지용성 비타민 - 비타민 K

비타민K는 혈액응고에 필수적인 비타민입니다. 비타민K와 혈액응고와의 관계를 처음으로 밝힌 덴마크 학자는 '응고(coagulation)'의 덴마크 철자인 'Koagulation'의 첫자를 따서 이 지용성 비타민을 비타민K로 명명하였습니다.

가장 중요하게 알려진 것은 식물에서 추출한 필로퀴논(phylloquinone ; 비타민K)과 생선 기름과 육류에서 발견한 메나퀴논(menaquinone ; 비타민K)이며, 그 외 수용성을 띤 여러 가지 메나디온(mmenadione) 화합물도 합성되었습니다. 메나퀴논은 사람의 장에서 박테리아에 의해 합성되기도 합니다.

 

흡수와 대사

식사에서 섭취한 비타민K는 함께 섭취한 지방의 양, 담즙의 작용 등에 따라 흡수율이 달라집니다(10~18% 정도). 비타민K는 소장에서 흡수되어 카일로미크론에 포함되어 간으로 갑니다. 간은 비타민K의 주요 저장소이지만 전환속도(turnover rate)가 빨라 체내 풀(pool)의 크기는 매우 작습니다. 간에서 비타민K는 다른 지단백에 포함되어 몸의 여러 조직으로 운반됩니다. 간의 비타민K는 일반적으로 필로퀴논과 메나퀴논이 절반씩 존재하나 혈청에서는 대부분이 필로퀴논의 형태로 존재합니다. 비타민K와 그 산화대사물은 주로 담즙으로 배설되나 일부는 소변으로 배설됩니다. 미네랄 오일이나 흡수되지 않은 지방은 비타민K의 흡수를 방해하므로 식후 바로 이러한 것들을 섭취하는 것은 좋지 않습니다.

 

체내 기능

비타민K는 간에서 혈액응고인자(clotting factor)의 합성에 관여합니다. 몇몇 혈액응고인자들은 간에서 불활성형 단백질의 형태로 합성되며, 활성화되기 위해서 비타민K가 필요합니다.

비타민K는 카르복실화 효소(carboxylase)의 조효소로 작용하여 혈액응고인자 전구체 단백질의 글루탐산을 감마 카르복실 글루탐산(Gla)으로 전환시켜 혈액응고인자를 활성화시킵니다. 이렇게 활성화된 응고인자는 응혈작용에 필수적인 또 다른 인자인 칼슘(인자 IV)과 결합합니다. 물론 간 기능이 정상적이지 못하면 비타민K 흡수가 저해되고 혈액응고인자가 형성되지 못하므로 비타민K의 작용이 줄어듭니다. 간 손상으로 혈액 중 프로트롬빈의 수준이 저하되면 출혈현상이 발생하는데, 이때는 비타민K를 투여해도 효과가 없습니다.

체내에서 비타민K는 일단 작용하고 나면 불활성형으로 전환됩니다. 비타민K의 작용을 계속적으로 수행하기 위해서는 다시 활성화되어야 하는데, 와파린(warfarin)과 같은 약제는 재활성화 과정을 강하게 억제하여 항응고제로 사용됩니다. 항응고제를 복용하는 경우에는 약물의 효과를 극대화하기 위해 비타민K 보충제나 비타민K가 풍부한 식품을 제한하기도 합니다.

비타민K와 뼈의 발달
비타민K 의존성 단백질인 Gla 단백질은 뼈에서도 발견된다. 뼈의 Gla 단백질은 오스테오칼신(osteocalcin) 또는 뼈 기질 Gla 단백질(bone matrix Gla protein)이라 불리는데, 활성형의 비타민 D는 조골세포를 자극하여 오스테오칼신의 형성과 분비를 촉진시킨다. 이렇게 합성된 오스테오칼신은 칼슘과 결합하고 뼈의 결정을 형성하여 뼈 발달(bone development)에 관여한다. 또한 비타민K는 장벽세포에 존재하는 칼슘 결합단백질(calcium-binding protein)의 형성에 관여한다. 그 외에도 비타민K는 근육, 신장 등에 존재하는 단백질의 글루탐산을 카르복실화하여 칼슘과 결합할 수 있게 한다. 신장의 Gla 단백질은 세뇨관에서 Ca의 재흡수에 관여한다.

 

필요량

비타민K의 필요량에 대한 정확한 분석은 최근까지 거의 이루어지지 않고 있으나 일반적으로 식이를 통하여 하루 체중 kg당 1μg을 섭취하면 혈액 응고 시간을 정상으로 유지하는데 충분하다고 봅니다. 그러나 비타민K의 대사는 비타민 A나 비타민 E의 섭취와 관계가 있습니다. 비타민 A를 과다 섭취하며 소장에서 비타민K의 흡수가 감소되며 비타민 E를 과다 섭취하면 비타민K에 의존적인 혈액 응고 인자가 감소되어 출혈이 증가할 수 있습니다. 또한 감염이나 간경변증과 같은 간 질환, 변비치료제 복용, 비타민 D의 길항작용을 하는 약물 및 광범위 항생제를 장기 투여할 때 결핍 증세가 나타날 수 있으므로 주의하여야 합니다.

한국 성인의 비타민K 섭취량을 측정한 관련 자료가 미흡하여 2015 한국인 영양소 섭취 기준 설정에서는 성인을 위한 충분섭취량을 식생활이 비교적 비슷한 일본의 섭취량을 참고하여 남자 75μg/일, 여자 65μg/일로 설정하였습니다. 노인은 비타민K 섭취 기준을 설정할 과학적 근거가 부족하여 성인과 동일하게 설정하였습니다. 임산부나 수유부의 경우, 임신이나 수유에 의해 비타민K의 필요량이 증가하거나 모체의 혈중 비타민K 농도 변화한다는 근거가 부족하고, 비타민K 섭취량과 모유의 비타민K 농도의 연관성이 보고된 바 없어 성인 여성과 동일한 기준으로 충분섭취량을 제시하였습니다. 영아의 비타민K 충분섭취량은 모유섭취량과 모유 비타민K 농도를 기준으로 하여 0~5개월령 영아는 4μg/일, 6~11개월령 영아는 7μg/일로 설정하였습니다. 유아기에는 유아의 섭취량을 기준으로 충분섭취량을 산출하기 때문에 유아기의 비타민K 충분 섭취량 범위는 모유 섭취량을 기준으로 하는 영아기와 큰 차이를 보입니다.

 

비타민K가 풍부한 식품

식사에서 공급되는 비타민K는 주로 필로퀴논으로 주된 급원식품은 간, 녹색채소, 브로콜리, 콩류 등입니다. 섭취한 대부분의 비타민K는 하루가 지나면 체내에서 없어집니다. 그러나 식사 중 비타민K의 양이 많을 뿐 아니라 장내 세균에 의해서도 합성되므로 결핍증은 흔하지 않습니다. 또한 비타민K는 조리에 의해서도 별로 파괴되지 않습니다.

 

표. 비타민K의 함유 식품

분류	식품	중량(g)	비타민 K(μg)
곡류 및 전분류	밀기울 귀리(말린 것) 전밀가루	90 90 90	75 57 27
고기, 생선, 계란, 콩류	소간 돼지간 닭간	60 60 60	62 53 48
채소류	순무 시금치 렌즈콩 콜리플라워 양배추 브로콜리 양상추	70 70 70 70 70 70 70	455 186 156 134 104 92 78
과일류	비타민 K의 주요 급원이 아님
우유 및 유제품	비타민 K의 주요 급원이 아님
유지, 견과 및 당류	대두유 옥수수유	5 5	27 3

 

결핍증

비타민K는 필요량이 적고 장관의 박테리아에 의해 합성되며 여러 식품에 널리 분포되어 있으므로, 비타민K와 관련된 다음과 같은 임상적인 상황을 제외하고는 정상 성인에서는 결핍증이 거의 유발되지 않습니다. 비타민K가 결핍되면 혈액응고가 지연되어 쉽게 멍이 들고 코피, 잇몸 출혈, 혈뇨, 혈변, 생리혈 증가 등이 나타날 수 있습니다. 또한 장기간 비타민K 결핍이 지속되면 뼈가 약해지고 골절, 골다공증의 위험이 증가하여 혈액 응고 결함 등이 나타납니다. 또한 여성에 비해 남성이 비타민K 결핍증에 민감한데, 이는 여성호르몬인 에스트로겐이 비타민K₁의 흡수를 촉진하기 때문입니다.

 

1. 신생아 출혈

출생 시 위장관은 무균상태이므로 비타민K를 합성하는 세균상이 없습니다. 따라서 박테리아가 정상적으로 성장하여 비타민K를 합성할 때까지 생후 며칠간은 비타민K가 합성할 수 없습니다. 이 시기에 신생아 출혈(hemorrhagic disease of the newborn)이 야기될 수 있습니다. 따라서 출생 직후 유아에게 비타민K를 투여하기도 합니다.

또한 비타민K는 태반을 통해서 태아에게 전달되는 양이 한정되어 있어 간에 저장되는 양이 적고 모유에는 비타민K가 거의 함유되어 있지 않기 때문에 모유만을 공급하는 신생아는 신생아 출혈이 야기될 수 있습니다.

 

2. 흡수불량증

모든 지용성 비타민의 흡수에는 어느 정도의 지방과 담즙이 필요하므로, 지방흡수가 부족하면 비타민K의 흡수에도 문제가 생겨 혈액응고에 걸리는 시간이 연장됩니다. 이러한 문제 때문에 일반적으로 담관 폐쇄 환자에게는 수술 전에 비타민K를 투여합니다. 마찬가지로 담낭을 제거한 후에도 담즙분비에 문제가 생기므로 비타민K가 흡수되지 못합니다.

 

3. 투약

몇몇 약제는 비타민K의 작용에 영향을 미칩니다. 항응고제인 디쿠마롤(dicumarol)은 대사길항물질(antimetabolite)로 작용하여 비타민K의 작용을 억제합니다. 이러한 약제는 폐나 혈관의 혈전을 치료하기 위해 사용하는데, 비타민K는 혈액응고 시간을 조절하는 데 있어 이러한 약제의 해독제(antidote)로 사용됩니다. 그러나 장기간의 항생제 사용은 장관의 박테리아를 감소시키므로 비타민K의 합성이 감소됩니다.

 

표. 지용성 비타민의 영양상태 평가

비타민	평가방법
비타민 A	혈청(또는 혈장)의 레티놀 농도측정 : 극심한 결핍상태 이외에는 낮아지지 않음 상대적 용량반응시험(relative-dose-response test) 또는 그 수정형 비타민 A 보충 전후의 혈청 레티놀 측정 간장내 레티노이드 함량 측정 : 가장 정확한 방법이긴 하나 임상적 필요성에 의한 간 생검(liver biopsy) 실시 후 시료가 남은 경우에 한함
비타민 D	혈청의 25-히드록시 비타민 D의 농도 측정
비타민 E	적혈구를 과산화물과 함께 3시간 동안 배양하여 적혈구 파괴 정도 측정 불포화지방산을 과산화물과 함께 3시간 동안 배양하여 불포화지방산의 분해산물 측정 혈처의 비타민 E 측정
비타민 K	혈액응고 시간 측정, 혈중 비타민 K 농도 측정, 혈중 프로트롬빈 농도 측정

 

과잉증

비타민K는 빠르게 배설되고 체내에 저장되지 않아서 독성을 보이지 않습니다. 현재까지 고용량의 필로퀴논을 섭취하여도 부작용이 없다고 보고되고 있으며 메나퀴논 역시 독성이 없다고 여겨지고 있습니다. 비타민K의 독성에 대한 보고가 없어서 다른 국가와 마찬가지로 한국인 영양소 섭취 기준에서도 상한섭취량을 설정하지 않았습니다. 그러나 합성 비타민K인 메나디온은 영아에게서 황달과 출혈성 빈혈 같은 독 증상을 나타낼 수 있습니다.

 

표. 지용성 비타민의 기능, 풍부한 식품 및 결핍증과 과잉증

비타민		주요기능	영양소 섭취기준	풍부한 식품	결핍증	과잉증
비타민 A		시력유지, 상피세포의 건강유지, 세포분화에 필수, 신경계 및 생식계 기능 유지, 골격 성장	남자 800μg RE 여자 650μg RE	동물의 간, 생선 간유, 달걀, 당근, 늙은호박, 김	야맹증, 안구건조증, 피부이상, 성장부진, 면역기능약화, 성기능장애	두통, 피로, 피부이상, 뼈 통증, 탈모증, 간 비대, 췌장 비대
비타민 D	에르고칼시페롤 ; D₂	뼈의 성장과 석회화 촉진, 칼슘과 인의 흡수 촉진	10μg	생선 간유, 달걀, 비타민 D, 강화 우유	구루병(어린이) 골연화증(성인) 골다공증(성인)	성장지연, 구토, 설사, 신장 손상, 연조직 칼슘축적, 체중감소
	콜레칼시페롤 ; D₃
비타민 E	토코페롤	세포의 손상을 막는 항산화제, 리포퓨신의 축적방지, 동물에서 생식에 관여	남자 12mg α-TE 여자 12mg α-TE	식물성 기름, 씨앗, 녹황색 채소, 마가린, 쇼트닝	적혈구 용혈 빈혈 신경파괴	근육허약, 두통, 피로, 오심, 비타민 K 대사방해
	토코트리에놀
비타민 K	필로퀴논 ; K₁	칼슘과 결합하는 단백질의 글루탐산 잔기의 카르복실화에 관여(혈액응고·오스테오칼신)	남자 75μg 여자 65μg	녹황색 채소, 간, 곡류, 과일	출혈(내출혈)	빈혈, 황달
	메나퀴논 ; K₂
	메나디온 ; K₃