우리 몸에 비타민C 가장 필요한 곳은 두뇌

최해륭 약사 한국의약통신l승인2020.02.06 06:00:01

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망막 세포 적절한 기능위해 눈 안팎에서 고함량 비타민 C 공급해야
비타민C 보충제 섭취하는 사람 알츠하이머의 정신적 쇠약 위험 줄어

아연, 마그네슘, 계지가용골모려탕, 시호계지건강탕, 시호가용골모려탕 등 뇌 건강에 도움되는 물질에 대해서 연재하고 있습니다. 이번호에서는 익숙한 물질 비타민C의 뇌와 관련된 기능에 대해서 알아보겠습니다.

우리 몸에서 비타민C를 가장 필요로 하는 곳이 어딜까요?

바로 두뇌입니다.

오레곤 보건 과학 대학 (Oregon Health &Science University)의 과학자들에 따르면, 눈의 신경 세포가 제대로 기능하기 위해서는 비타민 C가 필요합니다.

▲ <OHSU Vollum Institute 사진>

OHSU Vollum Institute의 선임 과학자인 'Henrique von Gersdorff' 박사에 따르면 망막의 세포가 적절하게 기능하기 위해서는 눈의 안팎에서 고함량의 비타민 C를 공급해야 (마치 목욕하듯이 들이부어야) 한다는 것을 발견했습니다.

예전에는 비타민C의 두뇌 및 망막에 대한 역할은 상대적으로 등한시된바 있습니다. 하지만, 망막이 중추 신경계의 일부이기 때문에 비타민 C가 우리의 뇌 전체에도 중요한 역할을 할 것으로 생각됩니다.

 

'Biological Vision: Early Visual Pathway'에 나오는 빛의 전달 경로를 보면 빛이 눈에 닿으면, 안구의 뒤쪽에 있는 망막의 뉴런이 흥분하게 됩니다. 망막의 피질 쪽으로 전달되는 활동 전위는 망막의 신경절세포로부터 출발하고, 신경절 세포의 축삭은 시각 신경을 구성하며, 이 신경이 시상의 일부를 구성하는 외측슬상체핵(LGN)이라 불리우는 뇌의 일부로 시각 정보를 전달합니다.

▲ 그림출처 : Further potential of the GABA receptor in the treatment of insomnia/Author : Alan N. Bateson

뇌에는 GABA수용체 라고 하는 특수 수용체가 있는데, 이는 뇌세포 내 빠른 소통을 조절하는데 도움이 됩니다. 뇌의 GABA 수용체는 뇌의 흥분성 뉴런에 대해서 억제하는 역할을 합니다. OHSU 연구진은 망막 세포에서 비타민 C가 제거되면, 이러한 GABA 수용체가 제대로 기능하지 못하는 것을 발견했습니다. Henrique von Gersdorff 박사는 망막 세포가 비교적 접근이 쉬운 일종의 뇌 세포이므로 이러한 발견은 뇌의 다른 곳에서도 비타민 C가 GABA 수용체의 적절한 기능을 위해서 필요함을 의미한다고 하였습니다.

▲ 그림출처 : Vitamin C function in the brain: vital role of the ascorbate transporter SVCT2. F E Harrison, James Michael May

위 그림에서도 비타민C가 부신과 함께 뇌에 가장 많이 분포하고 있음을 알 수 있습니다. 그리고 비타민 C가 본래 뛰어난 천연 항산화제이므로 본질적으로 빠른 분해를 방지하여 뇌내 수용체와 세포를 '보존'할 수 있다고 합니다.

뇌에서 비타민 C의 기능은 잘 알려져 있지 않지만, 실제로 인체에 비타민 C가 부족한 경우 비타민은 신체의 다른 어느 부위보다 뇌에 더 오래 머물러 있게 됩니다. '폰 게르스도르프 (Ver Gersdorff)'는 아마도 뇌가 비타민 C를 잃게 되는 마지막 신체 부위일 것이라고 하였으며 또한, 비타민 C의 심각한 부족으로 인해 발병되는 괴혈병 환자가 왜 이상한 방식으로 행동하는지에 대한 단서를 제공 할 수 있다고 합니다.

즉, 괴혈병의 흔한 증상 중 하나가 우울증인데, 이는 뇌 내 비타민 C 부족으로 유발될 수 있다는 것으로, 이 발견은 녹내장 및 간질과 같은 다른 안구, 뇌 질환에도 적용됩니다. 둘 다 GABA수용체들이 적절하게 기능하지 못하고 부분적으로 흥분하는 바람에 망막과 뇌, 신경 세포의 기능 장애를 초래한 증상입니다. 그러므로 비타민 C가 풍부한 식단은 녹내장에 걸리기 쉬운 망막의 경우 신경 보호 효과가 있을 수 있습니다. 비타민C가 풍부한 식품으로 파프리카, 오렌지 등이 있지만 보충제를 통한 섭취가 보다 정확한 효능을 기대할 수 있습니다.

▲ 그림출처 : Vitamin C function in the brain: vital role of the ascorbate transporter SVCT2.F E Harrison, James Michael May
▲ 그림출처 : Vitamin C function in the brain: vital role of the ascorbate transporter SVCT2.F E Harrison, James Michael May

비타민C는 뇌 속에서 카테콜라민 합성, 콜라겐 생성 및 HIF-1 알파 조절을 포함한 여러 효소 반응에 보조 인자로 참여합니다. ascorbate는 나트륨-의존적 비타민 C 트랜스 포터 2 (SVCT2 : sodium-dependent vitamin C transporter)를 통해 뇌와 뉴런으로 수송되며, 이는 농도 구배에 대하여 세포 내에서 ascorbate의 축적을 야기합니다. 산화된 ascorbate 형태인 Dehydroascorbic acid는 GLUT 패밀리의 포도당 수송체를 통해 수송되어 세포에 들어간 후에는 빠르게 환원됩니다. 뇌가 ascorbate를 고갈시키기 가장 어려운 기관이기도 하지만, 신체에서 가장 높은 농도의 ascorbate가 뇌 및 부신과 같은 신경 내분비 조직에서 발견됩니다. 이러한 사실은 서로 다른 뇌 영역 내에서 ascorbate 분포의 비대칭과 함께 뇌에서 ascorbate가 중요함을 보여줍니다. Ascorbate는 glutamatergic, dopaminergic, cholinergic 및 GABAergic 전이 및 관련 행동의 신경 조절제로 여겨집니다. 신경 퇴행성 질환은 전형적으로 높은 수준의 산화 스트레스를 수반하므로, Ascorbate는 허혈성 뇌졸중, 알츠하이머 병, 파킨슨 병 및 헌팅턴 병에 대한 잠재적인 치료 기능을 하는 것으로 생각됩니다.

한편, 미국에서 2050년까지 알츠하이머 병의 예상되는 환자수는 현재의 474만명에서 1380 만으로 3배나 수직상승하리라 추산됩니다. 성인병의 경향이 미국을 따라가는 우리나라도 그 못지않을 가능성이 큽니다.

알츠하이머 예방을 위해서도 비타민C를 섭취해야 합니다. 여기에 대해서 근거가 되는 내용을 다시 정리하면
• 비타민 C의 뇌내 수치는 다른 체내기관보다 높습니다.
• 알츠하이머 환자에서 비타민 C의 혈장 수치가 건강한 사람보다 낮습니다.
• 비타민 C의 결핍은 정신적 쇠퇴와 관련이 있습니다.
• 비타민 C를 고갈시키는 흡연은 알츠하이머 치매의 위험을 증가시킵니다.
• 비타민 C보충이 알츠하이머를 유발하도록 유전자 조작된 실험동물의 행동을 개선합니다.
• 비타민 C 보충제를 섭취하는 사람들은 알츠하이머의 정신적 쇠약의 위험이 줄어듭니다 .
• 알츠하이머 환자는 적절한 식이 섭취에도 불구하고 혈장 및 뇌척수액 비타민 C 수치가 낮습니다 .
• 실험실 동물에 고용량 비타민 C를 반복적으로 투여하면 실험실 동물의 뇌에서 베타 아밀로이드 플라크 수준이 40.2 % (해마)에서 57.9 % (피질)
까지 감소했습니다. 저용량 비타민 C (괴혈병 증상을 예방할 정도)는 정신적 쇠퇴를 예방하는 데 거의 효과가 없었으며, 최소 요구량보다 10 배 높은 복용량이 명백히 효과적이었습니다. 그러나 최근의 연구에 따르면 사람들의 뇌에 플라크가 쌓여 있든 없든 정신적 쇠퇴를 일으킨다고 합니다. 그러므로 알츠하이머 병의 위험을 예측하기 위해서는 베타 아밀로이드 플라크보다 혈액과 뇌척수액내 비타민 C 수치를 측정해야 합니다. (실험용 쥐는 비타민C를 생산하지 못하도록 유전자 조작한 쥐입니다.)

그림 출처 : U.S. National Library of Medicine

알츠하이머 병 발병의 초기 단계는 뇌의 약한 모세혈관에서 주변 조직으로 혈액이 누출되는 것으로 몇 년 내로 이 주변 조직에서 뇌 조직을 파괴하는 단백질 덩어리가 형성됩니다. 이로인해 BBB(혈액 뇌 장벽)에도 이상이 오는데, 혈액 뇌 장벽의 고장은 이 질병의 치료를 위해 승인된 현재 약물로는 해결되지 않습니다.

여기에 대해 이번호의 주제 물질은 아니지만 식이섬유를 섭취하여 유익균에 의해서 SCFA가 되면 그 중에 특히 butyrate가 BBB를 강화하는 기능을 합니다.

위장관에 장누수 증후군(leaky gut syndrome)이 있듯이 뇌에는 leaky brain capillaries가 알츠하이머가 나타나기 전에 있으며 장누수증후군, 장내유익균의 기능저하와 변비가 파킨슨 환자에게 있듯이 뇌의 모세혈관에서 혈액이 누출되는 것 또한 뇌 기능 저하와 관련이 됩니다.

이 때 요구되는 물질이 바로 비타민C로 뇌척수액의 항산화 보호에 있어 다른 보조 항산화 제 (비타민 E, 코엔자임 Q10)보다 우수하며 비타민 C를 공급받은 모세혈관은 더 강화되어 주변조직으로 누출이 일어날 가능성이 적습니다.

1940 년대 이래로 비타민 C는 모세혈관을 강화시키는 것으로 알려져 있습니다.

모세혈관은 동맥과 정맥을 연결 짓는 역할을 하며 모세혈관이 튼튼해지면 동맥과 정맥의 흐름도 강화되어 산소, 영양공급과 노폐물의 처리도 더 잘 이루어지게 됩니다. 이러한 효능은 과일, 채소 등의 섭취로는 기대하기 어려우며 영양보조제로 500mg씩 4~6시간마다 복용 시 기대할 수 있는 효능입니다. 비타민C도 전문가인 약사님들께서 활용하시기에 따라 환자분들에게 많은 유익을 기대할 수 있습니다.

참고자료
1. The effect of ascorbate and ubiquinone supplementation on plasma and CSF total antioxidant capacity
Lönnrot K 1 , Metsä-Ketelä T , Molnár G , Ahonen JP , Latvala M , Peltola J , Pietilä T , Alho H.
Department of Biomedical Sciences, University of Tampere, Finland
2. THE EFFECT OF ASCORBIC ACID ON CAPILLARY FRAGILITY
LAURENCE E. HINES, M.D. and ROBERT J. PARKER, M.D.
3. Vitamin C function in the brain: vital role of the ascorbate transporter SVCT2.
F E Harrison, James Michael May

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