성장과 조직 골격 형성, 생식 및 면역 기능 원활
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생리적 기능
아연(zinc, Zn)은 1900년대 초부터 생명체의 필수 미량원소로 인식되어 왔으며, 결핍증은 1960년대 초 처음으로 인지되었다. 아연은 세포 성장, 생식 기능 성숙, 면역 등 체내의 여러 가지 작용에 필수적인 미량 무기질로서 우리 몸에 약 1.5∼2.5g 함유되어 있으며, 그 중 약 60%는 근육에, 나머지는 골격 등에 분포되어 있다.
아연은 지방세포로 포도당이 유입되는 것을 조절하는 인슐린 작용에 영향을 미친다. 성장 호르몬, 성 호르몬, 갑상선호르몬, 프로락틴 등의 호르몬 활성과도 관련이 있다. 또한 아연은 면역 기능에 관여한다.
아연은 효소의 구성 요소로서 탄수화물, 단백질, 지질, 핵산의 합성과 분해에 관여한다. 특히 핵산 DNA와 RNA의 합성에 관여하여 세포의 분화, 증식 및 유전자 발현 과정에서 필수적인 역할을 하여 성장, 조직 및 골격 형성, 생식, 면역 기능 등이 원활하게 이루어지도록 한다.
아연은 세포막 단백질, 특정 호르몬, 유전자 전사 인자(gene transcription factor)의 구조를 안정화시킨다. 세포막 안정성은 수용체에 영향을 미치며, 이 수용체들이 세포 내 모든 종류의 반응들을 신호화하기 때문에 세포막 기능은 매우 중요하다.
아연은 항산화 효소[copper(Cu), zinc-superoxide dismutase(Zn-SOD)]의 안정화에 중요한 역할을 하며 당 대사, 인슐린의 작용에도 관련이 있다. 그러나 제2형 당뇨병 환자에게 아연 보충은 당내성을 악화시키며 LDL 콜레스테롤 산화에 영향을 주지 않는 것으로 보고 되었지만, 아연의 보충은 제1형 당뇨병에서 아연 결핍을 호전시켜 LDL 콜레스테롤 산화를 감소시킨다고 보고되었다.
아연은 알부민 등의 단백질과 결합하여 혈액을 순환하며 문맥혈로부터 30∼40%의 아연이 간에서 교환된다.
아연은 곡류 위주의 식사에서는 흡수율이 낮으나 육류를 중심으로 하는 식사에서는 흡수율이 높다. 세계보건기구(WHO)는 아연의 이용률 추정과 관련하여 식사의 종류를 아연 이용률이 50∼55% 정도로 높은 식사, 보통 정도인 30∼35% 정도의 식사, 이용률이 15% 정도로 낮은 식사 등 세 가지로 분류하였다. 우리나라의 일반적 식생활은 보통 이용률(30%)의 식사로 간주한다.
아연 이용률이 높은 식사란 육류 섭취량이 많고 도정된 곡류를 소량 섭취하는 정제된 식사를 말하며, 보통 정도의 이용률을 보이는 식사란 육류와 생선을 포함하며 도정하지 않은 곡류에 전적으로 의존하지 않는 혼합형 식사이다. 아연 이용률이 낮은 식사란 도정하지 않은 비(非)발효 곡류 식품에 주로 의존하는 식물성 식품 위주의 식사를 말한다.
아연은 소장에서 흡수될 때 페리틴이 철과 결합하는 똑같은 방식으로 아연과 결합하는 단백질인 메탈로싸이오네인(metallothionein)의 합성을 유도한다. 또한 옥살산(oxalate), 피틴산(phytate) 등은 아연과 불용성 화합물을 만들기 때문에 아연 흡수를 저해한다. 한편 히스티딘(histidine), 시스틴(cystine), 트립토판(tryptophan) 등의 아미노산은 아연과 가용성 복합체를 형성하므로 아연의 흡수를 향상시킨다.
아연은 췌장을 경유하여 장관을 거쳐 대변으로 배설된다. 또한 소변과 땀으로 소량 배설된다.
일상의 식사에서 부족한 아연을 보충할 목적으로 섭취하는 건강기능식품의 기능성은 신체의 모든 조직에 존재하는 미량 원소이며 핵산과 아미노산의 대사에 관여한다.
결핍증 및 과잉증
체내 아연 상태 측정은 혈액, 머리카락 검사 등을 사용한다. 가장 많이 이용되는 방법은 혈액 내 아연 측정이지만, 최근에는 머리카락 속 아연 측정이 비교적 쉬우며 정확한 편이어서 체내 아연의 지표로 많이 이용되고 있다.
아연은 식품에 널리 함유되어 있으므로 극심한 아연 결핍증이 나타나는 경우는 드물다. 중등도 아연 결핍은 당뇨병 환자에게 흔히 관찰된다. 이는 환자의 소변에서 아연의 배설 증가와 관련이 있다.
아연 결핍증을 유발하는 요인에는 아연 함량이 낮은 식품을 섭취하여 섭취량 부족에 의한 것과 소화기능 저하에 따른 아연의 흡수 감소 및 수술, 화상, 임신, 수유, 악성종양 등으로 아연의 필요량이 증가한 경우 등이 있다.
아연이 결핍되면 위장관이나 폐조직 내막의 손상이 흔히 나타나며 다핵림프구, 자연살해세포 기능에도 영향을 미친다. 아연 결핍이 심하면 식욕 감퇴, 성장 지연, 피부 변화, 면역 기능 저하 등이 나타나며, 심각한 아연 결핍 시에는 성선기능저하증(hypogonadism), 왜소증 등이 나타난다.
특히 영유아, 어린이는 빠른 성장에 따라 아연 요구량이 늘기 때문에 자칫하면 아연 결핍이 나타날 수 있다. 아연이 부족하면 만성 혹은 급성 설사를 유발하기 때문에 설사를 통해 체내 아연이 계속 결핍되면서 악순환이 반복될 수 있다. 어린이들의 아연 결핍은 면역력을 떨어뜨리고, 잦은 호흡기 감염과 숨쉴 때 쌕쌕거리는 '천명' 증상을 일으킬 수 있다.
이에 일부 국가에서는 어린이들의 식사에 아연을 보충해 준 결과 급 · 만성 설사와 하부 호흡기 감염의 발생 빈도를 낮출 수 있었다. 항생제와 아연을 함께 복용하면 심한 폐렴으로부터 회복을 빠르게 한다는 연구 보고도 있다.
아연은 호흡기 상피(上皮)세포를 보호하고 염증 반응을 억제하며 면역력을 높이는 것으로 알려져 있다. 따라서 아연이 결핍되면 바이러스, 세균, 진균, 기생충 등 다양한 병원체에 대한 면역력이 저하되어 감기 등 감염성 질환에 쉽게 노출된다. 아연 권장량의 20배 이상(1일 100∼300㎎)을 장기간 복용하면 구리 및 철 영양 상태 저하, 면역 능력 손상, HDL 콜레스테롤 저하 등을 유발한다. 세계보건기구(WHO)에서 제안한 아연의 상한섭취량은 성인 남자 45㎎, 성인여자 35㎎이다.
급성 아연 중독은 오염된 음료수나 음식을 섭취한 결과로 발생할 수 있다. 중독의 증상은 복통, 설사, 구역, 구토 등이다. 아연 제제를 하루에 50∼150㎎ 복용하면 가벼운 위장 증상이 생기는 것으로 보고되고 있다.
권장량 및 급원 식품
아연의 권장량은 섭취한 아연의 40%가 흡수되는 것을 기준으로 한다. 우리가 섭취한 아연의 형태나 식이 조성에 따라 아연의 이용률에 차이가 나므로 식사를 통한 아연 섭취량은 생리적 필요량과 이용률로부터 산출한다.
한국인 영양섭취기준에서 성인의 아연 권장섭취량은 남자는 8∼10㎎, 여자는 7∼8㎎으로 연령이 증가할수록 감소한다.
아연은 여러 식품에 함유되어 있으나 대개 단백질이 풍부한 식품에는 아연도 풍부하다. 가장 우수한 급원 식품은 패류(특히 굴), 육류, 가금류 등 동물성 식품이다. 곡류, 채소류 등 식물성 식품에는 아연의 함량이 적으며 또한 아연의 흡수를 저해하는 피틴산(phytate)이 들어 있어 아연의 이용률이 낮다.
모유의 아연 함량은 분유에 비해 낮지만 이용률이 월등히 높으므로 아기에게는 엄마 젖을 먹이는 것이 좋다. 영유아기에 아연 함량이 상대적으로 더 높은 우유(0.8㎎/200㎖)대신 콩 등 우유 대체 식품(두유 0.46㎎/200㎖)을 주로 섭취하거나, 아연이 부족한 토양에서 자란 식물을 섭취하면 아연 결핍이 나타날 수 있다.
아연은 지속적으로 섭취해야 하는 필수 영양소이다. 아연은 육류, 굴, 게, 새우 등 동물성 식품에 풍부하다. 식물성 식품 중에는 전곡류 등에 많이 함유되어 있다. 또 곡류의 배아나 외피에 많이 함유되어 있어 현미, 통밀 등 도정하지 않은 곡류를 섭취하는 것이 좋다.
아연 급원 식품과 함유량(㎎/100g)
굴 생 것 13.2, 쇠고기 구운 것 7.2, 키조개 4.3, 달걀노른자 4.2, 닭 간 3.3
