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7-디하이드로콜레스테롤

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목차

1. 개요

7-디하이드로콜레스테롤은 콜레스테롤 생합성의 전구체로, 피부에서 자외선을 받아 프레비타민 D3로 변환된 후 비타민 D3(콜레칼시페롤)로 이성질화된다. 이 물질은 라토스테롤로부터 라토스테롤 산화효소에 의해 합성되며, 생합성 과정의 결함은 스미스-렘리-오피츠 증후군과 유사한 라토스테롤증을 유발할 수 있다. 7-디하이드로콜레스테롤은 피부의 표피층, 특히 기저층과 유극층에서 가장 높은 농도로 존재하며, 290~320 nm 파장의 자외선을 가장 효과적으로 흡수하여 비타민 D3 생성을 촉진한다. 1923년에는 7-디하이드로콜레스테롤에 자외선을 조사하여 지용성 비타민을 생성할 수 있음이 밝혀졌고, 1930년대에 비타민 D의 화학 구조가 확정되었다.

2. 생합성

7-디하이드로콜레스테롤은 라토스테롤에서 라토스테롤 산화효소(라토스테롤 5-불포화효소)에 의해 합성되며, 콜레스테롤 생합성의 마지막 단계 바로 전 단계이다.[4] 이 합성에 결함이 생기면 스미스-렘리-오피츠 증후군과 유사한 유전 질환인 라토스테롤증을 유발할 수 있다.[4] 이 유전자가 삭제된 쥐는 피부의 자외선 노출 후 혈중 비타민 D3를 증가시키는 능력을 잃는다.[5]

2. 1. 생합성 과정

콜레스테롤 생합성의 전구체인 프로비타민 D3('''7-디하이드로콜레스테롤''')은 피부에서 자외선을 받아 스테로이드 핵의 B환이 열리고, 프레비타민 D3((6Z)-타칼시올)이 된다.

프레비타민 D3의 생성 과정


프레비타민 D3는 자연 발생적으로 비타민 D3 (콜레칼시페롤)으로 이성질화된다. 프레비타민 D3에서 비타민 D3(콜레칼시페롤)로의 전이는 실온에서 12일 만에 완료된다.[16]

비타민 D3 생성 과정

3. 위치

사람 피부의 표피층. 위에서부터 차례대로 각질층(stratum corneum), 투명층(stratum lucidum), 과립층(stratum granulosum), 유극층(stratum spinosum), 기저층(stratum basale)이다.


피부는 크게 진피와 표피 두 층으로 나뉜다. 표피는 다시 각질층, 투명층, 과립층, 유극층, 기저층의 다섯 층으로 구성된다. 7-디하이드로콜레스테롤은 표피, 특히 기저층과 유극층에 많이 있다.[24][25]

3. 1. 피부 내 분포



피부는 주로 결합 조직으로 구성되어 있는 안쪽 층인 진피와 바깥쪽의 얇은 표피의 두 가지 주요 층으로 이루어져 있다. 표피는 바깥쪽에서부터 안쪽으로 각질층, 투명층, 과립층, 유극층, 기저층의 5가지 층으로 배열되어 있다. 7-디하이드로콜레스테롤의 가장 높은 농도는 피부의 표피층, 특히 기저층과 유극층에서 나타난다.[25] 따라서 프리비타민 D3의 생산은 기저층과 유극층에서 가장 크다.

4. 방사

피부에서 프리비타민 D3의 합성은 UVB 방사선을 포함하며, 이는 피부의 표피층에만 효과적으로 침투한다. 7-디하이드로콜레스테롤은 295~300 nm 사이의 파장에서 UV 빛을 가장 효과적으로 흡수하므로, 비타민 D3의 생성은 주로 해당 파장에서 일어난다.[8] 발광 다이오드(LED)를 사용하여 방사선을 생성할 수 있다.[9] 7-DHC 부족은 비타민 D 결핍의 또 다른 원인으로 제시되어 왔다.[10]

피부에서 270-290 nm의 자외선을 받아 7-디하이드로콜레스테롤로부터 프리비타민 D3가 광화학적으로 생성된다. 7-디하이드로콜레스테롤은 사람을 포함한 대부분의 척추동물의 피부 중 기저층 및 유극층에서 대량(25mg)으로 생성된다[17][18]。

1923년에 7-디하이드로콜레스테롤에 자외선을 조사함으로써 지용성 비타민을 생성할 수 있었다. 알프레드 파비안 헤스는 "빛은 비타민 D와 동등하다."라는 것을 나타냈다[20]。독일 괴팅겐 대학교의 아돌프 빈다우스는 스테롤과 관련 비타민의 구조 해명으로 1928년에 노벨 화학상을 수상했다[21]。그는 더 나아가 1930년대에 비타민 D의 화학 구조를 확정했다.

4. 1. 7-디하이드로콜레스테롤과 자외선

피부에서 프리비타민 D3의 합성은 자외선 B 복사를 수반하며, 이는 피부의 표피층만 효과적으로 침투한다. 7-디하이드로콜레스테롤은 290 nm ~ 320 nm의 파장에서 자외선을 가장 효과적으로 흡수하므로, 비타민 D3의 생성은 주로 이 파장에서 일어난다.[25] 프리비타민 D3 생성을 좌우하는 두 가지 가장 중요한 인자는 기저층과 유극층의 7-디하이드로콜레스테롤에 도달하는 자외선 B의 양(강도)과 질(적절한 파장)이다.[25]

정상적인 상황에서는 인체의 비타민 D 요구 조건을 충족시키기 위해 사람 피부의 기저층과 유극층에서 충분한 양의 7-디하이드로콜레스테롤(약 25ug/cm2 ~ 50ug/cm2)을 이용할 수 있다. 일부 동물에서는 털가죽이나 깃털이 자외선의 피부 도달을 방해한다. 조류나 털가죽을 가진 포유류는 피부에서 털가죽이나 깃털에 7-디하이드로콜레스테롤을 포함하는 피지를 분비하고 털 고르기를 함으로써 입으로 비타민 D를 섭취한다.[19]

5. 역사

1923년에 알프레드 파비안 헤스(Alfred Fabian Hess)는 7-디하이드로콜레스테롤에 자외선을 조사하여 지용성 비타민을 생성하는 실험에 성공하여 "빛은 비타민 D와 동등하다"는 것을 밝혔다.[20] 아돌프 빈다우스(Adolf Windaus)는 괴팅겐 대학교(Göttingen University)에서 스테롤과 관련 비타민의 구조를 해명하여 1928년에 노벨 화학상을 수상했으며,[21] 1930년대에 비타민 D의 화학 구조를 확정했다.

참조

[1] 서적 The American Heritage Stedman's Medical Dictionary Houghton Mifflin Company 2007-01-21
[2] 웹사이트 7-dehydrocholesterol http://www.answers.c[...]
[3] 웹사이트 Thanks to one gene, this fly needs a cactus to escape Neverland https://web.archive.[...] 2012-09-28
[4] 논문 Lathosterolosis: an inborn error of human and murine cholesterol synthesis due to lathosterol 5-desaturase deficiency 2003-07
[5] 논문 Attenuation of UVR-induced vitamin D3 synthesis in a mouse model deleted for keratinocyte lathosterol 5-desaturase https://research.bir[...] 2017-07
[6] 서적 Human Anatomy Pearson/Benjamin-Cummings Publishers 2006
[7] 논문 Sunlight, season, skin pigmentation, vitamin D, and 25-hydroxyvitamin D: integral components of the vitamin D endocrine system 1998-06
[8] 논문 Spectral character of sunlight modulates photosynthesis of previtamin D3 and its photoisomers in human skin 1982-05
[9] 논문 Ultraviolet B Light Emitting Diodes (LEDs) Are More Efficient and Effective in Producing Vitamin D3 in Human Skin Compared to Natural Sunlight 2017-09
[10] 논문 Provitamin D3 modulation through prebiotics supplementation: simulation based assessment 2019-12
[11] 논문 Vitamin D in plants: a review of occurrence, analysis, and biosynthesis 2013
[12] 논문 The vitamin D epidemic and its health consequences 2005-11
[13] 웹사이트 Vitamin D https://www.vegansoc[...]
[14] 논문 Formulation of Lichen Based Pill a Natural Source of Vitamin D3 with a High Absorption Rate by Ambrosiya Neo-Medicine Pvt. Ltd https://openj.edwise[...] 2023-07-01
[15] 논문 Vitamin D in Nature: A Product of Synthesis and/or Degradation of Cell Membrane Components https://www.research[...] 2023-12-02
[16] 논문 Vitamin D: importance in the prevention of cancers, type 1 diabetes, heart disease, and osteoporosis 2004
[17] 논문 Serum concentrations of lipids, vitamin d metabolites, retinol, retinyl esters, tocopherols and selected carotenoids in twelve captive wild felid species at four zoos 2003
[18] 간행물 Sunlight, season, skin pigmentation, vitamin D, and 25-hydroxyvitamin D:integral components of the vitamin D endocrine system. http://www.ajcn.org/[...] Am J Clin Nutr 1998
[19] 서적 Bone loss and osteoporosis: an anthropological perspective Kluwer Academic/Plenum Publishers 2003
[20] 웹사이트 UNRAVELING THE ENIGMA OF VITAMIN D http://www.beyonddis[...] U.S. National Academy of Sciences
[21] 웹사이트 Windaus biography at https://www.nobelpri[...] Nobelprize.org 2010-03-25
[22] 문서 7-dehydrocholesterol. http://www.answers.c[...] The American Heritage Stedman's Medical Dictionary. Houghton Mifflin Company 2007-01-21
[23] 문서 Thanks to one gene, this fly needs a cactus to escape Neverland http://blogs.discove[...] Not Exactly Rocket Science 2012
[24] 서적 Human Anatomy Pearson/Benjamin-Cummings Publishers 2006
[25] 간행물 Sunlight, season, skin pigmentation, vitamin D, and 25-hydroxyvitamin D:integral components of the vitamin D endocrine system. http://www.ajcn.org/[...] Am J Clin Nutr 1998


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