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비타민 C(L-아스코르빈산)는 대부분의 사람들에게 항산화제로 알려져 있습니다. 그러나 생리학적 역할은 훨씬 더 크며 후생적 과정에서 중요한 역할을 하는 호르몬 및 카르니틴 합성에 관여하여 철분 흡수를 촉진하는 것까지 매우 다양한 과정을 포괄합니다. 반대로 고용량은 항산화제보다 산화촉진제 역할을 합니다. 이는 혈장 농도가 신장의 흡수 및 배설 수준에 대해 세심하게 조절되는 이유이기도 합니다. 흥미롭게도 대부분의 세포에는 밀리몰 농도의 비타민 C가 포함되어 있는데, 이는 혈장 농도보다 훨씬 높고 다른 비타민에 비해 훨씬 높습니다. 비타민 C의 역할은 괴혈병이라는 비타민 C 결핍의 다양한 증상을 통해 잘 입증됩니다. 비타민 C에 대해 임상적으로 잘 문서화된 유일한 적응증은 괴혈병입니다. 암, 심혈관 질환 및 감염에 대한 비타민 C 투여의 효과는 일반 인구에서 다소 미미하거나 심지어 논쟁의 여지가 있습니다. 비타민 C는 상대적으로 안전하지만, 고용량을 투여할 경우 일부 민감한 환자(예: 옥살산염 신장결석)에서 명백한 부작용을 일으킬 수 있으므로 주의해야 합니다. 마지막으로, 장점과 함정이 있는 결정을 위한 분석 방법도 이 리뷰에서 논의됩니다.
1. 소개
비타민 C는 괴혈병 치료에 필요한 인자로 관찰되었기 때문에 L-아스코르브산으로 알려져 있습니다(라틴어로 scorbutus , 따라서 "a-scorbutus"). 이미 지용성 비타민 A, 수용성 비타민 B라는 용어가 사용되었기 때문에 비타민 C라는 용어가 만들어졌습니다. 일반적으로 이 용어에는 인체 내에서 L-아스코르빈산으로 쉽게 전환될 수 있는 산화된 형태인 L-데히드로아스코르브산도 포함됩니다.
대부분의 척추동물과 달리, 기니피그, 박쥐, 참새목 새, 인간을 포함한 영장류는 L-굴로노-1,4-락톤 산화효소가 부족하여 비타민 C를 합성할 수 없습니다. 식단을 통한 비타민 C 섭취량 [ 1 , 2 , 3 ]. 비타민 C는 주로 항산화 특성으로 인해 일반 대중에게 매우 인기가 있습니다. 그러나 그 역할은 더 광범위하며 이 검토에서 논의될 것입니다. 이는 다른 비타민에 비해 비타민C의 체내 함량이 비정상적으로 높다는 사실로 반영됩니다. 인체에는 약 1.5g의 비타민 C가 함유되어 있는 것으로 제안되었으며 이는 약 20mg/kg에 해당합니다. 인간의 일일 필요량은 생리적 상태, 스트레스, 질병 등 다양한 요인에 따라 달라지기 때문에 평가하기가 거의 또는 전혀 불가능합니다. 권장량은 국가마다 40~120mg/일로 크게 다릅니다. 이 복용량은 인간의 비타민 C에 대한 정상적인 필요성의 평가를 나타냅니다. 임산부의 경우 추가로 5~10mg이 권장됩니다(수유모의 경우 25mg) [ 3 , 4 , 5 , 6 ]. 일반 인구에서 괴혈병을 예방하려면 일일 총 복용량 약 10mg이면 충분합니다[ 3 ].
이 리뷰는 L-아스코르브산(그림 1ㅏ). 그것의 에피머 에리소르빈산(그림 1식품 첨가물로 사용되는 이소아스코르빈산 또는 D-아라보아스코르빈산이라고도 알려진 B)와 그 거울상 이성질체 D-아스코르빈산(그림 1C)도 부분적으로 비타민 C로 활동합니다. 그러나 조직에 잘 유지되지 않으며 인체에서 더 빠르게 배설됩니다 [ 7 , 8 , 9 , 10 ].
2. 출처
다른 많은 비타민과 달리 다양한 식품의 비타민 C 함량은 일반적으로 상대적으로 높으며(10~100mg/100g), 어떤 경우에는 생중량 100g당 그램 단위에 도달합니다. 이는 아마도 비타민 C가 다양한 유기체에 공통적으로 존재하는 화합물인 당으로부터 형성된다는 사실과 관련이 있을 것입니다. 지금까지 비타민 C의 합성은 조류와 광합성 원생생물을 포함한 모든 식물 종에서 기록되었습니다[ 1 ]. 식물에서 L-아스코르브산은 세 가지 주요 기능, 즉 효소 보조인자, 라디칼 제거제, 원형질막이나 엽록체에서 전자 수송의 공여체/수용체, 기타 사소한 기능을 담당합니다[ 11 ]. 현재 비타민C 일일 섭취량의 대부분은 과거와 달리 많은 국가에서 일년 내내 섭취할 수 있는 과일과 채소에서 나옵니다. 감자와 주스를 포함한 청량음료에서도 많은 부분을 얻습니다. 대부분의 척추동물은 비타민C를 합성할 수 있지만, 최소한으로 섭취되는 가축의 간과 일부 어란을 제외하면 동물성 공급원은 비타민C 함량이 일반적으로 낮기 때문에 섭취에 크게 기여하지 않습니다. 그러나 이는 아북극 지역에 거주하는 국가들에게 가장 중요합니다[ 12 , 13 ]. 식물과 동물 외에도 곰팡이도 비타민 C를 생합성할 수 있습니다. 그러나 야생 및 재배 곰팡이 모두의 비타민 C 함량은 일반적으로 매우 낮습니다 [ 14 , 15 , 16 ].
호주의 카카두 자두, 남미의 카무카무, 아세로라를 포함하여 세계 여러 지역의 여러 과일은 가장 풍부한 비타민 C 공급원입니다.1 번 테이블) [ 17 , 18 , 19 ]. 유럽과 아시아에서는 장미 엉덩이와 바다 갈매나무속이 이 비타민의 가장 풍부한 공급원으로 간주됩니다[ 20 , 21 ]. 대부분의 사람들은 과일과 과일 주스를 정기적으로 섭취함으로써 일일 비타민 C 섭취량의 상당 부분을 얻습니다. 종 구성은 지역에 따라 다릅니다. 전 세계적으로 스타프루트, 구아바, 블랙커런트, 키위, 딸기가 좋은 공급원입니다. 가장 풍부한 비타민 공급원에 비해 감귤류에는 훨씬 낮지만 충분한 양의 비타민 C가 포함되어 있습니다 [ 22 , 23 , 24 , 25 ]. 야채 중 십자화과 야채, 특히 브로콜리, 케일, 고추도 풍부한 공급원입니다[ 26 , 27 ]. 발효 양배추(사우어크라우트)의 비타민 C 함량은 대부분의 신선한 야채보다 훨씬 높습니다[ 28 ]. 이에 비해 감자는 비타민C 함량이 상대적으로 낮지만, 대량으로 섭취되기 때문에 섭취에 중요한 역할을 한다[ 29 ]. 삶아서 섭취한다는 사실에도 불구하고, 감자는 비타민 C의 적절한 공급원입니다. 감자 1인분에는 5~40mg의 비타민 C가 들어있습니다. 최근에는 전체 일일 섭취량의 평균 8%를 차지했습니다. 유럽 국가의 비타민 C [ 3 , 12 ]. 야채 샐러드에 흔히 포함되는 신선한 향기로운 허브(고수풀, 파슬리, 쪽파)도 전체 비타민 C 함량에 상당한 기여를 합니다. [ 30 ] 다양한 분류학적 그룹에 속하는 조류 역시 무시할 수 없는 출처가 아닙니다. 이들의 비타민 C 함량은 100g당 수십 mg입니다[ 31 ]. 에서 알 수 있듯이1 번 테이블, 개별 식물 종의 비타민 C 함량은 재배 장소, 수확 시기(숙성 단계), 기상 조건, 위도, 유전자형, 농업 기술, 결정에 사용되는 분석 방법 및 가공을 포함한 많은 요인으로 인해 매우 다양합니다 [ 24 , 32 , 33 , 34 , 35 ].
비타민C 수용액은 산소 및 기타 산화제, 높은 pH, 고온 및 금속 이온으로 인해 분해되기 때문에 불안정합니다. 장기간 조리하거나, 특히 다량의 물을 넣고 끓이는 경우 비타민 C가 물에 침출되어 식품의 비타민 C 함량이 현저히 감소합니다. 데치기만 해도 비타민 C가 상대적으로 많이 손실됩니다. 놀랍게도 튀김을 하면 충분한 양의 비타민이 유지될 수 있습니다. 하지만 비타민C 보존에 있어서는 소량의 물에 찌거나 끓이는 것이 더 부드러운 방법인 것 같습니다. 아스코르빈산 산화효소의 존재로 인해 소재 내부에서 산화반응이 일어나기 때문에 모든 외부 요인을 최소한으로 제거하더라도 손실이 발생합니다. 따라서 이상적인 처리 방법은 최소한의 물을 사용하여 효소를 빠르게 열적으로 불활성화시킨 후 급속 냉각시키는 것입니다. 온도 역시 보관 안정성에 큰 영향을 미칩니다. 온도가 상승하면 더 심각한 손실이 발생합니다. 그러나 장기 보관 중에는 단기 보관 시 손실이 거의 발생하지 않는 조건을 유지하더라도 비타민C의 양이 크게 감소합니다. 수확 후 손실은 주로 효소 촉매 산화 반응으로 인해 발생하며 그 정도는 특히 pH, 재료 무결성 및 온도에 따라 달라집니다. 요약하면, 과일과 채소의 비타민 C 함량을 장기간 보존하는 가장 온화한 방법은 급속 냉동입니다[ 3 , 5 , 11 , 36 , 37 , 38 ].
산업적으로 대부분의 L-아스코르브산은 현재 여러 가지 화학적 기반 단계가 필요한 두 가지 발효 공정, 즉 라이히슈타인 공정(Reichstein process)과 2단계 발효 공정을 통해 생산됩니다. Reichstein 공정은 D-글루코스를 D-소르비톨로 촉매 수소화한 후 Gluconobacter spp.를 사용하여 L-소르보스로 생물전환한 후 L-소르보스를 2-케토-L-굴론산으로 산화시키는 과정을 기반으로 합니다. 이는 락톤화에 의해 L-아스코르브산으로 재배열됩니다. 두 번째 생산 공정에서는 L-소르보스로부터 2-keto-L-gulonic acid의 화학적 생산이 다양한 박테리아를 이용한 생물전환으로 대체됩니다[ 39 ]. 생명공학적으로 제조된 비타민 C와 식물(식품) 유래 비타민 C의 생체 이용률은 흡수 섹션에서 설명한 것과 비슷해 보이지만, 많은 사람들은 식품과 식품 보충제를 모두 포함하여 천연 유래 비타민 C를 선호합니다[ 40 ]. 카카두 플럼, 카무카무, 아세로라, 로즈힙, 바다 갈매나무 열매와 같은 가장 풍부한 비타민 C 공급원은 주로 식품 보충제를 생산하는 데 사용됩니다.1 번 테이블).
3. 비타민C의 동역학
3.1. 흡수
비타민 C의 흡수는 주로 원위 회장에서 일어납니다. 장세포로의 수송은 SVCT1( 나트륨 의존성 비타민 C 수송체 1, 아스코르베이트 수송체 계열의 용질 운반체, SLC23A1,그림 2ㅏ). 따라서 이는 포화되고 나트륨 의존적입니다. 최대 수송 속도의 절반만큼 수송되는 비타민C의 농도인 미카엘리스 상수 Km은 10~200μM의 넓은 범위에 있는 것으로 보고되어 식이성 비타민C를 흡수할 수 있는 용량이 크다는 것을 시사합니다. 활성이 가장 높습니다. 중성 pH에서. 산도가 증가함에 따라 눈에 띄게 떨어집니다 [ 51 , 52 , 53 , 54 ]. 비타민 C는 낮은 pH에서 비이온화된 형태로 존재하기 때문에 위장관(GIT)에서의 일부 수동적 확산을 완전히 배제할 수 없습니다. 이는 SVCT1의 빈약한 기질인 이성질체인 에리소르빈산이 비타민 C와 유사한 혈장 농도에 도달한다는 사실에 의해 뒷받침될 수 있습니다[ 52 ]. SVCT1을 통한 비타민 C 수송의 포화 메커니즘에 기초하여, 흡수가 선형이 아니라는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 생체이용률은 200mg의 저용량에서는 100% 증가하고 500mg에서는 평균 73%, 1.25g에서는 약 50%로 감소합니다[ 55 ]. 복용량이 많을수록 생체 이용률이 더욱 낮아집니다 [ 56 ]. 나중에 보다 정교한 생체 이용률 계산에서는 약간 다른 값이 제안되었습니다[ 57 ](참조:그림 3). 합성 또는 순수 비타민 C가 식이 비타민 C보다 생체 이용률이 더 좋거나 낮은지에 대한 논의가 있습니다. 플라보노이드가 풍부한 식단이 이를 개선할 수 있다는 실험 연구에서 일부 제안이 나왔지만 데이터는 결론에 이르지 못했습니다 [ 40 ]. 이는 비타민C의 생체이용률이 높기 때문일 가능성이 높습니다. 따라서 이 매개변수의 사소한 변화는 생리학적 개인간 변동성을 고려하면 쉽게 감지할 수 없으며, 이는 다음에서도 볼 수 있습니다.그림 3.
비타민 C의 산화된 형태인 데히드로아스코르브산은 포도당 운반체를 통해 흡수될 가능성이 높으며, 포도당은 데히드로아스코르브산의 흡수를 감소시킵니다. 어쨌든, 총 비타민 C 흡수에 대한 데히드로아스코르브산의 기여는 아마도 낮을 것입니다[ 52 ].
GIT 세포에서 순환계로의 아스코르브산 유출은 수송체에 의해 매개되는 것 같지만 현재 그 정체는 알려져 있지 않습니다. Dehydroascorbic acid는 포도당 운반체에 의해 이들 세포의 기저외측 막을 통해 다시 운반될 수 있습니다 [ 52 ]. 일반적으로 비타민 C 흡수는 2~4시간 후에 최대 혈장 수준에 도달하므로 상대적으로 느립니다[ 6 , 8 , 40 , 58 ].
3.2. 분포와 대사
건강한 성인 인구의 평균 혈장 비타민 C 수준은 40~65μM입니다. 혈청과 혈장 사이에는 차이가 없다[ 59 , 60 , 61 , 62 , 63 ]. 비타민C 수치는 나이에 따라 달라집니다. 6세에서 11세 사이에 가장 높았다가 점차 감소합니다. 그러나 남성과 여성 모두에서 60세 이상 인구가 증가하고 있다[ 61 ]. 일반적으로 여성은 남성보다 혈장 수치가 더 높습니다 [ 61 ]. 경구 투여로 달성할 수 있는 최대 항정 상태, 장기 비타민 C 혈장 수준은 70~85μM입니다[ 5 , 64 ]. 혈장 수준은 매일 약 200-400mg의 용량까지 이 안정 농도까지 증가합니다. 더 높은 복용량은 혈장 수준을 최소한으로만 증가시킵니다 [ 55 , 65 , 66 ]. 단시간에 최대 220μM의 농도에 도달할 수도 있지만 이를 위해서는 4시간마다 3g의 최대 허용 용량이 필요합니다[ 64 ]. 흡연이 비타민 C 혈장 수치에 부정적인 영향을 미친다는 것은 잘 알려져 있습니다 [ 60 , 61 ]. 흡연은 비타민 C의 혈장 수준을 평균 25-50% 감소시킵니다 [ 52 , 61 , 63 ]. 이전 흡연도 수준을 약간 감소시키는 것으로 보입니다 [ 52 , 60 ]. 이러한 낮은 혈장 수준은 연기로 인해 증가된 산화 스트레스에 적어도 부분적으로 설명될 수 있습니다. 흡연자의 비타민 C에 대한 필요성은 더 높지만, 이용 가능한 연구에서는 흡연자에게 필요한 추가 비타민 C/일 35~200mg 범위의 다양한 권장 사항을 제안했습니다[ 52 ]. 건강한 사람의 경우 혈장 디하이드로-아스코르브산 수치가 매우 낮은 반면, 아스코르빌 라디칼의 수치는 감지할 수 없습니다[ 6 , 53 , 54 , 62 , 67 ]. 비타민 C는 혈장 단백질에 결합되지 않습니다 [ 62 ].
아스코르브산의 pKa는 4.1-4.2입니다. 따라서 이는 생리학적 pH[ 1 , 2 , 4 , 68 ] 에서 완전히 단일 음이온인 아스코르베이트로 존재합니다 . 이 형태는 막을 직접 통과할 수 없습니다. 이러한 이유로 수송체는 비타민 C의 약동학에서 중요한 역할을 합니다. 비타민 C는 SVCT2(SLC23A2,그림 2C) 이는 SVCT1과 65% 서열 상동성을 공유하는 가까운 유사체입니다. SVCT2는 대부분의 기관에서 주로 발현됩니다. SVCT1의 발현은 훨씬 더 제한적입니다. 장 외에도 간, 폐, 피부, 난소, 전립선 및 신장에 국한되어 있습니다. 생쥐에서는 SVCT2가 없으면 폐에 비타민이 없어지지만 간에는 영향을 미치지 않습니다. SVCT1과 마찬가지로 SVCT2 매개 수송은 단방향이며 전기화학적 나트륨 구배를 사용합니다. 두 수송체가 비타민 C를 수송하려면 두 개의 나트륨 이온이 필요합니다. SVCT2는 SVCT1에 비해 비타민 C에 대한 친화력이 2~10배 더 높습니다. 그러나 Vmax는 분명히 더 낮습니다. 이는 비타민 C를 운반하는 능력이 더 낮지만 민감도가 더 높다는 것을 의미합니다. 즉, 운반은 더 낮은 농도의 비타민 C에서도 작동합니다. 이는 식이에서 비타민 C를 운반하는 SVCT1의 더 높은 용량에 대한 생리학적 필요성과 일치합니다. 혈장 비타민 C가 낮은 경우에도 세포에 비타민 C를 제공하는 SVCT2의 기능 [ 51 , 52 , 53 , 54 , 69 , 70 ]. SVCT2는 상당한 혈장 조직 농도 구배를 가능하게 합니다. 비타민 C의 세포 내 수준은 혈장 수준보다 훨씬 높습니다. 비타민 C는 SVCT2를 발현하지 않는 적혈구를 제외하고 대부분의 세포에서 0.5~5mM 사이의 농도에 도달하므로 세포질 수준은 혈장 수준을 반영하며 약 50μM입니다[ 52 , 55 , 68 , 71 ]. 위에 보고된 최대 혈장 수준과 달리, 다양한 유형의 백혈구의 최대 농도는 매일 100mg을 투여함으로써 달성되었습니다. 남성에게 더 많은 용량을 투여해도 이 세포내 수준은 실질적으로 증가하지 않았습니다[ 55 ]. 가능한 이유는 Km이 약 60~70μM인 SVCT2에 의한 능동 수송의 포화 동역학일 수 있으며 , 이는 100mg 일일 투여와 관련된 대략적인 혈장 수준입니다[ 5 ]. 이는 포화 용량이 매일 200-400mg인 여성에서는 확인되지 않았으며 이는 최대 정상 상태 혈장 수준을 생성하는 용량과 일치합니다[ 66 ]. 생리학적으로 높은 수준(2~10mM)이 뉴런과 내분비 세포(특히 부신과 뇌하수체)에서 발견되는데, 이는 아래에 설명된 호르몬과 신경 매개체의 합성과 분명히 관련이 있습니다[ 4 , 6 , 8 , 72 , 73 ]. 비타민 C는 친수성 특성과 생리학적 pH에서 음전하를 띠기 때문에 세포 밖으로 나가는 경향이 거의 없습니다 .]. 세포외액에서 농도는 혈장보다 약간 높지만 일반적으로 혈장 수준을 반영합니다 [ 67 ].
디하이드로아스코르빈산은 포도당과 유사하지 않지만 이환식 헤미케탈(그림 4A, B) 이는 포도당과 유사하며 [ 74 , 75 ] 포도당 운반체 GLUT1 및 GLUT3에 대해 높은 친화력을 가지고 있습니다(GLUT4는 관련될 수 있지만 GLUT2 및 GLUT5는 관련되지 않음) [ 54 ]. 이러한 수송체는 촉진 확산을 중재하므로 양방향입니다. 혈장 내 디히드로아스코르브산 농도가 낮기 때문에 세포 내 산화된 형태의 비타민 C가 빠르게 아스코르브산으로 환원될 가능성이 높습니다. 이는 적혈구의 전형적인 현상인 것 같습니다. 데히드로아스코르빈산은 그다지 안정적이지 않기 때문에 환원은 중요한 단계입니다. 약 6분의 반감기를 갖고 있습니다. 2,3-diketo-1-gulonic acid로 분해됩니다.그림 4) 그리고 이러한 방식으로 비타민 C의 활성을 잃습니다 [ 6 , 68 , 73 ]. 데히드로아스코르브산이 아스코르브산으로 환원되는 과정을 매개하는 중복된 경로가 분명히 있습니다. 여기에는 글루타티온에 의한 직접적이지만 느린 비효소적 환원과 몇 가지 효소(예: 글루타레독신, 글루타티온 전이효소 오메가 2 또는 티오레독신 환원효소)에 의한 효소적 환원이 모두 포함됩니다. 주목할만한 점은 처음 두 효소가 활동을 위해 글루타티온을 필요로 한다는 것입니다[ 1 , 73 ]. 적혈구는 이러한 감소를 중재하는 데 매우 활동적입니다 [ 6 , 52 ]. 2,3-diketo-1-gulonic acid로 환원한 후 몇 가지 시나리오가 이어질 수 있습니다. 탈카르복실화될 수 있다(그림 4D,E) 및 생성물은 몇 가지 반응을 통해 오탄당 인산염 분류로 들어갈 수 있습니다[ 76 ]. 2,3-디케토-1-굴론산은 자연적으로 분해될 수도 있지만 효소적으로 분해되어 에리트룰로스 및 옥살산염으로 생성될 수도 있습니다. 이 반응은 중탄산염 [ 1 , 3 ] 에 의해 가속화됩니다 .
흥미로운 측면은 비타민 C가 중추신경계로 전달된다는 점입니다.그림 2디). 현재 지식에 따르면 비타민 C는 SVCT2를 통해 맥락막 신경총의 뇌척수액으로 운반됩니다. 또한 비타민C는 포도당 운반체 GLUT1을 통해 dehydroascorbic acid의 형태로 혈액뇌관문을 통과할 수 있다는 보고도 있습니다 [ 52 , 53 , 73 ]. 실험 데이터에 따르면 데히드로아스코르브산의 침투는 분명히 아스코르브산의 침투보다 훨씬 더 강렬하고 빠르지만 [ 77 ], 생리학적으로 이 수송은 그다지 중요하지 않을 것 같습니다. Dehydroascorbic acid는 불안정하고 혈장 수준이 매우 낮기 때문에 이러한 수송체에 대한 생리학적으로 낮은 밀리몰 혈장 포도당 수준과의 경쟁으로 인해 GLUT1을 통해 이 형태의 비타민 C 흡수 메커니즘이 논쟁의 여지가 있습니다 [ 53 , 68 ]. 더욱이, 설치류에 SVCT2가 없으면 뇌에서 비타민 C 수치가 매우 낮아집니다. 이는 뇌에 대한 이러한 수송의 중요성을 분명히 강조합니다[ 69 , 70 ]. 신경 세포의 비타민 C 흡수는 매우 강렬하며 주로 SVCT2에 의해 매개됩니다. GLUT1/3은 또한 dehydroascorbic acid를 신경 세포로 운반하는 데 기여할 수 있습니다. 뉴런은 10 mM에 도달할 수 있는 매우 높은 세포 내 비타민 C 농도를 보유하고 있는 반면, 신경교 세포의 농도는 다른 신체 세포와 유사합니다. 뇌척수액 수치는 약 200μM으로 평균 혈장 수치보다 약 4배 높습니다. 비타민 C는 뇌의 올바른 기능에 매우 중요하며 중추 신경계의 비타민 C 수준은 다른 조직보다 비타민 C 결핍의 영향을 덜 받습니다 . [ 73 ] SVCT2가 없으면 생명과 양립할 수 없습니다[ 69 , 70 ]. 실험적 혈관 뇌 손상 후에 SVCT2의 발현이 증가하는 것으로 나타났습니다[ 53 ].
동물 연구에 따르면 SVCT2는 산모에서 태아로 비타민 C를 운반하는 데에도 중요하지만 SVCT1은 이 과정에 참여할 가능성이 높습니다[ 69 , 70 , 78 ]. 태아의 혈장 비타민 C 농도는 임신 초기 산모보다 높으며, 이는 산모를 희생시키면서 태아의 비타민 C 섭취가 선호된다는 것을 분명히 시사합니다[ 78 ].
3.3. 배설
3명의 사람에게 방사성 표지 비타민C를 투여한 결과, 대부분의 양이 신장에서 제거되는 것으로 나타났습니다. 단지 1% 미만만이 대변으로 제거되었으며 사실상 비타민 C가 이산화탄소로 배출되지 않았습니다. 소변 배설물의 약 20%는 대사되지 않은 아스코르브산으로, 나머지 20%는 2,3-디케토-1-굴론산으로, 데히드로아스코르빈산은 2%만 차지하고 평균 44%는 옥살산염 형태로 제거됩니다. 79 ]. 비타민 C는 요로에서 효율적이고 포화 상태로 재흡수되며 SVCT1은 아스코르베이트 배설이 18배 더 높은 녹아웃 Slc23a1 -/- 마우스에 의해 입증된 바와 같이 중요한 역할을 합니다[ 51 , 80 , 81 ]. 이는 과잉 비타민 C가 소변에서 효율적으로 제거되어 항상성 비타민 C 혈장 수준을 유지한다는 것을 의미합니다. 포화 재흡수를 담당하는 플레이어는 장에서와 마찬가지로 근위세뇨관의 브러시 경계에 표현되는 SVCT1 수송체입니다.그림 2비). 소변의 pH도 낮기 때문에 수동적 확산이 제안되었지만 역할은 미미한 것으로 보입니다[ 52 , 53 ]. 재흡수의 포화 메커니즘은 흡수의 포화도와 함께 비타민 C 혈장 농도를 유지하는 역할을 합니다. 하루 30~60mg을 복용하면 24시간 이내에 비타민C가 거의 소변으로 배설되지 않는 반면, 100mg을 복용하면 비타민C 용량의 25%가 배설되고, 500mg 이상을 복용하면 거의 전부 배설된다. 55 , 57 ]. 혈장 수준과 관련하여 비타민 C의 신장 재흡수에 대한 미카엘리스 상수 Km 은 33μM으로 제안되었으며, 이는 최대 혈장 수준과 대략 일치합니다[ 57 ]. 비타민 C의 제거 반감기는 일반적으로 약 2시간입니다[ 52 ].
3.4. 유전적 다형성
비타민 C 약동학에 대한 유전적 변이의 영향은 인간 질병과 연관 가능성이 있는 SLC23A1 및 SLC23A2 유전자에서 발견되는 단일 염기 다형성(SNP)에 기반합니다(참고문헌 [ 2 , 6 ]에서 검토됨). 순환하는 비타민 C 수준을 감소시키는 가장 강력한 증거는 신장 재흡수 감소로 인해 SLC23A1 의 여러 일반적인 SNP에서 발견되었습니다 . 그러나 비타민 C 수치의 상승도 거의 설명되지 않았습니다 [ 80 , 82 , 83 ]. 이러한 SNP는 다른 사람들에 비해 아프리카인과 아프리카계 미국인 인구에서 더 흔한 반면, Slc23A2 의 SNP는 백인과 아프리카인 인구에서 비슷한 빈도로 나타납니다[ 80 , 82 , 84 ]. SLC23A1 의 SNP는 기능성이 낮은 단백질을 생산하는 동의어 및 비동의 SNP(아프리카 인구에서 발견되는 가장 큰 다양성을 가짐)로 특성화되었습니다. SLC23A2 의 SNP의 경우 , 연구된 모든 다형성은 동의어였습니다[ 80 , 83 ]. 비타민 C 시스템 수준에 대한 개별 SNP의 효과는 유전자형에 따라 달라지는 부가적 특성과 또한 설명된 대립유전자 투여량(부가적) 효과를 갖습니다. 더욱이, 두 유전자 모두에 대해 수백 개의 덜 일반적이거나 희귀한 SNP도 있었습니다. 인구 집단에서의 빈도는 알려져 있지 않으므로 순환 비타민 C 수준뿐만 아니라 질병과의 연관성에 대한 SNP의 전체적인 중요성에 대해서는 추가 조사가 필요합니다 [ 2 , 83 , 85 ].
일부 일반적인 SLC23A1 다형성은 크론병[ 86 ], 비호지킨 림프종[ 87 ], 조기 분만[ 84 ] 및 공격성 치주염[ 88 ]의 위험 증가와 관련이 있는 것으로 밝혀졌습니다. 또한, SLC23A1 의 공통 변이 중 하나 와 동맥 혈압 또는 다양한 대사 매개변수 사이에는 연관성이 보고되지 않았습니다[ 89 ]. SLC23A2 의 일반적인 변이는 개별 유전자형에 따라 위암 위험 증가 또는 감소[ 85 , 90 ], 대장 선암종 위험 감소[ 91 ], HPV16 양성 두경부암[ 92 ], 방광암 위험 증가 와 관련이 있었습니다. [ 93 ], 비호지킨 림프종 [ 87 ], 만성 림프구성 백혈병 [ 94 ], 조기 분만 [ 84 ], 개방각 녹내장 [ 95 ], 여성의 급성 관상 동맥 증후군 [ 96 ].
3.5. 생리적 기능
비타민 C는 광범위한 연구를 거쳐 왔으며 우리는 비타민 C가 관련된 많은 과정을 알고 있습니다. 그 기능은 전자 공여 특성과 주로 연관되어 있는 것으로 보입니다[ 6 ]. 비타민 C는 콜라겐 합성, 호르몬 합성(노르아드레날린/아드레날린 및 펩타이드 호르몬), 카르니틴 합성, 유전자 전사 및 다양한 메커니즘을 통한 번역 조절(전사 인자, tRNA 및 리보솜 단백질의 수산화, DNA 및 히스톤의 탈메틸화), 티로신 제거, 활성산소종(ROS)으로부터 보호, 위장관 내 철분 감소(그림 5).
3.6. 효소 보조인자로서의 비타민 C
비타민 C의 효소적 역할은 디옥시게나제(콜라겐과 카르니틴의 합성, 유전자 전사에 관여, 다양한 메커니즘을 통한 번역 조절 및 티로신 제거) 또는 모노옥시게나제(호르몬의 합성)와 연관되어 있습니다. 이러한 모든 비타민 C 의존 산소화효소는 활성 부위에 금속, 철 또는 구리를 가지고 있습니다. 이러한 효소 반응에 비타민 C가 관여한다는 사실은 잘 기록되어 있습니다. 그러나 정확한 메커니즘은 완전히 밝혀지지 않았지만 환원 상태에서 이러한 금속의 환원 또는 유지와 관련이 있는 것으로 보입니다. 어떤 경우에는 비타민 C가 반응 내에서 화학양론적으로 감소되어 직접적인 관련이 있음을 시사합니다. 그러나 다른 경우에는 화학양론이 더 복잡하여 오히려 중심 금속 원자가 산화되면 비타민 C가 효소 기능을 회복할 수 있음을 의미합니다. 비타민 C는 이러한 효소의 이상적인 보조 인자인 것으로 보인다는 점을 언급해야 합니다. 항상 그런 것은 아니지만 잠재적으로 덜 활동적인 다른 환원제로 대체될 수 있습니다. 이제 개별 효소와 그 그룹에 대해 간략하게 설명하겠습니다.
3.7. 2-옥소글루타레이트 의존성 디옥시게나제
비타민 C를 보조 인자 중 하나로 사용하는 가장 큰 효소 그룹은 철 의존성 및 2-옥소글루타레이트 의존성 디옥시게나제 슈퍼패밀리(2OGO, α-케토글루타레이트 의존성 수산화효소)입니다. 인간에서는 중요한 생물학적 물질과 과정의 변형을 담당하는 약 80개의 효소를 나타냅니다(표 2) [ 97 , 98 , 99 ].
2OGO는 콜라겐 생합성(콜라겐 프롤릴-4-하이드록실라제에 의한 하이드록시프롤린의 형성)을 연구할 때 1970년대에 처음 확인되었습니다. 이는 콜라겐 가교를 가능하게 하여 결합 조직의 올바른 형성을 가능하게 합니다. 결합 조직 형성 장애와 관련된 괴혈병 증상을 피하려면 비타민 C가 필수적이라는 점은 강조할 필요가 없습니다. 이 반응 주기에서 비타민 C의 역할은 완전히 밝혀지지 않았지만, 아마도 가장 중요한 역할은 철 원자를 환원된 형태로 유지하는 것입니다[ 100 , 101 ]. 어쨌든 비타민C는 이들 효소의 생리적 기능을 대체할 수 없는 것으로 보입니다. 공정 중에 산화되는 것처럼 보이지만 반응과 관련하여 산화는 화학양론적이지 않습니다. 이는 중심 원자를 철 형태로 유지하고/하거나 특히 효소 반응이 분리될 때 효소 과정에서 중심 원자의 감소를 유발한다는 이론을 뒷받침할 수 있습니다. [ 4 , 68 , 97 , 101 , 102 , 103 , 104 , 105 ] . 단순하고 비선택적인 환원은 글루타티온, L-시스테인 또는 디티오트레이톨이 비활성이기 때문에 다소 불가능합니다. 더욱이, 비타민 C의 Km 범위가 140~300μM이기 때문에 비타민 C의 세포 내 농도는 이들 효소의 최적 기능을 위해 상대적으로 높아야 합니다 [ 103 ]. 비타민 C가 필요하지 않다고 주장하는 일부 보고도 있지만, 적어도 철 이온이 비타민 C 부족을 일시적으로 대체할 수 있기 때문에 의문이 제기되었습니다[ 102 ]. 복잡한 동물 연구에 따르면 비타민 C가 필요하지 않은 카르니틴 합성으로 개별 2OGO 간에 차이가 있을 수 있으며 저자는 이 경우 글루타티온이 이를 대체할 수 있다고 제안했습니다[ 106 ].
상대적으로 새로운 발견은 비타민 C가 세포 스트레스 신호 및 후생유전학에 관여하는 2OGO의 특정 보조 인자라는 사실을 발견한 것입니다(참고문헌 [ 98 , 101 , 102 , 107 , 108 , 109 ]에서 검토됨). 이는 전형적인 세포 센서 저산소증 유발 인자 1α(HIF1α)의 조절에 관여하는 수산화효소, 예를 들어 프롤릴-수산화효소 도메인 함유 단백질(PHD) 및 인자 억제 HIF(FIH)[ 110 , 111 ] 및 다양한 효소 로 구성됩니다. 후생적 변형 지우개로서 인간의 후성적 기계에 관여합니다. 가장 잘 알려진 효소 그룹 중 하나는 히스톤 탈메틸화를 유도하는 특정 히스톤 리신의 수산화를 담당하는 Jumonji-C(JmjC) 도메인 함유 단백질입니다(JmjC 탈메틸화효소, 예를 들어 JHDM 및 KDM 계열) [ 107 , 112 , 113 , 114 ]. C 말단 날개 나선(WH) 도메인을 포함하는 특정 구조를 갖는 JmjC 도메인 함유 효소의 다른 구성원인 리보솜 옥시게나제는 리보솜 단백질 rpL27a(MYC 유도 핵 항원 53, Mina53) 및 rpL8( 핵단백질 66, NO66) [ 115 , 116 ]. 후생 적 변형 에 관여하는 또 다른 2OGO는 DNA에서 1 차 5-메틸시토신의 5-히드록시메틸 시토신 으로 의 히드록실화를 담당하는 10-11 트랜스로카제(TET) 와 AlkB의 RNA 및 DNA 데메틸라제 입니다 . 가족. 현재 우리는 9개의 AlkB 동족체를 구별합니다. ALKBH1-ALKBH8 및 ALKBH9(이전에는 FTO(지방량 및 비만 관련 단백질)로 알려짐)는 다양한 기질 특이성을 갖는 메틸화된 뉴클레오시드 염기의 수산화를 담당합니다[ 121 , 122 , 123 , 124 , 125 ]. 가장 중요한 것은 RNA의 가장 빈번한 내부 변형인 N 6 -메틸아데닌(m 6 A)을 탈메틸화하는 FTO 및 ALKBH5의 높은 특이성입니다[ 126 ]. 일반적으로 2OGO는 기질의 특정 수산화를 촉매하며, 이는 결국 다른 촉매 주기 또는 DNA 염기 절단 복구로 염기 절단을 촉매하는 티민-DNA-글리코실라제와 관련된 하류 경로를 통해 탈메틸화를 유도합니다[ 101 , 120 ].
마지막으로 알려진 비타민 C 의존성 디옥시게나제는 4- 히드록시페닐피루베이트 디옥시게나제입니다. 이는 2OGO와 함께 α-케토산 의존성 산소효소로 분류됩니다. 활성 부위에 다시 철 이온이 있으므로 산소가 필요합니다. 이는 단일 촉매 주기에서 탈카르복실화, 치환체 이동 및 방향족 산소화를 포함하는 인간의 흔하지 않은 반응을 촉매합니다. 4-하이드록시페닐피루베이트는 호모겐티세이트(2,5-디하이드록시페닐아세테이트,그림 6) 티로신 제거 경로의 일부로. 더욱이 여기서는 다른 환원제에 비해 비타민C의 우월성이 나타났다[ 4 , 144 ].
3.8. 비타민 C 의존성 모노옥시게나제
비타민 C에 의존하는 두 가지 모노옥시게나제, 즉 도파민-β-수산화효소와 펩티딜-글리신 α-아미드화 모노옥시게나제(PAM)가 있습니다. 따라서 둘 다 호르몬 합성과 관련이 있습니다. 아미노산 서열과 이들 사이의 최종 구조 모두에 상당한 상동성이 있습니다[ 72 ]. 도파민-β-수산화효소는 부신 수질의 크로마핀 세포를 포함하여 신경 조직의 카테콜아민 저장 소포에 위치합니다. 이는 각각 2개의 촉매 구리 이온을 보유하는 동일한 하위 단위를 포함하는 이량체 또는 사량체입니다. 아스코르빈산은 구리의 환원에 관여하는 것으로 보입니다. 프로세스는 PAM과 매우 유사한 것으로 보입니다[ 4 , 72 , 145 , 146 ]. PAM은 펩타이드의 2단계 카르복시말단 아미드화를 촉매하는 이기능성 효소입니다. 이는 적어도 7가지 단백질 형태로 발현되는데, 이는 골지체 막 결합 형태부터 자유 형태까지 다양한 RNA 스플라이싱의 결과입니다. 이는 펩타이드의 α-아미드화를 촉매할 수 있는 유일한 알려진 인간 효소입니다[ 72 , 147 , 148 , 149 ]. 이 반응은 수많은 호르몬/신경 전달 물질(예: 칼시토닌, 옥시토신, 바소프레신, GLP-1, 물질 P, 신경펩티드 Y)의 생산에 중요하며, 효소는 많은 뉴런과 내분비 조직에서 고도로 발현 됩니다 . , 150 , 151 , 152 , 153 ]. 이 효소는 또한 지방산 글리신과 같은 비단백질을 아미드화할 수도 있습니다 . 이는 글리신의 α-탄소의 수산화를 촉매하는 하나(펩티딜-글리신 α-수산화 모노옥시게나제라고 함)와 글리옥실레이트 방출에 의한 히드록시글리신 중간체의 탈알킬화(α-히드록시글리신 α-아미드화)를 촉매하는 두 개의 활성 효소 부위로 구성됩니다. 리아제 또는 펩티딜아미도글리콜레이트 리아제,그림 7). 이전 활성 부위는 두 개의 구리 이온으로 구성되며 해당 반응은 아스코르베이트 의존적입니다. 아스코르베이트는 구리 상태와 구리 상태 사이의 전환을 가능하게 하며 화학량론적으로 아스코르빌 라디칼로 환원됩니다. 다른 환원제는 아스코르브산을 대체할 수 있지만 효능은 덜합니다[ 4 , 72 , 147 , 148 , 149 ].
3.9. 항산화제/산화방지제로서의 비타민 C
내인성 항산화제(예: ROS 제거제)로서 비타민 C의 관련성은 여전히 논쟁거리입니다. 그 역할은 시험관 내에서 명확하고 반복적으로 입증되었지만 생체 내에서는 상황이 덜 명확합니다[ 5 , 6 , 154 , 155 , 156 ]. 좋은 예는 SVCT2 수송체가 없는 태아입니다. 이 태아의 피질과 폐에는 비타민 C가 없으며 태반의 비타민 C 수치도 낮습니다. 지질 과산화의 지표는 피질과 태반에서 분명히 상승하지만 폐에서는 상승하지 않습니다[ 69 ]. α-토코페롤 회수에 대한 아스코르브산의 효과(그림 8) 및 테트라히드로비오테린의 회수/보존(그림 9)은 생물학적 관련성을 갖는 것으로 문헌에서 주로 논의됩니다[ 157 , 158 , 159 ]. 이러한 활동은 내피 기능 장애에 대한 보호와 관련이 있기 때문입니다.
저밀도 지단백질(LDL)의 단백질 부분의 산화 변형은 예를 들어 백혈구에 의해 형성된 ROS를 통한 산화 스트레스로 인해 생체 내에서 발생할 수 있습니다. 이 경우 첫 번째 항산화제는 LDL에 가장 풍부한 항산화제인 α-토코페롤입니다. 그러나 형성된 α-토코페롤 라디칼은 제거되지 않으면 산화촉진제로 작용할 수 있습니다. 여기서 아스코르빈산은 α-토코페롤을 회수하기 때문에 중요한 역할을 하는 것으로 보인다[ 157 ]. 모노데하이드로아스코르베이트 또는 세미디하이드로아스코르베이트로도 알려진 형성된 아스코르베이트(아스코르빌) 자유 라디칼은 매우 안정적이며 10nM 농도의 생물학적 체액에서 검출될 수 있습니다[ 73 , 154 ]. 이 라디칼은 반응성이 크지 않으며 선호되는 반응은 이 라디칼의 두 분자로부터 데히드로아스코르브산을 형성하는 것입니다. 라디칼은 또한 티오레독신 환원효소 및 시토크롬 b 5 환원효소와 같은 NADH 의존성 또는 NADPH 의존성 효소에 의해 직접적으로 아스코르브산으로 변형될 수 있습니다. 여기서도 중복 경로가 분명히 존재합니다. 또한, 세포내 시토크롬 b 561 및/또는 완전히 정의되지 않은 일부 원형질막 산화환원 시스템이 분명히 이 과정에 참여합니다[ 1 , 68 , 73 , 76 ].
비타민 C에 의한 테트라히드로비오테린(BH 4 ) 의 회복 및/또는 보호는 또 다른 문제입니다(그림 9). 비타민 C의 섭취/혈장 수준이 높을수록 테트라하이드로비오테린의 수준이 높아진다는 검증이 있습니다[ 158 ]. 비타민 C가 BH 4 수준을 유지하는 메커니즘은 완전히 명확하지 않습니다. 비타민 C는 트리히드로비오테린 라디칼로부터 BH4를 회수합니다. 이 반응은 비교적 특이적이고 글루타티온과 같은 티올은 활성이 아니지만 BH4로의 동일한 환원은 효소 내피 NO-합성효소(eNOS) 자체에 의해 수행될 수도 있습니다. 따라서 BH4를 산화시킬 수 있는 다른 라디칼의 제거로 인한 BH4 보호가 더 가능성 있는 메커니즘입니다. 예를 들어, 슈퍼옥사이드에 대한 BH4 와 아스코르베이트 의 친화력은 거의 같은 크기입니다. 모든 인간 NOS를 안정화시키는 BH 4 가 없으면 eNOS는 결합이 해제되어 NO 대신 초산화물을 생성하게 됩니다. ROS는 BH4를 산화시킬 수 있으므로 eNOS에 대한 가용성을 감소시킵니다. 산화 생성물 중 하나는 또한 eNOS에 결합하지만 언급된 분리를 유발하는 디하이드로비오테린(BH 2 )입니다[ 68 , 157 , 158 , 160 , 161 , 162 ]. 그러나 아스코르베이트는 BH2로부터 BH4를 회수할 수 없습니다 [ 162 ] .
내피 기능 장애 예방에 있어서 비타민 C의 역할은 다음과 같은 다른 발견에 의해 더욱 뒷받침됩니다: (1) 산화된 LDL과 담배 연기로 인해 백혈구가 내피 세포에 부착되는 것을 방지합니다[ 157 ], (2) 내피 세포에서 ROS 수준을 감소시킵니다 시험관 내에서[ 163 ], (3) 흡연으로 인해 손상된 흐름 의존성 혈관 확장을 회복하고 흡연자의 TBARS(티오바르비투르산 반응 물질, 지질 과산화의 비선택적 지표)를 정상화합니다[ 63 ]. (4) 유사하게 흐름 관상동맥질환 환자에서도 비타민C 투여 후 의존성 혈관확장이 개선되었다[ 164 ]. 또한 , ROS와 연관될 수 있는 질산염 내성 현상은 비타민 C에 의해 제거될 수 있습니다 .
그러나 항산화 이론에 반대하는 보고도 있다. 여러 연구에서 건강한 사람이나 동물의 지질 과산화 지표에 비타민 C가 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다 [ 63 , 66 , 166 ]. 더욱이, Klebsiella pneumoniae 를 주사한 쥐의 사망률이 매우 높았던 것은 비타민 C에 의해 현저하게 사라졌지만, 비타민 C는 지질이나 단백질 산화에 영향을 주지 않았기 때문에 항산화 활성과 관련이 없었습니다[ 155 ]. 흐름 매개 확장에 대한 긍정적인 효과에도 불구하고, 관상동맥 질환 환자에서 비타민 C 투여 후 지질 및 단백질 산화 지표는 긍정적으로 변형되지 않았습니다[ 164 ]. 과산화물에 대한 아스코르브산의 소거 효과에 대해서도 논쟁의 여지가 있습니다. 간단한 실험에서 비타민 C는 매우 활동적인 과산화물 제거제입니다. 그러나 NO와 경쟁하여, 후자를 효과적으로 제거하여 NO와 초과산화물과의 상호작용을 차단하려면 약 10mM 의 비타민 C 농도가 필요합니다 . 초과산화물과 NO의 반응이 바람직하며 반응성 퍼옥시니트라이트가 생성됩니다[ 167 ]. 그러나 언급한 바와 같이 고용량의 비타민 C로 iv 치료를 한 후에는 고농도의 비타민 C가 뉴런이나 혈장에 세포 내로 존재할 수 있습니다[ 157 , 158 ]. 반면, 글루타티온은 비타민C보다 과산화물에 대한 친화력이 약 100배 낮습니다. 일반적으로 아스코르베이트는 친수성 항산화제의 1차선으로 보입니다. 반대로 글루타티온은 아스 코르 베이트보다 퍼옥시니트리트를 제거하는 데 약 2배 더 활동적입니다 .
고용량의 비타민 C는 산화촉진제 역할을 할 수 있으며[ 156 , 168 , 169 ] 이 특성은 암 치료에 잠재적으로 유용하며 암 이라는 제목의 장에서 논의될 것입니다 .
3.10. 비타민 C와 철분 흡수
비타민 C의 마지막으로 알려진 기능은 철 이온을 철 이온으로 환원시키는 잠재력과 다시 연관되어 있습니다. 이런 식으로 비타민 C는 정상적인 식단의 함량에 해당하는 적은 양의 비타민 C로도 철분 흡수를 증가시킵니다 [ 5 , 154 ].
3.11. 비타민 C 결핍
비타민C 결핍증은 괴혈병으로 알려져 있습니다. 괴혈병의 전형적인 증상은 근육 약화, 잇몸 부종 및 출혈, 치아 상실, 점상출혈, 자연 반출혈, 빈혈, 치유 장애, 각화증, 약화, 근육통, 관절통 및 체중 감소입니다(역설적인 체중 증가도 있을 수 있음). 붓기까지) 초기 증상에는 무기력, 나른함, 과민 반응이 포함됩니다. 호흡곤란도 관찰될 수 있다. 괴혈병은 잠재적으로 치명적이며 뇌/심근 출혈 또는 폐렴의 결과로 갑작스런 사망이 발생했습니다. 생화학적으로 11μM 미만의 비타민 C 혈장 수치는 괴혈병의 임상 증상과 일치하는 것으로 간주됩니다. 마찬가지로, 신체의 총 비타민 C 함량이 300-400mg 미만으로 떨어지지 않는 한 증상은 나타나지 않습니다[ 2 , 3 , 6 , 157 , 170 ].
괴혈병 증상과 비타민 C의 직접적인 연관성은 비타민 C 기능의 복잡성과 다양한 환원제와의 부분 대체 가능성으로 인해 쉽게 확인되지 않습니다[ 4 ]. 약 20μM 미만의 혈장 수준에서 발생하는 권태 및 피로와 같은 비타민 C 결핍의 첫 번째 언급된 증상은 카르니틴 결핍으로 인해 근육 및 기타 조직에서 지방산의 산화가 감소하기 때문에 카르니틴 합성 감소로 인한 것일 수 있습니다. 이는 또한 노르에피네프린과 에피네프린과 같은 호르몬의 합성 감소와 관련될 수도 있습니다 [ 4 , 5 , 6 , 154 ]. 송아지의 저림과 통증을 아우르는 비타민C 다음의 말초신경병증은 비타민C의 후성유전적 효과와 관련이 있을 것으로 생각된다. 슈반세포의 미엘린 형성에는 비타민C가 필요한 것으로 알려져 있으며, 이러한 말초신경병증의 증상은 비타민C에 의한 것으로 생각된다. Schwann 세포의 활성화, 증식 및 분화의 후생적 방식에 영향을 미칠 수 있는 비타민 C의 탈메틸화 효과가 부족합니다 [ 102 ].
비타민 C가 없으면 프롤릴-4-수산화효소와 리실 수산화효소는 수산화반응을 촉매할 수 없습니다. 콜라겐 합성에 결함이 있어 괴혈병 증상이 나타납니다. 프롤릴 잔기의 하이드록실화는 안정적인 삼중 나선형 프로콜라겐 형성에 필요한 반면, 리실 하이드록실화는 콜라겐 가교에 참여하고 글리코실화 및 인산화와 같은 다른 번역 후 변형을 가능하게 하는 것으로 보입니다[ 104 , 128 , 129 ]. 비타민 C 결핍 모델에서 콜라겐 내 아미노산 수산화의 약간의 감소가 관찰되었습니다. 비타민 C가 없으면 효과는 더 복잡할 수 있으며, 낮은 수산화 반응 외에도 콜라겐 및 기타 세포외 기질 단백질의 합성이 감소한다는 보고도 있습니다. 추가적으로, 다른 결합 조직 단백질은 엘라스틴과 같은 프롤린 잔기에서 생리학적으로 수산화됩니다 [ 4 , 71 , 171 ]. 뇌에 비타민 C가 없는 태아는 출혈이 심하고 뇌혈관 기저막에 IV형 콜라겐이 분명히 적습니다[ 69 , 70 ]. 따라서 출혈이나 치유 불량 등 비타민 C 결핍의 명백한 증상은 결합 조직 합성의 이상과 관련이 있습니다.
괴혈병이 비교적 빈번하게 발생하던 시절은 지나갔지만, 비교적 가까운 과거에도, 현재에도 비타민C 결핍은 완전히 극복되지 못하고 있습니다[ 3 ]. 이는 난민에게서 관찰될 수 있으며, 매우 놀랍게도 2003~2004년 미국에서 실시된 전국 조사에서는 7%의 사람이 11.4μM 미만의 비타민 C 혈장 수치를 가지고 있는 것으로 보고되었습니다[ 61 ]. 분명히 비타민C 보충제와 사회 경제적 지위가 중요한 요소이기 때문에 상황은 점차 개선되고 있는 것으로 보인다[ 61 ]. 이미 논의한 바와 같이 흡연자는 훨씬 더 높은 위험에 처해 있습니다[ 2 ]. 또한 혈장 내 비타민 C 수치가 떨어지는 여러 가지 병리 및 기타 상황이 있습니다 [ 159 ]. 이는 비타민 C에 대한 필요성 증가와 관련이 있을 가능성이 높습니다. 수술, 외상, 패혈증 및 화상으로 인해 혈중 비타민 C가 감소하고 매우 심각한 부상의 경우 감소가 매우 뚜렷해질 수 있다는 것은 놀라운 일이 아닙니다[ 172 , 173 ]. 더욱이, 급성 심근경색은 혈장과 조직 모두에서 비타민 C의 급속한 손실과 관련이 있습니다[ 60 , 174 ]. 암 환자에서도 낮은 수준이 관찰됩니다. 또한, 고형암 환자의 30%는 비타민 C 수치가 11μM 미만인 반면, 혈액학적 악성종양 그룹에서는 비슷한 수치를 보이는 환자의 19%가 관찰되었습니다[ 59 , 175 ]. 더욱이, 고형암 환자의 나머지 42%는 11~23μM 범위의 수준을 가졌고, 혈액암 환자의 혈장 비타민C 평균 수준은 20.5μM이었다[ 59 , 175 ]. 비타민 C 섭취량이 적다는 것은 이러한 환자들에게 현저하게 기여하고 있습니다 [ 175 ]. 아토피성 피부염을 앓고 있는 환자의 경우 혈장 비타민C 수치는 정상이지만, 진피에는 약 4배 적은 비타민C가 함유되어 있습니다[ 176 ].
3.12. 치료에 비타민 C의 사용 가능성
암
앞서 언급한 바와 같이, 암 환자는 건강한 성인에 비해 혈장 비타민 C 수치가 낮은 경우가 많습니다. 더욱이, 비타민 C 결핍은 더 높은 C 반응성 단백질 수준 및 더 높은 사망률과 관련이 있습니다 [ 2 , 175 , 177 ]. 고용량 비타민 C를 사용한 일부 임상 시험에서는 비타민 C를 경구 투여했기 때문에 암 환자에게 이점을 보여주지 못했습니다 [ 154 , 178 , 179 ]. 이는 주로 혈장 수치를 높이는 경구용 비타민 C의 한계에 근거한 것으로 보입니다. 비타민 C가 암에 대한 치료 효과를 가지려면 혈장 농도(mM)에 도달하도록 정맥 내로 투여해야 합니다. 경구 투여에 의해 달성된 낮은 농도의 비타민 C는 항산화제인 반면, 그램 용량의 정맥 투여로 더 높은 수준으로 얻을 수 있는 것은 산화촉진제이며 일부 세포증식억제제(예: 삼산화비소, 카보플라틴 및 파클리탁셀) 및 방사선 요법의 효과를 증가시킵니다[ 103 ]. 정맥 내로 투여된 비타민 C는 세포외액에서 용량 의존적으로 과산화수소 생산을 증가시키지만 혈액에서는 증가시키지 않는 것으로 나타났습니다. 혈장 내 최대 평균 농도가 10mM이 되도록 고용량의 비타민 C를 투여하면 약 20μM의 과산화수소 농도가 발생합니다. 이는 세포외액에서 250nM을 달성한 아스코르빌 라디칼의 수준이 증가한 결과로 간주되었습니다[ 67 , 180 ]. 쥐의 종양이나 sc 조직에서 아스코르빌 라디칼과 과산화수소의 수준은 훨씬 더 높았습니다 [ 181 ]. 과산화수소 수치의 증가는 고용량 비타민 C의 항암 효과에 대한 가능한 이유 중 하나인 것으로 보입니다. 이러한 산화촉진 효과 외에도 HIF1α 및 후생적 경로는 비타민 C의 가능한 항암 효과에 기여할 수 있습니다[ 177 ]. 건강한 세포의 생존력은 20 mM 농도, 즉 고용량의 비타민 C를 투여하여 달성되는 일반적인 농도에서도 비타민 C의 영향을 받지 않습니다. 종양 세포는 비록 다양하기는 하지만 비타민 C에 훨씬 더 민감 합니다 . 인간과 쥐의 암세포주에 대한 모든 테스트 사례에서 비타민 C가 20 mM 미만입니다. [ 180 , 181]. 상당수의 임상 시험에서 교모세포종, 난소암, 전립선암, 폐암 또는 직장암을 포함한 다양한 암에 대한 치료제로 비타민 C를 고용량(대부분의 시험에서 주 2회 또는 3회 50-100g)으로 정맥 투여하는 것이 다음과 같은 것으로 나타났습니다. 최소한의 독성으로 내약성이 좋고, 환자의 삶의 질을 향상시키며, 방사선 및/또는 표준 화학요법과 결합하여 부작용을 줄이면 시너지 치료 효과가 있습니다. 그러나 이러한 연구의 대부분은 대규모 무작위 임상 시험으로 설계되지 않았으며 현재 비타민 C의 임상 효능에 대한 명확한 검증은 다소 제한적입니다 [ 177 , 182 , 183 , 184 ]. 반면, 고용량의 비타민 C를 사용한 치료법은 특정 유형의 암 치료를 받는 환자에게 일부 관련 위험을 초래할 수도 있습니다. 고용량(40mg/kg/일 경구)의 비타민 C는 인간 다발성 골수종 제노그래프 모델에서 생체 내 보르테조밉 치료 활성을 크게 감소시킬 수 있습니다[ 185 ].
경구 투여된 비타민 C가 특정 유형의 악성 종양(예: 폐암, 대장 선종, 자궁내막암)의 발병을 예방하는 데 효과적일 수 있다는 일부 증거가 있습니다[ 186 , 187 , 188 ]. 반면에 이러한 연구가 더 건강한 식습관 등과 같은 다른 요인에 의해 얼마나 혼란을 겪었는지에 대한 합리적인 논의가 있습니다. [ 5 ]
요약하자면, 낮은 독성과 낮은 재정적 비용을 통해 고용량 정맥 비타민 C는 특정 유형의 종양에 대한 기존 암 치료에 유익한 보조제가 될 수 있습니다. 고용량의 비타민 C를 경구 섭취하면 암 예방에 효과적일 수 있습니다. 그러나 암 치료와 예방 모두에서 비타민 C의 효과를 확인하고 지정하려면 고품질의 위약 대조 임상 시험이 매우 필요합니다.
3.13. 심혈관 질환
내피 기능 장애와 관련하여 보고된 비타민 C의 긍정적인 항산화 효과를 바탕으로 많은 연구에서 심혈관 질환에 대한 비타민 C의 가능한 보호 효과를 조사했습니다. 혈장 비타민 C 수치가 높을수록 관상동맥 질환의 위험이 낮아지고 심혈관 질환으로 인한 사망률이 낮아집니다. 그러나 이 관계는 혈장 수준이 부적절한 경우에만 유효한 것으로 보입니다. 적절한 비타민 C 혈장 수준에서는 비타민 C 보충이 약간의 효과가 있습니다 [ 2 , 5 , 189 ]. 최근의 포괄적 검토에서는 심혈관 질환의 바이오마커 또는 동맥 경직, 혈압, 내피 기능, 혈당 조절 및 지질 프로필과 같은 위험 요인에 대한 비타민 C 보충의 효과에 대한 제한된 증거만 제공합니다. 비타민 C 보충이 선택된 인구 하위 그룹(노인 및/또는 비만인, 기준선에서 비타민 C 상태가 낮은 환자, 심혈관 질환 위험이 더 높은 환자)에서 이러한 바이오마커를 개선할 수 있다는 근거는 약합니다[ 190 ]. 최근 일부 체계적인 검토 및 메타 분석에서는 비타민 C가 심방세동 발생률, 환기 시간, 중환자실 입원 기간 및 병원 입원 기간을 유의하게 감소시키는 것으로 나타났습니다. - 심장 수술 환자의 병원 사망 또는 뇌졸중, 급성 신장 손상 또는 심실 부정맥의 발생률. 심장 수술을 받는 환자의 임상 결과에 대한 비타민 C의 영향에 대한 데이터는 아직 확고한 결론을 내리기에는 불충분합니다 [ 191 , 192 , 193 , 194 ].
3.14. 감염
감염 보호에서 비타민 C의 역할은 최근 리뷰에 잘 요약되어 있습니다 [ 157 ]. 비타민C는 면역세포와 상피장벽세포의 분화와 기능에 중요하다는 사실을 간단히 요약할 수 있습니다. 감염된 환자는 비타민 C 수치가 낮으며 동물 모델에서는 다양한 감염이나 세균 독소 중독에 대한 비타민 C의 보호 효과가 크게 나타났습니다 [ 155 , 195 ]. 그러나 인간 연구는 훨씬 덜 명확합니다. Cochrane 라이브러리는 감기 발병에 대한 비타민 C 투여의 예방 효과를 문서화하지 않았으며 감기 지속 기간에 대한 매우 경미한 효과만을 발견했습니다. 폐렴의 예방과 치료에 있어서 비타민C의 효과도 불확실하다[ 196 , 197 ]. 일반 인구에게는 효과가 없음에도 불구하고 비타민 C는 신체적 스트레스를 받는 사람과 같이 비타민 C 수치가 낮은 등 특정 조건에서 효과적일 수 있습니다 [ 6 , 191 , 195 , 198 ]. 최근 임상시험에서는 패혈증 및 급성 호흡 곤란 증후군 환자의 장기 부전 및 염증 및 혈관 손상의 생물학적 지표에 대한 정맥 내 비타민 C 주입의 효과를 발견하지 못했지만, 위약과 비교하여 비타민 C는 28명에서 유의한 감소와 관련이 있었습니다. - 하루 종일 사망률 [ 199 ]. 비타민 C가 패혈증의 결과를 개선할 수 있음을 보여주는 다른 임상적 제한적 보고서도 있습니다[ 200 ].
호흡기 질환, 급성 호흡곤란 증후군 및 패혈증에 대한 긍정적인 효과 가능성, 저렴한 비용 및 탁월한 안전성 프로필로 인해 비타민 C 부족증 환자 및 코로나19와 같은 중증 호흡기 감염 환자에게 비타민 C를 투여하는 것이 타당해 보일 수 있습니다. 그러나 현재 비타민 C 개입을 받은 중증 코로나19 환자의 사망률에 미칠 수 있는 영향을 보고한 소규모 임상 시험은 단 하나뿐입니다. 현재, 코로나19 환자에 대한 정맥 비타민 C의 효과를 평가하는 무작위 대조 시험이 전 세계적으로 등록되어 있으며 결과가 관심을 갖고 기다리고 있습니다[ 201 , 202 ].
비타민 C는 또한 소변의 pH를 감소시켜 재발성 요로 감염을 예방하는 데 유용하다고 주장되었습니다. 그러나 고용량의 비타민 C도 소변의 pH를 감소시키지 않는 것으로 나타났습니다 [ 203 ].
3.15. 다른
철분 흡수를 증가시키기 위해 철분 함유 경구 제제에 비타민C를 첨가하는 경우가 많다[ 5 , 154 ]. 최근 메타 분석에서 수술 전후 비타민 C를 정맥 투여한 환자는 상당한 통증 감소와 모르핀 요구량 감소를 보였습니다 [ 204 ].
3.16. 독성
5~10g의 비타민 C를 단회 경구 투여하면 일시적인 삼투성 설사 및/또는 통증을 동반한 복부 팽만감이 발생하지만, 그렇지 않은 경우에는 그러한 고용량도 안전한 것으로 간주됩니다. 그러나 이는 권장되지 않습니다. 음식과 함께 섭취하면 이러한 부작용을 줄일 수 있습니다 [ 3 , 5 , 156 , 172 ]. 높은 용량, 특히 iv 용량은 동일한 메커니즘에 의해 다뇨증을 유발하는 것으로 설명됩니다[ 203 , 205 ]. 흥미롭게도 매우 높은 용량의 iv 비타민 C(1~200g 범위, 반복 투여)도 대부분의 환자에서 분명히 잘 견딥니다[ 206 ]. 비타민 C는 부분적으로 옥살산염으로 대사됩니다(그림 4) 인간 유기체에서. 비타민 C는 복용량에 따라 소변 내 옥살산 염 수치를 증가시키며 요로 결석 형성 가능성에 대한 우려가 있습니다. 이 질문은 초기 방법이 실험 인공물로 인해 소변의 옥살산염 수준을 과대평가했기 때문에 다소 논란의 여지가 있습니다[ 5 , 55 , 203 , 205 , 207 , 208 ]. 흥미롭게도 비타민 C의 비경구 제제에도 옥살산염이 포함될 수 있는데, 이는 시험관 내에서 더 높은 pH의 비타민 C로부터 옥살산염이 쉽게 형성되기 때문일 가능성이 높습니다[ 205 ]. 어쨌든, 요로 옥살산염은 칼슘 결석 형성에 중요한 역할을 하지만, 비타민 C를 다량 섭취하더라도 요로 결석 형성 위험은 매우 낮은 것으로 보입니다. 주된 이유는 일반적으로 결석이 발달하려면 장기간에 걸쳐 소변 내 옥살산염 농도가 높아야 하기 때문입니다. 그러나 일부 사람들은 더 높은 위험에 처할 수 있으므로 무시할 수 없습니다. 예를 들어, "요로 결석 형성자"에서 더 높은 기본 요중 옥살산염 수치가 발견되며, 마찬가지로 비타민 C 투여는 비결석 환자보다 이들 환자에서 더 높은 요중 옥살산염 수치를 유도합니다[ 203 , 206 , 207 , 208 ]. 전향적 코호트 연구에 따르면 1g보다 높은 비타민 C를 경구 섭취하면 결석 형성 위험이 41% 증가하는 것으로 나타났습니다[ 209 ]. 이러한 이유로 매일 1g보다 높은 용량의 비타민 C를 일상적으로 권장해서는 안 됩니다[ 5 ]. 주목할 만한 점은 고용량의 비타민 C가 요산염 배설을 일시적으로 증가시키는 것으로 기술된 것입니다[ 5 , 55 ].
정맥 내 비타민 C 또는 매우 높은 경구 비타민 C 용량은 포도당-6-인산염 결핍 환자에게 용혈을 촉진할 수 있습니다[ 5 ]. 경구 아스코르빈산은 발작성 야간 혈색소뇨증으로 고통받는 환자의 용혈을 악화시킬 수 있습니다 [ 210 ]. 시험관 내에서, 이들 환자의 적혈구 용해에 대한 비타민 C의 효과는 농도 의존적이며 낮은 농도에서는 악화되는 반면, 높은 농도에서는 억제가 발생했습니다 [ 105 , 210 ].
산모가 비타민 C를 많이 섭취하면 신생아에게 반동 괴혈병이 발생할 수 있다는 점도 언급해야 합니다[ 3 ].
3.17. 생물학적 물질 내 비타민 C 측정
일반적으로 생물학적 시료에서 L-아스코르빈산의 존재를 결정하는 것은 여러 변수의 간섭 가능성으로 인해 어려운 작업입니다. L-아스코르브산의 안정성이 주요 문제입니다. 비타민 C는 항산화제로 알려져 있기 때문에 인체 내에서 비타민 C가 디히드로아스코르빈산으로 산화되는 것은 산화 스트레스의 시험관 내 지표로 제안되었습니다. 그러나 산화는 다소 빠르게 발생하므로 샘플을 수집한 후에 인위적으로 발생하기도 합니다. 비록 데히드로아스코르브산이 L-아스코르브산보다 훨씬 더 안정적이지만, 여전히 2,3-디케토글루코네이트에서 비가역적인 가수분해를 겪을 수 있습니다.그림 4). 건강한 성인의 디하이드로아스코르브산 농도는 일반적 으로 L-아스코르빈산 농도의 2% 미만입니다 . 더욱이, 이들 분석물질의 물리화학적 특성이 다르기 때문에 두 가지를 동시에 결정하는 것은 어렵습니다. 따라서 동시 결정은 산화환원 반응 변환(전자의 산화/후자의 환원)과 후속 차감으로 한 샘플의 이중 분석을 통해 달성됩니다. 그러나 이 절차는 종종 특이성이 부족하고 다른 환원제의 간섭을 받기 쉽습니다. 이 문제는 다양한 탐지 기술을 결합하여 해결할 수 있습니다. 그러나 소변 내 비타민 C가 소변 줄무늬 검사를 방해할 수 있다는 점을 지적해야 합니다. 예를 들어, 비타민 C는 포도당, 백혈구, 아질산염 및 빌리루빈을 검출하는 동안 위양성 또는 위음성 결과를 유발할 수 있습니다 [ 212 ].
수용액 내 L-아스코르브산의 안정성은 빛, 온도, pH, 산소 및 금속 이온의 존재 등 다양한 요인에 의해 영향을 받을 수 있으며 이를 결정하는 동안 고려해야 합니다. 이와 관련하여, L-아스코르빈산의 농도는 자외선(80%까지 감소), 투명 용기에 있는 자연광(84%까지 감소), 갈색 플라스크에 노출되는 동안(96%까지 감소) 감소할 수 있습니다. 생물학적 물질에 관한 대부분의 연구에서는 수집 직후 4°C로 냉각된 시료를 사용했는데, 이는 L-아스크로빈산의 농도가 고온에서 급격히 감소하기 때문입니다. 이 샘플은 실온에서 1시간 동안만 안정할 수 있습니다. 생물학적 물질로부터 L-아스코르빈산을 추출하기 위해 공개된 프로토콜의 대부분은 L-아스코르빈산의 안정성을 향상시키기 위해 산성 pH 2.1을 사용합니다. 반면, L-아스코르빈산과 데히드로아스코르빈산은 모두 더 높은 농도에서 더 나은 안정성을 나타냅니다. 농도가 0.1mg/L보다 낮으면 안정성이 크게 감소합니다. L-아스코르빈산은 산화 효소와 금속 이온, 특히 Cu 2+ 및 Fe 2+가 있는 경우에도 분해될 수 있습니다 [ 213 , 214 ]. 혈액 수집을 위한 항응고제의 사용도 중요한 역할을 합니다. L-아스코르브산은 젤이나 불화물 항응고제에 불안정하기 때문에 얼음 위의 헤파린과 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA)이 가장 적합합니다[ 215 ]. 따라서 L-아스코르빈산과 데히드로아스코르빈산을 측정하기 위한 생물학적 물질을 처리할 때 분석물질의 분해를 방지하기 위해 여러 가지 예방 단계를 따라야 합니다. 일반적으로 시료는 저온의 어두운 용기에 담아 실험실로 신속하게 운반되어야 합니다. 메타인산 트리클로로아세트산, 호모시스테인, 트리플루오로아세트산, 옥살산 및 EDTA(원치 않는 금속 이온 킬레이트화용)와 같은 일부 안정제는 시료 보관 또는 준비 전에 종종 첨가됩니다. 때때로 이러한 물질은 완충제나 메탄올, 아세토니트릴과 같은 유기용매와 결합될 수도 있다[ 213 , 214 , 215 ]. 생물학적 시료에서 L-아스코르브산과 데히드로아스코르빈산의 안정성은 Pullar et al.에 의해 자세히 연구되었습니다. (2018) 및 Bernasconi et al. (2018) [ 216 , 217 ]. 예를 들어, 이 저자들은 혈액 세포에서 안정화된 혈장을 즉시 분리해야 할 필요성, 헤모글로빈에서 촉매 철의 방출로 인한 아스코르베이트 산화에 대한 용혈의 영향, 취급 중 EDTA 항응고제 샘플을 차갑게 유지할 필요성 등을 지적했습니다.
식품 및 의약품에서 L-아스코르빈산을 측정하는 다양한 방법이 발표되었습니다[ 218 , 219 , 220 , 221 ]. 그러나 생물학적 시료에서 비타민 C를 측정하는 것은 그 복잡성 때문에 더 많은 관심을 받지 못했습니다. 이를 결정하는 데 사용되는 가장 일반적인 생물학적 재료는 혈청, 혈장, 소변, 적혈구 및 백혈구, 모유 및 땀입니다 [ 222 , 223 ]. 최근 방법에는 일상적인 응용에 사용할 수 있는 상용 키트 외에 모세관 전기영동, 액체 크로마토그래피, 전기화학적 바이오센서가 포함됩니다. 인간 생체유체에서 비타민 C 측정에 사용되는 일부 선택된 방법은 다음과 같습니다.표 3.
감도와 우수한 선택성으로 인해 전기화학적 검출(ECD)과 결합된 모세관 전기영동(CE)은 생물학적 시료에서 AA를 측정하는 데 가장 널리 사용되는 기술 중 하나입니다. 그러나 높은 분리 전압은 전기화학적 검출을 방해할 수 있으며 바이오 매트릭스 샘플의 분석은 전극 표면을 오염시킬 수 있습니다. 디하이드로아스코르빈산은 전기화학적으로 비활성이기 때문에 이러한 방법은 L-아스코르빈산 측정에만 사용됩니다[ 224 ].
고성능 액체 크로마토그래피 HPLC(고성능 액체 크로마토그래피)에 의한 비타민 C 측정은 Nováková et al., 2008의 리뷰에 요약되어 있으며, 여기에 크로마토그래피 측정의 일반적인 측면이 자세히 요약되어 있습니다[ 256 ].
UV(자외선) 및 ECD(전기화학 검출)는 HPLC에 사용되는 가장 일반적인 검출 시스템입니다. 불행하게도 이들 중 어느 것도 단일 실행으로 L-아스코르브산과 데히드로아스코르빈산을 동시에 검출할 수 없습니다. L-아스코르빈산의 최대 흡광도는 pH에 따라 244~265nm 범위에 있습니다. 디히드로아스코르브산의 UV 검출은 185nm의 파장에서 흡수율이 낮기 때문에 사전 유도체화가 필요합니다. L-아스코르브산과 달리 데히드로아스코르브산은 전기화학적으로 비활성이며 ECD 검출도 불가능합니다 [ 256 ]. 형광 검출은 추가적인 시간이 소요되는 유도체화 단계가 필요하기 때문에 널리 사용되지 않습니다. 디히드로아스코르브산과 디메틸-o-페닐렌디아민의 특정 반응으로 형광성 퀴녹살린 유도체가 생성되며 이는 HPLC로 정량화됩니다[ 257 ]. 질량분석법(MS) 검출은 두 물질을 동시에 검출할 수 있음에도 불구하고 거의 사용되지 않았습니다. MS 검출을 통해 인간 체액에서 DHA 및 AA를 측정하는 몇 가지 방법만이 의학 문헌에 제시되었습니다[ 214 , 231 ]. LC-MS 분석법 개발의 어려움은 매트릭스 효과로 인한 신호 억제와 관련이 있지만 비표준 이온화 패턴과 같은 다른 요인으로 인해 복잡한 이온 종과 소스 내 상호 변환이 중요한 역할을 합니다. MS 검출은 일반적으로 전기분무 이온화를 사용하는 음성 모드에서 수행됩니다[ 213 , 214 ]. 일부 MS 검출 방법은 UV 검출과 유사한 방식으로 빼기 접근법을 사용합니다 [ 231 ]. 일반적으로 크로마토그래피 방법은 L-아스코르브산과 데히드로아스코르브산이 매우 친수성이어서 잘 유지되지 않는 역상 모드로 분리를 수행합니다. 샘플에서 AA의 분해를 방지하고 약간의 보유를 허용하려면 매우 낮은 pH가 필요합니다. 반면, 이러한 극성 종을 유지하는 데 더 적합한 이온 교환, 이온 쌍 및 이온 배제 크로마토그래피에는 이온쌍 시약, EDTA를 포함한 복잡한 이동상 구성 또는 인산염 또는 인산염과 같은 무기 완충액의 존재가 필요합니다. 붕산염 완충제. 이러한 시약은 모두 MS 검출과 호환되지 않습니다. 반면, 친수성 상호작용 액체 크로마토그래피(HILIC)는 L-아스코르브산을 측정하는 데 매우 편리합니다. 그러나 생물학적 분석 결과는 다소 부족합니다 [ 225 ].
HPLC 및 CE(모세관 전기영동) 분석 이전에 적용된 바이오매트릭스에 존재하는 L-아스코르브산 및 탈수소아스코르브산의 추출 기술은 간단하며 대부분 희석, 단백질 침전, 원심분리 및 여과로 구성됩니다. 시료 준비는 고체상 추출을 사용해 수행할 수도 있습니다[ 237 ]. 시료 준비 과정에서 표적 분석물질이 분해될 수 있으므로 안정제 및/또는 킬레이트제를 시료에 첨가해야 합니다[ 223 , 226 , 228 ].
L-아스코르빈산과 유사한 추출 및 분석 단계 모두에 적합한 화합물을 찾는 것이 어렵기 때문에 생물학적 물질에서 L-아스코르빈산을 결정하는 데 내부 표준품이 일상적으로 사용되지 않습니다. 예를 들어, 입체이성질체인 이소아스코르브산(그림 1B), 생물 분석에 사용되었습니다. 그러나 일부 생물학적 시료에는 자연적으로 존재할 수도 있습니다. L-아스코르브산과 유사한 산화환원 반응을 겪을 수 있음에도 불구하고 트리스(2-카르복시에틸)포스핀 염산염과 같은 다른 물질도 사용되었습니다. 따라서 내부 표준물질의 정량화가 어렵다[ 213 , 225 ]. 이 문제는 MS 검출 중에 안정적인 동위원소 표지 내부 표준을 사용하여 해결할 수 있습니다.
전기화학 센서는 비타민 C 측정을 탐구하는 데 있어 광범위한 영역입니다. 불행하게도 그들은 생물학적 샘플에 사용되어 일상적인 실제 적용이 아닌 사용 가능성을 보여주기 위해 사용되었습니다. 그럼에도 불구하고 단순성, 비용 효율성, 고감도, 소형화 용이성, 신뢰성 및 재현성과 같은 많은 장점을 가지고 있습니다. 더욱이 전극 나노물질의 최근 혁신은 민감도와 선택도를 모두 향상시켰고 생물학적 물질에서 L-아스코르브산 검출을 위한 가장 민감한 기술 중 하나를 탄생시켰습니다. 단점으로는 일상적인 실습이나 대규모 임상 연구에서 이러한 센서를 사용하는 것이 아직 테스트되지 않았습니다. 이와 관련하여, 살아있는 세포에서 Fe 3+ 이온 및 L-아스코르브산 검출을 결정하기 위한 비용 효율적인 탄소 양자점 제조는 196 nmol/L의 검출 한계를 보여주었다[ 258 ].
마지막으로, 상업적으로 이용 가능한 비타민 C 키트는 일상 및 연구 임상 응용 분야에서 자주 사용됩니다.
이러한 상용 키트는 다음과 같이 분류될 수 있습니다.
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HPLC-UV 키트: 이 키트에는 크로마토그래피 컬럼, 이동상, 추출 시약 및 대조 물질이 포함되어 있습니다. 이는 일반적으로 역상 모드를 기반으로 하며 다른 유형의 L-아스코르브산 키트보다 선택성과 특이성이 더 높습니다. 그러나 복잡한 계측이 필요하고 가격이 매우 비쌉니다.
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비색 키트: 광범위한 생물학적 체액, 조직 및 세포에서 L-아스코르브산을 검출할 수 있습니다. 96웰 또는 딥스틱 형식으로 제공됩니다[ 250 ]. 결정은 강한 흡광도를 나타내는 화합물을 생성하기 위해 비색 프로브를 사용하여 철을 킬레이트화하는 방법을 기반으로 합니다. FRASC L-아스코르브산 분석 키트 II 제조업체는 검출 임계값이 0.2~20nmol이라고 주장합니다.
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ELISA 키트: 고전적인 ELISA 유형 면역 키트는 항원-항체 상호 작용을 기반으로 합니다. 경쟁력 있는 ELISA 키트는 다클론 항 비타민 C 항체와 비타민 C-HRP 접합체를 활용합니다. 주요 단점은 비용과 선택성을 감소시키는 간섭과의 상호 작용 가능성입니다.
4. 결론
비타민 C는 주로 다양한 감염에 대한 예방 활동과 함께 면역력 강화 효과, 심혈관 질환 및 암을 포함한 기타 질병에 대한 가능한 효과로 인해 매우 인기 있는 일반의약품이 되었습니다. 후자는 전통적으로 항산화 특성과 연관되어 있으며 시험관 내에서 반복적으로 확인되었습니다. 그러나 비타민 C가 산화촉진제 역할을 할 수도 있다는 점을 언급해야 합니다. 이 효과는 고용량에서 뚜렷이 나타나며 정맥 주사 시 항암제로 사용할 수 있는 기반이 되는 것 같습니다. 심혈관 보호 효과가 있다는 주장도 있지만 확실한 증거는 없습니다. 다양한 감염에 대한 비타민 C의 보호 효과는 일반적으로 낮지만 일부 특정 조건에서는 명백할 수 있습니다. 비타민 C는 결합 조직의 올바른 형성과 호르몬 합성을 포함하여 여러 과정에 관여하는 많은 효소에 대한 필수 또는 최적의 보조 인자입니다. 최근 여러 후성유전학적 과정에서 그 역할이 밝혀졌습니다. 향후 연구에서는 이러한 과정에서 비타민 C의 역할을 더욱 심층적으로 명시하게 될 것입니다. 결론적으로, 비타민 C는 대체로 무독성이지만 드물지만 잘 문서화된 신장 결석 형성 및 신생아의 반동 괴혈병 때문에 고용량은 피해야 합니다.
저자 기여
개념화, PM 해당 장의 저자: 출처 - KM, 비타민 C의 역학 - PM 및 JP 생리적 기능. - EJ 및 PM 비타민 C 결핍 - PM 치료제에서 비타민 C의 사용 가능 - MD 및 PM 독성 - PM 및 FR 비타민 결정 생물학적 자료의 C - LKK, LJ, LM 및 LN 작성 - 원본 초안 준비, PM, MD, EJ, LKK, LJ, JP 및 KM 작성 - 검토 및 편집, PM, LN, LM, FR 및 MD 감독 , PM 및 LN 프로젝트 관리, PM 및 LN 자금 조달, PM, LN 및 LKK 모든 저자는 출판된 원고 버전을 읽고 동의했습니다.
자금 조달
이 오픈 액세스 리뷰 논문은 유럽 연합의 Erasmus+ 프로그램, 핵심 조치 2: 전략적 파트너십, 프로젝트 번호 2020-1-CZ01-KA203-078218의 지원을 받았습니다. 저자는 또한 ERDF가 공동 자금을 지원하는 EFSA-CDN 프로젝트(CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_019/0000841)의 지원을 인정합니다. MH CZ-DRO(UHHK, 00179906) 덕분에 LKK와 LJ가 감사드립니다.
비타민 C 생리학: 알려진 것과 알려지지 않은 것 그리고 골디락스
더 이상 사람들에게 ‘자신을 숨기지 않기로 결심’ 성소수자
