비타민 C와 콜라겐 사이 관계와 피부건강에의 영향

비타민 C와 콜라겐을 통한 피부 노화 방지

비타민 C(아스코르브산)는 괴혈병 치료를 연구하는 과정에서 발견된 중요한 영양소로, 우리 몸에서 필수적인 역할을 합니다. 비타민 C는 쉽게 산화되어 전자를 잃는 특성이 있어, 활성산소나 자유 라디칼을 제거하는 항산화제로 작용합니다. 또한, 비타민 C는 효소의 활동을 돕는 보조인자로서 중요한 기능을 합니다. 콜라겐은 우리 몸에서 가장 많이 존재하는 단백질로, 피부와 같은 조직을 지지하는 역할을 합니다. 콜라겐은 세 개의 단백질 가닥이 꼬여 있는 구조로 이루어져 있으며, 다양한 종류가 있습니다. 콜라겐의 생성에는 TGF-β1이라는 물질이 중요한 역할을 하며, 콜라겐이 분해될 때는 MMPs라는 효소가 관여합니다. 피부는 외부 환경에 끊임없이 노출되며, 시간이 지남에 따라 기능과 구조가 변하면서 노화가 진행됩니다. 피부의 콜라겐이 부족하거나 과도하게 생성되면 피부에 문제가 생길 수 있으며, 노화는 콜라겐의 양과 구조에 변화를 일으킵니다. 비타민 C는 콜라겐 생성에 중요한 역할을 하며, 피부 세포 내에서 콜라겐의 양과 구조를 유지하는 데 필수적입니다. 비타민 C가 부족하면 피부가 빨리 노화될 수 있기 때문에, 비타민 C를 외부에서 보충하는 것은 피부 노화를 방지하는 효과적인 방법 중 하나입니다. 다만, 비타민 C는 쉽게 산화되고 피부에 잘 흡수되지 않는 단점이 있습니다. 이 글에서는 비타민 C가 콜라겐을 통해 피부에 어떻게 긍정적인 영향을 미치는지, 그리고 이러한 효과를 극대화하기 위한 방법들을 살펴보고자 합니다. 이 내용을 통해 더 나은 피부 노화 방지 방법을 찾는 데 도움이 되기를 바랍니다.

비타민 C의 생화학적 특성과 역할

비타민 C(아스코르브산, AA)는 식물과 일부 동물에서 여러 경로를 통해 합성됩니다. 그러나 인간은 AA 합성의 마지막 단계를 촉진하는 효소인 굴로노락톤 산화효소가 없어서 비타민 C를 스스로 만들 수 없습니다. 그래서 인간은 외부에서 비타민 C를 섭취해야 합니다. 비타민 C와 그 산화 형태인 디하이드로아스코르브산(DHA)은 특정한 운반 기전을 통해 세포 안으로 들어갑니다. 비타민 C는 주로 소듐 의존 비타민 C 운반체(SVCT)를 통해, DHA는 포도당 운반체(GLUT)를 통해 세포에 전달됩니다. DHA는 분해되어 여러 작은 분자로 변환될 수 있습니다. 비타민 C는 두 개의 산성기를 가진 물질로, 중성의 물에서는 아스코르브산 음이온(Asc−) 형태로 존재합니다. 비타민 C는 쉽게 산화되어 아스코르빌 라디칼(Asc•)과 DHA를 생성합니다. 특히 높은 온도나 금속 이온의 존재 하에서 비타민 C는 산소와 반응해 빠르게 산화됩니다. 비타민 C는 활성산소종(ROS)과 자유 라디칼과 반응해 이를 제거하고, 그 과정에서 자신은 아스코르빌 라디칼로 산화됩니다. 또한, 세포막에서 일어나는 지질 과산화 반응을 차단하기 위해 비타민 E(알파 토코페롤)와 함께 항산화제로 작용합니다. 비타민 E가 지질 라디칼을 제거한 후, 비타민 C가 비타민 E를 재생시키면서 자신은 아스코르빌 라디칼로 변하게 됩니다. 비타민 C는 특정 메탈로엔자임의 필수 보조인자로 작용합니다. 이 효소들은 활성 부위에 철 이온을 가지고 있으며, 분자 산소와 2-옥소글루타레이트(α-케토글루타레이트)를 필요로 합니다. 이 효소들은 콜라겐 대사와 발달, 전사 조절, 핵산, 호르몬, 지방산, 항생제의 변형 등 다양한 생화학적 과정에서 중요한 역할을 합니다. 이 효소의 촉매 과정에서 비타민 C는 산화된 철 이온을 환원시켜 효소의 활성과 여러 생리적 과정을 조절합니다. 물론, 이 과정에서 비타민 C는 산화됩니다. 산화된 비타민 C는 아스코르빌 라디칼과 DHA에서 화학적 또는 효소적으로 다시 재생될 수 있습니다. 두 개의 아스코르빌 라디칼은 불균등 반응을 통해 DHA와 AA로 변환되며, 아스코르빌 라디칼은 특정 효소에 의해 다시 비타민 C로 환원될 수 있습니다. 또한, DHA는 글루타티온을 산화시켜 비타민 C로 환원될 수 있습니다. 이처럼 비타민 C는 우리 몸에서 중요한 항산화제이자 효소의 보조인자로서 다양한 생화학적 과정에서 중요한 역할을 합니다.

 

비타민 C와 콜라겐 대사

콜라겐은 세포 내에서 합성되어 여러 복잡한 단계를 거쳐 세포 밖으로 분비됩니다. 초기 단계에서 콜라겐 유전자는 세포핵에서 mRNA로 전사된 후, 세포질에서 리보솜에 의해 번역되어 프리-프로콜라겐이라는 분자가 만들어집니다. 이 프리-프로콜라겐은 소포체로 이동하여 신호 펩타이드가 제거되고, 프롤린과 라이신 등의 아미노산 잔기가 하이드록실화(수산화)되며, 특정 라이신 잔기에는 당이 붙습니다. 이후 세 개의 프로콜라겐 분자가 지퍼처럼 서로 꼬여 삼중 나선을 형성한 후 골지체로 이동합니다. 골지체에서 추가적인 수정 과정을 거친 후, 이 삼중 나선 구조는 세포 밖으로 분비되고, 그 후 콜라겐 섬유로 형성됩니다. 콜라겐의 안정한 구조를 유지하기 위해 프롤린과 라이신 등의 아미노산 잔기가 하이드록실화되는 과정이 중요한데, 이러한 반응은 프로릴 4-하이드록실화효소, 프로릴 3-하이드록실화효소, 그리고 라이실 5-하이드록실화효소라는 효소들에 의해 촉진됩니다. 이 효소들은 비타민 C를 필요로 하며, 비타민 C가 부족하면 콜라겐 성숙 과정에 문제가 발생할 수 있습니다. 초기 연구에서는 비타민 C가 콜라겐 생산을 증가시킨다고 관찰되었지만, 그 작용 메커니즘과 생리적 중요성에 대해서는 논란이 있습니다. 연구에 따르면 비타민 C는 다른 단백질 합성은 늘리지 않으면서도 콜라겐 단백질 합성을 선택적으로 증가시킨다고 합니다. 이는 주로 I형과 III형 프로콜라겐 mRNA 수준의 증가와 관련이 있습니다. 일부 연구자들은 세포 내에 축적된 프로콜라겐이 그 자체의 합성을 억제하다가, 비타민 C가 이를 하이드록실화하고 분비를 촉진하여 이 억제를 풀고 콜라겐 유전자 전사를 증가시킨다는 가설을 제안했습니다. 또 다른 연구들은 지질 과산화가 비타민 C에 의해 자극된 콜라겐 유전자 발현 증가를 중재할 수 있다고 제안했습니다. 하지만 비타민 C가 콜라겐 유전자 발현을 자극하는 과정이 항산화 특성과 관련이 있는지, 아니면 산화적 특성과 관련이 있는지는 여전히 불확실합니다. 비타민 C가 콜라겐 유전자 발현을 촉진하는 구체적인 메커니즘을 밝히는 것은 콜라겐 생산을 증가시키는 새로운 전략 개발에 기여할 수 있습니다.

 

비타민 C의 피부 콜라겐 증가와 항노화 효과

햇볕에 의한 피부 노화(광노화)와 자연적인 피부 노화는 피부 내 비타민 C 수준의 변화를 동반할 수 있습니다. 연구에 따르면, 햇볕에 노출된 피부와 보호된 피부 모두에서 노화된 피부의 비타민 C 수준이 젊은 피부에 비해 낮아졌다고 합니다. 이는 비타민 C 보충이 피부 노화를 늦추는 데 도움이 될 수 있음을 시사합니다. 비타민 C를 피부에 바르면 콜라겐이 증가할 수 있는지에 대한 임상 연구들이 진행되었습니다. 한 연구에서는 폐경 후 여성들이 6개월 동안 비타민 C가 함유된 크림을 발랐을 때, 피부 내 콜라겐 I형과 III형의 mRNA 수준이 증가했다고 합니다. 그러나 실제로 피부에서 추출할 수 있는 콜라겐 양에서는 유의미한 차이가 없었습니다. 또 다른 연구에서는 비타민 C 크림을 바른 후 콜라겐의 전구체인 프로콜라겐 I 수준이 증가하는지 분석했습니다. 전체적인 결과에서는 큰 변화가 없었지만, 처음부터 프로콜라겐 I 수준이 낮았던 그룹에서는 비타민 C 크림을 바른 후 유의미한 증가가 나타났습니다. 이는 비타민 C가 부족하거나 콜라겐이 부족한 경우에 비타민 C가 콜라겐 증가에 도움이 될 수 있음을 시사합니다. 비타민 C가 피부 노화의 증상을 완화시킨다는 임상 증거도 있습니다. 예를 들어, 비타민 C 크림을 6개월 동안 바른 여성들은 피부의 주름이 줄고, 피부 구조가 개선되었다는 결과가 있었습니다. 또 다른 연구에서는 비타민 C 세럼을 얼굴의 한쪽에 발랐을 때 색소침착과 피부 거칠기가 눈에 띄게 개선되었다고 합니다. 비타민 C를 포함한 마이크로니들 패치를 사용한 연구에서는 눈가 주름이 감소했고, 레이저 피부 재생 후 비타민 C를 사용한 연구에서는 피부 거칠기와 주름 깊이가 줄어들었습니다. 이러한 연구들은 비타민 C가 피부 노화를 완화하는 데 도움이 될 수 있음을 시사하지만, 이를 확실히 하기 위해서는 더 많은 연구가 필요합니다.

 

비타민 C와 다른 성분을 함께 사용한 화장품의 피부 콜라겐 증가 및 항노화 효과

화장품에서는 여러 활성 성분을 조합하여 효과를 극대화하려는 시도가 많이 이루어지고 있습니다. 이와 관련해 비타민 C(아스코르브산, AA)와 다른 성분들을 함께 사용한 화장품의 콜라겐 증가 및 피부 항노화 효과를 평가한 임상 연구들이 있습니다. 한 연구에서는 159명의 폐경 후 여성을 대상으로 비타민 C, 소이 이소플라본, 라이코펜, 비타민 E, 그리고 생선 기름을 함유한 음료와 캡슐을 14주 동안 매일 섭취하게 했습니다. 그 결과, 진피 내 콜라겐 섬유가 증가하고 얼굴 주름 깊이가 감소하는 효과가 나타났습니다. 또 다른 연구에서는 비타민 C와 프로테오글리칸, 로사 모스카타 오일 등이 포함된 용액을 60일 동안 얼굴에 발랐을 때, 초음파 분석 결과 피부 내 콜라겐 수준이 유의미하게 증가했습니다. 또한, 비타민 C, 에르고티오닌, 프로테오글리칸 자극 펩타이드, 저분자 히알루론산 등이 포함된 세럼을 10일 동안 피부에 바른 실험에서는, 자외선이나 하이드로코르티손으로 인해 감소된 콜라겐, 엘라스틴, 프로테오글리칸 수준을 유의미하게 유지할 수 있었습니다. 비타민 C, 비타민 E, 라즈베리 잎 추출물이 포함된 세럼을 사용한 연구에서는 피부 색상, 탄력, 윤기, 부드러움, 주름 등의 개선 효과가 확인되었습니다. 또 다른 연구에서는 비타민 C와 비타민 E, 펩타이드 등을 포함한 세럼을 56일간 사용한 결과, 피부 거칠기와 색조가 개선되었습니다. 비타민 C, 바이오펩타이드, 히알루론산, 미네랄 워터가 포함된 포뮬레이션을 사용한 연구에서는, 3주간의 사용 후 피부 세포 회전율이 증가했으며, 4주간의 사용 후에는 눈가, 이마, 코 옆 주름이 줄어드는 결과가 나타났습니다. 러한 임상 연구들은 비타민 C가 포함된 다양한 조합 화장품이 피부 콜라겐 증가와 노화 지연에 도움이 될 수 있음을 시사합니다. 다만, 이러한 효과가 비타민 C 자체의 효능인지, 다른 성분들의 영향인지 확실히 구분하기는 어렵다는 한계가 있습니다.

 

비타민 C의 피부 노화 방지 효과와 콜라겐 생성 촉진 가능성

피부 노화는 내적 요인과 외적 요인 모두 산화 스트레스에 의해 발생하며, 이 과정에서 콜라겐과 같은 피부 구조 성분의 합성이 감소하고 분해가 증가합니다. 비타민 C(아스코르브산, AA)는 강력한 항산화제이자 효소의 보조인자로 작용하여 피부 건강을 유지하고 노화를 예방하는 데 중요한 역할을 합니다. 여러 임상 연구에서 비타민 C와 그 전구체가 주름을 줄이고 피부 탄력을 증가시킬 수 있다는 결과가 나타났으며, 특히 비타민 C가 부족한 경우 외부에서 보충하면 긍정적인 효과를 볼 수 있습니다. 반면, 체내에 비타민 C가 충분한 경우에는 추가 섭취가 필요하지 않을 수 있으며, 과다 복용 시 건강에 해로울 수도 있습니다. 따라서 피부의 비타민 C와 콜라겐 수치를 먼저 진단하고, 개인 맞춤형 비타민 C 제품을 사용하는 것이 최적의 효과를 낼 수 있을 것입니다. 비타민 C는 콜라겐 생성을 촉진하는 중요한 역할을 하며, 콜라겐 생성 과정의 여러 단계에서 기능적이고 구조적으로 성숙한 콜라겐을 만들어냅니다. 특히, 비타민 C는 콜라겐 유전자 발현을 조절하는 전사 인자를 직접 활성화하거나, TGF-β1의 발현을 증가시켜 콜라겐 유전자 발현을 촉진할 수 있습니다. 또한, 비타민 C와 아미노산을 함께 사용하면 콜라겐 생성을 시너지 효과로 더욱 증가시킬 수 있는 가능성이 제기되고 있습니다. 이러한 접근법은 피부 노화를 예방하고 개선하는 데 유용할 것으로 보이며, 이를 검증하기 위한 추가 연구가 필요합니다.

 

참고문헌

Boo YC. Ascorbic Acid (Vitamin C) as a Cosmeceutical to Increase Dermal Collagen for Skin Antiaging Purposes: Emerging Combination Therapies. Antioxidants (Basel). 2022 Aug 26;11(9):1663. doi: 10.3390/antiox11091663. PMID: 36139737; PMCID: PMC9495646.