비타민 D와 뇌 건강

최해륭 약사 한국의약통신l승인2020.03.13 06:00:00

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뼈 건강 심혈관계 면역체계에 도움 되는 비타민 D
기억력 보존과 알츠하이머 예방하는데도 중요한 역할

"햇빛 비타민"이라고도 불리는 비타민 D 는 건강한 뼈를 유지하는데 필요합니다. 비타민 D는 또한 내분비 기능뿐만 아니라 면역 및 심혈관 시스템에도 도움이 됩니다. 예를 들어, 비타민 D 가 부족하면 면역 체계가 손상되고 고혈압의 위험이 높아지며 제2형 당뇨병 환자의 인슐린 분비에 부정적인 영향을 줄 수 있다고 연구 결과들이 보여주고 있습니다.

이제 최신 연구들은 비타민 D와 뇌 건강 사이의 잠재적 연관성에 초점을 맞추고 있습니다. 예를 들어, 최근에 발표된 한 연구에서는 비타민 D 결핍과 정신 분열증의 위험이 높아질 수 있다는 개념을 더욱 강조하고 있습니다.

다른 연구에서는 설치류(사람으로 치면 중년의)가 비타민 D를 박탈당하면 뇌 손상이 발생하고 인지 검사에서 기능이 떨어짐을 보였습니다. 연구원들은 갑작스런 심장 마비로 생존한 사람들이 비타민 D 수치가 낮으면 뇌 기능을 회복할 가능성이 낮다는 것을 발견했습니다.

새로운 연구들은 영양소가 기억력의 열쇠가 될 수 있는 잠재적인 근거를 찾기 위해 비타민 D와 뇌 기능 사이의 관계를 더 깊이 파고들고 있으며 이런 연구 결과들은 매우 흥미로우며 약국 약사로서 환자에 대한 시각을 더욱 넓히는데 도움이 됩니다.

호주 세인트 루시아 (St. Lucia)에 있는 퀸즐랜드 대학교 뇌 연구소의 부교수인 ‘토마스 번(Thomas Burne)’과 그의 동료들이 Neurosciences 저널에 발표한 'Reduction in the brain's scaffolding'을 보면 비타민D 부족과 기억력 감퇴의 근본적인 기전을 파악하기 위해 Burne과 동료들은 건강한 다 자란 생쥐에게 20 주 동안 비타민 D를 공급하지 않고, 대조군 생쥐 그룹과 비교 테스트를 하였습니다. 인지 테스트 결과 비타민 D가 부족한 생쥐는 대조군의 생쥐에 비해 새로운 것을 배우고 기억할 수 없었습니다.

▲ iPlasticity: Induced juvenile-like plasticity in the adult brain as a mechanism of antidepressants

신경세포의 가소성 변화는 기억에 있어서 중요합니다. 최신 연구에 따르면 SSRI 등의 항우울제의 효과는 뇌가소성을 변화시킴에 따라 발현되는데, 뇌가소성에 변화를 일으키는 데는 오랜 시간이 걸리기 때문에 효과 발현에도 지난한 시간이 걸리며(빨라야 2~3주, 평균적으로 2달 이상의 장기투여) 그 사이에 SSRI로 인한 부작용도 무시할 수 없습니다. 즉 뇌가소성에 변화를 줄 수 있으면 기억력, 우울증에도 도움을 줄 수 있으리라 여겨지는데 여기에 대해 비타민D가 도움을 줄 수 있으리라 생각됩니다.

한편, 비타민D를 공급하지 않은 설치류의 뇌를 스캔 한 결과 해마의 신경원주위연결망(PNN : perineuronal net, 메모리 형성의 핵심인 뇌 영역)이 감소한 것으로 나타났습니다. 신경원주위연결망(PNN: perineuronal net)은 뇌에서 "지지대"처럼 기능합니다. PNN은 특정 신경세포 주변을 지탱해 주는 강력한 지지망(supportive mesh)으로 신경세포 상호 간의 연결과 신호전달을 안정시키는 역할을 합니다. 연구원은 이 설치류 해마의 뉴런들 사이의 연결 수와 강도도 크게 감소했다고 보고했습니다. 비타민 D 결핍이 PNN을 효소의 분해 작용에 더 취약하게 만든다고 여겨집니다. Burne 박사는 “해마의 뉴런을 지탱하는 PNN을 잃으면서 신경 세포 간 연결에 어려움을 겪게 되며 궁극적으로 인지 기능을 상실하게 된다.”고 하였습니다.

비타민D 결핍은 조현병 위험을 높일 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 이번 연구에서 흥미로운 또 하나의 사실은 비타민D의 결핍으로 해마의 오른쪽이 왼쪽보다 더 크게 영향을 받았다는 것입니다. Burne 박사는 해마에서의 이러한 뇌 기능의 손상이 기억 상실 및 인지 왜곡과 같은 일부 조현병 증상의 원인이 되리라 추측합니다.

알츠하이머와 비타민D

▲ 출처 : β-Secretase-Cleaved Amyloid Precursor Protein Accumulates at Actin Inclusions Induced in Neurons by Stress or Amyloid β: A Feedforward Mechanism for Alzheimer's Disease Michael T. Maloney, Laurie S. Minamide, Andrew W. Kinley, Judith A. Boyle, and James R. Bamburg

축적된 증거는 비타민 D의 결핍, 치매 및 AD(알츠하이머) 사이에 유의한 연관성을 나타냅니다. 신호 전달의 이상, 비타민 D의 이용률의 변화 및 비타민 D 수용체 (VDR)를 포함하는 몇몇 관련 유전자의 다형성은 AD 또는 AD 유사 신경 퇴화를 유발합니다. 장기적인 비타민 D 결핍은 산발성 AD 발달의 위험 인자입니다. 비타민D는 AD 환자의 진행성 신경 변성을 예방하고 억제시키는 데 있어서 잠재적인 신경 보호역할을 합니다.

▲ 출처 : Published in International journal of Alzheimer's disease 2015 Vitamin D and Alzheimer's Disease: Neurocognition to Therapeutics Risk factors and pathogenic mechanisms in the aetiopathogenesis of sporadic Alzheimer’s disease (AD).

알츠하이머의 위험인자에는 고호모시스테인혈증, 당뇨, 정신적 육체적 스트레스, 두뇌 손상, 비타민D 결핍, 엽산, B12 결핍 및 혈관 손상이 있으며 외적인 손상을 제외한 물질적인 요인 중에서는 B9, B12와 함께 비타민D 결핍이 매우 중요한 요인임을 알 수 있습니다.

이러한 요인들 및 나이, 염증, 생활 습관, 유전, 사회 환경적인 요인으로 산화적 스트레스, 칼슘균형, 뉴로트로핀(뉴런의 기능, 성장, 생존에 중요) 균형이 깨어지고 비정상적인 단백질의 축적, 미토콘드리아 기능저하로 신경성 퇴행(neuronal degeneration)과 신경세포 사멸과 함께 알츠하이머가 발현됩니다.

▲ 출처 : Published in International journal of Alzheimer's disease 2015 Vitamin D and Alzheimer's Disease: Neurocognition to Therapeutics Mechanisms of 1,25 OH vitamin D mediated multitargeted neuroprotection in AD RXR: retinoid X receptor, MARRS: membrane associated rapid response receptors

알츠하이머 관련 비타민D의 기능에 대해 살펴보면 뉴로트로핀 조절, NGF 조절, BDNF조절, 아세틸콜린 합성, 도파민 합성, 칼슘항상성, LVSCC 칼슘채널 저하, Aβ식세포작용, Aβ의 BBB를 통한 배출, 신경보호, 글루타메이트 독성 감소, 항염작용, 염증성 사이토카인 감소, NF-κB 감소, iNOS감소, COX-2 감소, 글루타치온 증가가 있습니다.

다음은 비타민D와 알츠하이머 관련 몇 가지 시험 결과의 나열입니다.

FACT : 비타민 D 수치가 낮으면 19배 더 인지력이 감소합니다.
FACT : 비타민 D 수치가 낮으면 알츠하이머 확률이 21%더 높음
FACT : 치매는 낮은 비타민 D 수치와 상관관계가 있습니다.
FACT : 알츠하이머와 관련된 위험요소는 모두 비타민 D 수치가 낮을 때의 위험요소이기도 합니다.
FACT : 알츠하이머는 비타민 D 수치가 높으면 4배 감소
FACT : 노인의 비타민 D 수치가 낮아짐에 따라 노인 인지기능이 악화 됩니다.
FACT : 비타민 D는 비용이 매우 저렴하고 부작용이 거의 없습니다.

OBSERVATION: 알츠하이머 환자들은 3배 더 많은 비정상적인 비타민 D 수용체 유전자를 가지고 있음
OBSERVATION : 비타민 D 수치가 증가하면 인지력이 향상된다는 보고
OBSERVATION : 알츠하이머는 비타민 D가 보충될 때 진행이 중단되는 것으로 나타났습니다.
OBSERVATION : 비타민 D 수치 감소 시 알츠하이머가 50배 증가하였습니다.
OBSERVATION : 비타민 D는 11가지 경로로 알츠하이머를 감소시킵니다.
OBSERVATION : 4000IU의 비타민 D 보충은 알츠하이머 환자의 인지력을 향상시킵니다.
OBSERVATION : 사람에게 적용시 14000IU에 해당하는 비타민 D를 마우스에게 투여했을 때 뇌 속 플라그가 제거되었습니다.
OBSERVATION : 2012년 2개의 메타 분석시험에서 알츠하이머와 낮은 비타민 D수치가 관련됨을 보였습니다.

▲ 출처 : J Alzheimers Dis. 2014;40(2):257-69. doi: 10.3233/JAD-131970. Gezen-Ak D1, Yılmazer S1, Dursun E1. 1 Department of Medical Biology, Cerrahpasa Faculty of Medicine, Istanbul University, Istanbul, Turkey.

이렇듯 비타민D의 결핍은 인지기능의 저하와 관련되며 비타민D의 보충은 인지기능 강화에도 도움이 될 수 있습니다. 이런 점을 상담에 잘 활용하시기 바랍니다.

감사합니다.

참고자료
1.Looker AC, Pfeiffer CM, Lacher DA, Schleicher RL, Picciano MF, Yetley EA. Serum 25-hydroxyvitamin D status of the US population: 1988-1994 compared with 2000-2004. Am J Clin Nutr. 2008; 88(6):1519-27.
2.Mokry LE, Ross S, Morris JA, Manousaki D, Forgetta V, Richards, JB. Genetically decreased vitamin D and risk of Alzheimer disease. Neurology; 2016; 87:1–8.
3.Shen L, Ji H. Vitamin D deficiency is associated with increased risk of Alzheimer’s disease and dementia: evidence from meta-analysis. Nutr J. 2015; 14: 76

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