비타민 K 대사 및 체내 작용

지용성 비타민 중 가장 늦게 발견된 비타민 K는 혈액응고에 관련된 인자임이 밝혀져 덴마크어로 혈액응고를 뜻하는 'koagulation'라는 용어에서 비타민 K로 명명하였습니다. 자연적으로 존재하는 비타민 K는 식물에 들어 있는 필로퀴논(phylloquinone, 비타민 K₁)과 동물에 들어 있는 메나퀴논(menaquinone, 비타민 K₂)이 있으며, 대부분의 메나퀴논은 장내 박테리아에 의해 합성됩니다. 메나디온(menadione, 비타민 K₃)은 자연계에 존재하지 않고 인공적으로 합성된 형태입니다.

 

 

1. 흡수 및 대사

 

식사 속의 비타민 K는 담즙과 췌장액의 도움으로 지방과 함께 미셀을 형성하여 소장, 특히 공장에서 흡수됩니다. 그러므로 함께 섭취한 지방의 양, 담즙과 췌장액의 작용 등에 따라 흡수율이 달라집니다(흡수율 10~80%). 장내 박테리아에 의해 합성된 메나퀴논은 수동 확산으로 회장과 대장에서 흡수됩니다.

 

소장 점막세포에서 흡수된 비타민 K는 킬로미크론의 형태로 간으로 갑니다. 간에서 비타민 K는 다른 지단백질에 포함되어 몸의 여러 조직으로 운반됩니다. 간은 비타민 K의 주된 저장소이며 신장, 폐 등 다른 장기에도 일부 저장됩니다. 비타민 K와 그 산화 대사물은 주로 담즙으로 배설되나 일부는 소변으로 배설됩니다. 비타민 K는 지용성 비타민이기는 하나 전환율이 빨라 체내 저장되어 있는 양이 적습니다.

 

 

2. 체내 작용

 

(1) 혈액응고

 

비타민 K는 간에서 혈액응고인자의 활성화에 관여합니다. 혈액응고인자들은 간에서 불활성형 단백질의 형태로 합성되며, 활성화되기 위해서 비타민 K가 필요합니다. 비타민 K는 카르복시화효소의 조효소로 작용하여 응고인자의 하나인 프로트롬빈의 전구체 단백질 속의 글루탐산에 CO₂를 첨가시켜 카르복시 글루탐산으로 전환시키면서 프로트롬빈 합성에 관여합니다. 프로트롬빈은 칼슘과 트롬보플라스틴에 의해 트롬빈으로 활성화됩니다. 활성형인 트롬빈이 혈장단백질인 피브리노겐을 반고형체인 피브린으로 전환시켜서 혈액이 응고됩니다.

 

(2) 뼈의 발달

 

오스테오칼신(Osteocalcin)은 조골세포와 치아세포에서 생성되는 비타민 K 의존성 단백질입니다. 오스테오칼신은 칼슘과 결합할 수 있는 글루탐산을 세 개 가지고 있는데, 이는 비타민 K에 의해 카르복시화되어야 칼슘과 결합할 수 있습니다. 즉 활성형 비타민 D의 조골세포 자극으로 합성된 오스테오칼신은칼슘과 결합하고 뼈의 결정을 형성하여 뼈 발달에 관여합니다. 또한 비타민 K는 장벽 세포에서 칼슘의 운반을 돕는 칼슘 결합단백질의 합성에 관여하여 칼슘 흡수에 영향을 끼치면서 뼈의 형성에 관여합니다.

 

 

3. 결핍증과 과잉증

 

(1) 결핍증

 

비타민 K가 결핍되면 혈액응고 시간이 지연되거나 출혈 등이 발생할 수 있습니다. 비타민 K는 필요량이 적고 식품 중에 널리 분포되어 있으며 장내 세균에 의해서도 합성되므로 정상 성인에서는 결핍증이 거의 나타나지 않습니다. 그러나 신생아는 출생 시 장관이 무균상태이므로 비타민 K를 합성할 박테리아가 없습니다. 그러므로 박테리아가 정상적으로 성장하여 비타민 K를 합성할 때까지 생후 며칠간은 비타민 K를 공급할 수 없어 비타민 K가 부족합니다. 또한 비타민 K는 태반을 거의 통과하지 못하므로 신생아의 간에 저장되는 양이 적고, 모유에는 비타민 K가 거의 함유되어 있지 않기 때문에, 이 시기에 출혈이 발생하면 신생아 출혈이 야기될 수 있습니다. 따라서 출생 직후 유아에게 비타민 K를 투여하기도 하는데, 우리나라에서는 출생 첫날 신생아에게 비타민 K를 1mg 근육 주사하고 있습니다. 그밖에 담즙분비에 문제가 있는 경우, 지방흡수가 손상된 경우, 장기간 항생제 복용으로 장내 비타민 K 합성과 작용에 교란이 생긴 경우에도 결핍증이 나타날 수 있습니다.

 

(2) 과잉증

 

비타민 K는 지용성 비타민이지만 체내에서 빨리 배설되므로 식품 형태로 섭취하는 경우 거의 독성을 보이지 않습니다. 그러나 합성비타민 K 인 수용성의 메나디온은 영아에게서 황달과 출혈성 빈혈 같은 과잉증을 나타낼 수 있습니다. 아직까지 한국인 영양섭취기준(2015년)에는 상한섭취량이 설정되어 있지 않습니다.

 

 

4. 섭취기준과 급원식품

 

(1) 섭취기준

 

비타민 K는 장내 미생물에 의해 합성될 수 있으며, 이렇게 공급되는 양을 정확히 추정하는 것도 어려워 비타민 K 필요량에 대한 정확한 분석은 거의 이루어진 것이 없습니다. 그리고 일반적으로 식이를 통하여 하루에 체중 1kg당 1µg을 섭취하면 혈액응고 시간을 정상으로 유지하는 데 충분합니다. 2015년 한국인 영양소 섭취기준에서는 비타민 K의 충분섭취량을 성인 남자 75µg, 여자 65µg으로 정하였습니다. 그러나 다량의 비타민 A나 비타민 E의 섭취는 비타민 K의 작용을 방해한다고 알려져 있습니다. 비타민 A를 과잉섭취하면 소장에서 비타민 K의 흡수가 감소되며, 비타민 E를 과잉섭취하면 비타민 K에 의존적인 결액응고인자가 감소되어 출혈이 증가합니다. 또한 간염이나 간경변증과 같은 간질환, 변비약, 비타민 K의 길항작용을 하는 약물 및 항생제를 장기투여할 때, 결핍증상이 나타날 수 있으므로 주의해야 합니다.

 

(2) 급원식품

 

비타민 K의 영양밀도가 높은 식품은 간, 녹색채소, 브로콜리, 콩류 등입니다. 비타민 K는 식사에 풍부하게 함유되어 있으며 대장 내 세균에 의해서도 합성되고 조리 중에 파괴되는 경우도 적습니다.