베타카로틴은 노란색, 주황색 및 짙은 녹색 잎채소와 일부 과일에 많이 들어 있는 식물 색소입니다 (Albanes et al., JNCI 1996). 체내에서 분해되어 비타민 A를 만들 수 있는 ‘프로비타민 A’ 카로티노이드입니다. 식이보충제 (건강기능식품)로 판매되고 식품 착색제로 사용되며, 과거에는 희귀 광과민성 질환 치료를 위한 전문의약품(Solatene)으로 사용되기도 했습니다.

베타카로틴에 관해 가장 중요한 사실은 부정적인 내용입니다. 두 건의 대규모 무작위 배정 임상시험에서 고용량 베타카로틴 보충제는 흡연자와 석면 노출 근로자에서 폐암 발생을 증가시켰으며, 현재 미국 질병예방서비스태스크포스(USPSTF)는 암이나 심장 질환 예방을 위한 베타카로틴 보충제 복용을 권장하지 않습니다. 식품을 통해 섭취하는 베타카로틴에서는 이러한 위해가 나타나지 않았습니다.

이 페이지는 미국 국립학술원(National Academies) 영양소 보고서, 무작위 배정 임상시험 및 규제 기관에서 보고한 내용을 요약합니다. 본 내용은 교육 목적으로만 제공되며 의학적 조언이 아닙니다.

항목	상세 정보
분류	프로비타민 A 카로티노이드 (식물 색소)
화학식 / 분자량	C₄₀H₅₆; 536.9 g/mol
비타민 A 환산치	오일에 용해된 보충제 베타카로틴 2 µg 또는 식품 유래 베타카로틴 12 µg = 레티놀 활성 당량(RAE) 1 µg
주요 임상시험 용량	15–30 mg/일 또는 격일 50 mg; 프로토포르피린증 연구에서는 15–180 mg/일
혈장 반감기	약 5–7일 (약동학 고찰 기준)
상한섭취량	설정되지 않음; 미국 의학한림원(IOM)은 일반 대중에게 보충제 복용을 ’권장하지 않음’으로 판단
미국 내 지위	식이보충제 성분; 등재된 식품 착색 첨가물 및 GRAS 영양소; 과거 전문의약품 Solatene 30 mg (NDA 017589, 판매 중단)
USPSTF 권고	심혈관 질환 또는 암 예방 목적의 사용 비권장 (D등급, 2022)

개요

베타카로틴은 양쪽 끝에 고리가 있고 교대로 배열된 이중 결합의 긴 사슬을 가진 탄소 40개짜리 탄화수소입니다 (PubChem). 산소 원자가 없으며, 이러한 탄화수소 구조 때문에 물에 녹지 않습니다 (IOM 2000).

북미 식단에서 가장 흔한 여섯 가지 카로티노이드 중 알파카로틴, 베타카로틴, 베타크립토잔틴의 세 가지는 비타민 A로 전환될 수 있습니다. 라이코펜, 루테인, 지아잔틴은 전환될 수 없습니다 (IOM 2000). 미국 의학한림원(IOM)은 인체에서 카로티노이드의 유일하게 알려진 기능은 비타민 A 공급원으로서의 역할이라고 결론지었습니다. 항산화 및 기타 효과는 제안된 작용일 뿐 확립된 기능이 아닙니다.

장벽에 존재하는 효소인 베타카로틴 15,15′-디옥시게나제가 분자의 중앙을 절단하여 비타민 A(레티날)를 만듭니다. 그 외의 ‘비대칭’ 절단 경로를 통해서는 다양한 소분자 분해 산물이 생성됩니다.

베타카로틴이 제공하는 비타민 A의 양은 공급원에 따라 크게 달라집니다. IOM은 다음과 같은 전환 계수를 설정했습니다 (IOM 2001):

공급원	1 µg RAE에 해당하는 양
레티놀 (이미 형성된 비타민 A)	1 µg
오일에 용해된 보충제 베타카로틴	2 µg
식품 내 베타카로틴	12 µg
식품 내 기타 프로비타민 A 카로티노이드	24 µg

보충제와 식품 사이의 6배 차이는 식물 기질에서 베타카로틴이 얼마나 잘 방출되지 않는지를 반영합니다.

체내 작용 기전

베타카로틴이 흡수되려면 담즙산 미셀에 용해되어야 하므로 식이 지방과 함께 섭취하면 흡수율이 높아집니다 (IOM 2000). 장세포 내부에서 일부는 비타민 A로 전환되고 일부는 온전한 형태로 카일로미크론(지방 운반 입자)에 포장되어 림프관으로 들어갑니다. 공복 혈액에서는 주로 LDL 입자를 통해 이동하며 주로 지방 조직과 간에 저장됩니다.

매개변수	결과	출처
단회 투여 후 최고 농도 도달 시간	24–48 h	IOM 2000
생체이용률이 높은 공급원으로부터의 흡수	60–75%가 비타민 A로 전환되며, 약 15%는 온전한 형태로 흡수됨	IOM 2000
일부 식품으로부터의 흡수	최소 2% 수준	IOM 2000
소실 반감기	약 5–7일	Schwedhelm et al., Clin Pharmacokinet 2003
6 mg 대 126 mg 용량에서의 전환율	약 27% 대 2%	Schwedhelm et al. 2003

용량이 높아질수록 비타민 A로의 전환율은 떨어집니다. 한 교차 연구에서 자원자 7명이 중수소로 표지된 베타카로틴 20 mg과 40 mg을 복용했습니다 (Novotny et al., J Nutr 2010). 용량을 두 배로 늘리자 혈중 베타카로틴 노출량은 두 배가 되었지만, 이로부터 만들어진 비타민 A는 36%만 증가했습니다.

이러한 내재적 조절 기전 때문에 IOM은 이미 비타민 A가 충분한 사람에게서 장기간의 베타카로틴 보충제 복용이 혈청 레티놀 수치를 높이지 않는다고 설명했습니다. 비타민 A의 상한섭취량인 3,000 µg/일은 이미 형성된(preformed) 비타민 A에 적용되며 베타카로틴에는 적용되지 않습니다 (IOM 2001).

규제 현황

식이보충제 및 식품 성분. FDA (미국 식품의약국)는 일반 식품 착색용으로 인증이 면제되는 착색 첨가물로 베타카로틴을 등재하고 있습니다 (21 CFR 73.95). 또한 우수제조관리기준(GMP) 외에 별도의 제한이 없는 영양 보충제로서 일반적으로 안전하다고 인정되는 물질(GRAS)로 승인되어 있습니다 (21 CFR 184.1245).
과거 전문의약품. Roche의 Solatene 30 mg 경구 캡슐은 NDA 017589로 승인되었으며 현재는 판매 중단으로 등재되어 있습니다 (Drugs@FDA).
상한섭취량 미설정. IOM은 데이터가 일관되지 않아 상한섭취량(UL)을 설정할 수 없다고 판단했습니다. 대신 결핍 위험이 있는 곳에서 비타민 A 공급원으로 사용하거나 적혈구형성 프로토포르피린증에 사용하는 경우를 제외하고는 일반 대중에게 베타카로틴 보충제 복용이 권장되지 않는다고 결론지었습니다 (IOM 2000).
USPSTF D등급. 2022년 태스크포스는 심혈관 질환이나 암 예방에 있어 베타카로틴 보충제의 위해가 이점보다 크다고 중등도의 확실성으로 결론지었습니다 (USPSTF, JAMA 2022).

연구 결과

암 및 심장 질환 예방 임상시험

관찰 연구들에서는 카로티노이드가 풍부한 채소와 과일을 더 많이 섭취하거나 혈중 베타카로틴 수치가 더 높은 사람들에게서 폐암 발생이 더 적게 나타났습니다. 이후 네 건의 대규모 무작위 배정 임상시험에서 보충제를 직접 시험했습니다:

임상시험	대상 집단	용량	주요 결과
ATBC (핀란드)	50–69세 남성 흡연자 29,133명; 5–8년	20 mg/일	폐암 +18% (95% CI 3–36%); 총 사망률 +8% (95% CI 1–16%)
CARET (미국)	흡연자, 과거 흡연자 및 석면 근로자 18,314명; 평균 4년	30 mg/일 + 레티닐 팔미테이트 25,000 IU	폐암 RR 1.28 (1.04–1.57); 모든 원인에 의한 사망 RR 1.17 (1.03–1.33); 예정보다 21개월 조기 중단
Physicians’ Health Study (미국)	남성 의사 22,071명; 12년	격일 50 mg	효과 없음: 모든 암 RR 0.98 (0.91–1.06); 심장마비, 뇌졸중 또는 사망에 차이 없음
Women’s Health Study (미국)	45세 이상 여성 39,876명; 치료 기간 중앙값 2.1년	격일 50 mg	효과 없음: 모든 암 RR 1.03 (0.89–1.18)

출처: ATBC Study Group, NEJM 1994; Omenn et al., NEJM 1996; Hennekens et al., NEJM 1996; Lee et al., JNCI 1999.

ATBC 연구에서 추가 사망의 주요 원인은 폐암과 허혈성 심장 질환이었습니다. 양상은 일관됩니다. 누구에게도 이점이 없었으며, 위해는 담배 연기나 석면에 폐가 많이 노출된 사람들에게 집중되었습니다.

통합 분석

2022년 USPSTF 권고의 근거가 된 문헌 검토에서는 비타민 A 병용 여부와 관계없이 베타카로틴 임상시험들을 통합 분석했습니다 (O’Connor et al., JAMA 2022):

평가 항목	교차비 (95% CI)	임상시험 수 (n)
폐암	1.20 (1.01–1.42)	4 (94,830)
심혈관 사망	1.10 (1.02–1.19)	5 (94,506)

항산화 보충제에 대한 Cochrane 문헌고찰에서도 유사한 결론에 도달했습니다. 비뚤림 위험이 낮은 임상시험들에서 베타카로틴은 더 높은 총사망률과 연관되었습니다: RR 1.05 (95% CI 1.01–1.09), 26건의 임상시험 (Bjelakovic et al., Cochrane 2012).

연령 관련 황반변성

기존 AREDS 임상시험은 연령 관련 황반변성(AMD) 징후가 있는 55–80세 성인 3,640명을 무작위 배정하여 평균 6.3년 동안 추적 관찰했습니다 (AREDS Research Group, Arch Ophthalmol 2001). 항산화 정제에는 비타민 C 500 mg, 비타민 E 400 IU, 베타카로틴 15 mg이 포함되었으며, 아연은 단독 및 병용으로 시험되었습니다.

항산화제와 아연 병용은 진행성 AMD 발생 확률을 낮추었습니다: OR 0.72 (99% CI 0.52–0.98).
항산화제 단독은 통계적 유의성에 도달하지 못했습니다: OR 0.80 (99% CI 0.59–1.09).

이후 AREDS2 연구에서는 참가자 4,203명을 대상으로 배합에서 베타카로틴을 제외하는 시험을 진행했습니다 (AREDS2 Research Group, JAMA 2013). 베타카로틴을 제외해도 AMD 진행에는 뚜렷한 영향이 없었습니다. 폐암은 베타카로틴 미포함군보다 포함군에서 더 흔하게 발생했으며(23건, 2.0% 대 11건, 0.9%; 명목 p = 0.04), 대부분 과거 흡연자에서 발생했습니다. 연구진은 대체 카로티노이드로 루테인과 지아잔틴 병용을 제안했습니다.

적혈구형성 프로토포르피린증

적혈구형성 프로토포르피린증(EPP)은 빛에 의해 활성화되는 물질인 프로토포르피린이 축적되어 햇빛에 노출될 때 통증을 동반한 피부 반응을 일으키는 유전 질환입니다. 베타카로틴은 이 질환의 초기 약물 치료제였습니다.

초기 공개 연구는 긍정적이었습니다. EPP 환자 133명에게 15–180 mg/일을 투여한 비대조 연구에서 84%가 햇빛 내성이 세 배 이상 증가했습니다 (Mathews-Roth et al., Arch Dermatol 1977).
대조 임상시험은 부정적이었습니다. 위약 대조 교차 임상시험에서는 베타카로틴과 위약 간에 유의한 차이가 발견되지 않았으며, 증상은 대신 일조 시간을 따랐습니다 (Corbett et al., Br J Dermatol 1977).
최신 문헌고찰. 40건의 연구를 분석한 2023년 체계적 문헌고찰에서는 대조 임상시험들에서 경구 베타카로틴의 효과가 나타나지 않은 반면, 아파멜라노타이드 임플란트(멜라노탄 I 참조)와 무기 자외선 차단제는 중등도의 긍정적 효과를 보였다고 보고했습니다 (Heerfordt et al., Biomed Pharmacother 2023).

근육, 운동 수행 능력 및 회복

근육량, 근력, 운동 수행 능력 또는 회복에 대해 베타카로틴 단독 효과를 시험한 무작위 배정 임상시험은 확인되지 않았습니다. 훈련 후 회복을 돕는다는 주장은 임상 결과 데이터가 아니라 항산화 화학 특성에 근거한 것입니다. 앞서 언급했듯이 IOM은 인체에서 항산화 활성을 카로티노이드의 확립된 기능으로 간주하지 않습니다.

부작용 및 위험성

흡연자 및 석면 노출자에서의 폐암

이것이 문서화된 주요 위해이며, 식품이 아닌 보충제에서 나타납니다. ATBC 연구에서 초과 위험은 하루 최소 20개비 이상의 담배를 피우는 남성(RR 1.25, 95% CI 1.07–1.46)과 하루 최소 11 g(한 잔 약간 못 미치는 양) 이상의 알코올을 섭취하는 남성(RR 1.35, 95% CI 1.01–1.81)에서 더 강하게 나타나는 양상을 보였습니다 (Albanes et al., JNCI 1996). 연구진은 이러한 효과가 다른 하위 집단보다 더 강해 보였으나 실질적으로 크게 다르지는 않았다고 기술했습니다.

복용을 중단한 후에는 위해가 사라졌습니다. 남성 25,563명을 대상으로 한 ATBC 임상시험 종료 후 추적 관찰에서 보충제 복용 종료 후 4–6년이 지나자 초과 위험은 더 이상 관찰되지 않았습니다 (Virtamo et al., JAMA 2003). ATBC 연구진은 흡연자가 베타카로틴 보충제를 피해야 한다고 결론지었습니다. AREDS2 연구는 과거 흡연자에서도 위험 신호를 추가했습니다.

카로틴피부증 (피부 황변)

고용량 섭취는 피부를 노랗게 변색시킬 수 있습니다. IOM은 이러한 카로틴피부증(carotenodermia)이 무해하며 섭취를 중단하면 회복된다고 설명하고, 장기간 하루 30 mg/일 이상 복용할 때 발생할 수 있다고 언급합니다 (IOM 2000). 눈의 흰자위(공막)는 하얗게 유지된다는 점에서 황달과 구별됩니다.

IOM은 또한 프로토포르피린증에 사용된 매우 높은 용량(약 180 mg/일)에서도 독성 효과가 보고되지 않았으며, 장기 동물 연구에서 선천성 기형, 돌연변이 또는 암의 근거가 없었다고 보고했습니다.

상호작용

오르리스타트 (Xenical). 체중 감량 약물인 오르리스타트는 약동학 연구에서 베타카로틴 보충제 흡수를 30% 감소시켰습니다. 의약품 허가사항에서는 비타민 A, D, E, K 및 베타카로틴이 포함된 종합비타민을 매일 복용하도록 권고합니다 (Xenical label).
복합 비타민 A 제품. CARET 연구는 베타카로틴과 매일 25,000 IU의 레티닐 팔미테이트를 병용했으므로 그 결과는 두 성분을 모두 반영합니다. 이미 형성된 비타민 A는 베타카로틴과 달리 고유한 상한섭취량과 독성을 가집니다.

보충제를 피해야 하는 대상

임상시험 근거와 IOM 및 USPSTF의 입장에 기반할 때, 위해가 문서화된 집단은 다음과 같습니다:

현재 흡연자, 특히 다량 흡연자;
과거 흡연자 (AREDS2 폐암 위험 신호);
과거 석면 노출 이력이 있는 사람 (CARET).

핵심 요약

그 자체로 필수 영양소가 아닌 비타민 A 전구체. 신체는 필요에 따라 이를 비타민 A로 전환하며, 용량이 높아질수록 전환율은 떨어집니다.
식품과 보충제는 다름. 오일에 용해된 보충제 베타카로틴은 식품 내 베타카로틴보다 생체이용률이 약 6배 더 높으며, 오직 보충제만이 위해와 연관되었습니다.
예방적 이점 없음. 참가자 100,000명 이상을 대상으로 한 네 건의 대규모 임상시험에서 암이나 심장 질환에 대한 예방 효과가 확인되지 않았습니다.
흡연자에서의 실질적 위해. 폐암 발생이 ATBC에서는 18%, CARET에서는 28% 증가했으며, USPSTF는 예방 목적의 베타카로틴 보충제 복용을 권장하지 않습니다.
유일한 의약품 용도에 대한 빈약한 근거. 초기 프로토포르피린증 연구는 긍정적이었으나 대조 임상시험에서는 이점이 확인되지 않았습니다.
훈련 또는 회복에 대한 근거 없음. 근육이나 운동 수행 능력 결과에 대해 베타카로틴 단독 효과를 시험한 무작위 배정 임상시험은 없습니다.

출처

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