콜로라도 대학교 안슈츠 의과대학이 주도한 대규모 새 연구에 따르면 커피와 같은 카페인 함유 음료를 매일 섭취하면 기증된 적혈구의 질이 저하되어 특히 수혈이 가장 필요한 환자의 경우 수혈 효과가 떨어지는 것으로 나타났습니다.

전 세계적으로 약 10억 명이 커피를 마시고, 하루에 최대 22억 5천만 잔을 소비합니다. 이전 연구에서는 일반적으로 카페인이 많은 건강상의 이점을 가지고 있다고 믿었지만, 새로운 분석에 따르면 카페인은 헌혈의 질과 환자의 성능을 저하시킬 수 있는 것으로 나타났습니다.

콜로라도 의과대학 생화학 교수이자 해당 연구의 교신저자인 Angelo D'Alessandro 박사는 “우리는 카페인이 뇌와 신경계에 미치는 영향을 오랫동안 이해해 왔지만 이번 연구는 카페인이 적혈구 자체의 생리학에 미치는 영향을 대규모로 발견한 최초의 사례입니다.”라고 말했습니다. “이 발견은 매일 커피 한 잔이 저장된 혈액의 질과 수혈의 효율성에 중요한 영향을 미칠 수 있음을 시사합니다.”

연구팀은 미국 'REDS RBC-Omics' 프로젝트에 참여한 헌혈자 1만3091명의 적혈구 샘플을 분석해 저장된 혈액 내 카페인 함량을 측정해 적혈구 대사, 용혈(세포 파괴), 수혈 결과에 미치는 영향을 연구했다. 연구진은 적혈구가 극도로 취약하거나 취약하지 않은 것으로 확인된 643명의 헌혈자에 대해 비교를 위해 서로 다른 저장 시간(10일, 23일, 42일)에 다시 혈액을 기증하도록 마련했습니다.

단기 실험에서 8명의 건강한 지원자가 커피 한 잔을 마셨고, 연구자들은 카페인이 적혈구에 미치는 즉각적인 영향을 추적하기 위해 음주 전후의 혈액 샘플을 비교했습니다. 또한 실험실에서는 ADORA2b 수용체(스트레스에 저항하고 저산소증을 완화하는 데 도움이 됨) 및 G6PD 효소 활성과 같은 주요 적혈구 신호 전달 경로에 대한 카페인의 영향을 분석하고 ADORA2b가 결핍된 쥐를 통해 카페인의 메커니즘과 수혈 후 회복을 추가로 검증했습니다.

그 결과, 많은 헌혈자의 적혈구에서 상당한 수준의 카페인이 검출되었으며, 커피를 자주 마시는 사람이 가장 안정적인 수준을 유지하는 것으로 나타났습니다. 카페인 수치가 높을수록 적혈구의 "연료 분자"인 아데노신 삼인산(ATP)과 2,3-비스포스포글리세레이트(2,3-BPG) 수치가 낮아집니다. 적혈구에는 핵이나 미토콘드리아가 없으며 일반적으로 생명과 기능을 유지하기 위해 몇 가지 화학적 "연료"에 의존하며, 그 중 가장 중요한 것은 ATP와 2,3-BPG입니다.

연구에 따르면 카페인은 적혈구를 더욱 취약하게 만들고 스트레스 파열과 산화적 손상에 더 취약하게 만든다는 사실도 밝혀졌습니다. 수혈 실험에 따르면 카페인 함량이 높은 혈액을 기증하면 수혜자의 헤모글로빈이 더 적게 증가하는 것으로 나타났습니다. 즉, 카페인은 적혈구의 "배터리"를 고갈시키고 산소 운반 기능을 감소시키는 것으로 보입니다.

특정 ADORA2b 유전자 변이를 보유한 헌혈자의 경우 카페인의 부작용이 훨씬 더 큽니다. 이러한 조합은 저장된 적혈구를 극도로 취약하게 만듭니다. 동물 실험에서 ADORA2b가 결핍된 쥐의 적혈구는 매우 취약합니다. 혈액 저장 중에 카페인을 첨가하면 "이중 타격" 효과를 반영하여 손상이 악화됩니다. 카페인은 ADORA2b 신호를 차단하는 반면, G6PD를 직접 억제하여 항산화 보호 기능을 약화시킵니다.

달레산드로 박사는 “이번 연구는 임상 실습에 중요한 시사점을 준다”며 “매우 흔한 식습관인 카페인 섭취는 적혈구의 저장성과 수혈 결과에 영향을 미칠 가능성이 크다”며 “다행히 카페인의 생물학적 반감기가 매우 짧기 때문에 헌혈 전 짧은 시간 내에 식단을 조절하는 것만으로도 부작용을 줄일 수 있다는 점은 유럽 일부 국가에서 헌혈 전 카페인 섭취를 제한할 것을 권고하는 관행과도 일치한다”고 말했다.

그러나 연구팀은 또한 실험에서 커피를 마시는 지원자의 수가 제한되어 있었고 그들 중 오랫동안 금주한 사람은 없었으며(카페인 섭취가 전혀 없었음) 혈액 샘플을 거의 10년 동안 기증했다고 지적했습니다. 또한 생쥐의 적혈구 생리학도 인간의 적혈구와 다릅니다. 임상 데이터에 따르면 카페인이 수혈에 미치는 전반적인 영향은 경미하고 개별 환자에 대한 위험은 크지 않지만 대규모 헌혈 단체에서는 주목할 가치가 있습니다.

본 연구는 헌혈자의 생활방식(예: 카페인 섭취 습관)과 유전적 특성(예: ADORA2b 변이)을 기반으로 정확한 혈액 매칭을 위한 새로운 아이디어를 제안합니다. 신생아, 중증 환자 등 고위험 환자의 경우 저카페인 기증 혈액을 우선적으로 수혈하면 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.

위 연구는 의학저널 '헤마톨로지카(Haematologica)'에 게재됐다.