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콜린 (화합물)

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목차

1. 개요

콜린은 4급 암모늄 양이온으로, 세포막, 신경전달물질 아세틸콜린, 메틸기 공여체 S-아데노실메티오닌(SAM)을 생성하는 데 필수적인 영양소이다. 콜린은 체내에서 일부 합성되지만, 음식으로 섭취해야 하며, 결핍 시 지방간, 근육 손상을 유발할 수 있다. 과다 섭취 시 트리메틸아민(TMA)으로 인해 생선 냄새가 날 수 있다. 콜린은 뇌 발달, 신경관 결손 예방, 심혈관 질환 및 암 예방과 관련이 있으며, 임신과 수유 중에는 그 중요성이 더욱 커진다.

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콜린 (화합물) - [화학 물질]에 관한 문서
명칭
IUPAC 명칭2-하이드록시에틸(트라이메틸)아자늄
PIN2-하이드록시-N,N,N-트라이메틸에탄-1-아미늄
기타 명칭빌리뉴린
(2-하이드록시에틸)트라이메틸암모늄
2-하이드록시-N,N,N-트라이메틸에탄아미늄
식별자
IUPHAR 리간드4551
베일스타인 등록번호1736748
CAS 등록번호62-49-7
ChEBI15354
ChemSpider299
DrugBankDB00122
EC 번호200-535-1
Gmelin324597
KEGGC00114
UNIIN91BDP6H0X
ChEMBL920
표준 InChI1S/C5H14NO/c1-6(2,3)4-5-7/h7H,4-5H2,1-3H3/q+1
표준 InChIKeyOEYIOHPDSNJKLS-UHFFFAOYSA-N
PubChem CID305
SMILESC[N+](C)(C)CCO
특성
겉모습해당 없음
화학식[(CH3)3NCH2CH2OH]+
탄소 (C)5
수소 (H)14
질소 (N)1
산소 (O)1
용해도해당 없음
기타 용해도해당 없음
구조
배위질소 원자에서 사면체 분자 기하
위험성
외부 SDS4
LD503–6 g/kg (쥐, 경구)
주요 위험부식성 물질
NFPA 704NFPA-S: COR
NFPA-F: 1
NFPA-R: 0
NFPA-H: 3
GHS 그림 문자해당 없음
신호어위험
H 문구H314
P 문구P260, P264, P280, P301+P330+P331, P303+P361+P353, P304+P340, P305+P351+P338, P310, P321, P363, P405, P501
이미지 정보
콜린 양이온 골격식
콜린 양이온 골격식
볼-앤-스틱 모델
볼-앤-스틱 모델

2. 화학

콜린은 4급 암모늄 양이온으로, 수용성 4급 암모늄 화합물 계열에 속한다.[2] 콜린 계열의 모 화합물로, 동일한 질소 원자에 세 개의 메틸기가 부착된 에탄올아민 잔기로 구성된다.[1][2] 수산화 콜린은 콜린 염기로 알려져 있으며, 흡습성이 있어 무색의 점성 수화 시럽 형태로 자주 발견되고 트라이메틸아민 (TMA) 냄새가 난다. 콜린 수용액은 안정적이지만, 천천히 에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 및 TMA로 분해된다.[2]

염화 콜린은 TMA를 2-클로로에탄올로 처리하여 제조할 수 있다.[2] 콜린은 역사적으로 레시틴의 가수분해와 같은 천연 자원에서 생산되었다.[2]

2. 1. 구조

콜린은 4급 암모늄 양이온이다. 콜린은 수용성 4급 암모늄 화합물 계열이다.[2] 콜린은 콜린 계열의 모 화합물로, 동일한 질소 원자에 세 개의 메틸기가 부착된 에탄올아민 잔기로 구성된다.[1][2] 수산화 콜린은 콜린 염기로 알려져 있다. 이는 흡습성이 있으며, 따라서 무색의 점성 수화 시럽 형태로 자주 발견되며, 트라이메틸아민 (TMA) 냄새가 난다. 콜린 수용액은 안정적이지만, 화합물은 천천히 에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 및 TMA로 분해된다.[2]

콜린은 다음 표시식으로 표시되는 4급 암모늄 양이온이다.

: (CH3)3N+(CH2)2OH X-

여기서 X-는 염화물 이온, 수산화물 이온, 주석산 이온과 같은 음이온이다.

2. 2. 합성

콜린은 4급 암모늄 양이온이다. 수용성 4급 암모늄 화합물 계열에 속한다.[2] 콜린은 콜린 계열의 모 화합물로, 동일한 질소 원자에 세 개의 메틸기가 부착된 에탄올아민 잔기로 구성된다.[1][2] 수산화 콜린은 콜린 염기로 알려져 있다. 흡습성이 있어 무색의 점성 수화 시럽 형태로 자주 발견되며, 트라이메틸아민 (TMA) 냄새가 난다. 콜린 수용액은 안정적이지만, 화합물은 천천히 에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 및 TMA로 분해된다.[2]

염화 콜린은 TMA를 2-클로로에탄올로 처리하여 제조할 수 있다.[2]

콜린은 역사적으로 레시틴의 가수분해와 같은 천연 자원에서 생산되었다.[2]

3. 생리적 기능 및 대사

콜린은 생물체에 널리 분포하며, 대부분의 동물에서 콜린 인지질은 세포막, 세포 소기관의 막, 극저밀도 지단백질(VLDL)의 필수 구성 요소이다.[2] 콜린은 인간과 다른 많은 동물에게 필수 영양소이다.[2] 인간은 콜린을 일부 ''드 노보'' 합성할 수 있지만, 건강을 유지하기 위해서는 식단에서 추가적인 콜린이 필요하다.[2]

콜린 및 그 대사 물질은 다음과 같은 세 가지 중요한 생리적 기능을 갖는다.



콜린은 신경전달물질인 아세틸콜린과 보편적인 메틸 공여체인 ''S''-아데노실메티오닌(SAM)을 생성하는 데 필요하다. SAM은 메틸화되면 S-아데노실 호모시스테인으로 변환된다.[2]
CH3･: 메틸기


Choline: 콜린


Homocystein:호모시스테인


Methionine:메티오닌


Methylation: 메틸화


Phosphatidylcholine: 레시틴(인지질)


THF:테트라하이드로엽산]]

콜린은 소장에서 흡수되며, 흡수되지 않은 콜린은 장내 미생물에 의해 트리메틸아민으로 분해될 수 있다. 트리메틸아민은 간에서 트리메틸아민 ''N''-산화물(TMAO)로 산화된다. 대식세포는 TMAO의 농도에 따라 콜레스테롤 흡수를 자극받아 죽상동맥경화증을 유발할 수 있다.[64]

콜린은 포스파티딜콜린 및 스핑고미엘린과 같은 다양한 인지질로 변환된다.[2][3] 이들은 모든 세포막과 대부분의 세포 소기관 막에서 발견된다.[24] 포스파티딜콜린은 세포막의 구조적으로 중요한 부분이며, 사람의 경우 인지질의 40–50%가 포스파티딜콜린이다.[14]

콜린은 폐 계면활성제의 합성에 필요한데, 폐 계면활성제는 주로 포스파티딜콜린으로 구성된 혼합물로 폐 탄력성에 관여한다. 또한 담즙으로 배설되며, 담즙산 염과 함께 계면활성제로 작용하여 지질의 창자 흡수를 돕는다.[24]

콜린 결핍 증상은 비알코올성 지방간 질환과 근육 손상을 유발한다.[2] 반면 콜린 과다 섭취 (하루 7.5g 이상)는 저혈압, 발한, 설사, 생선 냄새를 유발할 수 있다.[2][14]

콜린은 간에 침착한 지방을 다른 물질로 바꾸어 혈액으로 내보내어 지방간을 예방한다. 또한 혈관을 확장시켜 혈압을 내리고 콜레스테롤이 혈관에 들러붙는 것을 방지하여 고혈압, 고지혈증, 동맥경화 등을 예방한다. 하루 500mg 정도가 필요하다.

3. 1. 생합성

식물에서 콜린의 ''드 노보'' 생합성의 첫 번째 단계는 세린이 탈카복실화되어 에탄올아민으로 변환되는 과정이며, 이는 세린 탈카복실효소에 의해 촉매된다.[4] 에탄올아민으로부터 콜린 합성은 세 개의 병렬 경로에서 일어날 수 있으며, 여기서 메틸기 전이 효소에 의해 촉매되는 세 개의 연속적인 ''N''-메틸화 단계가 자유 염기,[5] 인산 염기,[6] 또는 포스파티딜 염기에서 수행된다.[7] 메틸기의 공급원은 ''S''-아데노실-메티오닌이며, ''S''-아데노실-호모시스테인이 부산물로 생성된다.[8]

식물에서 콜린의 생합성


인간과 대부분의 다른 동물에서 콜린의 ''드 노보'' 합성은 포스파티딜에탄올아민 N-메틸전이효소 (PEMT) 경로를 통해 진행되지만,[14] 생합성만으로는 인간의 요구량을 충족하기에 충분하지 않다.[49] 간 PEMT 경로에서 3-포스포글리세레이트 (3PG)는 아실기 2개를 아실-CoA로부터 받아 포스파티드산을 형성한다. 이것은 시티딘 삼인산과 반응하여 시티딘 이인산-디아실글리세롤을 형성한다. 이의 수산기는 세린과 반응하여 포스파티딜세린을 형성하고, 이는 탈카복실화되어 에탄올아민을 생성하고, 포스파티딜에탄올아민 (PE)이 형성된다. PEMT 효소는 세 개의 메틸기를 세 개의 ''S''-아데노실 메티오닌 (SAM) 공여자로부터 포스파티딜에탄올아민의 에탄올아민기로 이동시켜 포스파티딜콜린 형태의 콜린을 형성한다. 세 개의 ''S''-아데노실호모시스테인 (SAH)이 부산물로 형성된다.[14]

콜린은 더 복잡한 전구체로부터 방출될 수도 있다. 예를 들어, 대부분의 세포 유형에서 포스파티딜콜린 (PC)은 콜린 (Chol)으로 가수분해될 수 있다. 콜린은 또한 CDP-콜린 경로에 의해 생성될 수 있으며, 세포질 콜린 키나아제 (CK)는 ATP와 함께 콜린을 인산화하여 포스포콜린 (PChol)을 생성한다.[24] 이는 간 및 신장과 같은 일부 세포 유형에서 발생한다. 콜린-인산 시티딜릴전이효소 (CPCT)는 PChol을 시티딘 삼인산(CTP)과 함께 CDP-콜린 (CDP-Chol)으로 변환한다. CDP-콜린과 디글리세리드는 디아실글리세롤 콜린포스포전이효소 (CPT)에 의해 PC로 변환된다.[14]

인간의 경우, 특정 PEMT 효소 돌연변이와 에스트로겐 결핍 (종종 폐경으로 인해 발생)은 콜린에 대한 식이 요구량을 증가시킨다. 설치류의 경우, 포스파티딜콜린의 70%는 PEMT 경로를 통해 형성되고, 30%는 CDP-콜린 경로를 통해 형성된다.[14] 유전자 제거 생쥐에서 PEMT 비활성화는 이들을 식이 콜린에 완전히 의존하게 만든다.[24]

3. 2. 흡수

콜린은 소장에서 SLC44A1(CTL1) 막 단백질을 통해 촉진 확산으로 흡수되며, 이는 콜린 농도 기울기 및 장세포 막의 전위차에 의해 제어된다. SLC44A1은 콜린 수송 능력이 제한적이어서, 고농도에서는 일부가 흡수되지 않고 남는다.[14] 흡수된 콜린은 문맥을 통해 장세포를 떠나 간을 거쳐 전신 순환으로 들어간다. 흡수되지 않은 콜린은 장내 미생물에 의해 트리메틸아민으로 분해되며, 이는 간에서 트리메틸아민 ''N''-산화물로 산화된다.[14]

포스포콜린과 글리세로포스포콜린은 포스포리파아제에 의해 콜린으로 가수분해되어 문맥으로 들어간다. 이들은 수용성이기 때문에, 일부는 변화 없이 문맥으로 배출된다. 지용성 콜린 함유 화합물 (포스파티딜콜린 및 스핑고미엘린)은 포스포리파아제에 의해 가수분해되거나, 유미입자에 포함되어 림프로 들어간다.[14]

3. 3. 수송

인간의 몸에서 콜린은 혈액 내에서 자유 이온 형태로 이동한다. 콜린을 함유한 인지질이나 글리세로포스포콜린과 같은 다른 물질들은 혈액 지단백질을 통해 운반된다. 건강한 금식 상태의 성인의 혈장 속 콜린 농도는 리터당 7–20 마이크로몰(μmol/L)이며, 평균 10 μmol/L이다. 이 농도는 조절되지만, 콜린 섭취와 부족에 따라 변한다. 콜린을 섭취하면 약 3시간 동안 농도가 상승한다. 금식 상태의 성인 혈장 내 포스파티딜콜린 농도는 1.5–2.5 mmol/L이다. 콜린 섭취는 자유 콜린 농도를 약 8–12시간 동안 높이지만, 포스파티딜콜린 농도에는 큰 영향을 주지 않는다.[14]

콜린은 물에 잘 녹는 이온이기 때문에, 기름 성분인 세포막을 통과하기 위해서는 수송체가 필요하다. 세 가지 종류의 콜린 수송체가 알려져 있다.[9]

  • SLC5A7
  • CTL: CTL1 (SLC44A1), CTL2 (SLC44A2), CTL4 (SLC44A4)
  • OCT: OCT1 (SLC22A1), OCT2 (SLC22A2)


SLC5A7은 나트륨(Na+)과 ATP를 이용하는 수송체이다.[9][14] 이들은 콜린에 대해 높은 결합 친화도를 가지며, 주로 뉴런으로 콜린을 운반하여 아세틸콜린 생성에 간접적으로 관여한다.[14] 이 수송체의 기능에 문제가 생기면 아세틸콜린 부족으로 인해 폐와 다른 근육이 유전적으로 약해진다. 넉아웃 마우스 실험에서 이 수송체의 기능 장애는 청색증과 마비를 일으켜 쉽게 죽음에 이르게 한다.[10]

CTL1은 콜린에 대해 중간 정도의 친화도를 가지며, 창자, 간, 신장, 태반, 미토콘드리아 등 거의 모든 조직에서 콜린을 운반한다. CTL1은 포스파티딜콜린과 트리메틸글리신 생성에 필요한 콜린을 공급한다.[14] CTL2는 특히 혀, 신장, 근육, 심장의 미토콘드리아에서 발견된다. 이들은 콜린이 트리메틸글리신으로 산화되는 과정에 관여한다. CTL1과 CTL2는 아세틸콜린 생성과 관련이 없지만, 혈액-뇌 장벽을 통해 콜린을 함께 운반한다. CTL2만이 장벽의 뇌 쪽에 존재하며, 뉴런에서 혈액으로 과도한 콜린을 제거하는 역할도 한다. CTL1은 장벽의 혈액 쪽과 별아교세포, 뉴런의 막에만 존재한다.[9]

OCT1과 OCT2는 아세틸콜린 생성과 관련이 없다.[14] 이들은 낮은 친화도로 콜린을 운반한다. OCT1은 주로 간과 신장에서, OCT2는 신장과 뇌에서 콜린을 운반한다.[9]

3. 4. 저장

콜린은 세포막과 세포 소기관에 인지질 형태로 저장되며, 세포 내에서는 포스파티딜콜린과 글리세로포스포콜린 형태로 저장된다.[14]

3. 5. 배설

콜린을 2g~8g 투여하더라도 인체에서 소변으로 배출되는 콜린은 거의 없다. 배설은 신장 내에서 일어나는 수송체를 통해 일어난다. 트리메틸글리신은 간과 신장에서 탈메틸화되어 디메틸글리신이 된다(테트라히드로엽산이 메틸기 중 하나를 받는다). 메틸글리신이 생성되어 소변으로 배설되거나 탈메틸화되어 글리신이 된다.[14]

3. 6. 주요 기능

콜린은 생물체에 널리 분포하며, 대부분의 동물에서 콜린 인지질은 세포막, 세포 소기관의 막, 극저밀도 지단백질(VLDL)의 필수 구성 요소이다.[2] 콜린은 세포막을 구성하는 인지질, 신경 전달 물질인 아세틸콜린, 삼투압 조절제인 트리메틸글리신(베타인)과 같은 필수 세포 구성 요소 및 신호 분자의 전구체 역할을 한다. 트리메틸글리신은 메틸기의 공급원으로 작용하여 ''S''-아데노실메티오닌(SAM)의 생합성에 참여한다.

콜린은 포스파티딜콜린 및 스핑고마이엘린과 같은 다양한 인지질로 변환된다.[2][3] 이들은 모든 세포막과 대부분의 세포 소기관 막에서 발견된다.[24] 포스파티딜콜린은 세포막의 구조적으로 중요한 부분이며, 사람의 경우 인지질의 40–50%가 포스파티딜콜린이다.[14] 콜린 인지질은 콜레스테롤과 함께 세포막에서 지질 뗏목을 형성하는데,[2] 뗏목은 콜린성 수용체 및 수용체 신호 전달 효소의 중심이다.[2][24] 포스파티딜콜린은 극저밀도 지단백질의 합성에도 필요하다.[14]

콜린은 폐 계면활성제의 합성에 필요한데, 폐 계면활성제는 주로 포스파티딜콜린으로 구성된 혼합물로 폐 탄력성, 즉 폐 조직의 수축 및 팽창 능력에 관여한다. 폐 조직의 포스파티딜콜린 결핍은 급성 호흡 곤란 증후군과 관련이 있다.[13] 포스파티딜콜린은 담즙으로 배설되며, 담즙산 염과 함께 계면활성제로 작용하여 지질의 창자 흡수를 돕는다.[24]

콜린은 근육 수축, 기억, 신경 발달에 필수적인 신경전달물질인 아세틸콜린의 전구체이다.[2][3][14] 다만, 다른 형태의 콜린에 비해 인체 내 아세틸콜린의 양은 적다.[24] 뉴런은 아세틸콜린 생성을 위해 세포막에 인지질 형태로 콜린을 저장한다.[14]

사람의 간 미토콘드리아에서 콜린은 콜린 산화 효소에 의해 글리신 베타인 알데히드로 비가역적으로 산화된다. 이는 미토콘드리아 또는 세포질 베타인 알데히드 탈수소 효소에 의해 트리메틸글리신으로 산화된다.[14] 트리메틸글리신은 필수적인 삼투압 조절제이며, BHMT-효소의 기질로 작용하여 호모시스테인을 메티오닌으로 메틸화한다. 이는 ''S''-아데노실메티오닌(SAM)의 전구체이다. SAM은 생물학적 메틸화 반응에서 흔히 사용되는 시약으로, DNA의 구아니딘과 특정 히스톤의 라이신을 메틸화한다. 따라서 유전자 발현 및 후성 유전 조절에 관여하며, 콜린 결핍은 혈액 내 호모시스테인 수치 증가 및 SAM 수치 감소로 이어진다.[14]
CH3･: 메틸기


Choline: 콜린


Homocystein:호모시스테인


Methionine:메티오닌


Methylation: 메틸화


Phosphatidylcholine: 레시틴(인지질)


THF:테트라하이드로엽산]]

콜린 및 그 대사 물질은 세포막 구조 보존 및 세포 신호 전달, 아세틸콜린 합성, S-아데노실메티오닌을 합성하는 대사 경로에 관여하는 트리메틸글리신(베타인)을 통한 메틸기의 주요 원료로서 중요한 역할을 한다.

콜린이 신체에 의해 대사될 때, 생선 냄새가 나는 화합물 트리메틸아민이 생성될 수 있다. 따라서 보충제로 하루 10~16g 등 대량의 콜린을 섭취할 경우, 체취에서 생선 냄새가 날 수 있다.

4. 섭취

콜린은 식품에서 유리 양이온 형태나 포스파티딜콜린 같은 인지질 형태로 존재한다. 모유는 콜린이 풍부하며, 완전 모유 수유는 아기에게 하루 약 120mg의 콜린을 공급한다.[2][3] 산모의 콜린 섭취량에 따라 모유의 콜린 함량이 변한다.[14] 분유에는 콜린이 충분히 함유되어 있을 수도, 그렇지 않을 수도 있다. EU와 미국에서는 모든 유아용 조제분유에 100kcal당 최소 7mg의 콜린 첨가를 의무화하고 있으며, EU에서는 100kcal당 50mg을 초과할 수 없다.[14][15]

트리메틸글리신은 콜린의 기능적 대사 물질로, 영양학적으로 콜린을 부분적으로 대체할 수 있다.[24] 트리메틸글리신은 밀기울 (1339mg/100g), 구운 밀 배아 (1240mg/100g), 시금치 (600mg/100g~645mg/100g) 등에 많이 함유되어 있다.[16]

콜린 과다 섭취(하루 7.5g 이상)는 저혈압, 발한, 설사, 생선 냄새를 유발할 수 있다.[2][14] 매일 8~20g의 콜린 섭취는 저혈압, 메스꺼움, 설사를 유발할 수 있으며, 이는 흡수되지 않은 콜린이 장내 미생물에 의해 TMA을 생성하기 때문이다.[14] 높아진 TMA와 TMAO(Trimethylamine-N-oxide) 수치는 사망률 증가와 관련이 있을 수 있지만, 콜린 섭취가 심혈관 질환으로 인한 사망 위험을 증가시킨다는 것은 아직 밝혀지지 않았다.[26]

4. 1. 섭취 기준

하루 500mg 정도의 콜린이 필요하다. 체내에서도 합성되지만, 평소 식사를 통해 적절히 섭취하는 것이 중요하다. 과도한 콜린 섭취와 상대적으로 부족한 운동은 건강에 좋지 않다는 연구 결과가 지속적으로 보고되고 있다. 장내 박테리아는 콜린을 TMA로 전환시키고, TMA는 다시 간에서 TMAO(Trimethylamine-N-oxide)로 전환된다. 대식세포는 TMAO 농도에 따라 콜레스테롤 흡수를 자극받아 죽상동맥경화증을 유발하는 기전과 관련이 있다고 보고된다.[64]

콜린의 주요 식품 공급원은 다음과 같다.[3] 이 표는 미국 농무부 농업 연구 서비스의 FoodData Central(2019) 데이터를 반영한다.[3]

콜린의 주요 식품 공급원[3]
식품1회 제공량당 밀리그램(mg)% DV*
소 간, 팬에 굽기, 약 85.05g35665
달걀, 삶은 달걀, 달걀 1개14727
소 윗 등심, 분리 가능한 살코기만, 조림, 약 85.05g11721
대두, 구운 것, 컵10719
닭 가슴살, 구운 것, 약 85.05g7213
쇠고기, 다진 것, 살코기 93%, 구운 것, 약 85.05g7213
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강낭콩, 통조림, 컵458
퀴노아, 익힌 것, 1 컵438
우유, 지방 1%, 1 컵438
요거트, 바닐라, 무지방, 1 컵387
방울 양배추, 삶은 것, 컵326
브로콜리, 잘게 썬 것, 삶은 것, 물기 제거, 컵316
코티지 치즈, 무지방, 1 컵265
참치, 흰살, 물에 통조림, 고형물에 물기 제거, 약 85.05g255
땅콩, 건조 구운 것, 컵244
컬리플라워, 약 2.54cm 조각, 삶은 것, 물기 제거, 컵244
완두콩, 녹색, 삶은 것, 컵244
해바라기 씨, 기름 구운 것, 컵193
쌀, 현미, 장립종, 익힌 것, 1 컵193
빵, 피타, 통밀, 큰 것 1개 (약 15.24cm 직경)173
양배추, 삶은 것, 컵153
귤 (만다린 오렌지), 조각, 컵102
강낭콩, 생 것, 컵81
키위, 생 것, 컵 슬라이스71
당근, 생 것, 다진 것, 컵61
사과, 생 것, 껍질째, 4등분 또는 다진 것, 컵20



DV = 1일 영양성분 기준치. 미국 식품의약국(FDA)은 소비자가 전체 식단의 맥락에서 식품 및 식이 보충제의 영양 성분을 비교할 수 있도록 DV를 개발했다. 콜린의 DV는 성인과 4세 이상의 어린이의 경우 550mg이다.[17] FDA는 콜린이 식품에 첨가되지 않는 한 식품 라벨에 콜린 함량을 표시할 필요가 없다. DV의 20% 이상을 제공하는 식품은 영양소의 높은 공급원으로 간주되지만, DV의 낮은 비율을 제공하는 식품도 건강한 식단에 기여한다.[3]

미국 농무부(USDA)의 FoodData Central은 많은 식품의 영양 성분을 나열하고 영양 성분에 따라 정리된 콜린 함유 식품의 포괄적인 목록을 제공한다.[3]

식품영양위원회는 콜린에 대한 추정 평균 필요량(EAR)을 설정할 충분한 데이터가 없어, 충분 섭취량(AI)을 설정했다.[3][18] 성인의 경우 콜린의 AI는 남성의 경우 550mg/일, 여성의 경우 425mg/일로 설정되었다.[3]

권장량은 밀리그램/일(mg/day) 단위이다. 유럽 식품 안전청(EFSA)의 권장 사항은 유럽 연합 국가에 대한 일반적인 권장 사항이다. EFSA는 섭취에 대한 상한선을 설정하지 않았다.[14] 개별 EU 국가는 더 구체적인 권장 사항을 가질 수 있다. 미국 국립 의학 아카데미(NAM)의 권장 사항은 미국,[3] 호주 및 뉴질랜드에 적용된다.[21]

콜린 권장량 (mg/day)
연령EFSA 충분 섭취량[14]US NAM 충분 섭취량[3]US NAM 허용 상한 섭취량[3]
영아 및 어린이
0–6개월설정되지 않음125설정되지 않음
7–12개월160150설정되지 않음
1–3세1402001,000
4–6세1702501,000
7–8세2502501,000
9–10세2503751,000
11–13세3403752,000
남성
14세3405503,000
15–18세4005503,000
19세 이상4005503,500
여성
14세3404003,000
15–18세4004003,000
19세 이상4004253,500
임신 중4804503,500 (18세 이하인 경우 3,000)
수유 중5205503,500 (18세 이하인 경우 3,000)



미국에서의 콜린 권장 섭취량은 다음과 같다. 일본에서는 콜린의 권장 섭취량이 정의되어 있지 않은 것으로 보인다.

콜린 권장 섭취량(미국)[59]
연령/성별 등권장량 ADI/AI (mg/일)상한 UL (mg/일)
유아(0-1세)125-150미정의
어린이(1-8세)200-2501000
어린이(9-13세)3752000
성인 남성(14세 이상)5503000-3500
성인 여성(14세 이상)400-4253000-3500
성인 여성(임신 기간)4503000-3500
성인 여성(수유 기간)5503000-3500


4. 2. 콜린 함유 식품

돼지간, 달걀, 콩, 피땅콩, 완두콩, 고구마 등에 콜린이 많이 들어있다.[2] 콜린은 내장육과 계란 노른자에 가장 많이 함유되어 있으며, 내장 이외의 육류, 곡물, 채소, 과일 및 유제품에도 들어 있다.[3] 식용유와 다른 식품 지방에는 총 콜린이 약 5mg/100g 들어 있다.[14]

미국 식단에서는 파스타와 쌀을 곁들인 채소도 콜린 섭취에 기여한다.[2][3] 미국에서는 영양 성분표에 1회 제공량의 콜린 함량을 1일 영양소 기준치(%DV)의 비율로 표시하며, 이는 550mg/일을 충분섭취량으로 산정한 것이다. 1일 영양소 기준치의 100%는 식품 1회 제공량에 콜린이 550mg 함유되어 있다는 의미이다.[3] "총 콜린"은 유리 콜린과 콜린 함유 인지질을 합한 것으로 정의된다.[3][16]

모유는 콜린이 풍부하다.[2][3] 완전 모유 수유는 아기에게 하루 약 120mg의 콜린을 공급한다. 산모의 콜린 섭취를 늘리면 모유의 콜린 함량이 증가하고, 섭취를 줄이면 감소한다.[14] 분유에는 충분한 콜린이 함유되어 있을 수도, 그렇지 않을 수도 있다. EU와 미국에서는 모든 유아용 조제분유에 최소 7mg의 콜린을 100kcal당 첨가하는 것이 의무화되어 있다. EU에서는 100kcal당 50mg 이상의 수준은 허용되지 않는다.[14][15]

트리메틸글리신은 콜린의 기능적인 대사 물질이다. 영양학적으로 콜린을 대체하지만, 부분적으로만 가능하다.[24] 트리메틸글리신은 밀기울 (1339mg/100g), 구운 밀 배아 (1240mg/100g) 및 시금치 (600mg/100g–645mg/100g) 등에 다량 함유되어 있다.[16]

다음은 식품의 콜린 함량(mg/100g) 표이다.[16]

식품의 콜린 함량 (mg/100g)[16]
육류채소
베이컨, 조리124.89mg강낭콩13.46mg
소고기, 트리밍, 조리78.15mg비트6.01mg
소 간, 팬 프라이418.22mg브로콜리40.06mg
닭고기, 구이, 껍질 포함65.83mg방울 양배추40.61mg
닭고기, 구이, 껍질 제거78.74mg양배추15.45mg
닭 간290.03mg당근8.79mg
대구, 대서양83.63mg컬리플라워39.1mg
다진 쇠고기, 75–85% 살코기, 구이79.32mg–82.35mg옥수수, 단옥수수21.95mg
돼지 허리살 조리102.76mg오이5.95mg
새우, 통조림70.6mg상추, 아이스버그6.7mg
유제품 (소)상추, 로메인9.92mg
소금 버터18.77mg완두27.51mg
치즈16.5mg–27.21mg사우어크라우트10.39mg
코티지 치즈18.42mg시금치22.08mg
우유, 전지/탈지14.29mg–16.4mg고구마13.11mg
사워크림20.33mg토마토6.74mg
요거트, 플레인15.2mg주키니9.36mg
곡물과일
귀리 겨, 생58.57mg사과3.44mg
귀리, 플레인7.42mg아보카도14.18mg
쌀, 흰쌀2.08mg바나나9.76mg
쌀, 현미9.22mg블루베리6.04mg
밀 겨74.39mg칸탈루프7.58mg
밀 배아, 구운152.08mg포도7.53mg
기타자몽5.63mg
콩, 네이비26.93mg오렌지8.38mg
달걀, 닭251mg복숭아6.1mg
올리브 오일0.29mg배5.11mg
땅콩52.47mg자두9.66mg
대두, 생115.87mg딸기5.65mg
두부, 연두부27.37mg수박4.07mg



다음은 콜린의 주요 식품 공급원 표이다.[3]

콜린의 주요 식품 공급원[3]
식품1회 제공량당 밀리그램(mg)% DV*
소 간, 팬에 굽기, 약 85.05g356mg65
달걀, 삶은 달걀, 달걀 1개147mg27
소 윗 등심, 분리 가능한 살코기만, 조림, 약 85.05g117mg21
대두, 구운 것, 컵107mg19
닭 가슴살, 구운 것, 약 85.05g72mg13
쇠고기, 다진 것, 살코기 93%, 구운 것, 약 85.05g72mg13
대구, 대서양, 익힌 것, 건열, 약 85.05g71mg13
버섯, 표고, 익힌 것, 컵 조각58mg11
감자, 적색, 구운 것, 속과 껍질, 큰 감자 1개57mg10
밀 배아, 구운 것, 약 28.35g51mg9
강낭콩, 통조림, 컵45mg8
퀴노아, 익힌 것, 1 컵43mg8
우유, 지방 1%, 1 컵43mg8
요거트, 바닐라, 무지방, 1 컵38mg7
방울 양배추, 삶은 것, 컵32mg6
브로콜리, 잘게 썬 것, 삶은 것, 물기 제거, 컵31mg6
코티지 치즈, 무지방, 1 컵26mg5
참치, 흰살, 물에 통조림, 고형물에 물기 제거, 약 85.05g25mg5
땅콩, 건조 구운 것, 컵24mg4
컬리플라워, 약 2.54cm 조각, 삶은 것, 물기 제거, 컵24mg4
완두콩, 녹색, 삶은 것, 컵24mg4
해바라기 씨, 기름 구운 것, 컵19mg3
쌀, 현미, 장립종, 익힌 것, 1 컵19mg3
빵, 피타, 통밀, 큰 것 1개 (약 15.24cm 직경)17mg3
양배추, 삶은 것, 컵15mg3
귤 (만다린 오렌지), 조각, 컵10mg2
강낭콩, 생 것, 컵8mg1
키위, 생 것, 컵 슬라이스7mg1
당근, 생 것, 다진 것, 컵6mg1
사과, 생 것, 껍질째, 4등분 또는 다진 것, 컵2mg0



DV = 1일 영양성분 기준치. 미국 식품의약국(FDA)은 소비자가 전체 식단의 맥락에서 식품 및 식이 보충제의 영양 성분을 비교할 수 있도록 DV를 개발했습니다. 콜린의 DV는 성인과 4세 이상의 어린이의 경우 550mg입니다.[17] FDA는 콜린이 식품에 첨가되지 않는 한 식품 라벨에 콜린 함량을 표시할 필요가 없습니다. DV의 20% 이상을 제공하는 식품은 영양소의 높은 공급원으로 간주되지만, DV의 낮은 비율을 제공하는 식품도 건강한 식단에 기여합니다.[3]

미국 농무부(USDA)의 FoodData Central은 많은 식품의 영양 성분을 나열하고 영양 성분에 따라 정리된 콜린 함유 식품의 포괄적인 목록을 제공합니다.[3]

영양소로서의 콜린은 다음 형태로 존재한다.[58]

4. 3. 과잉 섭취

하루 500mg 정도의 콜린이 필요하며, 체내에서도 합성되지만 평소 식사를 통해 적당히 섭취하는 것이 중요하다. 과잉 섭취된 콜린 및 상대적으로 불충분한 운동량에서 비롯된 불균형적인 영양 상태는 건강에 좋지 않다는 연구 보고가 지속적으로 이루어지고 있다. 이러한 기작은 장내 박테리아가 콜린을 TMA으로 전환시키고, TMA는 다시 간에서 TMAO(Trimethylamine-N-oxide)로 전환된다고 알려져 있다. 대식세포는 TMAO 농도에 따라 콜레스테롤 흡수가 자극받는 과정에서 죽상동맥경화증을 야기하는 기전과 관련있다고 보고되고 있다.[64]

콜린 과다 섭취(하루 7.5g 이상)는 콜린 대사 과정에서 생성되는 트리메틸아민으로 인해 저혈압, 발한, 설사, 생선 냄새를 유발할 수 있다.[2][14] 과도한 콜린 섭취는 부작용을 일으킬 수 있는데, 매일 8~20g의 콜린을 섭취하면 저혈압, 메스꺼움, 설사 및 생선 냄새가 유발될 수 있다. 이 냄새는 흡수되지 않은 콜린으로부터 장내 미생물에 의해 생성된 TMA 때문이다(트리메틸아민뇨증 참조).[14]

간은 TMA를 TMAO로 산화시키는데, 신체의 TMA 및 TMAO 수치 증가는 죽상동맥경화증 및 사망 위험 증가와 관련이 있다. 따라서 과도한 콜린 섭취는 장내 세균에 의해 TMA 및 TMAO로 형성되는 카르니틴 외에도 이러한 위험을 증가시킬 수 있다는 가설이 제기되었다. 그러나 콜린 섭취가 심혈관 질환으로 인한 사망 위험을 증가시킨다는 것은 아직 밝혀지지 않았다.[26] 높아진 TMA와 TMAO 수치는 사망률 증가에 취약하게 만드는 다른 기저 질환이나 유전적 요인의 증상일 수 있다. 이러한 요인들은 TMA와 TMAO 수치 관련 사망률을 관찰하는 특정 연구에서 제대로 고려되지 않았을 수 있다. 인과 관계가 역전되거나 혼란을 야기할 수 있으며, 콜린 섭취량이 많다고 해서 인간의 사망률이 증가하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 신장 기능 부전은 심혈관 질환에 취약하게 만들지만, TMA 및 TMAO 배설을 감소시킬 수도 있다.[27]

5. 결핍

콜린 결핍은 증상이 나타나는 경우가 드물다. 대부분 식단에서 충분한 양의 콜린을 섭취하고, PEMT를 통해 제한적인 양을 생합성할 수 있기 때문이다.[24] 주로 특정 질병이나 다른 간접적인 원인에 의해 발생하며, 심각한 경우 근육 손상과 비알코올성 지방간 질환을 유발하고, 간경변으로 진행될 수 있다.[25]

인간 외에 다른 동물에서도 지방간이 콜린 결핍의 일반적인 증상이며, 일부 종에서는 신장 출혈이 발생하기도 한다. 이는 삼투압 조절제 역할을 하는 콜린 유래 트리메틸글리신(trimethylglycine)의 결핍 때문으로 추정된다.[24]

에스트로겐 생산, 엽산 대사에 영향을 미치는 단일 염기 다형성, 장내 미생물 등도 콜린 결핍과 관련이 있다.[25] 결핍 시 간에서 VLDL 형성에 필요한 포스파티딜콜린의 가용성이 감소하여 지방산의 간 밖으로의 수송이 줄어들어 간에 지방이 축적된다.[14] 미토콘드리아 막에 필요한 콜린 인지질의 부재는 미토콘드리아 막의 전기화학적 기울기 유지를 방해하여 간 내 지방 대사를 감소시킨다.[25]

5. 1. 증상

증상적인 콜린 결핍은 인간에게서 드물게 나타난다. 대부분 식단에서 충분한 양의 콜린을 섭취하며, PEMT를 통해 제한적인 양을 생합성할 수 있다.[24] 증상적인 결핍은 종종 특정 질병 또는 다른 간접적인 원인에 의해 발생한다. 심각한 결핍은 근육 손상과 비알코올성 지방간 질환을 유발하며, 이는 간경변으로 발전할 수 있다.[25]

인간 외에도, 지방간은 다른 동물에서도 콜린 결핍의 전형적인 징후이다. 일부 종에서는 신장 출혈도 발생할 수 있는데, 이는 삼투압 조절제 역할을 하는 콜린 유래 트리메틸글리신(trimethylglycine)의 결핍 때문으로 의심된다.[24]

5. 2. 원인

증상적인 콜린 결핍은 사람에게서 드물게 나타난다. 대부분 식단에서 충분한 양의 콜린을 섭취하며, PEMT를 통해 제한적인 양을 생합성할 수 있기 때문이다.[24] 증상적인 결핍은 종종 특정 질병이나 다른 간접적인 원인에 의해 발생한다. 심각한 결핍은 근육 손상과 비알코올성 지방간 질환을 유발하며, 이는 간경변으로 발전할 수 있다.[25]

에스트로겐 생산은 낮은 식단 내 콜린 섭취와 함께 개인을 결핍에 노출시키는 관련 요인이다. 에스트로겐은 포스파티딜콜린을 생산하는 PEMT 효소를 활성화한다. 폐경기 전 여성은 에스트로겐 생산량이 더 높기 때문에 남성보다 콜린에 대한 식단 내 필요량이 적다. 에스트로겐 요법 없이, 폐경기 후 여성의 콜린 요구량은 남성과 유사하다. 콜린과 엽산 대사에 영향을 미치는 일부 단일 염기 다형성(유전적 요인)도 관련이 있다. 특정 장내 미생물은 다른 미생물보다 콜린을 더 효율적으로 분해하므로 이 또한 관련이 있다.[25]

결핍 시, 간에서 포스파티딜콜린의 가용성이 감소하는데, 이는 VLDL 형성에 필요하다. 따라서 VLDL 매개 지방산의 간 밖으로의 수송이 감소하여 간에 지방이 축적된다.[14] 관찰된 간 손상을 설명하는 다른 동시 발생 기전도 제안되었다. 예를 들어, 콜린 인지질은 미토콘드리아 막에도 필요하다. 이들의 부재는 미토콘드리아 막이 적절한 전기화학적 기울기를 유지하지 못하게 하여, 특히 β-산화를 통해 지방산을 분해하는 데 필요하다. 따라서 간 내 지방 대사가 감소한다.[25]

6. 건강 영향

콜린은 간에 지방이 쌓이는 것을 막아 지방간을 예방한다. 또한 혈관을 넓혀 혈압을 낮추고, 콜레스테롤이 혈관에 붙는 것을 막아 고혈압, 고지혈증, 동맥경화 등을 예방한다. 하루에 500mg 정도의 콜린이 필요하며, 우리 몸 안에서도 만들어지지만, 평소 식사를 통해 섭취하는 것이 중요하다. 하지만 콜린을 과다 섭취하고 운동량이 부족하면 건강에 좋지 않다는 연구 결과가 계속 나오고 있다.[64]

6. 1. 신경관 결손

저(低) 콜린 섭취는 신경관 결손의 위험 증가와 관련이 있다. 산모의 콜린 섭취량이 많을수록 아이의 신경 인지 및 신경 발달이 더 좋을 가능성이 높다.[28][2] 콜린과 엽산은 비타민 B12와 상호 작용하여 호모시스테인을 메티오닌으로 전환하는 메틸 공여체로 작용하며, 메티오닌은 ''S''-아데노실메티오닌(SAM)을 형성할 수 있다.[2] SAM은 포유류에서 거의 모든 메틸화 반응의 기질이다. SAM을 통한 메틸화 장애가 엽산과 신경관 결손(NTD) 사이의 관계의 원인일 수 있다는 주장이 있다.[29] 이는 콜린에도 적용될 수 있다. 콜린 대사를 방해하는 특정 돌연변이는 신생아의 신경관 결손 유병률을 증가시키지만, 식이 콜린 결핍의 역할은 2015년 기준으로 여전히 불분명하다.[2]

6. 2. 심혈관 질환 및 암

콜린은 간에 지방이 쌓이는 것을 막아 지방간을 예방한다. 또한 혈관을 넓혀 혈압을 낮추고, 콜레스테롤이 혈관에 붙는 것을 막아 고혈압, 고지혈증, 동맥경화 등을 예방하는 효과가 있다.

하루에 500mg 정도의 콜린이 필요하다. 콜린은 몸 안에서도 만들어지지만, 평소 식사를 통해 충분히 섭취하는 것이 중요하다. 하지만 콜린을 과다 섭취하고 운동량이 부족하면 건강에 좋지 않다는 연구 결과가 계속 나오고 있다. 장내 세균이 콜린을 TMA로 바꾸고, 이것이 다시 간에서 TMAO(Trimethylamine-N-oxide)로 전환될 수 있기 때문이다. 대식세포는 TMAO 농도가 높아지면 콜레스테롤 흡수를 촉진하여 죽상동맥경화증을 일으키는 것으로 알려져 있다.[64]

콜린이 부족하면 지방간이 생길 수 있으며, 이는 암이나 심혈관 질환의 위험을 높인다. 콜린 부족은 DNA 메틸화에 필요한 SAM 생성을 줄여 발암에 영향을 줄 수 있다. 그래서 콜린 부족과 이러한 질병과의 관계에 대한 연구가 진행되었다.[14] 그러나 일반인을 대상으로 한 관찰 연구에서는 콜린 섭취 부족과 심혈관 질환 또는 대부분의 암 사이에 뚜렷한 연관성이 밝혀지지 않았다.[2][14] 전립선암에 대한 연구는 서로 다른 결과를 보였다.[30][31]

6. 3. 인지 능력

성인 대상의 콜린 섭취량 증가와 인지 능력 간의 상관관계를 관찰하는 연구가 진행되었으나, 상반된 결과가 나타났다.[2][32] 유아 및 아동을 대상으로 한 유사 연구 역시 상반된 결과를 보였으며, 연구 사례도 제한적이다.[2]

7. 임신 및 수유 중 콜린

임신과 수유 기간에는 콜린 필요량이 크게 증가한다. 이러한 요구는 PEMT를 활성화시켜 에스트로겐 수치를 높여 더 많은 콜린을 자체 생산함으로써 충족될 수 있다. 그러나 PEMT 활동이 증가하더라도 콜린 요구량이 여전히 높아 체내 저장량이 고갈될 수 있다. 기능성 PEMT가 없는 쥐(''Pemt −/−'')에게 보충 콜린을 공급하지 않으면 임신 9~10일째에 유산한다는 사실에서 이를 알 수 있다.[33]

임신과 수유 동안 산모의 콜린 저장량은 줄어드는 반면, 태반은 농도 기울기에 역행하여 콜린을 조직으로 운반하여 축적한다. 여기서 콜린은 대부분 아세틸콜린 형태로 저장된다. 양수 내 콜린 농도는 산모 혈액보다 10배 더 높을 수 있다.[33]

콜린은 임신 중 세포막 구성(빠른 태아 및 산모 조직 확장), 일탄소 부분(DNA 및 기타 기능의 메틸화), 태아 및 태반 조직의 콜린 저장량 증가, 지단백질(지방 성분을 포함하는 단백질) 생산 증가에 대한 수요가 높다.[34][35][36] 특히 콜린 섭취가 뇌에 미치는 영향에 대한 관심이 높은데, 이는 콜린이 세포막, 특히 포스파티딜콜린을 만드는 데 사용되기 때문이다. 인간의 뇌 성장은 임신 3기에 가장 빠르며 약 5세까지 빠르게 진행된다.[37] 이 기간 동안 포스파티딜콜린(따라서 콜린)으로 만들어지는 스핑고미엘린에 대한 수요가 높다. 스핑고미엘린은 수초화(절연) 신경 섬유에 사용된다.[38] 콜린은 또한 신경 전달 물질인 아세틸콜린 생산에도 필요하며, 이는 뇌 영역의 구조와 조직, 신경 발생, 수초화 및 시냅스 형성에 영향을 줄 수 있다. 아세틸콜린은 태반에도 존재하며 세포 증식 및 세포 분화(세포 수 증가 및 다기능 세포가 특정 기능을 가진 세포로 변화)와 분만을 조절하는 데 도움이 될 수 있다.[39][40]

뇌로의 콜린 흡수는 혈액-뇌 장벽에 있는 저친화성 수송체에 의해 조절된다.[41] 콜린이 풍부한 음식을 섭취한 후 콜린 농도가 급증하는 동안 발생할 수 있는 동맥 혈장 콜린 농도가 14μmol/L 이상으로 증가하면 수송이 일어난다. 반대로 뉴런은 고친화성 및 저친화성 수송체를 통해 콜린을 얻는다. 콜린은 막 결합 포스파티딜콜린으로 저장되며, 이는 나중에 아세틸콜린 신경 전달 물질 합성에 사용될 수 있다. 아세틸콜린은 필요에 따라 형성되어 시냅스를 통해 이동하여 다음 뉴런에 신호를 전달한다. 그 후 아세틸콜린에스터라아제가 이를 분해하고, 유리 콜린은 고친화성 수송체에 의해 다시 뉴런으로 흡수된다.[42]

8. 역사

1849년, 아돌프 슈트레커는 돼지 쓸개즙에서 콜린을 처음으로 분리했다.[46][47] 1852년, L. 바보와 M. 히르쉬브룬은 흰 겨자 씨앗에서 콜린을 추출하여 ''신칼린''이라고 명명했다.[47] 1862년, 슈트레커는 돼지와 소의 쓸개즙을 가지고 실험을 반복하여 그리스어로 담즙을 뜻하는 ''콜레''(chole)에서 유래한 ''콜린''으로 처음 명명하고 화학식 C5H13NO로 확인했다.[48][49] 1850년, 테오도르 니콜라스 고블리는 잉어의 뇌와 알에서 물질을 추출하여 그리스어로 달걀 노른자를 뜻하는 lekithos|레키토스el에서 유래한 ''레시틴''이라고 명명했으며, 1874년에는 이것이 포스파티딜콜린의 혼합물임을 보였다.[50][51]

1865년, 오스카 리브라이히는 동물의 뇌에서 "''뉴린''"을 분리했다.[52][49] 아세틸콜린과 리브라이히의 "뉴린"의 구조식은 1867년 아돌프 폰 바이어에 의해 밝혀졌다.[53][47] 그 해 말에 "뉴린"과 신칼린이 슈트레커의 콜린과 동일한 물질임이 밝혀졌다. 따라서 바이어는 콜린의 구조를 처음으로 밝힌 사람이었다.[54][55][47] 현재 뉴린으로 알려진 화합물은 콜린과 관련이 없다.[49]

1930년대 초, 찰스 베스트와 동료들은 특별 식이요법을 하는 쥐와 당뇨병에 걸린 개에게서 나타나는 지방간이 레시틴을 먹임으로써 예방할 수 있다는 것을 발견했으며,[49] 1932년에는 레시틴 속 콜린이 이러한 예방 효과의 유일한 원인임을 입증했다.[56] 1998년, 미국 국립 의학원은 사람의 식단에 콜린을 섭취하라는 첫 번째 권고안을 발표했다.[57]

참조

[1] 웹사이트 Choline https://pubchem.ncbi[...] PubChem, National Library of Medicine, US National Institutes of Health 2024-10-26
[2] 서적 Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology 2000
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