(10)숨겨진 보물, 비타민D의 호흡기바이러스(코로나)중중예방효과가 기대된다

아파트 단지 내에서 자주 마주치던 노부부가 코로나로 입원했다. 하지만 채 2주가 안 돼 두 분 모두 돌아가셨다. 백신이 나오기 전이었다. 그때까지도 70세 이상 노년환자 사망원인 1위는 독감이었다, 코로나는 독감보다 더 독하다. 사망률 3배, 중증화율 1.5배, 입원기간 2배다. 감염이후 면역과잉반응인 소위 ‘싸이토카인 폭풍’이 사망 주원인이다. 그런데 왜 누구는 경증, 누구는 중증으로 달라지는 걸까. 면역에 무슨 차이가 있는 걸까. 최근 코로나입원환자 경과를 지켜보던 과학자들은 이상한 현상을 발견한다. 중증환자들 모두 비타민 D부족이다. 의료진은 코로나 환자를 대상으로 고농도 비타민D를 공급해보았다. 그러자 사망률·입원률이 현저히 낮아졌다. 비타민 D 효과에 과학계는 술렁였다. 흔히 먹던 비타민D가 코로나 치료효과가 있을까? 내년에 새로운 바이러스가 온다면, 새로운 백신·치료제 개발에 시간이 걸린다면, 비타민D가 중증화 예방책이 될수 있을까.

 

코로나(녹색)로 감염된 세포(황색). 세포1개당 10만개의 바이러스가 생성된다(flickr).

 

비타민D가 호흡기바이러스 중증화를 줄일 수 있을까.

코로나입원환자 95명을 2주간 추적한 결과 비타민D를 먹은 그룹은 8일 이상 입원확률, 사망률이 각각 2배 감소했다. 212건의 임상보고와 235명 대상 결과도 비슷했다. 즉 비타민 D 부족 시 중증으로 발전하는 확률이 8배 높았고 염증수치가 높아져 비정상면역상태가 되었다. 50만 영국인 대상 ‘햇빛’ 연구는 더 흥미롭다. 평소 햇볕을 많이 쬐어 인체 내 비타민D가 높았던 사람은 코로나로 감염되어도 입원·사망률이 낮았다(2021, 사이언티픽리포트). 범위를 넓혀보면 더 확실해진다. 유럽 국가 중 비타민 D부족국가(프랑스·포르투갈·오스트리아)가 부족하지 않은 나라(노르웨이·스웨덴·덴마크·네덜란드)에 비해 코로나 입원·사망률이 더 높았다. 하지만 단정하기는 아직 이르다. 치료효과를 확인하려면 ‘완벽한’ 임상실험을 거쳐야 한다. 지금까지 결과는 코로나 입원현장에서 관측된 정도다. 하지만 과학자들이 비타민D 치료효과에 관심을 갖는 이유는 따로 있다.

 

첫째 비타민D가 부족한 사람들이 많고 이 경우 면역조절능이 떨어진다. 둘째 코로나 현장에서 비타민D를 고농도로 처방했을 때 환자들 중증화율·사망률·입원기간이 줄었다. 셋째 그동안 다른 종류 호흡기 바이러스에 비타민D가 효과가 있었다. 넷째 고농도로 공급했을 때 부작용이 적었다는 점들이다. 현재의 코로나치료제는 바이러스증식을 억제하는 합성약으로 부작용, 고비용이 단점이다. 반면 비타민D는 3억5천 년 전부터 육지동물에게 있었던 물질로 이것이 부족하면 몸의 밸런스가 깨지고 특히 면역조절기능이 약해진다. 비타민 D를 ‘깊이 들여다 봐야할’ 충분한 이유가 있는 셈이다. 그런데 아파트 노부부에게 왜 사이토카인 폭풍이 닥친 걸까.

 

코로나는 면역조절기능을 마비시켜 사이토카인 폭풍을 부른다

코로나가 시작되자 아파트 노부부는 일절 외출을 삼갔다. 6개월이 지난 결혼기념일에 단 한번 외식을 했다, 당일 방문한 식당은 에어컨이 돌아가고 있었고 모든 창문이 닫혀있었다. 식사 때에만 마스크를 벗었지만 이틀 후 열과 기침이 찾아왔다. 맞은편에 확진자가 식사를 하고 있었던 거다. 코로나는 호흡기에 침입하면 세포내부를 파괴시키고 심한 면역반응을 일으킨다. 그 이유는 코로나가 침입하는 곳(수용체:ACE2)이 하필 염증조절 스위치이기 때문이다. 면역조절은 방어의 핵심이다. 코로나와 면역전투는 나폴레옹의 워털루 전쟁을 연상시키는 ‘대규모’ 전면전이다. 코로나는 침입 후 급격히 불어난다. 침입한 폐세포 1개당 약10만개의 코로나바이러스가 생겨난다. 이에 대응하는 면역은 ‘손오공분신술’을 사용한다. 즉 면역세포수를 셀프서비스로 급격히 불린다. 이때 신호물질이 ‘사이토카인’이다. 기하급수적으로 늘어난 코로나바이러스와 면역세포는 강대강(强大强) 전면전을 치른다. 폐세포 내부에서 면역세포(T세포)와 침입바이러스간의 백병전이 벌어진다. 세포외부에서는 미사일(항체)이 날아다니고 화염이 난무한다. 다행히 면역이 우세했다. 2주일간의 전투가 끝났다. 대부분 코로나환자가 회복되어 가족과 재회를 한다. 이런 면역전투의 핵심은 공격세기와 함께 ‘진정’시키는 능력이다. 즉 필요할 땐 강하게 공격하고 이후는 ‘쿨다운’해서 정상상태로 재빨리 돌아와야 한다. 이때 면역세포 수를 불리는 사이토카인 생산이 제어가 되지 않으면 폭풍처럼 거꾸로 몰아쳐서 신체곳곳에 염증을 일으킨다. 실제로 코로나 사망자의 경우 혈액 속에는 ‘면역공격 신호물질’들이 상당히 높아져 있다. 코로나 자체보다는 면역과잉반응이 오히려 사망원인이 된 셈이다. 면역조절이 안 되는 노령층·기저질환층이 위험한 이유다. 이런 강대강 전면전인 면역전투에서 비타민D는 무슨 역할을 할까.

 

사이토카인 폭풍: 코로나로 폐세포감염시 활성산소가 신호물질(사이토카인)을 증폭시켜서 면역세포(수지상세포, 식세포, 단핵구)들이 몰려들고 서로 상승작용을 일으켜 사이토카인 폭풍을 만든다. 급성호흡부전, 장기부전, 과염증현상, 사망이 발생한다(fimmu잡지).

 

비타민D의 코로나중중예방효과를 확인해보자

과학자들은 예전의 호흡기감염 바이러스(인플루엔자, 세포융합바이러스)에 비타민D가 효과가 있었음을 기억해냈다. 코로나바이러스 집안은 호흡기 전문이다. 전문킬러답게 급소인 염증조절장치(ACE2)를 공격, 흥분시켜 환자스스로 무너지게 한다. 비타민D는 흥분된 면역을 가라앉힌다. 삼국지 전투에서 적을 앞에 두고 금방 달아올라 펄펄뛰는 장비를 진정시켜 침착한 관우로 만드는 셈이다. 비타민 D는 영양소라기보다는 호르몬이다(박스기사1). 영향이 광범위하다. 조절 유전자만 전체유전자의 3%인 200개다. 면역세포를 비롯한 신체 주요 장기에 비타민D 수용체가 달려있다. 과학이 아직 그 깊숙한 내용을 모르고 있다. 원인 중 하나는 흔히 측정하는 혈중비타민D는 전구체이고 활성화된 비타민은 따로 있으며 장내세균이 관여한다는 점이다(박스기사2)

 

 

비타민D 활성화단계:(1)햇볕을 받으면 피부에서 생성 (2)음식, 영양제로 섭취(3)비타민D는 간에서 혈액내 (25(OH)D형태로 변환 (4)신장에서 활성화형태(1.25(OH)D로 최종변환

 

비타민D는 오래전부터 포유류 내부에서 온 몸의 장기를 조절하고 있다. 이제 코로나로 그 역할이 수면위로 떠올랐다. 첨단과학은 인종, 피부색, 개인유전자, 장내세균에 의해 활성비타민D가 달라지고 각 장기에 다른 효과를 준다는 걸 알아냈다. 건강 속에는 호흡기바이러스도 포함된다. 코로나·사스·메르스·조류인플루엔자·신종플루 등 공기로 퍼지는 신종바이러스는 또 온다. 코로나를 교훈삼아 사이토카인폭풍 없는 백신, 부작용 없는 저렴한 치료제개발이 필수다. 무엇보다 현장에서 효능을 보이고 있는 비타민D의 효과가 어디까지인지, 정확한 대규모 임상을 통해 확인해야 한다.

 

시간을 코로나 발생시점으로 되돌려보자. 과학자들이 비타민D와 호흡기바이러스의 면역조절에 대한 답을 찾았다하자. 이 답을 근거로 코로나 발생 전부터 노부부는 본인들 산책시간. 피부색, 유전자 그리고 장내세균조성을 바탕으로 최적의 활성비타민D를 유지하고 있었을 것이다. 설사 코로나에 감염되어도 그 노부부는 가벼운 감기 앓듯이 지나갈 수 있을 것이다. 그리고 오늘도 아파트 단지 내를 손잡고 걷고 있을 것이다.

 

박스기사1: 필수호르몬인 비타민D는 햇볕 쬐면 피부에서 만들어진다

1928년 노벨상수상자 아돌피 윈디우스는 뼈가 휘는 구루병 어린이에게 고등어기름을 먹이면 낫는다는 걸 알고 그 속에서 성분을 찾아낸다. 당시 비타민 A,B,C가 차례로 발견되었으니 이름을 ‘D’라고 붙였다. 비타민 D는 포유류가 햇빛을 받으면 피부에서 생산된다. 사람 경우 보통 햇볕에서 15분만 쫴도 하루 충분한 량이 생산된다. 많이 만들겠다고 땡볕을 쐬게 되면 비타민D가 주는 효과보다도 피부암 걱정을 해야 한다. 즉 균형 잡힌 식사(연어, 고등어 등)로도 충분하며 부족 시 비타민을 따로 먹어서 보충하면 될 정도의 양이다. 비타민D는 성장필수 호르몬이다. 호모사피엔스는 햇볕을 쬐면 이 필수호르몬이 만들어지도록 진화해나갔다. 비타민D를 더 많이 만들라고 햇볕을 받으면 두뇌에서 기분 좋은 도파민도 내 보내준다. 그만큼 중요하다는 반증이다.

 

박스기사2: 비타민D 활성화는 장내세균이 책임진다

캘리포니아 대학연구진은 567명의 건강한 노인(평균나이 84)들의 장내세균과 비타민D를 조사했다(2020, 내쳐커뮤니케이션). 살고 있는 지역의 자외선이 강할수록 많은 비타민D전구체가 만들어졌다. 하지만 활성비타민D의 량은 햇볕 량이 아닌 각자의 장내세균 12종류에 따라 달라졌다. 이 연구는 지금까지의 비타민D효과연구를 뒤집을 수 있다. 즉, 지금까지의 대규모 임상연구(25,000명)에서는 비타민D캡슐을 섭취하는 것이 심장병, 암예방, 뼈생성에 효과가 없다했다. 지금까지의 임상연구에서는 활성비타민이 아닌 혈중 전구체비타민D를 측정했다. 활성비타민D농도를 측정해야 한다. 지금까지는 전구체가 신장에서 활성비타민D로 바뀐다고 했는데 이제는 장내세균 역할이 더 중요해진 셈이다.

 

그림1: 코로나(녹색)로 감염된 세포(황색). 세포1개당 10만개의 바이러스가 생성된다(flickr).

그림2: 사이토카인 폭풍: 코로나로 폐세포감염시 활성산소가 신호물질(사이토카인)을 증폭시켜서 면역세포(수지상세포, 식세포, 단핵구)들이 몰려들고 서로 상승작용을 일으켜 사이토카인 폭풍을 만든다. 급성호흡부전, 장기부전, 과염증현상, 사망이 발생한다(fimmu잡지).

그림3: 비타민D 활성화단계:(1)햇볕을 받으면 피부에서 생성 (2)음식, 영양제로 섭취(3)비타민D는 간에서 혈액내 (25(OH)D형태로 변환 (4)신장에서 활성화형태(1.25(OH)D로 최종변환