니코틴아마이드

1. 개요

니코틴아마이드는 니아신 결핍으로 인한 펠라그라 치료, 여드름 치료, 피부암 위험 감소 등 다양한 의학적 용도로 사용되는 물질이다. 피부 미용에도 활용되며, 화장품 성분으로 미백 및 주름 개선 효과를 나타낸다. 니코틴아마이드는 조효소인 NADH/NAD+와 NADPH/NADP+의 구성 성분으로, 생명체 내 산화 환원 반응에 중요한 역할을 한다. 식품을 통해서도 섭취 가능하며, 부작용은 드물지만 과다 섭취 시 간 손상을 일으킬 수 있다.

2. 의학적 용도

니코틴아마이드는 니아신 결핍으로 인해 발생하는 펠라그라 치료에 사용된다. 여드름 치료에도 사용되는데, 항염증 작용을 통해 효과를 나타낸다.

니코틴아마이드는 시험관 내에서 인간 각질 세포의 세라마이드 생합성을 증가시키고, 생체 내에서는 표피 투과 장벽을 개선한다. 2% 농도의 국소 니코틴아마이드를 2주 및 4주 동안 사용했을 때 피지 분비율을 감소시키는 효과가 나타났다. 니코틴아마이드는 여드름균(Cutibacterium acnes)에 의한 톨 유사 수용체 2 활성화를 억제하여 염증성 인터류킨-8 생성을 감소시킨다.

고위험군 환자에서 니코틴아마이드 복용은 흑색종을 제외한 피부암의 위험을 감소시키는 것으로 나타났다. 수포성 유천포창, 건선 등 여러 피부 질환에 대한 연구도 진행되었다.

니코틴아마이드는 여드름, 주사비, 자가면역 수포성 질환, 노화 피부 및 아토피 피부염 치료에 잠재적인 역할을 할 수 있다는 증거가 있다. 니코틴아마이드는 방사선 또는 화학 요법으로 유도된 DNA 가닥 절단의 재결합에 관련된 효소인 폴리(ADP-리보스) 중합효소(PARP-1)를 억제한다. ARCON(가속 방사선 요법, 카보겐 흡입 및 니코틴아마이드)은 암 연구에 사용되었다.

2.1. 니아신 결핍

니코틴아마이드는 니아신 결핍으로 인해 발생하는 펠라그라의 치료에 사용된다.

2.2. 여드름

니코틴아마이드 크림은 항염증 작용을 통해 여드름 치료에 사용된다.

니코틴아마이드는 시험관 내 인간 각질 세포에서 세라마이드 생합성을 증가시키고 생체 내 표피 투과 장벽을 개선한다. 2% 국소 니코틴아마이드를 2주 및 4주 동안 사용한 결과 피지 분비율 감소에 효과적인 것으로 나타났다. 니코틴아마이드는 여드름균(Cutibacterium acnes)에 의한 톨 유사 수용체 2의 활성화를 억제하여 궁극적으로 염증성 인터류킨-8 생성을 감소시키는 것으로 나타났다.

보통 여드름에 대해, 2017년의 리뷰에서 다음과 같은 결과가 발견되었다.

또한, 같은 해의 다른 리뷰에서는 니코틴아미드는 지성 피부에, 클린다마이신은 그렇지 않은 경우에 더 효과적이었다는 결과가 발견되었다. 또한 니코틴산아미드와 인지질을 사용한 연구가 있었다.

2.3. 피부암

니코틴아마이드 복용은 고위험군 환자에서 흑색종을 제외한 피부암의 위험을 감소시키는 것으로 나타났다.

2.4. 기타 피부 질환

수포성 유천포창, 건선 등 여러 피부 질환에 대한 연구가 진행되었다.

니코틴아마이드가 여드름, 주사비, 자가면역 수포성 질환, 노화 피부 및 아토피 피부염 치료에 잠재적인 역할을 할 수 있다는 증거가 있다. 니코틴아마이드는 방사선 또는 화학 요법으로 유도된 DNA 가닥 절단의 재결합에 관련된 효소인 폴리(ADP-리보스) 중합효소(PARP-1)를 억제한다. ARCON(가속 방사선 요법, 카보겐 흡입 및 니코틴아마이드)은 암 연구에 사용되었다.

3. 부작용

니코틴아마이드는 부작용이 거의 없다. 일반적인 용량은 임신 중에도 안전하다. 3g/일 이상의 매우 높은 용량에서는 급성 간 독성이 적어도 한 건의 사례에서 기록되었다. 성인이 니코틴아미드를 하루에 3g 이상 섭취하면, 간 손상을 일으킬 수 있다.

4. 화학적 특성

니코틴아마이드는 피리딘 고리에 1차 아미드기가 메타 위치에 부착된 구조를 가지며, 니코틴산의 아미드이다. 방향족 화합물로서, 친전자성 치환 반응과 두 작용기 변환을 겪는다. 유기합성에 보고된 반응의 예로는, N-옥사이드를 거치는 2단계 과정을 통해 2-클로로니코티노니트릴을 제조하는 것이 있다.

니코티노니트릴과 오산화 인의 반응, 3-아미노피리딘과 브롬, 수산화 나트륨으로 in situ에서 제조된 차아염소산 나트륨 용액과의 반응을 통해서도 제조된다.

4.1. 산업적 생산

니코틴니트릴의 가수분해는 니트릴 수화 효소에 의해 촉매되며, 이는 로도코쿠스 로도크로우스 J1에서 유래한다. 이 효소는 아미드가 니코틴산으로 추가 가수분해되는 것을 피할 수 있으므로 더욱 선택적인 합성을 가능하게 한다. 이렇게 생산된 니코틴아마이드는 연간 3500ton이 동물 사료로 사용된다. 니코틴아마이드는 니코틴산으로부터도 만들 수 있다. 울만 공업화학 백과사전에 따르면, 2014년에 전 세계적으로 31000ton의 니코틴아마이드가 판매되었다.

5. 생화학적 역할

조효소 니코틴아마이드 아데닌 디뉴클레오티드(NADH/NAD⁺)의 구성 성분인 니코틴아마이드는 생명체에 매우 중요합니다. 세포 내에서 니코틴아마이드는 NAD⁺와 니코틴아마이드 아데닌 디뉴클레오티드 인산(NADP⁺)에 통합됩니다. NAD⁺와 NADP⁺는 광범위한 효소적 산화 환원 반응의 조효소이며, 특히 해당과정, 시트르산 회로, 전자 전달계에서 중요한 역할을 합니다. 인체가 니코틴아마이드를 섭취하면, 일련의 반응을 거쳐 NAD로 전환된 후, NADP⁺를 형성하기 위한 변환을 거치게 됩니다. 이러한 NAD⁺ 생성 방식을 재활용 경로라고 합니다. 하지만 인체는 니코틴아마이드 섭취 없이 아미노산 트립토판과 니아신으로부터 NAD⁺를 생성할 수 있습니다.

NAD⁺는 영양소와 세포의 에너지 통화인 아데노신 삼인산(ATP) 사이의 에너지 상호 변환을 매개하는 전자 전달체 역할을 합니다. 산화 환원 반응에서 조효소의 활성 부분은 니코틴아마이드입니다. NAD⁺에서 방향족 니코틴아마이드 고리의 질소는 아데닌 디뉴클레오티드와 공유 결합합니다. 질소에 대한 형식 전하는 방향족 고리의 다른 탄소 원자의 공유 전자에 의해 안정화됩니다. 수소화물 원자가 NADH를 형성하기 위해 NAD⁺에 추가되면 분자는 방향족성을 잃어 상당한 안정성을 잃습니다. 이 더 높은 에너지 생성물은 나중에 수소화물을 방출하여 에너지를 방출하며, 전자 전달계의 경우 아데노신 삼인산을 형성하는 데 도움을 줍니다.

NADH 1몰이 산화되면 158.2kJ의 에너지가 방출됩니다.

NADH 및 NAD⁺ 구조에서 매우 중요한 부분이며, 여기서 산화된 NAD⁺ 형태의 N-치환 방향족 고리는 수소화물 공격을 받아 NADH를 형성하기 위해 환원됩니다. NADPH/NADP⁺ 구조는 동일한 고리를 가지며 유사한 생화학 반응에 관여한다.

세포에서 니아신은 NAD와 NADP로부터 통합되는데, 니코틴아마이드와 니코틴산의 경로는 매우 유사합니다. NAD⁺와 NADP⁺는 효소적 산화 환원 반응에서 널리 사용되는 조효소입니다.

6. 식품 공급원

니코틴아마이드는 육류, 생선, 견과류, 버섯을 비롯해 일부 채소에도 소량 함유되어 있다. 곡물 및 기타 식품에 흔히 첨가된다. 많은 종합 비타민에는 20~30mg의 비타민 B₃가 포함되어 있으며, 더 높은 복용량으로도 섭취할 수 있다.

7. 화장품 및 미용

대한민국에서는 미백, 주름 개선 기능성 화장품 원료로 승인되어 사용되고 있다. 니코틴아마이드는 멜라노솜 전이를 35% - 68% 억제하여 색소 침착을 감소시킨다. 30명의 건강한 여성을 대상으로 한 무작위 대조 시험에서는 주름을 감소시켰으며, 50명을 대상으로 한 시험에서는 주름, 색소 침착, 황색을 감소시키고 탄력을 향상시켰다.

2018년 리뷰에 따르면, 무작위 대조 시험에서 겨드랑이 색소 침착에 대해 니코틴아마이드는 24%, 데소니드(스테로이드 외용제)는 30%, 위약은 6%의 개선 효과를 보였다. 또 다른 무작위 대조 시험에서는 트라넥삼산과 니코틴아마이드를 배합한 크림을 사용하여 42명의 한국인 여성의 얼굴에 있는 불규칙한 색소 침착을 감소시켰다.