이 글은 『암보다 무서운 몸속의 돌』(윤종원) 제7장 중반부입니다. 저자의 학술적 가설을 담은 서술이며, 본문·수치·인용은 원고 그대로입니다.
뼈에서 칼슘이 녹아 나오는 경로: 염증의 이중 타격
I(염증) 트리거가 당겨지면, 우리 몸에서는 두 가지 서로 다른 경로를 통해 뼈에서 칼슘이 녹아 나옵니다. 하나는 간접적이고, 하나는 직접적입니다.
문제는 이 두 경로가 동시에 작동하며 서로를 증폭시킨다는 점입니다.
1. 첫 번째 경로: 칼슘 소비를 통한 간접 작용
염증 반응에는 엄청난 양의 칼슘이 필요합니다. 면역세포가 활성화되고, 병원체를 공격하고, 손상된 조직을 재생하는 모든 과정에서 칼슘이 소비됩니다.
이 칼슘은 혈액에서 공급되므로, 염증이 심하고 오래 지속될수록 혈중 칼슘 농도가 떨어집니다.
혈중 칼슘이 정상 범위의 하한선으로 떨어지면 부갑상선의 칼슘 감지 수용체가 즉각 이를 포착합니다. 그리고 PTH가 분비되어 D 트리거가 작동합니다.
PTH는 뼈의 파골세포를 활성화시켜 뼈를 분해하고 칼슘을 혈액으로 방출시킵니다. 이것은 염증 때문에 소비된 칼슘을 보충하기 위한 몸의 자동 반응입니다.
2. 두 번째 경로: 염증 물질의 직접 작용
염증이 발생하면 면역세포들은 IL-1, IL-6, TNF-α 같은 염증 물질을 분비합니다. 이 물질들은 혈액을 타고 전신을 순환하며, 뼈에 도달하면 직접적으로 파골세포를 자극합니다.
구체적인 메커니즘은 RANKL 시스템을 통해 작동합니다. 염증 물질은 뼈 주변의 조골세포와 면역세포가 RANKL이라는 단백질을 더 많이 만들도록 자극합니다.
RANKL은 파골세포 표면의 수용체와 결합하여 파골세포를 활성화시키는 일종의 '분해 허가증'입니다. 정상적인 상태에서는 골보호소(OPG, Osteoprotegerin)라는 단백질이 RANKL을 중화시켜 과도한 뼈 분해를 막습니다.
하지만 염증 상태에서는 RANKL 생산은 증가하고 골보호소 생산은 감소하여, 균형이 뼈 분해 쪽으로 완전히 기울어집니다.
마치 브레이크는 고장 나고 액셀만 작동하는 것과 같습니다.
3. 두 경로의 시너지 효과
문제는 이 두 경로가 독립적이지 않다는 점입니다. 염증 물질이 파골세포를 직접 자극하여 뼈를 녹이면, 그 과정에서 혈중 칼슘이 일시적으로 상승할 수 있습니다.
하지만 이 칼슘은 곧바로 염증 반응에 소비되고, 다시 혈중 칼슘이 떨어지면서 PTH가 추가로 분비됩니다.
결과적으로 염증이 지속되는 동안 뼈는 두 가지 경로를 통해 이중으로 공격받습니다. 염증 물질의 직접 자극과 PTH의 명령이 동시에 작동하며, 뼈는 정상보다 훨씬 빠른 속도로 녹아내립니다.
이것이 류마티스 관절염 환자나 만성 염증성 장질환 환자들이 빠르게 골다공증으로 진행하는 이유입니다.
만성 염증의 현대적 원인들
현대인은 만성 염증의 시대를 살고 있습니다. 급성 염증은 며칠 안에 해결되지만, 만성 염증은 몇 달, 몇 년, 심지어 평생 지속되며 조용히 우리 몸을 파괴합니다.
1. 치주염
가장 흔한 만성 염증의 원천은 입 속입니다.
국내 구강건강 조사들에 따르면, 한국 성인의 상당수가 다양한 정도의 치주질환을 앓고 있습니다. 치주염은 단순히 잇몸만의 문제가 아닙니다.
입 속 세균이 만드는 염증 물질이 혈액을 타고 전신으로 퍼지며, 심혈관 질환, 당뇨병, 류마티스 관절염의 위험을 높인다는 것이 수많은 연구를 통해 밝혀졌습니다.
더욱 직접적으로는, 치주염으로 인한 치조골 흡수가 진행되면서 뼈에서 칼슘이 빠져나갑니다. 이것이 I-FI(감염성 염증) 트리거입니다.
2. 장 건강
장벽 투과성 증가(intestinal permeability)나 장내 미생물 불균형은 만성 염증의 주요 원인으로 연구되고 있습니다. 장벽이 손상되면 본래 장 안에만 있어야 할 세균이나 독소가 혈액으로 새어 들어가 전신 염증을 일으킬 수 있습니다.
가공식품, 과도한 항생제 사용, 스트레스 등이 장 건강을 해치는 주요 요인입니다. 이 역시 I-FI(감염성 염증) 트리거에 해당합니다.
3. 비만
지방세포, 특히 내장지방 세포는 단순한 에너지 저장고가 아니라 염증 물질을 분비하는 내분비 기관입니다.
체질량지수가 증가할수록 혈중 IL-6와 TNF-α 농도가 비례하여 상승한다는 연구 결과는, 비만이 곧 만성 염증 상태임을 보여줍니다.
이것이 I-MT(대사성 염증) 트리거입니다.
4. 만성스트레스
현대인의 만성 염증을 유발하는 또 다른 주요 원인은 스트레스입니다. 스트레스를 받으면 부신에서 코르티솔이 분비됩니다.
급성 스트레스에서 코르티솔은 오히려 염증을 억제하는 역할을 하지만, 만성 스트레스 상태에서는 역설적으로 염증을 촉진합니다.
지속적인 코르티솔 노출은 면역세포의 코르티솔 수용체를 둔감하게 만들고, 결과적으로 염증성 사이토카인의 분비가 증가합니다.
동시에 코르티솔은 장에서 칼슘 흡수를 억제하고 신장에서 칼슘 배출을 증가시켜 D 트리거까지 함께 작동시킵니다. 이것이 I-ST(스트레스성 염증) 트리거입니다.
I 트리거는 어떻게 D 트리거를 작동시키는가
염증이 발생하면 칼슘이 대량으로 소비됩니다. 면역세포 활성화, 신호 전달, 조직 재생에 모두 칼슘이 필요하기 때문입니다. 이 칼슘은 혈액에서 공급되므로, 염증이 심하고 오래 지속될수록 혈중 칼슘 농도가 떨어집니다.
혈중 칼슘이 떨어지면 D 트리거가 작동합니다. PTH가 분비되고, 뼈에서 칼슘을 끌어냅니다. 염증 자체도 염증 물질을 통해 파골세포를 직접 활성화하지만, 동시에 혈중 칼슘 감소를 통해 PTH까지 작동시키는 것입니다. 이것은 이중 공격입니다.
더 큰 문제는 뼈에서 빠져나온 칼슘이 염증을 해결한 후 어떻게 되느냐입니다. 정상적이라면 염증이 가라앉으면 칼슘은 다시 뼈로 돌아가거나 신장을 통해 배출되어야 합니다.
하지만 만성 염증 상태에서는 칼슘이 계속 소비되고, 뼈에서 계속 나오며, 나온 칼슘 중 일부는 제자리를 찾지 못하고 조직에 쌓이기 시작합니다. 이것이 '석회화'의 시작입니다.
이때 더 결정적인 변수가 D(결핍)입니다. 혈중 칼슘 농도는 몸이 끝까지 지키려는 생명선이라서 섭취가 부족하거나 흡수가 떨어지면 몸은 급한 불을 끄기 위해 다시 뼈라는 비상창고를 열어 부족분을 꺼내 쓰게 되는데,
혈중 칼슘이 낮아질 때 부갑상선호르몬이 반응해 뼈에서 칼슘을 동원하고 신장에서는 칼슘을 더 붙잡는 쪽으로 조절됩니다.
즉 염증으로 한 번 유출이 시작된 상태에서 결핍이 겹치면 중복 유출이 반복되고, 나온 칼슘이 회수되지 못한 채 조직에 남아 침전될 가능성도 같이 커집니다.
I 트리거도 원인에 따라 7개로 나뉩니다. 스트레스로 인한 염증(I-ST), 비만이나 당뇨 같은 대사 문제로 인한 염증(I-MT), 잇몸염이나 위염 같은 만성 감염(I-CH), 폐렴이나 패혈증 같은 급성 감염(I-AC), 잠복 감염(I-FI), 나이가 들면서 생기는 염증(I-AG), 미세먼지나 중금속 같은 환경 요인(I-EN)입니다.
스트레스성 염증이면 스트레스 관리가 필요하고, 대사성 염증이면 체중 조절이 필요합니다. 원인을 알아야 치료 방향을 정할 수 있습니다.
■ I (Inflammation, 염증) 하위분류
| 코드 | 명칭 | 핵심 기전 |
|---|---|---|
| I-EN | Environmental Amplifier / 환경 증폭자 | 오염·화학물질·분진·전자파(연구중) 등 염증 부담 증가 - 미세먼지·대기오염, 화학물질·환경호르몬, 직업성 노출(용제/분진/금속), 전자파/고주파 노출(E) 등 |
| I-MT | Metabolic Inflammation / 대사성 염증 | 비만·당독성·인슐린저항 등 몸속에서 생긴 염증 물질 또는 대사 노폐물 - 비만·내장지방, 인슐린저항, 당독성(AGEs), 초가공식품 중심 식습관, 지질이상·지방간 등 |
| I-CH | Chronic Infection / 만성 감염 | 치주염·장누수·만성기관지염 등 지속 감염 - 치주염·부비동염(구강/상기도), 장누수·장내불균형(장), 만성기관지염(하기도), 요로감염/만성방광염(비뇨기) 등 |
| I-AG | Age-related Inflammation / 노화 염증 | 면역 노화에 따른 만성 염증) - 기저: 면역 노화(inflammaging), 세포 노폐물 축적, 항산화 저하, 근감소·활동저하 (운동부족 ↔ 노화염증 악순환)등 |
| I-ST | Stress-induced Inflammation / 스트레스성 | 코르티솔 리듬 붕괴에 의한 염증 · 만성 스트레스(D-LF/I-ST - 회복↓+염증↑), 수면 부족·무호흡 (염증↑+산증↑+저산소↑), 자율신경 불균형 등 |
| I-AI | Autoimmune Inflammation / 자가면역성 염증 | 자가면역 반응에 의한 만성 염증 - 류마티스관절염, 루푸스(SLE), 강직성척추염, 건선, 염증성장질환(크론병, 궤양성대장염), 다발성경화증, 쇼그렌증후군 등 |
호르몬 과잉과 염증의 연결: 코르티솔 과잉(만성 스트레스)은 단기적으로 염증을 억제하지만, 장기화되면 염증 조절 실패로 귀결됩니다(I-ST).
또한 글루코코르티코이드 약물(스테로이드)은 골아세포를 억제하고 파골세포 수명을 연장시켜, D-MD와 I-ST를 동시에 유발합니다. 따라서 "호르몬 과잉"은 독립 트리거가 아니라, I를 유발하는 상위 원인으로 해석합니다.
I-AI (Autoimmune Inflammation / 자가면역성 염증): 자가면역질환은 면역체계가 자기 조직을 공격하여 만성 염증을 유발합니다. 류마티스관절염, 루푸스, 강직성척추염 등에서 염증성 사이토카인(TNF-α, IL-1, IL-6)이 파골세포를 활성화시켜 뼈칼슘 유출을 촉진합니다.
이는 I-CH(만성감염)와 달리 외부 병원체 없이 내부 면역 이상에 의한 염증입니다.
A 트리거: 산증(Acidosis) - 산 중화에 뼈가 희생된다
pH 균형: 생명의 좁은 줄타기
우리 몸은 끊임없이 산을 만들어냅니다. 음식을 소화하고, 에너지를 생산하고, 세포가 활동하는 모든 과정에서 산성 물질이 부산물로 생성됩니다.
특히 단백질을 분해할 때는 황산과 인산 같은 강한 산이 만들어지고, 포도당을 에너지로 바꿀 때는 젖산이 생성됩니다.
우리 몸에서 생성되는 산은 두 종류로 나뉩니다. 호흡을 통해 CO2 형태로 제거되는 휘발성 산이 하루 약 15,00020,000 mmol이고, 신장을 통해 배출되는 비휘발성 대사산이 하루 약 50100 mEq입니다.
하지만 우리 몸의 pH는 반드시 7.35~7.45라는 매우 좁은 범위 안에서 유지되어야 합니다. 이것은 혈중 칼슘 농도만큼이나 엄격하게 관리됩니다. pH가 7.35 아래로 떨어지면 산증이 발생하고, 7.45 위로 올라가면 알칼리증이 발생합니다.
pH가 이 범위를 크게 벗어나면 되면 효소 기능이 마비되고 세포가 사멸하기 시작하며, 생명이 위협받습니다.
그렇다면 우리 몸은 어떻게 매일 엄청난 양의 산을 만들면서도 pH를 일정하게 유지할까요? 세 가지 완충 시스템이 작동합니다. 첫째는 혈액 속의 중탄산염 완충계, 둘째는 폐를 통한 이산화탄소 배출, 셋째는 신장을 통한 산 배설입니다.
그런데 이 시스템들이 감당할 수 없을 만큼 산이 과다하거나 오래 지속되면, 우리 몸은 최후의 보루를 사용합니다. 바로 뼈입니다.
뼈: 몸의 거대한 알칼리 저장고
뼈는 칼슘 저장고일 뿐만 아니라, 우리 몸에서 가장 큰 알칼리성 물질 저장고이기도 합니다. 뼈의 주성분인 수산화인회석은 강한 알칼리성 물질입니다.
뼈에는 약 1kg 이상의 칼슘과 함께 약 600g의 인산염이 저장되어 있으며, 이것들은 모두 산을 중화할 수 있는 완충 능력을 가지고 있습니다.
미국 신장학회지에 발표된 고전적 연구는 대사성 산증 상태에서 뼈가 어떻게 작동하는지 보여주었습니다. 실험에서 산증 상태가 유도되었을 때, 뼈에서 칼슘과 인산염이 방출되어 산을 중화했습니다.
흥미로운 점은 초기에는 물리·화학적 용해가 상대적으로 빨리 나타날 수 있고, 장기화되면 세포 매개(파골세포) 경로가 강화된다는 것입니다.
즉, 급성기에는 뼈 표면의 탄산칼슘이 직접 녹아 산을 중화하고, 만성화되면 파골세포가 본격적으로 뼈를 분해합니다.
이것은 뼈가 단순히 PTH의 명령만 받는 수동적 저장고가 아니라, pH 변화를 직접 감지하고 반응하는 능동적인 완충 시스템임을 보여줍니다. 산성 환경에 노출된 뼈 세포는 파골세포를 자극하는 신호를 보내고, 동시에 뼈의 표면에서 직접적으로 칼슘과 인산염을 방출하여 산을 중화합니다.
건강한 사람에서 혈액 pH 자체는 완충 시스템에 의해 정상 범위(7.35~7.45) 안에 머무릅니다. 하지만 그 정상 범위를 유지하기 위해 뼈, 신장, 호흡 시스템이 과로할 수 있습니다. 여기서 중요한 점이 있습니다.
우리가 말하는 '산증'은 혈액이 산성이 되는 병이 아닙니다. 혈액 pH는 정상이더라도, 그 정상을 유지하기 위해 뼈가 대가를 치르는 상황입니다. 이것이 '보이지 않는 희생'이며, 문제는 이 희생이 장기간 누적될 때 발생합니다.
뼈에서 칼슘이 녹아 나오는 경로: 산 중화의 대가
A(산증) 트리거가 당겨지면, 뼈에서 칼슘이 녹아 나오는 경로는 두 단계로 진행됩니다.
1. 첫 번째 단계: 뼈 표면의 빠른 용해 (수 시간 내)
산성 환경에 노출되면 뼈의 가장 바깥층인 수산화인회석 결정이 화학적으로 용해되기 시작합니다. 이것은 순수한 화학 반응입니다. 산이 뼈의 알칼리성 성분과 만나면 중화 반응이 일어나며, 그 과정에서 칼슘과 인산염이 혈액으로 방출됩니다.
이 과정은 마치 탄산칼슘(석회석)에 식초(산)를 부으면 거품을 내며 녹는 것과 같은 원리입니다. 뼈의 표면적은 매우 넓기 때문에(약 수천 제곱미터), 이 화학적 용해는 빠르고 효율적으로 일어납니다. 실제로 급성 산증 환자의 혈액을 분석하면 수 시간 내에 칼슘과 인산염 농도가 상승하는 것을 확인할 수 있습니다.
2. 두 번째 단계: 파골세포의 활성화 (수일~수주)
산성 환경은 파골세포를 직접 자극합니다. 영국 옥스퍼드대 골생물학 연구팀이 발표한 논문에 따르면, pH가 7.4에서 7.1로 낮아지면(더 산성화되면) 파골세포의 활동이 2배 이상 증가할 수 있습니다. 반대로 pH가 높아지면(알칼리화되면) 파골세포 활동은 감소하고 조골세포 활동이 증가합니다.
산성 환경에서 파골세포가 활성화되는 메커니즘은 매우 정교합니다. 파골세포 표면에는 산을 감지하는 수용체가 있으며, 주변 pH가 낮아지면 이 수용체가 활성화되어 파골세포가 뼈를 더 적극적으로 분해하도록 신호를 보냅니다.
파골세포는 자신이 만든 국소적 산성 환경(pH 4.5 정도)으로 뼈를 녹이는데, 전신이 산성화되면 이 작업이 훨씬 쉬워집니다.
3. 장기적 결과: 만성 산증과 골다공증 단기간의 산증은 일시적으로 뼈에서 칼슘을 빌려 쓰는 것이지
만, 만성 산증은 다릅니다. 연구들에 따라 강도의 차이는 있지만, 식이 산 부하가 높을수록 골밀도 감소 속도가 빠르고 골절 위험이 증가하는 경향이 반복적으로 보고되고 있습니다. 특히 고단백 식단, 곡물 위주 식단, 가공식품이 많은 식단을 가진 사람들에서 이 경향이 뚜렷했습니다.
현대인의 산성화된 생활습관
현대인의 식단은 조상들과 비교할 때 PRAL(잠재적 신장 산 부하)이 높은 경향이 있습니다. 수렵채집 시대 인류의 식단은 과일, 채소, 견과류가 풍부하여 알칼리성이었지만, 현대 식단은 곡물, 육류, 가공식품이 주를 이루며 식이 산 부하가 높습니다. 이것이 A-DT(식이 산부하) 트리거입니다.
식이 산 부하가 높다는 것은 신장과 뼈에 부담을 줄 수 있다는 의미입니다. 다만, 건강한 사람에서 혈액 pH 자체는 완충 시스템에 의해 정상 범위(7.35~7.45)로 유지됩니다. 문제는 이 정상 범위를 유지하기 위해 뼈가 희생될 수 있다는 점입니다.
1. 동물성 단백질
고기, 생선, 달걀, 유제품을 소화하면 황산과 인산이 생성됩니다. 특히 육류에 풍부한 황 함유 아미노산은 대사 과정에서 황산으로 변환됩니다. 하루에 100g의 고기를 먹으면 약 10~15 mEq의 산이 생성됩니다.
2. 정제 곡물
흰 쌀, 흰 밀가루, 빵, 면류는 소화 과정에서 산을 생성합니다. 또한 이런 정제 곡물은 알칼리성 미네랄(칼륨, 마그네슘)이 제거되어 있어 산을 중화할 능력이 없습니다.
3. 가공식품
인산염이 첨가된 가공육, 청량음료(콜라 한 캔에 인산 약 50mg), 가공 치즈 등은 산 부하를 증가시킵니다. 특히 청량음료의 인산은 칼슘과 결합하여 칼슘 흡수를 방해하는 이중 악영향을 미칩니다.
4. 설탕
설탕 자체는 중성이지만, 대사 과정에서 젖산과 케톤체 같은 산성 물질을 만듭니다. 특히 과당은 대사 과정에서 요산을 생성하여 통풍과 신장 결석의 원인이 되며, 전신 염증을 증가시킵니다.
5. 알칼리성 식품의 부족
반면 산을 중화할 수 있는 알칼리성 식품의 섭취는 감소했습니다. 채소와 과일에 풍부한 칼륨, 마그네슘, 칼슘 같은 알칼리성 미네랄이 산을 중화하는데, 현대인의 채소 섭취량은 권장량에 미치지 못하는 경우가 많습니다.
특히 젊은 세대일수록 채소 섭취가 부족하고 가공식품과 육류 섭취가 많아 만성 산증 위험이 높습니다.
A(산증) 트리거는 어떻게 D(결핍) 트리거를 작동시키는가
산증이 뼈에서 칼슘을 직접 녹여내는 것만이 문제가 아닙니다. 더 큰 문제는 이 과정이 결국 D(결핍) 트리거를 작동시킨다는 점입니다.
산을 중화하기 위해 뼈에서 칼슘이 방출되면 혈중 칼슘 농도가 일시적으로 상승합니다. 하지만 이 칼슘은 금방 소비되거나 신장을 통해 배출됩니다.
특히 산증 상태에서는 신장이 산을 배출하기 위해 칼슘도 함께 소변으로 내보내는 경향이 있습니다. 여러 연구에 따르면, 식이성 산 부하가 높을수록 소변으로 배출되는 칼슘의 양이 증가했습니다.
결과적으로 만성 산증 상태에서는 뼈에서 칼슘이 나와도 혈중에 제대로 유지되지 못하고, 오히려 혈중 칼슘 농도가 떨어지는 상황이 발생합니다.
이것이 바로 D(결핍) 트리거를 작동시킵니다. PTH가 추가로 분비되어 더 많은 칼슘을 뼈에서 끌어내는 악순환이 시작되는 것입니다.
더욱이 산증은 비타민 D 활성화를 방해하여 장에서 칼슘 흡수를 감소시킵니다. 칼슘이 들어오지 않고, 나간 칼슘은 소변으로 빠져나가고, 뼈는 계속 녹는 삼중고가 발생합니다.
이것이 만성 산증 환자들이 빠르게 골다공증으로 진행하는 이유입니다.
A 트리거는 4개로 나뉩니다.
신장 기능이 떨어져서 산을 배출 못하는 산증(A-FN), 탄산음료나 술을 많이 마시거나, 단백질을 과식해서 생기는 산증(A-DT),
호흡이 얕아서 이산화탄소가 쌓이는 산증(A-RS), 격렬한 운동이나 대사 항진으로 산이 많이 만들어지는 산증(A-HM)입니다. 식이성 산증이면 식단을 조절해야 하고, 호흡성 산증이면 호흡 훈련이 필요합니다.
A-HM (Hypermetabolic Acidosis / 대사과항진 산증): 갑상선기능항진증은 대사를 과도하게 촉진시켜 산 생성을 증가시킵니다.
기초대사율 상승 → 산소 소비 증가 → 대사산물(산) 증가 → 뼈에서 알칼리(칼슘) 동원의 경로로, A 트리거를 통해 뼈칼슘 유출에 기여합니다.