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中村利孝：産業醫科大學.整形外科 敎授

뼈는 신체를 지지하여 원활하게 움직이게 하는 기관이다.

신체활동이 가능한 것은 신체를 지지하는 견실한 뼈가 있기 때문이고 뼈에 칼슘이 존재하기 때문이다. 칼슘이 없는 뼈는 연약하여 몸을 제대로 지지하지 못한다.

갓 태어난 아이는 뼈의 칼슘함유량은 약 50g이다.

20세 여자의 칼슘량은 1kg이고 폐경기가 되면 칼슘이 서서히 감소를 시작하여 30년이 경과하면 절반인 500g으로 감소한다. 그리고 서서히 칼슘이 빠져나가고 마침내 사람의 일생도 끝나게 된다.

칼슘은 어디에서 오는가?

먼저 신생아가 어머니에게 물려받는 50g의 칼슘이 어디에서 오는지를 알아 보기로 하자.

난자 수정 시에는 칼슘이 전혀 없다. 자궁 속에서 양수에도 칼슘이 전혀 없다. 칼슘은 어머니로부터 공급 받는 대혈(帶血)을 따라 운반된다. 어머니는 아이를 위해 50g의 칼슘을 여분으로 항상 몸에 저장해 둔다.

칼슘저장은 여성호르몬의 작용으로 가능하다. 그러면 어디에 칼슘을 저장할까? 뼈 외부는 형태가 변화하기 때문에 뼈 속에 저장한다. 뼈 속의 뼈 해면골(海綿骨)로 불리는 부분에 아이를 위해 칼슘을 저장한다.

칼슘을 흡수하여 뼈에 침착 시키는 물질

칼슘은 50g에서 시작하여 성장과 더불어 몸 속에 저장된다. 20세까지 1kg의 칼슘을 저장하려면 많은 칼슘과 칼슘을 흡수하여 뼈에 침착시키는 물질을 필요로 한다.

그 물질이 비타민D이다. 비타민D는 장관(腸管)에서 칼슘을 혈액으로 흡수하여 뼈에 침착시키는 기능을 한다. 사람이 태어나서 20세까지는 칼슘과 비타민D가 뼈를 형성하는 중요한 시기이다. 그 후 20세부터 50세까지는 여성호르몬이 뼈를 저장하고 골량 감소방지와 유지역할을 수행한다.

뼈는 왜 필요한가？

뼈 기능을 유지하는 칼슘과 비타민D, 그리고 여성호르몬은 동물이 기나긴 진화과정을 거치면서 획득한 물질이다. 최초의 생명체은 약 50억년 전 바다에서 발생하였다. 그리하여 바다에는 대량의 칼슘이 함유되어 있다. 극소량의 칼슘이 세포 속에 존재한다는 사실이 생명현상에 있어 매우 중요한 역할을 한다.

물고기는 소량의 칼슘을 흡수하여 뼈를 만들었다. 왜 뼈가 필요했을까? 그 이유는 깊은 곳으로 잠수 시 수압에 견디기 위해서 필요했기 때문이다. 그런 과정을 거처 얕은 곳의 염분이 점점 줄어 들게 되었고, 부족해진 칼슘은 자신의 뼈에서 인출하여 보충하게되었다. 그러면서, 물고기는 자연스럽게 칼슘농도가 적은 곳에서도 생존할 수 있도록 진화하게 된 것이다.

부갑상선호르몬의 작용

그 후 물고기들은 충분한 칼슘 저장하고, 혈액과 뼈 사이를 자유자재로 왕래할 수 있는 기능을 갖게 되면서 바다나 강에서 떨어진 지상에서의 생활이 가능하게 되었다. 그것이 바로 양서류이고 파충류는 부갑상선호르몬이라는 물질을 만들었다.

부갑상선호몬은 칼슘과 비타민D 기능을 강력히 지원하는 협력자이며, 이 물질의 출현으로 파충류는 칼슘을 몸 속에서 자유로이 순환하여 심장, 근육, 뇌, 신경 등으로 공급 할 수 있게 되었고, 이른 통하여 정상 혈압이 유지할 수 있었다.

사람 심장의 펌프작용은 서 있을 때 1m 이상 높이로 혈액을 내보낼 수 가 있는데 이는 부갑상선호르몬과 깊은 관계가 있다. 그리고 인간은 변화의 변화를 거쳐 최종적으로 현재의 모습으로 진화하게 된 것이다.

신선한 뼈가 건강을 유지시킨다

대퇴골 뼈 외측은 껍질부분에 해당하기 때문에 피질골(皮質骨)이라고 부른고, 내측 골수측에 있는 뼈가 해면골(海綿骨)이라 칭한다. 뼈는 단조로운 시멘트 덩어리 같은 물질이 아니다.

약 1cm두께의 피질골 속에 직경 200미크론의 원주가 가득 모여서 만들어진 모습을 상상하기 바란다. 현미경으로 단면을 보면 둥근 집합체로 보인다. 집합체의 뼈가 파괴와 생성을 반복하면서 유지되는 비밀이 있다. 200미크론의 작은 단위가 파괴와 생성을 반복하면서 뼈 건강을 유지한다.

내측 뼈인 해면골은 기둥의 대들보가 종횡으로 서 있는 구조를 이룬다. 이것이 뼈를 파괴시키며 뼈를 생성하는 세포이다.

이렇게 뼈를 파괴하는 세포를 파골세포(破骨細胞)로 부르는데 1개의 크기는 약 30미크론 정도로 몸 속에 7,000 ~8,000만개가 있다고 한다. 이 세포는 늙은 뼈를 발견하면 세포에 달라붙어 강한 산을 생성하여 뼈를 녹인다.

뼈를 파괴하는 세포가 있으면 만드는 세포가 있는데 이러한 세포를 조골세포(造骨細胞)로 부른다. 크기는 약 5미크론 정도의 입방체 형태로 파골세포의 1/6 ~1/10에 불과하다. 이들 세포는 서로 협력하여 횡으로 길게 존재하며, 조골세포는 30 ~40억 개 정도이며 괴한 장소에서 새로운 뼈를 생성한다.

그리고, 여성호르몬은 파골세포가 뼈를 너무 많이 파괴하지 않도록 조절한다. 칼슘과 비타민D는 조골세포에 작용하여 뼈를 생성시키는 역할을 한다.

뼈의 리모델링

뼈를 파괴하고 생성하는 작업을「리모델링」이라고 한다. 여성호르몬은 파괴되는 골량과 생성되는 골량의 균형을 유지한다. 칼슘과 비타민D는 뼈를 생성하는 세포와 협력작용을 수행한다. 파골세포와 조골세포의 작용으로 뼈가 유지되는데 여성호르몬이 없어지면 파골세포가 뼈를 파괴하는 양이 많아진다. 따라서 골량이 감소한다.

그러나 50세부터 뼈가 감소한다 해도 60세까지는 큰 문제가 일어나지 않는다. 골절의 경우는 60세 이후에 나타난다. 척추압박골절은 65세부터 그리고 대퇴골경부골절은 70세부터 급격히 증가한다. 골량이 감소하는 시기에도 50 ~60세 사이에 대책을 세운다면 사전 예방이 가능하다.

뼈를 유지하는 몇 가지 요소

뼈 유지에는 칼슘과 비타민D 그리고 여성호르몬이 중요하고 그 이외에도 몇가지 요소가 있는데. 그 중 하나는 유전이다. 자식은 부모의 얼굴과 골격을 물려 받는다. 그것은 바로 유전 때문이다. 따라서 골량이 유전되는 것은 당연하다. 실제로 골절발생빈도를 조사해 보면 형제보다 어머니의 경우와 가깝게 관련된다는 사실이 최근에 밝혀졌다. 또 한가지는 운동이의 경우이다. 올림픽 여자선수의 20년 후 골량을 측정한 자료에 의하면 40~50세에도 평균치보다 상당히 높다고 하는데 그 이유는 운동 효과 때문으로 생각한다.

정리하면 뼈를 유지하기위해서는 칼슘을 항상 필요로 하는데 특히 20세까지가 가장 중요한 시기이다. 비타민D 역시 마찬가지다. 또한, 여성호르몬은 특히 20세부터 50세 사이의 관리가 중요하다. 그렇기 때문에 50세 이 후 여성호르몬 증가를 희망하는 사람은 비타민D와 칼슘을 많이 섭취하여 뼈를 유지하기 바라며, 이를 통해 자신의 라이프스타일에 적합한 영양조절을 선택하기 바란다.