비타민 D 호르몬(vitamin D hormone)은 칼시트리올(calcitriol)이라고도 불리며, 비타민 D로부터 유래한 호르몬 활성을 가진 물질이다.

1971년에 내분비학자인 마이클 홀릭(Michael F. Holick, 1946-)과 앤서니 노먼(Anthony W. Norman, 1938-)이 비타민 D3의 활성 형태인 1-α,25-디하이드록시비타민(dihydroxyvitamin)을 최초로 발견하였다. 비타민 D 호르몬의 구조가 명확히 밝혀지고 난 뒤, 1974년에 브럼바우(P. F. Brumbaugh, ?)와 하우슬러(Mark. R. Haussler, ?)가 비타민 D 수용체(vitamin D receptor)를 발견하였다.¹⁾

비타민 D 호르몬은 비타민 D3로부터 만들어진다. 비타민 D3는 음식에서 얻거나, 피부에 닿는 태양광이 7-디하이드로콜레스테롤(7-dehydrocholesterol)을 광분해하여 만들어진다. 비타민 D3를 25-하이드록시비타민 D3 1-α-수산화효소(25-hydroxyvitamin D3 1-α-hydroxylase)와 미토콘드리아 산소화효소(mitochondrial oxygenase)가 칼시트리올로 합성한다.

이러한 효소 반응은 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone)과 프로락틴(prolactin)이 촉진하며, 뼈에 있는 섬유아세포 성장인자 23(fibroblast growth factor 23)의 농도가 높으면 억제된다.

비타민 D 호르몬은 칼슘 항상성에 있어서 부갑상선 호르몬과 함께 기능하는데, 혈액의 칼슘 이온(Ca²⁺) 농도를 감지하여 뼈와 혈액 간의 칼슘 이온 균형을 조절한다. 비타민 D 호르몬은 혈액의 칼슘 이온 농도를 높이는 역할을 하는데, 음식으로부터 칼슘 이온을 흡수하는 작용을 촉진하고 소변으로 배출되는 칼슘 이온의 양을 최소화한다. 더불어 뼈에서 칼슘 이온 분비를 촉진한다.

이러한 조절 기작은 비타민 D 호르몬이 세포 핵에 있는 수용체에 결합하여 칼슘 이온을 흡수하는 데 필수적인 칼슘 이온 결합 단백질(Ca²⁺-binding protein)의 생성을 활성화시켜 이루어진다.²⁾

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그림 1. 비타민 D의 칼슘 조절(calcium regulation) (출처: 생화학분자생물학회)

비타민 D 호르몬은 부갑상선 기능 항진증(hyperparathyroidism)과 뼈, 신장에 이상이 있는 환자에 약으로 사용하며, 칼슘 결핍증 환자에도 사용할 수 있다.

그러나 과복용하면 두통, 구토와 위통을 일으킬 수 있으며, 근육과 뼈에 통증을 가져올 수 있다. 비타민 D와 달리 비타민 D 호르몬은 혈중 칼슘 농도를 과도하게 상승시킬 수 있기 때문에, 치료제로서의 사용에 주의가 필요하다.³⁾

비타민 D 호르몬의 합성 (출처:5minuteschool.com)

1. Y. Nishii, T. Okano (2001) History of the development of new vitamin D analogs: studies on 22-oxacalcitriol (OCT) and 2β-(3-hydroxypropoxy)calcitriol (ED-71). Steroids 66, 3-5, 137-146.
2. David L. Nelson, Michael M. Cox. Lehninger Principles of Biochemistry(6th edition, 2013), W. H. Freeman.
3. Rossi S, editor. Australian Medicines Handbook (2006) Adelaide: Australian Medicines Handbook.