아연의 대사 및 체내 작용

체내 총 아연 함량은 약 1.5~2.5g으로 소량이지만 신체의 모든 조직에 존재합니다. 60%가 근육에 30%는 골격에, 전체의 0.1%가 혈장에 10~15 umol/L농도를 유지하며 존재합니다.

 

 

 

1. 대사

 

(1) 흡수

 

아연(Zinc)은 두 가지 방법으로 소장에서 흡수됩니다. 아연 섭취량이 낮을 때는 포화될 수 있는 운반체 기전을 통해 흡수되지만 섭취량이 많을 때는 확산으로 흡수됩니다. 아연은 장내에서 아미노산이나 짧은 펩티드와 결합되어 있다가 솔가장자리 (brush border)를 건너기 위해 소장 점막 세포의 메탈로티오네인 (metallothioneine)과 결합해야 합니다. 혈액의 아연 농도가 흡수 세포의 세포질 농도보다 높기 때문에 능동수송을 통해 아연이 혈액으로 흡수됩니다. 흡수된 과량의 아연이 메탈로티오네인에 결합되어 소장 점막 세포 내에 저장된 것은 철의 경우처럼 흡수 세포가 노쇠하여 떨어져 나갈 때 대변으로 함께 배설됩니다.

 

아연의 흡수율은 15~40% 정도입니다. 아연은 철같이 체내에 저장량이 많으면 흡수율이 낮아지고, 임신기나 수유기와 같이 필요량이 많으면 높아집니다. 또한 음식에 들어 있는 성분 중 섬유소와 피트산은 아연의 흡수를 방해하고, 히스티딘과 시스테인과 같은 아미노산은 아연과 킬레이트를 형성하여 더욱 잘 흡수되는 상태로 만듭니다.

 

소장 점막 세포에 있는 아연 결합 단백질은 아연, 구리와 결합하기 때문에 이 두 무기질은 경쟁적으로 흡수됩니다. 따라서 아연을 과량으로 섭취하면 아연을 흡수하느라 구리가 흡수되지 못하므로 배설되고 말기 때문에 구리 결핍증이 발생합니다.

 

(2) 운반

 

흡수된 아연은 문맥을 통해 간으로 들어갔다가 전신으로 재배치됩니다. 아연은 혈류에서 주로 적혈구와 백혈구에 위치합니다. 혈액 내에서 아연의 주된 운반체는 알부민이지만, 트랜스페린과 알파₂-매크로글로불린에 의해 운반되기도 합니다. 트랜스페린은 주로 철을 운반하는 단백질로, 정상적인 사람에게서 트랜스페린은 50% 이하만이 철과 결합되어 있는데, 아연을 지나치게 많이 섭취하면 트랜스페린이 아연으로 포화됩니다.

 

(3) 배설

 

아연은 정상적인 경우에 90% 이상이 대변으로 배설되는데, 이는 흡수되지 않은 식이 아연과 내인성 아연의 배설로 볼 수 있습니다. 식이 내 아연의 함량이 아주 많거나 적을 때 대변이나 피부로 배설되는 양은 달라지는 반면, 소변으로 배설되는 양은 크게 달라지지 않습니다. 소변으로 배설되는 양은 하루에 400~600 µg 정도로 소량이며, 기아, 신증, 만성 알코올 중독, 간경변 같은 경우에 증가합니다.

 

메탈로티오네인(metallothionein)은 효소작용이 없는 아연 함유 단백질입니다. 분자량이 작은 단백질로 시스테인 함량이 많고 금속 함량이 매우 높습니다. 아연을 가장 많이 함유하지만 구리, 철, 카드뮴, 수은 등도 함유되어 있습니다. 이 단백질의 기능은 명백하지는 않지만 아연의 흡수와 저장고 역할을 하여 다른 단백질에 아연을 공급하고, 산화적 스트레스를 감소시키며 금속을 해독하는 데 관련된 것으로 보입니다.

 

 

2. 체내 작용

 

(1) 구조적 역할

 

아연은 생체막의 구조와 기능을 정상적으로 유지시키는 역할을 합니다. 그러므로 아연이 부족하면 생체막이 산화적 손상을 입으며 특정 물질의 수용체나 물질 운반에 장애가 생깁니다. 또한 아연을 필수 구성 성분으로 함유하는 단백질들이 있어 이들 단백질의 구조를 안정화시킵니다. 뿐만 아니라 아연은 핵에 다량 존재함으로써 DNA와 RNA의 구조를 안정화시킵니다. 카복시펩티다아제(carboxy-peptidase), 초과산화물균질화효소(superoxidedismutase, SOD) 등이 있습니다.

 

(3) 핵산 및 단백질 합성 조절

 

세포분열과 증식에 필요한 효소와 호르몬의 구성 성분인 아연은 DNA와 RNA의 합성을 조절합니다. 예를 들어 세포분열에 중요한 RNA 중합효소 활성에 필요하고, 전사와 복제에 관련된 염색체 단백질에 작용합니다.

 

(4) 골격 대사

 

골질량 증가에 관여하며, 골격의 결정구조와 골격의 효소에 존재합니다. 골형성 작용(osteoblastic activity), 알칼라인 포스포타아제 (alkaline phosphatase)와 같은 효소가 형성되고 석회화되는 데 필요합니다.

 

(5) 면역기능

 

특히 T 림프구의 발달과 림프구 분화에 관여합니다.

 

(6) 기타 작용

 

아연은 인슐린과 관련이 있고 미각 기능, 상처의 치유, 정자의 생합성, 태아성장, 항산화 작용에 관여합니다.

 

 

3. 결핍증과 과잉증

 

(1) 결핍증

 

선진국에서는 심한 아연 결핍은 거의 볼 수 없으나 1960년대 이집트, 이란, 터키의 성장기 집단에서 보고된 바 있습니다. 중동지역의 식사에는 아연의 좋은 급원인 육류는 적고, 콩류, 발효시키지 않은 빵, 그 외에 정제하지 않은 곡류가 주식인데 이들 음식에는 섬유소와 피트산이 많아 소량 존재하는 아연의 흡수를 방해합니다. 아연이 보통 정도 결핍되면 성장지연, 피부 변화, 식욕감퇴, 상처 회복 지연 등이 생깁니다. 결핍이 더 심해지면 눈과 피부 염증, 탈모, 신경장애, 면역능력 감소에 의한 감염 등이 발생하는데, 흡수불량증후군, 장기간 정맥영양, 알코올성 간경화 등에서 나타납니다.

 

(2) 과잉증

 

4~8g 정도 아연을 섭취하면 오심, 구토, 설사, 발열 등이 나타나고, 장기간 450~600mg/일을 섭취하면 구리의 흡수 저해와 그에 따른 빈혈이 관찰됩니다. 그리고 300mg/일의 섭취로 HDL-콜레스테롤 수준 감소와 면역기능 손상이 보고된 바 있습니다.

 

 

4. 섭취 기준과 급원식품

 

(1) 섭취 기준

 

2015년 한국인 영양소 섭취 기준에서 성인의 평균필요량, 권장섭취량, 상한섭취량이 설정되어 있습니다. 위장관은 물론 소변, 피부, 정액, 월경 등을 통한 손실량을 합해서 이를 보충할 수 있는 최소의 아연 섭취량을 평균필요량으로 설정하였습니다. 성인의 평균필요량은 남자 (19~64세) 8.0mg/일과 여자(19~49세) 7.0mg/일이며 해당 연령대의 권장섭취량은 각각 10mg/일과 8mg/일입니다. 성인에서 아연의 상한섭취량은 35mg/일입니다.

 

(2) 급원식품

 

아연은 주로 붉은 살코기, 해산물, 전곡류, 콩류에 풍부하여 단백질 식품이 아연의 좋은 급원입니다. 곡류에 함유된 아연은 배아와 외피에 존재하므로 도정과정에서 손실되기 때문에 현미에 비해 백미의 아연 함량은 낮습니다. 곡류는 함량이 낮지만 주식으로 섭취하기 때문에 절대적 섭취량이 많아 총 아연 섭취량에 기여합니다.

 

전곡류와 콩류는 아연의 함량이 높으나 아연이온과 불용성 염을 형성하는 피트산의 함량이 높아서 아연의 흡수를 저해합니다. 또한 피트산의 아연 저해 효과는 식이 단백질의 종류와 양에 영향을 받아서 동물성 단백질은 아연의 흡수를 증진시킵니다.