[비타민K] 비타민 K의 효과 · 효능 · 혈액 응고 반응과 뼈 대사에 관여

비타민 K의 효과 · 효능 · 혈액 응고 반응과 뼈 대사에 관여

1. 비타민 K의 효과 · 효능 

비타민 K는 혈액 응고 반응의 촉진과 억제에 관여합니다. 비타민 K는 이 다른 골밀도의 증가에도 관여하고 있어 골다공증 치료제로도 이용되고 있습니다. 이러한 비타민 K의 주요 효과, 효능, 기능에 대해 자세히 살펴보고, 비타민 K의 1일 기준량, 비타민 K가 많이 함유 된 식품에 대해서도 살펴 보도록 합시다.

2. 비타민 K의 종류와 생리 활성의 차이

■  비타민 K는 K1과 K2, K3가 있다.

비타민 K는 천연에는 비타민 K1 (필로퀴논, Phylloquinone)와 비타민 K2 (메나키논 Menaquinone)의 2 종류가 존재합니다. 비타민 K1은 주로 식물의 엽록체에서 만들어지기 때문에, 녹황색 야채에 넓게 분포되어 있고, 비타민 K2는 미생물에 의해 만들어지기 때문에, 낫토와 유제품, 고기, 야채, 과일 등에 많이 함유되어 있습니다. 비타민 K2 (메나키논)에는 어떤 종류가 있고, 메나키논 중의 프레닐(Prenyl) 군의 수에 따라 메나키논 -n이라고 합니다. 프레닐 군의 수가 4 개면 메나키논 -4입니다. 낫토는 메나키논 -4 ~ 8이, 육류나 버터는 메나키논 -4가, 모유에는 메나키논 -4,7이 포함되어 있습니다. 비타민 K2는 장내 세균에 의해서도 만들어지기 때문에 대변에 많이 포함되어 있습니다. 비타민 K는 이 밖에 합성품의 비타민 K3 (메나디온, Menadione)가 있지만, 부작용이 강하기 때문에 인간에게는 사용되지 않고, 동물 사료 등에 주로 사용됩니다.

■ 비타민 K의 생리 활성의 차이

비타민 K의 종류에 따라 생리 활성의 차이를 결정 짓는 것에는 근거가 부족한 것이 현실입니다. 국내의 식사 섭취 기준에서는 비타민 K1 및 비타민 K2의 메나키논 -4는 분자량이 거의 동일하기 때문에 식품의 함량도 그대로 표시됩니다. 한편 메나키논 -7은 분자량이 크기 때문에 식품의 함량은 아래의 식으로 메나키논 -4 상당량으로 환산 한 것이 표시됩니다.

[메나키논 -4 상당량 (mg) = 메나키논 -7 (mg) × 444.7 / 649.0]

요점은, 같은 중량이라면 비타민 K1 및 비타민 K2의 메나키논 -4의 생리 활성은 같고, 메나키논 -7보다 메나키논 -4 쪽이 생리 활성이 높다고 간주되고 있는 것입니다.

3. 혈액 응고 촉진과 억제

비타민 K는 혈액 응고를 촉진하는 기능과 억제하는 작용 모두에 관여합니다. 혈액 응고 촉진 인자와 억제 인자 모두 "γ- 카르복시 글루탐산(Gla)" 을 가지는 단백질입니다. 이 "γ- 카르복시 글루탐산" 은 아미노산의 일종인 "글루타민산 잔류물 (Glu)"이  "γ- 카복실화 효소"라는 효소에 의해 "카르복실화" 됨으로써 합성됩니다. "Gla"가 되면 칼슘과 결합 가능하며, 생물 활성을 가지게 됩니다. 비타민 K는 "γ- 카복실화 효소"의 조효소로서 반응의 활성화에 관여합니다. 비타민 K는 혈액 응고 촉진 인자와 억제 인자 모두를 활성화시키는 작용이 있습니다. 

혈액 응고는 다수의 인자가 관여하고 진행하는 복잡한 현상이지만, 비타민 K는 "Gla화"를 통해 그 인자의 활성화에 관여하는 동시에 과도한 혈액 응고에 의한 혈류의 혈전 방지에도 관여하고 있는 것으로 알려져 있습니다.

4. 혈액 응고에 관여

혈액의 응고 과정을 자세히 살펴보면,  혈액의 응고는 12의 인자 (제 Ⅰ ~ 13 인자 제 Ⅵ 인자는 결번)와 플러스 2개의 인자 (칼리크레인, 키니노겐)가 참여하고 있습니다. 이 중 제 Ⅱ 인자 (프로트롬빈), 제 Ⅶ 인자 (프로콘버틴) 제 Ⅸ 인자 (Christmas 인자), 제 Ⅹ 인자 (Stuart 인자)의 4 개에는 글루타민산 잔군이 포함되어 있고, 비타민 K 에 의해 "Gla화" 된 생리 활성을 발휘하게 됩니다. 

혈액 응고 인자는 서로 단계적으로 관여 해 나가는 것으로 혈액 응고의 과정은 진행하고 있는 데, 이 과정을 "혈액 응고 연쇄 반응"이라고 합니다. 이 과정을 자세히 살펴보면, 우선 혈액의 응고는 혈관 내벽의 손상 등의 내인성 요인과 공기와 조직액 등의 혈관 외 물질과의 접촉에 의한 외인성 요인의 2가지 패턴이 있습니다. 먼저 내인성 요인이 "칼리크레인"과 "키니노겐"이 제 12 인자를 활성화하고 활성화 된 제 12 인자가 제 11 인자를 활성화합니다. 또한 활성화 된 제 11 인자는 이제 제 Ⅸ 인자를 활성화합니다. 활성화 된 제 Ⅸ 인자는 미리 활성화 된 제 Ⅷ 인자와 칼슘, 인지질에 결합하여 복합체를 만들고 제 Ⅹ 인자를 활성화시킵니다. 

다음은 외인성 요인이지만 제 Ⅲ 인자가 비타민 K에 의해 활성화 된 제 Ⅶ 인자와 칼슘의 복합체를 형성합니다. 이 복합체는 내인성 요인의 때와 같이 제 Ⅹ 인자를 활성화 시킵니다. 제 Ⅹ 인자는 내인성과 외인성 두 가지 경로로 활성화 될 것입니다. 또한이 제 Ⅲ 인자 및 제 Ⅶ 인자의 복잡한 내부 요인 계의 제 Ⅸ 인자의 활성화에도 작용합니다. 

활성화 된 제 Ⅹ 인자는 칼슘과 미리 활성화 된 제 Ⅴ 인자 인지질에서 복합체를 만듭니다. 또한 제 Ⅹ 인자 복합체가 비타민 K에 의해 활성화 된 "프로트롬빈"을 "트롬빈"으로 변화시킵니다. "트롬빈"은 "피브리노겐"을 "피브린"으로 바꾸고 이 섬유소의 작용에 의해 혈소판 등의 혈구 성분이 응집하여 혈전이 발생합니다.

비타민 K가 부족하면, "Gla화"가 불충분한 프로트롬빈 등의 비타민 K 의존성 혈액 응고 인자가 증가, 혈액 응고 지연, 억제, 출혈 증상이 나타나는 것입니다.

5. 혈액 응고의 억제에 관여

혈액 응고 억제 작동 인자인 "프로틴 C"와 "프로틴 S"도 비타민 K에 의해 "Gla화"되는 단백질입니다. 활성화 된 "프로틴 C"와 "프로틴 S"는 서로 협력하여 혈액 응고 인자 인 활성 형의 제 Ⅷ 인자와 제 Ⅴ 인자를 불 활성화합니다. 혈액 응고 인자를 불 활성화 하게 하면, 그 결과 프로트롬빈에서 트롬빈에 생성도 억제되어 혈액 응고도 억제됩니다. 이처럼 비타민 K는 혈액 응고의 촉진과 억제의 모두에 작용합니다. 이러한 작용의 조정이 어떤 메커니즘으로되어 있는 지는 아직 불분명 한 점이 많습니다.

6. 반복해서 사용된다

글루탐산 잔군(남은 개체)을 "카르복실화" 할 때 사용되는 비타민 K는 활성 형이 사용됩니다. 비타민 K는 환원 효소의 작용에 의해 환원 (수소를 빼앗기는)되는 활성 형 비타민 K입니다. 활성 형 비타민 K는 글루탐산 잔군을 "카르복실화" 한 후, 불활성 형 (산화형 : 수소와 결합) 비타민 K가 되며, 다시 환원 효소의 작용에 의해 활성 형으로 되돌오면서 반복으로 사용됩니다. 이 비타민 K의 흐름을 "비타민 K 사이클"이라고 합니다.

7. 뼈 대사에 관여

■ 골 흡수와 골 형성이 끊임없이 이루어진다

뼈는 파골 세포에 의한 골 흡수 (오래된 뼈의 파괴)와 조골 세포에 의한 뼈 형성을 지속적으로 실시하고 있습니다. 노화에 의한 골량 감소 작용은 골 흡수와 골 형성의 균형이 무너지는, 즉 골 흡수가 골 형성보다 탁월하기 때문에 발생합니다. 비타민 K는 이 뼈의 대사에 관여합니다.

■ 비타민 K 뼈 형성에 관여

1975 년에 비타민 K에 의해 "Gla 화" 되는 단백질 인 "오스테오칼신"이 뼈에서 발견되었습니다. 이 단백질은 조골 세포에서 생산 된 뼈의 주요 미네랄 인 "하이드록시 아파타이트" 와 강하게 결합하여 신생골 (새로운 뼈가 만들어지는) 부위에서 한정된 곳에서만 존재하고 있습니다. 그 양은 뼈의 "비(非) 콜라겐 단백질"의 10 ~ 20 %를 차지합니다. 참고로 체내 단백질의 분석은 그 1/3이 콜라겐, 2 / 3가 비 콜라겐 단백질입니다. 오스테오칼신은 뼈의 석회화 (새로운 뼈를 생성한다)와 뼈에 칼슘을 형성하는 데 필요한 단백질입니다. 비타민 K는 오스테오칼신의 Gla 화를 통해 뼈 형성을 촉진시키는 일을 하고 있습니다.

■ 비타민 K의 뼈 흡수에 관여

또한 비타민 K는 뼈 흡수의 억제에도 작용합니다. 이것은 오스테오칼신의 Gla 화를 개의치 않는 형태로 뼈 대사에 관여합니다. 골의 흡수 과정은 "조혈 줄기세포"로부터 파골 세포로의 분화 과정과 파골 세포에 의한 골 흡수 과정의 두 단계로 나뉘게 되지만, 비타민 K2 (메나키논 -4)는 조혈 줄기 세포로부터 파골 세포로의 분화를 억제하여 파골 세포의 공급을 감소시킴으로써 골 흡수 억제 작용을 발휘합니다. 이처럼 비타민 K는 뼈 흡수 억제와 뼈 형성 촉진이라는 두 가지 작용을 가진 독특한 화합물에서 현재 골량 개선 치료제로도 사용되고 있습니다.

8. 골절의 예방

비타민 K2 제제 (글라케이, Glakay)는 골질을 개선하고 골절을 예방하는 효과가 있는 것으로 나타나고 있습니다. 대규모 역학 조사에서도 비타민 K 및 관련 물질이 대퇴골 경부 골절의 위험을 감소시키는 것으로 보고 되고 있습니다. 골 흡수 억제 작용에 관해서는 비타민 K1이 아니라 비타민 K2에만 있기 때문에 비타민 K2를 더 선호하하는 것으로 생각됩니다. 

골절은 Gla 화된 오스테오칼신의 혈중 농도와 전체 오스테오칼신에 대한 Gla 화된 오스테오칼신의 비율의 혈중 수준의 낮음도 관련있는 것으로 알려져 있습니다. 오스테오칼신의 Gla 화에 관해서는, 비타민 K1도 K2도 그 효과에 큰 차이가 없다는 것이 여러 연구 결과에서 보고 되고 있습니다.

9. 비타민 K의 하루 기준량과 상한량

비타민 K의 하루 기준량은 성인 남녀에서 150μg입니다. 건강한 한국인이라면 식사 섭취에서 비타민 K가 부족하지는 않습니다. 상한량에 대해서는 비타민 K를 많이 섭취해도 과잉증 등의 보고는 없는 것으로 알려져 있습니다. 

10.비타민 K가 많은 음식

■ 비타민 K1는 채소의 잎과 해조류에 많다

비타민 K의 효과와 효능에 대해 알아 보았지만, 그러면 실제로 비타민 K는 어떤 음식에 많이 들어있는 것일까요. 비타민 K1은 엽록체에서 합성되기 때문에 녹색 채소와 해조류에 풍부하게 포함되어 있습니다. 녹색 채소라면 파슬리와 쑥갓, 모로헤이야와 무의 잎 등에서 해조류 중에서는 김이나 미역에 특히 많습니다.

■ 비타민 K2는 낫토에 많다

비타민 K2는 미생물에서 합성되기 때문에 버터나 마가린, 닭고기 등에 많이 함유되어 있지만, 야채와 해조류에 비해 그 만큼 비타민 K를 섭취 할 수 없습니다. 그런 중에서도 낫토는 비타민 K2를 녹황 채소 수준으로 많이 섭취 할 수 있습니다.