괴혈병(scurvy, 壞血病)과 비타민 C(ascorbic acid, 아스코르브산,C6H8O6)

1. 괴혈병(scurvy, 壞血病)

괴혈병의 증상은 콜라젠(collagen)의 생성이 부족하여 결합조직, 지지조직이 약해짐에 따라 모세혈관이 쉽게 파열되어 출혈이 생기므로 피부, 점막, 내장기관, 근육에 멍이 들고, 코피가 난다. 이 질병은 모세혈관이 파열되어 출혈이 일어나므로 괴혈병(scurvy, 壞血病)이라 한다(壞, 허물어질 괴). 출혈 외에도 잇몸이 붓고, 만성 피로, 가쁜 숨, 소화 장애, 우울증, 체중 감소, 면역 기능 감소, 상처 회복 지연, 고지혈증, 빈혈 등 수없이 다양하게 나타난다.
괴혈병은 오랜 기간(20 ~ 40일 이상) 신선한 과일이나 채소를 섭취하지 못했을 때 발생하는 병이므로 실제는 흔한 병은 아니다.
괴혈병(scurvy, 壞血病)의 원인은 비타민 C(ascorbic acid, 아스코르브산, C6H8O6)의 결핍이다.
비타민 C(ascorbic acid, 아스코르브산)가 결핍되면 초기에는 피로, 식욕부진, 관절통 및 지혈 시간 지연 등이 나타난다. 그리고 콜라젠이 생성되지 않는다. 우리 몸 구성 단백질의 30% 이상을 차지하는 콜라겐이 부족하게 되면 콜라겐이 주성분인 결합조직, 지지조직이 약해져 모세혈관이 쉽게 파열되기 때문에 출혈이 일어날 수 있다.
비타민 C(ascorbic acid, 아스코르브산, C6H8O6)의 섭취가 충분하면 괴혈병(壞血病, scurvy)에 걸리지 않으며 또 괴혈병(壞血病, scurvy)에 걸려도 비타민 C(ascorbic acid, 아스코르브산)를 섭취하면 치료된다. 아스코르브산(ascorbic acid)이란 용어는 항괴혈병성인자(抗壞血病性因子) 즉, anti-scorbutic acid를 줄인 것이다.

2. 괴혈병과 비타민 C(L-ascorbic acid, Asc)의 역사

괴혈병은 B.C 1550년경에 이집트인에 의하여 처음으로 증상이 기록되어 있으며 기원전 450년경에 히포크라테스(Hippocrates, B.C. 460? ~ B.C. 377?, 그리스의 의학자, '의사의 아버지')는 현재의 괴혈병 증상과 거의 똑같이 기록하였다.
십자군 원정 때에도 괴혈병이 발생하였다.
이 병이 세상에 널리 알려진 것은 1497년 바스코 다 가마(Vasco da Gama, 1469 ~ 1524, 포르투갈의 항해자, 인도항로 발견)가 동인도로 대항해를 하던 중 수개월 사이에 선원의 약 60%가 알 수 없는 병으로 죽은 사건 때문이었다.
또 다른 기록으로 남아있는 것을 보면 16세기 영국의 젊은 병사들이 아프리카로 대항해를 시작한 지 수개월이 지나자 괴혈병이 발생하여 수없이 죽었다.
그 후 나폴레옹 전쟁, 미국 남북 전쟁, 제1차 세계 대전까지 각종 전쟁 중에 괴혈병이 발생하여 군사들에게 고통을 주었다.
 환자의 초기증세는 피로, 식욕부진, 관절통 및 지혈 시간 지연 등이 나타났으며 일반적으로는 피부에 변색된 큼직한 반점, 다리 부종, 잇몸에 피가 나고 잇몸이 물러짐, 온몸에 피로감을 느끼는 것이었다. 그리고 조금이라도 운동을 하면 심한 피로감을 느꼈다. 이 질병의 원인을 알 수 없었기 때문에 18세기 초까지 대항해 중에 수많은 인명이 사망했다.
이때 서구의 대부분 의사들은 세균이나 바이러스가 이 병의 원인일 것이라고 추측하였다.
크라머(J. G. H. Kramer, 오스트리아)는 1720년에,  요한 프리드리히 바흐스트롬(Jan Fryderyk or Johann Friedrich Bachstrom, 1688 ~ 1742, Belarus, 의사, 작가)은 1734년에 레몬즙의 효력을 기록하였다.
제임스 린드(James Lind, 1716 ~ 1794, 영국 해군 의사) 원장은 1747년 대항해 중에 식사 환경이 비교적 양호했던 장교의 환자는 하급 병사 환자보다 적다는 사실을 알게 되어 신선한 야채와 과일, 특히 감귤과 레몬을 하급 병사의 식단에 채택하여 실험한 결과 환자가 거의 발생하지 않아 충분한 영양분의 공급으로 이 질병을 예방할 수 있다는 것을 처음으로 발견했다. 감귤의 섭취로 괴혈병을 예방할 수 있다는 것을 1753년에 출판하였다(100g당 비타민 C 함량 ; 사과  4 ~ 10mg, 오렌지 43mg, 레몬 70mg, 딸기 71mg, 유자 150mg).
이로써 괴혈병의 원인은 세균이나 바이러스가 아니고 불충분한 영양분의 섭취가 원인이라는 것이다. 1772년 쿠크 선장이 남태평양을 탐험할 때 이 같은 식단을 채택하여 확인하였다.
그런데 일찍부터 무역이 발달했던 이슬람 지역에서는 15세기에 벌써 괴혈병은 채소를 먹으면 치료된다는 것을 알고 있었으며 캐나다 원주민도 신선한 나뭇잎을 먹으면 치료된다(1535)는 것을 알고 있었다.
1912년에 Casimir Funk(1884 ~ 1967, 폴란드계 미국)는 비타민B1(1911년)뿐만 아니라 과일과 채소에 포함된 비타민 C를 발견(각기병, 괴혈병, 펠라그라, 리켓 예방 물질 존재 발표)하고 “항괴혈병 비타민(antiscorbutic vitamin)”이라는 용어를 사용하였고 1920년에 드러먼드(J.C. Drummond)는 비타민 C로 부를 것을 제창했다.
일본에서는 1926년 스즈키 등이 시판 우유에는 비타민 C가 없고 녹차에  다량 포함되어 있는 것을 발견하였으며, 1928년 쓰지무라 미치요(1888 ~ 1969)는 무즙에 비타민 C가 많은 것을 보고했다.
1928 ~ 1932년 사이에 알베르트 센트죄르지(Albert Szent-Györgyi, 1893~1986, 1937년 노벨 생리의학상 수상, 헝가리 태생 미국인) 박사가 영국 케임브리지대학에서 소의 부신(副腎)과 오렌지, 양배추 잎에서 비타민 C에 해당되는 물질을 분리하였으며 이 물질이 괴혈병을 치료할 수 있는 물질이라는 사실을 모르고 헥수론산(hexuronic acid)이라 하였다.
1932년에는 찰스 글렌 킹(Charles Glen King, 1896 ~ 1988, 미국) 박사가 피츠버그대학에서 레몬주스로부터 이 물질을 실질적으로 분리 추출하여 괴혈병에 걸려 있는 기니피그(guinea pig)를 치료함으로써 괴혈병이 비타민 C의 결핍 때문에 발생한다는 사실을 최초로 확인하였다.
1933년  라이히슈타인(Reichstein, 1897~, 스위스)이 처음으로 비타민 C를 생합성에 성공하여 대량 생산이 가능하게 되었다.
그리고 1938년 비타민 C의 공식적 화학 명칭으로 아스코르브산(ascorbic acid)이 채택되었다.

3. 비타민 C(아스코르브산, L-ascorbic acid, Asc)의 항산화 작용

비타민 C(L-ascorbic acid, Asc)는 일종의 탄수화물로 분자식은 C6H8O6이다.
비타민 C(L-ascorbic acid, Asc)의 구조는 12 개의 비수소결합, 2 개의 다중결합, 2 개의 단일결합, 2 개의 이중결합, 1 개의 5 원자 고리, 1 개의 에스테르(지방족), 4 개의 수산기, 1 개의 1차 알코올 그리고 1 개의 2차 알코올로 구성되어 있다.
비타민 C(아스코르브산)는  엔디올(enediol)의 -OH 기를 4개 가졌다.
비타민 C(아스코르브산)는 2, 3번 탄소에서 이웃한 여러 개의 탄소 간에 일어나는 전자의 공명(electron delocalization)으로 -OH에서 수소원자( H+)가 쉽게 해리될 수 있는 구조를 가졌으며 물에 녹아(수용성) 약산성의 수용액이 된다.
그래서  비타민 C(아스코르브산)가 활성 산소(reactive oxygen species, ROSs, 산소가 결합된 화합물로 강한 산화력을 나타냄)나 활성 질소(reactive nitrogen species, RNSs)를 만나면 이들이 가진 라디칼(radical, 짝짓지 않은 전자를 가지는 원자단)의 강한 산화력으로 전자의 공명(electron delocalization)에 의해 쉽게 내어놓는 전자를 빼앗아 감에 따라 비타민 C(아스코르브산)의 탄소에는 라디칼(radical, 짝짓지 않은 전자를 가지는 원자단)이 형성되고 탄소의 엔디올의 -OH에서 수소원자( H+)가 해리된다. 이때 전자와 해리된 수소원자( H+)는 활성산소와 반응하여 물을 생성하는 등으로 활성산소를 제거하는 것이다. 활성산소는 수소원자( H+)와 전자를 얻어 환원되고 비타민 C(아스코르브산)는 수소원자( H+)와 전자를 잃게 되면 산화되어 안정한 형태인 탈수소아스코베이트(dehydroascorbate, dehydroascorbic acid, C6H6O6, 아스코르브산의 산화형, DHA)가 된다.

4. 비타민 C(L-ascorbic acid, Asc)의 효능

비타민 C는 이온화되는 수소원자( H+ )가 강력한 환원제로써 항산화 작용을 한다.
비타민 C의 항산화 작용은 체내에서 생성된 활성 산소(reactive oxygen species, ROSs)나 활성 질소(reactive nitrogen species, RNSs)를 제거하는 능력이다.
활성 산소(reactive oxygen species, ROSs)나 활성 질소(reactive nitrogen species, RNSs)는 지질, 단백질, 핵산 등을 산화시켜 노화, 암, 당뇨, 심혈관질환, 치매 등에 영향을 미친다고 한다.
비타민 C는 이들 활성 산소와 활성 질소을 제거하는 항산화 작용을 하는 것이다.
특히 비타민 C는 DNA 손상과 콜레스테롤의 산화를 방지하고, 콜라겐의 합성에 관여하여 결합조직과 지지조직을 정상적으로 형성함으로써 혈관을 유지시키고 피부와 잇몸을 건강하게 한다. 또 물질대사를 돕고 성장을 촉진시키며 근육의 운동능력과 세포의 신진대사를 강화시킨다. 그리고 인터페론 생산을 증가시켜 인플루엔자 바이러스 초기 감염 때 면역 효과를 주고, 감기 예방과 감기 증상을 호전시키는 효과가 있다고 한다.

5. 비타민 C(L-ascorbic acid, Asc) 섭취

비타민 C는 과일과 채소에 들어있으며 육식 동물 중 일부도 비타민 C 합성 효소를 가지고 있어 체내에서  합성한다.
그러나 사람에게는 비타민 C 합성 효소가 없으므로 음식으로 섭취해야 한다.
그리고 비타민 C는 물에 잘 녹는 수용성이며 쉽게 산화되고 약 70도 이상의 열을 가하면 비타민 C의 5 각형 구조가 분해된다. 따라서 신선한 채소와 과일을 날것으로 먹는 것이 좋다.
비타민 C는 사과, 살구, 복숭아, 귤, 레몬, 토마토, 딸기, 파인애플, 아스파라거스, 아보카도, 브로콜리, 파프리카, 배추, 양배추, 풋고추, 오이, 당근, 완두콩, 강낭콩 등 신선한 야채와 과일에 많이 들어있다. 그리고 신선한 육류(생고기)나 신선한 물고기(회) 등에도 많다.

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