본문내용
1. 칼슘대사 이상
1.1. 칼슘의 역할
칼슘은 비교적 불활성의 무기질로서 경조직의 주성분이며, 함유량의 극히 일부만이 조절작용이나 연조직의 기능을 수행한다. 칼슘(Ca)은 세포내 및 세포의 생리에 결정적인 역할을 한다. 세포내 칼슘은 근육 수축, 호르몬 분비, 글리코겐대사, 세포분열 등 여러 가지 세포기능의 중요한 조절인자로 작용한다. 많은 작용들은 칼슘이 세포내 결합 단백인 calmodulin과 작용한 후에 나타난다. 휴식기 세포에서 세포질내 유리 칼슘농도는 약 100nM이며, 이는 channel, pump 또는 다른 수송기전에 의해 세포내외와 세포사이의 칼슘이동에 의하여 조절된다. 활성화된 세포에서 세포내 유리 칼슘은 100배 이상 증가되어 1-10uM이 되는데 이는 세포의 칼슘이 세포내로 섭취되고 세포내 내형질세망(endoplasmic reticulum)에 저장된 칼슘이 세포질내로 유리된다. 칼슘이 세포대사에 중요한 역할을 함에도 불구하고 세포내 칼슘은 우리몸 전체 칼슘의 1% 밖에 차지하지 않는다. 세포내 칼슘과 달리 세포외 유리 칼슘은 1mM로서 높으며 이는 주로 부갑상선 호르몬에 의해 아주 엄격하게 조절된다. 이러한 엄격한 조절에 의해 세포내 기능에 필요한 칼슘이 꾸준히 공급할 수 있게 된다. 뿐만 아니라 세포외 칼슘의 양은 우리몸의 총 칼슘양의 0.1%에 지나지 않고 대부분의 칼슘은 비용해성인 Ca phosphate의 형태로 뼈 속에 존재한다. 뼈는 칼슘 저장창고의 역할을 하여 칼슘이 부족할 때 뼈에서 칼슘이 유리되어 나와 세포외 칼슘농도를 유지시킨다. 우리몸 어느 부위의 칼슘도 다 중요하지만 가장 중요한 역할을 하는 것은 세포외 유리 칼슘이다.
1.2. 혈액내 칼슘의 형태
혈액내 칼슘의 형태는 다음과 같다.
혈청 총 칼슘의 47%가 유리 칼슘이며, 역시 비슷한 정도(46%)가 단백질에 결합되어 있고 나머지(5-10%)는 phosphate, citrate, bicarbonate 및 다른 이온에 복합되어 있다. 유리 형태와 복합형태의 칼슘 모두 초여과 되지만 오직 유리형태만이 대사적으로 활동성이다. 알부민은 혈액내에서 칼슘과 결합하는 주요 단백질로서 총결합단백의 75%가 알부민과 결합되고 나머지는 여러 종류의 글로부린에 결합된다. 혈액 내 알부민 농도가 높으면 칼슘과의 결합을 증가시키고 낮으면 감소시키지만, 이때 유리 칼슘의 농도는 변하지 않는다. 또한 산증에서 단백질과의 결합을 감소시키고 알칼리증에서 결합을 증가시킴으로써 유리 칼슘농도를 변화시킬 수 있다.
1.3. 칼슘균형
뼈가 자라는 성장기 동안에는 배설되는 칼슘양보다 흡수되는 칼슘이 더 많은 양성 칼슘균형을 이루는 반면 노인에서는 뼈로부터 칼슘이 빠져나가는 음성 칼슘균형을 갖는 것이 보통이다. 반면 성장기가 끝난 성인은 노인이 될 때까지 수십년간은 칼슘 항상성계(homeostatic system)의 작용으로 칼슘섭취와 배설량이 똑같은 제로(0)균형을 이룬다. 예를 들어 매일 1000mg의 칼슘을 섭취하면 약 30%인 300mg이 장내에서 흡수되지만 장내 분비로 100mg의 칼슘을 잃게 되어 결국은 200mg의 칼슘만 흡수되는 결과를 초래한다. 뼈에서는 매일 500mg의 칼슘이 뼈를 만드는데 사용되고 또 500mg이 뼈의 흡수에 의하여 빠져나간다. 소변으로는 200mg의 칼슘이 빠져나감으로써 제로균형을 이루게 된다. 소변으로 배설되는 칼슘양은 여과되는 칼슘양(10g)의 2%밖에 되지 않으며 대부분이 신장에서 재흡수된다. 이는 다시 말해 재흡수되는 율이 조금만 변하여도 칼슘균형에 큰 영향을 끼칠 수 있음을 의미한다. 개인의 신체적 조건에 따라 칼슘의 하루 권장량을 알아보기 위해서는 칼슘평형실험을 하는데 체내 평형유지를 위한 칼슘은 체중 kg당 10mg으로 보고 있다. 우리나라의 권장량은 남녀를 구분하지 않고 성인은 600mg을 설정하고 있으며 나이 별로는 1~3세 500mg, 4~6세 600mg, 7~9세 700mg, 10~12세 800mg, 13~15세 800mg, 16~19세 800mg(여 700mg), 20~49세 600mg, 50세 이상 600mg, 임신부 +400mg, 수유부 +500mg이다. 성장기 어린이에게 칼슘이 충분치 못하면 골격과 치아의 석회화(calcifcation)가 어려우며 뼈의 형태는 불완전하다. 성인 특히 중년부인에서 부족한 식사를 오래하면 칼슘유출이 심각하여 조직이 약해지고 사소한 자극에도 쉽게 사고를 일으키는 골다공증(osteoporosis)이 생길 수 있다. 이와 함께 골연화증(osteomalacia)도 성인에게서 볼 수 있는 칼슘 부족증세이다. 또 테타니(tetany)와 관련된 근육신경의 이상 증상은 혈장 칼슘농도가 정상이하로 떨어질 때 일어난다.
1.4. 칼슘조절호르몬
부갑상선 호르몬(PTH)과 칼시토닌은 칼슘 항상성 유지에 핵심적인 역할을 하는 호르몬이다.
부갑상선 호르몬(Parathyroid hormone, PTH)은 부갑상선 주세포에서 합성되어 분비되는 84개의 아미노산으로 구성된 펩타이드 호르몬이다. PTH는 혈중 칼슘 농도가 낮아지면 이에 반응하여 분비가 증가하고, 혈중 칼슘 농도가 높아지면 분비가 감소하는 특징을 가진다. PTH는 신장, 골 조직, 장관에서 다음과 같은 작용을 한다.
신장에서 PTH는 원위세뇨관에서 칼슘과 수소 이온의 재흡수를 촉진하여 혈중 칼슘 농도를 높인다. 또한 원위세뇨관과 근위세뇨관에서 인과 중탄산염의 재흡수를 감소시켜 배설을 증가시킨다. 이와 함께 PTH는 신장의 1α-hydroxylase 효소 활성을 증가시켜 활성형 비타민 D(1,25(OH)2D)의 합성을 촉진한다.
골 조직에서 PTH는 파골세포의 활성을 항진시켜 골 기질을 침식하고 칼슘과 인산염의 유리를 촉진한다. 이를 통해 혈중 칼슘 농도를 높이는 작용을 한다. 또한 PTH는 조골세포에 작용하여 콜라겐 합성을 자극하고, 파골세포에는 대식세포-유사 수용체 리간...
