비타민의 과학 4: 비타민 C 는 발암물질을 만드는가?

prozac 님이 쓰신 비타민의 과학에 인용된 글, "비타민이 당신의 건강을 해친다"--지금은 숨겨놓았는지 보이지 않는다--는 나중에 내가 혹시 책이라도 쓰게 된다면 꼭 허락을 받고 전문을 인용하고 싶을 정도의 명문장이다. 그래서 어떻든 그 글을 소재로 글을 하나 쓰려고 했는데, 그것은 그 글의 저자를 공격하기 위한 것이 아님을 우선 분명히 한다. 비타민이 문제가 아니라, 세상에는 무지 및 오해에 기반한 근거없는 마타도어가 난무하고 이 마타도어를 기반으로 대중을 사기치는 사기꾼이 득시글한데, 이들이 주되게 사용하는 억지논법의 정수가 저 글에 오롯이 잘 정리되어 있었기 때문이다. 저 글의 저자는 자신도 들은 이야기를 옮겨놓은 것일 뿐일 게다. 거듭 말하지만, 앞으로 쓸 글들의 모티브를 저 글에서 얻었지만, 이 글은 저 글의 저자를 공격하기 위한 것이 아니다. 오해가 없기를 바란다.

잘 알려진대로, 비타민은 소량으로 기능하는 일군의 화합물들의 총칭인데 이미 비타민에 대해 간단하게 글을 써둔 바가 있다 (비타민의 과학 1 : 간단한 역사, 비타민의 과학 2 : 개설, 비타민의 과학 3 : 베타카로틴 및 비타민 E). 저 글들에서 설명한대로 대개 지용성 비타민은 과량 섭취할 경우 위험하지만 수용성 비타민은 축적되지 않고 배설되기 때문에 크게 신경쓰지 않아도 좋다. 즉 비타민 C 일일권장량 100% 가 들어있는 요구르트를 하루에 두개나 먹었다고 기겁하지 않아도 된다는 뜻이다. 비타민이 과도하게 존재할 경우 이런 저런 문제를 일으키는 것은 사실이지만, 지용성 비타민의 섭취가 제한되어 있는 한, 우리가 통상 먹는 식품이나 비타민 제제를 통해 (복용방법을 지킨다면) 위험할 정도로 비타민을 과량 복용하기도 사실 쉽지 않다.

만일 우리가 이 상황에서 기겁을 해야 한다면, 비타민 C 보다는 칼로리가 더 문제가 아닐까 생각한다. 식약청 홈페이지에 가면 비타민 및 각종 미네랄의 독성데이터를 찾을 수 있다. 관심이 있으신 분은 이 글의 말미에 부록으로 붙여놓은 데이터를 참조하시기 바란다. 저 데이터의 저작권은 식약청에 (아마도) 있다.

비타민 C 에 관한 데이터만 옮겨보면,

Vitamin C

인체에 대한 영향
- 다량섭취에 의한 소화기계 부작용, 대사산증, 프로트로빈 활성변화, 괴혈병, 신장결석 등이 보고됨. 일반적으로, vitamin C에 대한 부작용은 하루에 1000 mg 이상 복용시 보고되었음
- 5년 이상동안 1000 mg/day 복용시, 아무런 부작용이 보고되지 않은 시험결과도 있음


동물에 대한 영향
- 짧은 시간동안 다량의 vitamin C를 투여한 결과, 낮은 독성만이 관찰됨
h 기니픽 (50 mg/day) : 성장률 감소
h 랫드 (150 mg/kg/day) : 콜레스테롤 수치 증가

- 기니픽에 250, 500, 1000 mg/kg/day 용량으로 9주동안 투여시
: 1000 mg/kg/day 투여군에서 식이섭취량 및 체중감소 관찰됨
- 생식 발생독성, 유전독성 및 발암성 관찰되지 않음

1000mpk (mg/kg/day) 이라면, 체중 70 kg 성인의 경우 하루 70 그램을 먹는 것과 맞먹는다. 하루 권장량이 70 mg - 100 mg 정도이니 이 정도면 일일 권장량의 1000 배 정도.

비타민 C 만큼 관심의 촛점이 되는 비타민도 드물 것이다. 항산화 작용을 하기 때문에 항암치료용으로 연구하는 사람도 있을 정도. 비타민 C 는 면역력을 높인다고 해서 감기에는 직빵이라고 하는 이야기도 있다마는.. 좌우간 꽤 많이 먹어도 별로 안전성에 문제가 없기 때문에 뭐, 믿거나 말거나 또는 먹거나 말거나.

그런데 2001년에, 비타민 C 가 체내에서 발암물질을 만드는데 관여할 지도 모른다는 충격적인 연구가 발표되었던 것이었다. 그것도 이 방면에 최고의 권위를 자랑하는 Science 에!! (Science, 2001, 292, 2083-2086)

필라델피아에 있는 동부의 명문대학 U.Penn 의 Blair 교수팀에서 발견한 것은 비타민 C 가 lipid hydroperoxide 와 반응하여 발암물질을 생성한다는 것이다.

그림 (출처는 Science 논문) 에서 파란색 사각형으로 표시된 부분이 lipid hydroperoxide 이고, 비타민 C 가 이와 반응하여 붉은색 사각형으로 표시된 알데하이드를 만든다. 이 알데하이드는 DNA 염기와 비가역적으로 반응하여 손상을 일으키고 결국 암을 유발하게 된다. 오른쪽 상단의 에폭사이드도 마찬가지로 반응한다. 이 팀은 이미 2000년에, 소량의 전이금속이 마찬가지의 반응을 한다는 것을 보고한 바가 있는데 비타민 C 가 전이금속이 없는 상태에서 같은 반응을 한다는 것을 밝혀낸 것.

이 연구이후에 비판이 쏟아졌는데 조금 변죽을 울리는 비판들이었다. 이 연구의 가장 큰 약점은 이것이 생체내의 연구 (in vivo) 가 아니라 실험실에서 이루어진 반응 (in vitro) 라는 것. 그러다가 작년 12월에, 이 연구를 제대로 논박한 결과가 보고되었다 (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2004, 101 (52), 17964-17969). 이 연구에 따르면 비타민 C 가 발암물질인 알데하이드를 형성하는데 기여하기는 하지만, 이 알데하이드와 반응하여 인체에 무해한 화합물을 생성한다는 것이다 (이하 그림 및 그래프는 위 논문에서 인용).

즉 비타민 C 가 lipid hydroperoxide 와 반응해서 위험한 알데하이드를 만들자 마자 옆에 있는 비타민 C 가 DNA 염기보다 더 빨리 이 알데하이드와 반응해서 인체에 무해한 물질을 만든다는 것.

이 가설을 입증하기 위해 이들은 실제로 실험실에서 이 반응이 일어나는 것을 확인하였다 (질량분석 및 핵자기공명법). 우선, 최종산물이 존재한다는 것을 질량분석으로 확인하였다.

HNE 는 발암물질이고, Ascorbyl-HNE adduct 는 비타민 C 와 반응하여 최종적으로 만들어지는 무해한 물질이다. 아래 그래프 A 를 보면 비타민 C (= Ascorbate) 가 과량 존재하는 환경에서 (15배) HNE 는 만들어졌다가 사라지고 그래프 B 에 의하면 같은 조건에서 발암물질 HNE 와 비타민 C 가 반응하여 생성하는 무해한 물질은 점점 많이 만들어지는 것을 알 수 있다.

이 결과를 지지하는 결과로, 비타민 C 가 적게 존재할 경우 (1.5배) 발암물질인 HNE 는 줄어들지 않았다.

이것으로 하여, 비타민 C 가 발암물질을 만드는데 관여하는 것은 맞지만, 과량의 비타민 C 는 이 발암물질과 반응하여 제거한다는 것을 증명할 수 있다.

이들은 더 나아가, 실제로 인체내에서 이 반응이 일어나는지 확인하기 위해 건강한 사람에게서 피를 뽑아 최종산물인 Ascorbyl-HNE adduct 가 존재하는지 확인했는데 예상대로 모두의 피에서 존재가 확인되었다. 그리하여 비타민 C 는 오히려 암을 일으킨다는 누명을 벗게 되었던 것이다.

왜 비타민에 대해 부정적인 연구는 없는가 라든가, 비타민에 대해 좋은 소리만 난무하는 것은 제약회사의 로비때문이다 라는 음모론은 그럴 듯하게 들린다. 그러나, 여기서 볼 수 있듯이, 과학자들은 저마다 진실을 추구하기 위해 (냉정하게 말하자면 뜨기 위해서) 비타민의 어두운 면과 밝은 면을 다 연구하고 있다. 한쪽에서 어두운 면을 들춰내면 다른 쪽에서는 그것이 옳은가를 검증하고 어두운 면을 상쇄할만한 밝은 면을 찾아내기도 한다. 음모론을 좋아하는 것은 인지상정이긴 하지만, 지구상에 비타민을 연구하는 과학자가 한둘이 아닌데 사실상 이들 모두를 통제하거나 이들 모두에게 로비할 방법은 존재하지 않는다는 것이 진실이다.

기왕 시작한 것, 여기서 끝이 아니고 조금 더 비타민에 대해 짚어보도록 하겠습니다. 다음 포스팅의 주제는 합성비타민의 이물질 문제.


부록:

출처: 식약청 홈페이지.

<비타민, 무기질에 대한 독성자료>


Vitamin A

인체에 대한 영향
- 급성독성(100,000 ㎍RE 복용시) : 복통, 식욕감퇴, 구토, 흐린 시야, 흥분, 두통
- 만성독성(성인이 약 8개월동안 7500-15,000 ㎍RE 복용시) : 입술 갈라짐, 결막염, 홍반, 탈모증, 관절통 등 뼈에 대한 손상, 만성두통, 간독성 등
- 최기형성을 일으킬 수 있다는 보고가 있음 : 가임여성의 경우, 영양권장량의 4배이상의 용량(10,000 IU)을 복용하지 말도록 권고하고 있음 (미국)


동물에 대한 영향
- 랫드에 10일동안 ip로 230,000 IU(69,000 ㎍RE/day) 투여시 : hypervitaminosis A 관찰됨
- Hypervitaminosis A의 병변 : 식욕감퇴, 체중감소, 건강불량상태
- 만성징후 : 피부에 대한 영향 (탈모, 홍반 등)
내장기관에 대한 영향 (폐의 지방침윤, 심 신장의 지방변화, 심근변성 등)
골격에 대한 영향 (걸음장애, 다리마비, 자연골절 등)
- 최기형성이 관찰된 용량 : 랫드 = 35,000 ㎍RE/kg/day
원숭이 = 6,000 ㎍RE/kg/day
토끼 = 2,500 ㎍RE/kg/day
- 유전독성 및 발암성 관찰되지 않음

Vitamin C

인체에 대한 영향
- 다량섭취에 의한 소화기계 부작용, 대사산증, 프로트로빈 활성변화, 괴혈병, 신장결석 등이 보고됨. 일반적으로, vitamin C에 대한 부작용은 하루에 1000 mg 이상 복용시 보고되었음
- 5년 이상동안 1000 mg/day 복용시, 아무런 부작용이 보고되지 않은 시험결과도 있음


동물에 대한 영향
- 짧은 시간동안 다량의 vitamin C를 투여한 결과, 낮은 독성만이 관찰됨
h 기니픽 (50 mg/day) : 성장률 감소
h 랫드 (150 mg/kg/day) : 콜레스테롤 수치 증가

- 기니픽에 250, 500, 1000 mg/kg/day 용량으로 9주동안 투여시
: 1000 mg/kg/day 투여군에서 식이섭취량 및 체중감소 관찰됨
- 생식 발생독성, 유전독성 및 발암성 관찰되지 않음

Vitamin B3 (Nicotinic acid)

인체에 대한 영향
- 매우 낮은 독성을 나타낸다는 보고가 있음
- 3000 mg/day 용량으로 2년이상 또는 6000 mg/day 용량으로 1년이상 복용시
: 홍조, 가려움, 소화기계 장애(오심, 구토, 복통 등), 간장해(황달 등)가 보고됨


동물에 대한 영향
- 반수치사량 : 랫드(po) =7000 mg/kg, (sc)=5000 mg/kg, (ip)=730 mg/kg
마우스(po) =3720 mg/kg, (sc)=3500 mg/kg, (ip)=358 mg/kg
토끼(po) =4550 mg/kg
- 개에 20일정도 2000mg/day로 투여시 : 체중감소, 혈변, 경련으로 인한 사망이 관찰됨
- 유전독성 및 발암성 관찰되지 않음

Vitamin B6 (Pyridoxine)

인체에 대한 영향
- 대개 독성을 나타내지 않는다는 보고가 있음 (usually nontoxic)
- 150 mg/day 이상 복용시 : 불안, 광과민, 발진 보고됨
- 200 mg/day 이상 장기간 복용시 : 감각이상, 졸음, 엽산농도감소 보고됨
- 2000 mg/day 이상 과량 복용시 : 신경손상 (감각이상, 걸음장애 등) 보고됨
- 500 mg/day 이하로 장기간 복용시 : 신경장해 보고됨


동물에 대한 영향
- 다양한 동물종에 50-7000 mg/kg/day로 투여시 : 신경장해 관찰됨
- 수컷 랫드에 복강으로 250-500 mg/kg/day 투여시 : 고환의 조직병리학적 변화 관찰됨
- 암컷 랫드에 복강으로 50 mg/kg/day 투여시 : 프로락틴 분비 저해 관찰됨
- 유전독성 및 발암성 관찰되지 않음

Zinc

○ 아연 (Food Stadards Agency, 영국)
- 기능: metalloenzymes의 필수구성성분, 유전체의 합성과 안정에 중요역할, 세포분열, 지질과 단백질의 합성과 분해에 중요한 기능을 함.
▶ Human data - 급성독성(≥200mg/kg): 비정상 통증, 구토, 빈혈 등.
- 만성독성(26.6-40mg/kg/2년): 구리감소증, 빈혈
▶ Animal data - 급성독성(≥480mg/kg/day): 신경퇴화, acinar 세포괴사 등
- 생식독성(≥200mg/kg/day)과 유전독성 양성, 발암성자료는 없음
※ Risk assessment
- LOAEL : 50mg/day, Uncertainty factor: 2
- Safe Upper Level : 25mg/ zinc/ day for supplemental zinc

Iron
○ 철분 (Food Stadards Agency, 영국)
: 달걀, 저지방육, 두류, 전곡, 녹색잎채소
- 에너지대사 관련 효소의 구성, 적혈구에 의한 산소운반, 근육세포에서의 산소활용
▶ Human data - 급성독성(대부분 아이들에서 급성 철 중독이 발생됨
: 유아(20mg/kg): 급성독성이 발생-위장 내 자극
50-220mg/day: 위장 내 자극, 메스꺼움, 구토, 설사 등
Lethal dose(children): 약 200-300mg/kg, (adults): 약 1400mg/kg
- 만성독성(≥10g/ total body(adult): haemochromatosis(철-유도세포손상)
▶ Animal data - 급성독성 Oral LD50(rat): 2800mg/kg
Oral lethal dose(mice): 675-1230mg/kg
- 생식독성에 대한 분명한 증거는 없지만 한 연구에서 기형보고
- 유전독성에서는 돌연변이시험 음성, 염색체이상시험에서 양성
- 발암과 관련된 분명한 증거는 없지만 간세포에서 핵 변화는 관찰됨
(4,500mg/kg/day, 12months)


피콜린산 크롬 Chromium Picolinate

□ 용도
○ 영양보조제 : 피콜린산 크롬내의 3가 크롬은 인슐린작용을 강화시켜 체지방을 감소시킴
○ 우리나라의 경우, 근육형성제 (크롬피코; 동우TMC)등으로 발명특허출원된 상태임

□ 인체에 대한 영향
○ 체중감량을 목적으로 OTC 피콜린산 크롬을 1.2-2.4 mg/day으로 4-5개월간 복용한 한 백인여성에서 체중감소, 혈소판감소증, 출혈, 간 및 신장기능장애가 관찰되었으며1, 0.6 mg/day으로 6주동안 복용한 한 백인여성에게서 신장 기능장애가 관찰된 보고가 있음2. 반면, 하루에 피콜린산 크롬 0.924 mg을 23명의 남자에게 12주동안 투여한 경우에는 별다른 이상이 보고되지 않음3.

□ 동물실험 결과
○ 크롬 (chromium III)화합물들에 염색체이상시험(유전독성시험) 결과, 피콜린산 크롬에서만 염색체이상이 관찰됨. 피콜린산 크롬이외의 크롬화합물 (니코틴산 크롬, 염화크롬 등)에서는 염색체이상이 관찰되지 않은 것으로 보아 피콜린산 크롬에서 나타난 염색체이상결과는 피콜린산에 의한 것으로 보고됨4.
○ 피콜린산 크롬형태로 크롬을 15 mg/kg/day로 랫드에게 24주동안 투여한 결과 간과 신장에 많은 양의 크롬이 분포하였으나 조직병리학적 이상은 관찰되지 않았다는 보고가 있음5.
○ 산화크롬형태(chromic oxide)로 크롬(chromium III)을 150, 300, 750 mg/kg/day) 용량으로 840일동안 랫드에게 투여한 만성독성 및 발암성 시험결과, 특별한 이상이 관찰되지 않았음6.

□ 권장량
○ 영국 : 3가 크롬으로, 충분한 섭취량을 성인은 0.025 mg/day, 어린이는 0.0001-0.001 mg/kg/day이상으로 제시하며, 1000-2000 mg/day를 섭취해도 부작용이 없다고 제시

○ 미국 : 크롬으로, 성인은 0.05-0.2 mg/day, 어린이 (4-6세)는 0.03-0.12 mg/day으로 제시 (USEPA), 3가 크롬으로 허용치를 125 mg/day로 제시 (USEPA)
○ 우리나라 : 현재 크롬에 대한 권장량을 제시하고 있지 않음

□ 각국의 평균섭취량
○ 프랑스 : 크롬을 98 ㎍/day정도 섭취함
○ 덴마크 : 크롬을 50 ㎍/day정도 섭취함
○ 스페인 : 크롬을 99 ㎍/day정도 섭취함
○ 벨기에 : 크롬을 240 ㎍/day정도 섭취함

□ USP NF에 수재된 성분

□ 참고 문헌
1. Cerulli, J., Grabe, D.W., Gauthier, I., malone, M., McGoldrick, M.D. (1998) Chromium picolinate toxicity. Annals of Pharmacotherapy 32, 428-431
2. Wasser, W.G. and Feldman, N.S. (1997) Chronic renal failure after ingestion of over-the-counter chromium picolinate. Annals of Internal Medicine 12, 410
3. Campbell, W.W., Joseph, L.J., Davey, S.L., Cyr-Campbell, D., Anderson, R.A., Evans, J.W. (1999) Effects of resistance training and chromium picolinate on body composition and skeletal muscle in older men. Journal of Applied physiology 86, 29-39
4. Stearns, D.M., Silveira, S.M., Wolf, K.K., Luke, A.M. (2002) Chromium(III) tris(picolinate) is mutagenic at the hypoxanthine (guanine) phosphoribosyltransferase locus in Chinese hamster ovary cells. Mutation Research 513(1-2), 135-142
5. Anderson, R.A., Bryden, N.A., polansky, M.M. (1997) Lack of toxicity of chromium chloride and chromium picolinate in rats. Journal of the American College of Nutrition 16, 273-279
6. Ivankovic, S. and Preussman, R. (1975) Absence of toxic and carcinogenic effects after administration of high doses of chromium oxide pigment in sub-acute and long term feeding studies in rats. Food and Cosmetics Toxicology 13, 347-351