피부 기저층에서 만들어지는데, 여기서 pro-vitamin D3 (7-dehydrocholesterol)가 pre-vitamin D3 (pre-D3)로 전환된다. 한편 Vit D3는 음식물의 장 흡수로도 얻어지는데 혈중에서 vit D-binding protein (DBP)과 결합하여 간으로 이동한다. 여기서 Vit D3는 25-hydroxylases (25-OHase) 효소에 의해 25-hydroxycholecalciferol [25(OH)D3]로 전환한다. 다시 신장으로 이동하면 25-hydroxyvitamin D3-1-hydroxylase (1-OHase) 효소에 의해 생리적 활성형인 1,25(OH)2D3 (calcitriol)로 전환되어 여러 조직으로 이동하여 다양한 생리적 작용을 나타낸다.
25(OH)D3는 부갑상선호르몬(PTH) 의 자극을 받아 1,25(OH)2D3가 합성되고, Ca2+, Pi, 및 1,25(OH)2D3 그 자체는 합성 억제효과를 보인다. 단계적인 대사과정에서 25(OH)D3와 1,25(OH)2D3는 25-hydroxyvitamin D 24-hydroxylase (24-OHase) 효소에 의한 24-hydroxylation으로 24,25(OH)D3와 1,24,25(OH)2D3로 분해되어 외부로 배출된다. 비타민 대사과정과 여러 조직에서 나타나는 1,25(OH)2D3의 생리적 작용을 나타낸 또 다른 그림이다.
Ergocalciferol = Vit D2
Cholecalciferol = Vit D3
Alfacalcidol = 1α-hydroxycholecalciferol = 1α-OH-Vit D3
Calcitriol = 1,25-hydroxycholecalciferol = 1,25-OH Vit D3
Conversion: 1µg = 40IU (applies to Vit D2 and D3).
비타민 D2는 음식물로부터 얻어지는 반면 피부에서는 7-dehydrocholesterol이 광에너지를 흡수하여 Vit D3가 만들어진다. 검사실에서는 보통 검체의 분리과정 없이 total Vit D를 측정한다. 음식물로 섭취되는 D2 혈중 농도는 거의 무시할 정도로 낮다. 그러나 오랫동안 햇볓을 받지못한 환자나 ergocalciferol로 치료 받는 환자에서는 의미가 있다. 실질적으로 Vit D3가 생물학적 활성형으로 변하고, D2는 D3로 전환되지 않는다..
참고 Prentice A, Goldberg GR, Scheonmakers I. Vitamin D across the lifecycle: physiology and biomarkers. Am J Clin Nutr 2008;88(suppl):500S-6S
1) 25-hydroxyvitamin D
칼슘이 낮거나 소아의 골기형(rickets)과 골연화, 성인에서 Vit D 결핍이 의심된다면 이를 확인하기 위하여 25-hydroxyvitamin D 검사를 받는다. Vit D 결핍은 생각보다 훨씬 흔한데 노인과 골다공증으로 치료 받는 여성층에서 50%가 결핍증을 보인다는 보고가 있다. 따라서 골다공증 환자는 25-OH Vitamin D 검사를 받고, Vit D 결핍이 확인되면 Vit D를 투여 받아야 할 것이다.
검사에서는 혈장이 필요하고 화학발광면역분석법(chemiluminescence immunoassay, CLIA)으로 검사하는데, 표준방법(reference method)인 LC-MS/MS 장비를 갖추었다면 더 편리하게 측정할 수 있다.
* Abbott chemiluminescence microparticle immunoassay (CMIA)
DiaSorin LIAISON Vitamin D assay - 이미 공인받은 의료장비 (predicate device)
검사가 지연되면서 검체를 오래 보관해야 한다면 냉동 보관한다. 16세 이상 성인에서의 참고치는 4.8-52.8 ng/mL이지만 일조량이 많은 지역에서는 수치는 더 높아질 수 있다. 외국(Mayo Clinic)의 검사수가는 $232.40 (검사방법 RIA)인데, 국내에서는 CLIA법에서는 검사수가가 불과 6,000원, LC-MS/MS일 경우에도 29,370원으로 너무 낮게 책정되어 있다.
Table 1: Serum 25-Hydroxyvitamin D [25(OH)D] Concentrations and Health*
| nmol/L |
ng/mL |
Health status |
| <30 |
<12 |
Vitamin D 결핍증과 관련되고, 소아에서는 구루병(rickets),
성인에서는 골연화(osteomalacia)로 이어진다. |
| 30–50 |
12–20 |
일반적으로 골형성에 부족한 양으로 판단 |
| ≥50 |
≥20 |
일반적으로 골형성에 적절 |
| >125 |
>50 |
비타민과다증의 부작용을 걱정할 수준
특히 150 nmol/L (>60 ng/mL)이상일 경우 |
* 25(OH)D 농도는 nmol/L 또는 ng/mL으로 표기한다. 1 nmol/L = 0.4 ng/mL
녹십자의료재단 - 지질영양관련검사로 분류
2) 1,25-dihydroxyvitamin D
통상적으로는 칼슘이 높거나 sarcoidosis, 림프종과 같은 과도한 양의 비타민 D를 생성하는 질환에서 1,25-dihydroxyvitamin D 검사를 의뢰한다. 드물게는 1-alphahydroxylase 효소 이상이 의심될 경우에도 이 검사를 실시한다. 또한 PTH는 비타민 D 활성화에 필수적이기 때문에 부갑상선호르몬에 문제가 있는 환자의 진단이나 추적검사로도 이용된다. 그리고 비타민 D, 칼슘, 마그네슘을 치료받는 환자에서 치료효과를 모니터링 하기 위한 목적으로 측정할 수도 있다. 16세 이상의 성인에서 참고치는 22-67 pg/mL이고, 자외선 노출로 이 값은 증가할 수 있다. 검사방법은 방사선면역검사법(RIA)이다. 미국에서 검사수가는 $255.30 (2005년도 Mayo Clinic), 국내에서는 9,920원이다.
Recommended for the following disorders and diseases
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Cardiovascular disease including stroke & hypertension |
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Cancer, especially prostate |
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Osteoporosis/osteomalacia |
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Low blood calcium levels |
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Chronic bone/muscle/joint pain |
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Periodontal disease |
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Diabetes type I & II |
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Inflammatory bowel diseases |
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Rheumatoid arthritis |
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Other autoimmune diseases (multiple sclerosis) |
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Chronic fatigue |
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Depression & mood disorders |
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Schizophrenia |
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Cognitive impairment in seniors |
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Birth defects |
Metabolic activation of vitamin D to calcitriol and its effects on calcium and phosphate homeostasis. The result is an increase in the serum calcium and phosphate concentrations.
비타민 D와 당뇨병 관련성에 관한 논쟁
호주 멜보른대학 웨스턴병원의 연구팀에 의하면 5년 동안 5천여명에서 비타민 D 혈중농도를 측정하였던 바 비타민 D가 정상보다 낮은 경우 제2형 당뇨병이 발병할 확률이 57% 높다는 연구결과를 발표했다. 그리고 이러한 결과는 인슐린 분비를 증가시키는 비타민 D의 역할이 떨어졌기 때문일 것으로 추정했다. 앞서 비타민 D는 적절한 혈당조절에 도움된다는 보고도 있었다.
그러나 제2형 당뇨병의 유발요인이 비만이나 운동부족에서도 비타민 D가 낮기 때문에 직접적인 관련성을 지우기는 어렵다는 주장도 제기되었다. 그리고 비타민 D는 기관지천식, 심장병이나 종양까지 발병률을 낮출 수 있다고 하지만 확실한 증거가 없다고 했다. 따라서 당뇨병의 위험도를 줄이는 최선의 방법은 열심히 운동하고, 건강식 잘 먹는 것이라고 주장한다.
bloodstream are tied to a higher risk of developing diabetes in a new study of Australian adults.
[Wed Apr 27, 2011, Reuters]
Vitamin D 결핍은 여러 종양발생의 원인이라는 주장
비타민 D 결핍은 여러 종양 발생의 원인이 될 수도 있다는 주장이다. 전임상 연구에 의하면 비타민 D의 활성형인 1,25(OH)2D3 (calcitriol)은 세포증식 억제효과로 인해 항암제로서의 가능성을 예고하기도 했다. 세포고사 과정(apoptotic pathway)을 활성화하고, 혈관신생(angiogenesis)을 억제할 뿐만 아니라 1,25(OH)2D3은 많은 세포독성 및 세포증식을 억제하는 항암제의 효과를 강화시킨다고 했다.
참고 Nature Reviews Cancer 7, 684-700 (September 2007)
Vitamin D signalling pathways in cancer: potential for anticancer therapeutics
Kristin K. Deeb, Donald L. Trump & Candace S. Johnson
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