비타민 C(아스코르브산, AA)는 식물과 대부분의 동물이 생성하는 항산화제이자 수용성 비타민입니다. 인체는 아스코르브산 생합성에 필수적인 효소인 i-gulonolactone oxidase를 코딩하는 기능적 유전자가 없기 때문에 비타민 C를 생산할 수 없습니다[ 1 , 2 ]. 아스코르브산은 효소 및 비효소 반응 모두에 전자 공여체 역할을 합니다. 또한 비타민 C는 콜라겐과 카르니틴 합성에 필수적입니다. 더욱이 AA는 돌연변이로부터 보호하고 백혈구에 보호 효과가 있습니다[ 3 ]. 아스코르브산은 탄수화물 대사, 멜라닌 합성 및 비타민 E와 글루타치온 재생성에 참여합니다[ 4 , 5 ]. 비타민 C의 주요 공급원은 채소와 과일, 특히 감귤류, 키위, 망고, 브로콜리, 토마토, 딸기, 파슬리, 감자, 고추입니다. 식품의 보관과 가공 모두에서 비타민 C 함량이 감소한다는 점을 강조할 가치가 있습니다. 비타민 C에 대한 권장 식이 섭취량(성인, 19세 이상)은 여성은 65mg, 남성은 75mg입니다. 이는 신선하고 가공 정도가 낮은 야채와 과일을 5~9인분 섭취하면 약 200mg의 비타민 C를 섭취할 수 있다는 것을 의미합니다[ 2 , 6 , 7 , 8 ]. 아미노산은 소장에서 흡수되며 일일 공급량 200mg에서 비타민 C의 약 70~90%가 흡수됩니다. 그러나 복용량이 높아지면 흡수율이 감소하며 복용량을 1250mg으로 늘리면 비타민 C의 33%만 흡수됩니다[ 7 ]. 비타민 C 흡수는 촉진 확산(GLUT-포도당 수송체 사용)과 능동 수송(SVCT-나트륨 비타민 C 공동 수송체 사용)을 통해 이루어집니다[ 9 ]. 또한 비타민 C 결핍은 괴혈병을 유발하며 이는 잇몸 부기, 치아 상실, 혈종, 상처 치유 불량, 피로, 시력 문제 및 신경 장애로 나타날 수 있습니다. 비타민 C 결핍의 증상은 일반적으로 뼈, 혈관 및 힘줄의 세포외 기질의 변화와 관련이 있으며 이는 뼈의 취약성과 출혈로 이어집니다[ 10 , 11 ].

2. IBD 환자의 비타민 C 결핍과 골다공증 위험

염증성 장 질환(IBD)을 앓고 있는 환자는 비타민 C 결핍을 포함한 영양 결핍의 위험이 더 높습니다. 이는 비타민 C가 풍부한 야채와 과일의 소비 감소, 활성 염증 및 수요 증가 때문입니다[ 12 ]. IBD 환자와 건강한 개인의 평균 혈청 비타민 C 수치는 다음과 같습니다.표 1IBD 환자는 높은 종양괴사인자 α(TNF-α) 수치를 보이는데, 이는 비타민 C와 같은 다양한 영양소의 흡수도 감소시킨다. 따라서 IBD를 앓고 있는 환자는 AA 농도가 낮다[ 13 ].

IBD를 앓고 있는 어린이는 건강한 동료보다 현저히 적은 양의 비타민 C를 섭취했습니다[ 14 ]. Lim et al.에 따르면 영양실조 IBD 환자의 비타민 C 섭취량은 영양이 좋은 환자보다 낮습니다[ 15 ]. 비타민 C 섭취량이 낮은 것은 신선한 야채와 과일 섭취량이 감소했기 때문일 수 있습니다. 그러나 Głąbska et al.은 궤양성 대장염(UC)을 앓고 있는 남성과 건강한 개인 간에 야채와 과일, 비타민 C 섭취량에 유의한 차이가 없다고 보고했습니다[ 16 ].표 2CD 또는 UC를 앓고 건강한 환자들의 평균 비타민 C 섭취량을 보여줍니다. CD 환자보다 UC 환자가 비타민 C 섭취가 부족한 것으로 나타났습니다[ 17 ]. 또한 비타민 C 섭취는 IBD 위험과 음의 상관관계가 있습니다[ 18 ]. 더욱이 AA는 IBD의 요인 중 하나인 산화 스트레스를 감소시키고 질병 증상을 증가시킬 수 있습니다[ 19 ].

AA도 BMD에 영향을 미친다는 점을 명심하는 것이 중요합니다. 항산화제인 비타민 C는 골 흡수를 증가시키는 활성 산소종의 수준을 감소시킵니다. 게다가 아스코르브산은 파골세포의 분화를 증가시킵니다[ 23 ]. 메타분석에 따르면 비타민 C 섭취량이 많을수록 대퇴경부와 요추 척추의 BMD가 높아졌습니다( 각각 p = 0003 및 p = 0,001). 게다가 비타민 C를 많이 섭취하면 골다공증 위험이 33% 감소했습니다[ 24 ]. Kim 등은 골다공증을 앓고 있는 여성이 정상 BMD를 가진 여성보다 비타민 C를 적게 섭취한다고 보고했습니다. 그러나 이러한 연관성은 비타민 D 결핍이 있는 50~59세 여성에서 나타났습니다[ 25 ]. 따라서 장기간 비타민 C 보충은 BMD가 높아지는 것과 관련이 있었습니다. 반면에 비타민 C의 식이 섭취와 BMD 사이에는 연관성이 없었습니다[ 26 ]. 비타민 C 섭취와 BMD의 연관성은 추가 연구가 필요합니다. 비타민 C가 뼈 미네랄화에 미치는 영향에 관한 일부 연구에서는 골다공증의 다른 위험 요소를 고려하지 않았다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

비타민 C에 대한 권장 식이 섭취량(성인, 19세 이상)은 여성과 남성의 경우 각각 65mg과 75mg이며, 허용 상한 섭취량은 2000mg으로 추산됩니다. AA는 부작용이 최소화되고 잘 견디지만 고용량은 메스꺼움, 설사와 같은 위장관 증상을 유발할 수 있습니다[ 6 ]. Ferraro 등의 연구에 따르면, 총 일일 섭취량은 남성의 신장 결석 위험과 관련이 있었지만 여성의 경우에는 관련이 없었습니다[ 27 ]. 식이 보충제 팀의 지침에 따라 보충제의 비타민 C 최대 복용량은 1000mg/일입니다. 고용량은 신결석과 같은 다양한 결과를 초래할 수 있습니다[ 28 ]. 그럼에도 불구하고 염증성 장 질환을 앓고 있는 환자를 위한 ESPEN(유럽 임상 영양 및 대사 학회) 지침은 비타민 C 보충이 필요하다고 나타내지 않는다는 점에 유의하는 것이 중요합니다[ 29 ].

3. IBD의 약물학적 치료

항염제(글루코코르티코스테로이드—GC, 살리실산염), 면역억제제(아자티오프린, 메토트렉세이트, 메르캅토퓨린) 및 생물학적 제제(인플릭시맙, 아달리무맙, 베돌리주맙, 우스테키누맙)와 같은 다수의 약물이 IBD 치료에 사용됩니다[ 30 ]. 게다가 만성 스테로이드 치료는 BMD를 감소시키고, 뼈 조직 구조를 손상시키며, 골절 위험을 증가시킬 수 있습니다[ 31 ]. 사실, 글루코코르티코스테로이드는 파골세포와 골모세포 활동 간의 불균형을 유발하고, 골모세포 형성을 억제하며, 골모세포의 세포사멸을 유도합니다[ 32 ]. 또한 GC는 RANK–RANKL–OPG(핵 인자 κB 리간드 수용체 활성제-핵 인자 κB 수용체 활성제-Osteoprotegerin)를 통해 뼈에 영향을 미치고 골아세포에서 RANKL 발현을 증가시키고 OPG 수용체 발현을 감소시킵니다. 이는 또한 뼈 재흡수를 유도하고 뼈 형성을 억제합니다[ 33 ]. 또한 GC는 간접적인 위장관에 영향을 미쳐 칼슘 흡수를 감소시키고 신장에서 칼슘 재흡수를 억제하여 파골세포를 자극하고 뼈 손실을 증가시키는 부갑상선호르몬(PTH) 수치를 증가시킵니다[ 32 ].

생물학적 약물이 뼈에 미치는 영향 메커니즘은 불분명합니다. 항-TNF(종양괴사인자)는 뼈에 여러 가지 방식으로 영향을 미칠 수 있습니다[ 34 ]. TNF 감소는 파골세포 분화를 감소시키고, 세포사멸을 자극하고, 골아세포 분화를 증가시킵니다[ 35 ]. 더욱이, 항-TNF는 파골세포 발달에 영향을 미치는 TNF-α, IL-17, IL-6, IL-1 및 IL-23에 영향을 미칩니다[ 36 ]. Ziolkowska 등에 따르면, 항-TNF 요법은 OPG와 가용성 RANKL(sRANKL) 수치가 높은 환자에서 이를 감소시켰지만, OPG/sRANKL 비율은 변화시키지 않았습니다[ 37 ]. 항-TNF 요법은 카르복시말단 텔로펩타이드 혈청 수치를 감소시킬 수 있습니다[ 34 ]. 또한, 염증성 장 질환(IBD) 환자의 활동 감소는 환자의 신체 활동이 향상되고 뼈 형성이 촉진될 뿐만 아니라, 비타민 D와 칼슘 흡수도 증가합니다.

또한 인플릭시맙은 I형 콜라겐의 N-말단 텔로펩타이드를 증가시킬 가능성이 있습니다. 그러나 인플릭시맙 사용과 BMD 간의 연관성에 대한 연구는 모순적입니다[ 38 ].

4. 비타민 C 결핍의 유전적 배경

비타민 C 공급은 식단에서 비롯되며, 어느 정도는 장내 미생물총의 생성으로 지원될 수 있습니다[ 39 ]. 그러나 비타민 C 섭취량이 많아도 장내 흡수량과 혈청 수치가 증가하지 않을 수 있으며, 이는 질병, 환경 및 생활 방식 요인을 비롯한 여러 요인과 유전적 다형성 때문일 수 있습니다. DNA 변형은 두 가지 주요 경로를 통해 비타민 C의 항상성에 영향을 미칩니다. (1) 신체에서 비타민 C 수송(활성 및 촉진)을 변경하고 (2) 산화 스트레스를 억제하거나 산화로 인해 손상된 생체 분자를 해독하는 단백질을 변경합니다[ 40 ].

5. IBD 환자의 비타민 C와 뼈 조직

수많은 영양 요소가 골다공증의 발병과 골절 발생에 역할을 합니다. 비타민 C는 다양한 메커니즘으로 BMD에 영향을 미칠 수 있는 영양소 중 하나입니다[ 61 ]. 반면, 칼슘과 비타민 D와 같은 다른 비타민과 미네랄의 영양 결핍도 골밀도(BMD)에 영향을 미칩니다[ 38 ]. 게다가 다른 공변량을 배제하는 것이 어렵고 BMD와 비타민 C 섭취 간의 연관성에 대한 많은 연구가 관찰되었습니다. 그럼에도 불구하고 적절한 뼈 미네랄화에 비타민 C가 참여하는 것은 필수적입니다.

AA는 콜라겐 합성 및 성숙에 필수적인 반면, 비타민 C는 세포에서 여러 기능을 수행하는 프로릴 및 리실 하이드록실화효소의 보조 인자입니다.이러한 효소는 성숙한 콜라겐의 합성 및 유지에 필수적인 콜라겐 분자에서 프로린 및 리신의 수산화를 조절합니다[ 62 , 63 ].비타민 C에 의해 활성화된 프로릴 하이드록실화효소 도메인(PHD) 단백질은 콜라겐 구조에 영향을 미치고 저산소 유도 인자와 같은 다른 단백질의 프로린을 수산화시킬 수 있습니다[ 23 ].또한 동물과 세포 배양에 대한 많은 연구에서 비타민 C가 파골세포 형성 및 골모세포 형성에 참여할 수 있음을 보여주었습니다[ 64 ].세포 배양에 대한 연구에서 AA는 RANKL 수치를 증가시켰습니다[ 65 , 66 ].비타민 C 결핍은 RANK/RANKL 경로를 통해 파골세포의 형성과 분화를 자극할 수 있습니다. Le Nihouannen et al.에 따르면, AA는 파골세포 형성의 초기 단계에서 일차 마우스 골수 배양과 단핵구 RAW 264.7 세포에서 파골세포의 수, 크기 및 핵형성을 증가시켰습니다.또한, 아스코르브산은 파골세포 형성의 후기 단계에서 파골세포의 죽음을 가속화했습니다[ 67 ].따라서 비타민 C는 파골세포 형성에 이중의 영향을 미칠 수 있습니다.즉, 파골세포 형성을 자극하고 파골세포의 활력을 제한할 수 있으므로 시험관 내(파골세포 형성 자극)와 생체 내(적절한 비타민 C 공급 시 골 흡수 감소) 연구를 일치시킬 수 있습니다.동물 연구에 따르면 비타민 C 결핍이 있는 마우스는 골모세포의 수가 적고 분화가 감소했습니다[ 68 ].Fraceschi et al.에 따르면, 골모세포 유사 세포 혼합물을 아스코르브산과 함께 배양하면 콜라겐이 포함된 세포외 기질의 합성이 자극되고 알칼리성 인산가수분해효소(ALP), 오스테오칼신, 오스테오폰틴 및 오스테오넥틴과 같은 골모세포의 표현형과 관련된 단백질 유전자가 유도됩니다[ 62 , 69 ]. 또한 비타민 C는 성장, 대사, 통신 및 사망을 포함하여 골모세포 활동에 관여하는 여러 유전자의 발현에 참여합니다. 비타민 C가 세포외 신호 조절 키나제(ERK)를 통해 연골세포 분화에 관여하는 유전자의 발현을 촉진하는 역할을 한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 게다가 AA는 연골 형성 세포인 ATDC5에서 ERK의 활성화를 유도했고 ERK의 억제는 비타민 C에 의해 유도된 연골세포 분화를 감소시켰습니다[ 70 , 71]. 또한 골다공증 발병 요인 중 하나는 산화 스트레스로, 이는 TNF-α와 파골세포 형성의 중요한 매개체인 핵인자 κB(NF κB)의 활성화를 통해 골 흡수를 증가시킬 수 있습니다[ 72 , 73 ]. 또한 비타민 C는 산화 스트레스 매개체의 영향으로부터 뼈 조직을 보호할 수도 있습니다. AA는 싱글렛 산소와 활성 산소종을 제거하는 산화환원반응을 감소시킵니다[ 23 ]. 그러나 비타민 C가 뼈에 미치는 새로운 회복 효과를 보고한 연구는 없습니다.

6. 다양한 식단의 비타민 C

7. IBD 환자의 장내 미생물군과 비타민 C

장내 미생물군은 특히 IBD를 앓고 있는 환자를 대상으로 수많은 연구의 주제가 되었습니다. 미생물군의 양적, 질적 불균형은 질병의 심각성과 직접적으로 관련이 있습니다[ 125 ]. 임상의들은 임상적, 내시경적 개선을 위해 장내 미생물군 구성을 수정하려고 시도했습니다[ 126 ]. 장 점막의 염증을 유발하는 자가면역 과정은 IBD의 기초입니다. 염증을 감소시키는 영양소 중 하나는 AA입니다. 항산화제인 비타민 C는 산화환원 상태를 생성하고 장내 미생물군을 조절합니다. 이 연구는 비타민 C 섭취 증가가 Firmicutes 증가 및 Bacteroides 감소 수준과 상관 관계가 있음을 보여주었습니다[ 127 ]. 또한 아스코르브산 공급은 E. coli 의 풍부함을 감소시키고 장내에서 Lactobacillus 와 Bifidobacterium 의 성장을 자극합니다 [ 128 ]. 비타민 C는 항산화 상태를 회복시켜 장내 미생물에 유리하며 전당뇨 환자의 Coriobacteriaceae를 증가시킵니다[ 129 ]. Pierre et al.에 따르면 Il-10 결핍이 있는 야생형 마우스에서 4가지 영양소(비타민 C 포함)를 보충한 식단을 섭취한 후 체중, 점막의 myeloperoxidase 및 syndecan-1 수치, 내강 IgA 및 IgG 수치가 관찰되었습니다[ 130 ]. ​​임상 연구에서 Il-17 경로의 Th17 활성과 대장 염증 간의 연관성이 밝혀졌습니다. Chang et al.이 결론지었듯이 아스코르브산은 Th17과 관련된 사이토카인 생성을 감소시켰습니다[ 39 ]. Yan et al.의 동물 연구에 따르면 아스코르브산은 UC를 앓고 있는 마우스에서 임상 증상, 염증성 사이토카인 수치, myeloperoxidase(MPO) 및 malondialdehyde(MDA) 활성을 감소시켰습니다. 또한 AA는 대장에서 NF-κB, COX-2 및 iNOS의 발현을 억제했습니다. 비타민 C 공급은 대장의 산화 스트레스와 염증을 감소시키는데, 이는 특히 IBD를 앓고 있는 환자에게 중요합니다[ 131 ]. 마우스에서 구기자에서 추출한 AA를 사용하면 대장염 활동 지수가 감소하고 염증성 사이토카인의 활동이 억제되었으며 밀착 접합 단백질이 증가했습니다. 게다가 아스코르브산은 장내 미생물군, 특히 Porphyromonadaceae, Prevotellaceae, Rikenellaceae, Parasutterella , Parabacteroides를 변형시켰 으며 이들은 IBD와 관련된 주요 박테리아입니다. 사실, 이는 질병의 진행에 유리할 수 있습니다[ 132 ]. 고용량의 비타민 C는 MUC2 유전자 의 조절을 증가시키고 동시에 장내 미생물군을 변화시킵니다[133 ].

표 5BMD에 영향을 줄 수 있는 특정 박테리아가 존재합니다.

IBD를 앓고 있는 환자의 장 염증 점막에서 섬유아세포 수가 증가하여 III형 콜라겐 생성이 촉발됩니다. 비타민 C는 III형 콜라겐 합성을 억제하고 I형 콜라겐 생성을 자극하여 상처 치유를 가능하게 합니다[ 134 ]. Kondo 등의 동물 연구에 따르면 비타민 C를 사용하면 Il-6 및 TNF-α 수치가 감소합니다. 그럼에도 불구하고 보충제 결과는 종종 모순되므로 IBD 과정에 대한 비타민 C의 영향에 대한 추가 연구가 필요합니다[ 135 ].

8. 요약 및 결론

비타민 C는 인체에 ​​다중적 효과를 미칩니다. 아스코르브산은 세포와 조직에 직접적인 영향을 미칠 수 있고, 항산화 메커니즘과 유전자 발현 조절을 통해 간접적인 영향을 미칠 수도 있습니다. AA는 뼈 조직에 영향을 미치고 골다공증 예방에 역할을 할 수 있습니다. 비타민 C는 AA가 점막의 염증을 억제할 수 있기 때문에 IBD를 앓고 있는 환자에게 특히 중요합니다. 그러나 비타민 C의 작용 메커니즘은 여전히 ​​불분명합니다. 특정 질병에서 아스코르브산의 적응증, 복용량 및 보충에 대한 지침은 향후 실험 연구를 기반으로 명확히 해야 합니다.