뼈, 지방 및 골다공증에 대한 새로운 개념

   과체중과 골다공증 사이에 어떤 상관관계가 있나? 

   과체중과 골다공증, 두 가지가, 모두 체질구성에 변화가 왔다는 것이 공통점이라고 할 수 있다. 실제로 과체중과 골다공증은, 지난 30년 간, 다른 어떤 병에 비하여, 전에 없이 높은 비율로 발생하고 있다. 이에 발 맞추어 과체중과 골다공증에 대한 이해도 점점 깊어지고 있는 중이다.

   뇌의 시상하부가 뼈와 지방에 심대한 영향을 미친다. 시상하부는 교감신경계통을 통하여, 식욕, 인슐린에 대한 예민도, 에너지 사용 및 뼈에 대한 개조를 통하여, 뼈와 지방에 대한 개조를 하는 것이다. 뼈의 골수에서 지방 세포(adipocyte)와 조골 세포(osteoblast)는 같은 줄기세포로부터 만들어지게 된다.

   과체중에 대한 이해를 제대로 하기 위해서는 뼈와 지방 사이에 어떤 식으로 연결된 신진대사의 끈이 있는지에 대하여 알아보아야 할 것이다.

    기질세포들은 내분비 계통의 영향을 심각하게 받게된다. 이때 뼈는 물론 연골조직과 지방 세포까지도 같은 영향을 받게된다. 

    뼈를 형성하게 되는 조골 세포의 줄기세포가 혈류 속으로 들어가서 떠돌아다니다가 뼈에 상해를 입게되거나 사춘기 때 빠르게 자라는 시기에 뼈의 성장을 돕게된다. 이때 기질 세포가 적당한 지시를 받게되면 지방 세포 쪽으로 들어갈 수 있다. 얼마 전까지만 하더라도, 특수한 줄기세포는 오직 한 가지의 세포군으로만 발전할 수 있는 것으로 이해되고 있었다.
    그러나 타이아졸리딘디온(thiazolidinediones, TZDs : rosiglitazone 또는 pioglitazone)계통의 당뇨병 약들은 특별한 수용기(peroxidase proliferator-activated receptor gamma2 complex)를 자극시키게 되는데, 이 약들은 본래 인슐린의 예민도를 개선하는 목적을 갖고있으나 지방 세포 쪽으로 자극을 주게된다. TZD가 혈당조절에 참여하는 대신에 뼈 조직이 줄어들 수 있는 대신에 체중증가와 함께 골수에 지방질이 늘어나게 된다. 이때 이에 참여하는 줄기세포가 뼈와 지방 양쪽에 똑 같이 작용하는 것이 아니고, 유전적인 배경에 따라서 어느 한 쪽에 더 강하게 작용하게 된다.(Runx2/Cbfal, osterix)
 
   위의 내용은 그 동안의 연구조사 결과로 기초적인 과학적인 내용을 담고 있다. 그러나 임상적인 경험으로도 위의 결과를 다시 한번 확인해볼 수 있다. 예를 든다면, 당질 코티코이드(gluco-corticoid)는 조골 세포의 분화를 막고 골수 안의 지방 세포를 늘려준다. 이로 인하여 당질 코티코이드는 골다공증을 유발하면서 뼈 조직은 줄어들면서 지방 조직은 늘어나게 된다. 

    TZD 약들은 뼈의 질량은 줄여주면서 뼈의 골절 위험도는 올려주게 되는데, 그 이유는 줄기세포가 지방 세포 쪽으로 기울어지기 때문인 것이다. 또 다른 한 예로는, 노화과정에 척추의 골수에서 뼈 조직이 지방 세포로 대치되는 것도 같은 기전으로 설명할 수 있다. 따라서 뼈 와 지방은 같은 조상세포로부터 나오는 것을 알 수 있고, 이 둘 사이에는 처해진 입장에 따라서 서로 간에 바뀌어질 수도 있다.
   특히 이 방면으로 새로운 약의 개발에 대한 이론적인 근거를 마련해 놓은 것으로 평가되고 있다.

   렙틴은 혈액뇌장벽(blood brain barrier)을 지나서 시상하부에 연결되면서 식욕, 재생산 및 에너지 생산을 주관하게 된다. 복내방 핵(ventromedial nucleus)에서 렙틴은 교감신경을 자극하게 된다. 이때 렙틴 결핍이 있게되면, 비만증이나 불임증 식욕에 변화가 오게된다. 놀랍게도 렙틴 결핍이 있게되면, 에스트로겐의 수준이 떨어지더라도 뼈의 질량이 높아지게 된다.

  동물실험에 의하면,  렙틴 결핍으로 인한 높아진 뼈 질량은 조골 세포에 미치는 교감신경의 영향이 줄어들었기 때문인 것으로 관찰되고 있다.

    렙틴은 식욕부진을 유발한다. 식욕부진과 식욕증진 호르몬은 음식물 섭취, 에너지 소비 그리고 뼈 질량 및 몸 전체의 지방질 변화에 크게 작용한다.

   인간에게서 혈청 내의 렙틴 수준은 체질지수와 지방 질량 및 식욕부진에 대한 비교적 정확한 정보를 제공한다. 저체중과 낮아진 아디포카인의 분비, 그 중에서도 렙틴의 낮은 수준은 여자의 체중과는 별도로 생산능력에 간여하고 있다. 

   또 다른 식욕 조절 호르몬으로 펩타이드YY(PYY)가 있다. 이 호르몬은 식욕억제의 기능을 갖고있고, 반대로 그레린(ghrelin)은 식욕 증진의 기능을 갖고 있다.
 PYY는 창자 내의 L-세포에서 만들어지는데 창자에 음식물이 들어오면 이 호르몬이 나오게 된다.

   동물실험에서는 PYY가 뼈의 질량을 올려주는 것으로 관찰된 바 있다. 반대로 낮은 PYY는 비만증과 연결되어 있다. 그러나 신경성 식욕부진(anorexia nervosa)인 경우에는 PYY가 올라가 있다.

   또 다른 식욕증진 호르몬으로 그레린(ghrelin)이 있다. 위 내면에서 분비되는 이 호르몬은 배가 고플 때 최고로 올라가게 된다. 그레린는 지방 세포의 증식을 가져온다.
   또한 동물실험에서는 그레린이  조골 세포의 증식이 관찰되고 있다.

   현재 많이 쓰여지고 있는 향후 10 년간의 골절위험 연산방식(algorithm)에서는 체질지수(BMI)와 골 밀도는 서로 대용할 수 있다. 즉 이 관계는 넘어졌을 때 뼈에 가하는 과체중 등이 골절에 어떤 영향을 미치는지 알 수 있게 된다.
   그러나 지방질 재분포를 초래하는 쿠싱 증후군(Cushing syndrome)과 같은 경우에는 과체중과 골다공증을 같이 갖고있을 수 있다. 또한 성인성 당뇨병인 경우나 TZD를 복용하는 경우에는 골절의 위험도가 올라가게 된다. 더 나아가 척추 뼈에 지방질의 분포상태가 올라가게 되면, 척추 뼈의 골절위험도가 올라가게 된다.

   지난 10 여 년간, 과체중인 젊은 사람들로부터 훨씬 더 많은 요골(radius) 골절을 보게 되는데, 과체중과 요골 골절에 대한 위험도를 예측할 수 있을 정도인 것이다.
   이에 대한 정확한 이유는 알 수 없지만, 틀림없이 여러 가지의 요소들, 예를 든다면, 생활습성, 영양상태 및 유전적인 요소들을 생각해 볼 수 있을 것이다.

   인류의 진화론적인 발달에서 뼈의 모습과 기능은 몸의 골격과 함께 성실도를 유지하는데 절대로 필요했고, 지방질은 지속적인 에너지원으로 필요했다. 반면, 지방조직은 시상하부의 신호를 받으면서 인슐린 분비와 인슐린 예민도에 작용하면서 뼈 질량을 조절해 에너지 통제에 임하게 된다.
  이와 같은 내용을 알면, 임상에 적절하게 적용할 수 있게된다. 예를 든다면, 당질 코티코 스테로이드(gluco-corticoid)나 당뇨병 약인 TZD를 사용하면, 골수의 평형을 지방 세포 분화 쪽으로 몰아가면서 뼈의 손실을 초래할 수 있게된다.
   더 나아가 과체중과 지질대사의 이상으로 특정 지워지면서 심장 혈액순환장애를 초래하는 신진대사 증후군도, 최근의 연구조사에 의하면, 골절위험도가 올라가 있다고 한다.

   비만증 치료는 체중조절에만 중점을 둘 것이 아니고, 뼈 질량이 심각하게 줄어든다는 점을 간과해서는 안될 것이다. 따라서 비만증 치료에 임하면서 뼈의 상태에 대하여도 알아보는 것이 포함되어야 할 것이다.

   앞으로는 골수 줄기세포에 대한 조처를 하면서 지방질은 줄이면서도 뼈 질량은 개선할 수 있는 길이 모색될 것이다.
   루빈(Rubin)과 그의 팀의 연구조사가 보여주는 결론은, 낮은 강도와 고주파의 음파를 만들어내는 진동판에 하루에 10분 간, 2년 동안 서있게 될 때 뼈의 질량이 올라간다는 것이었다. 

   동물실험이긴 하지만, 흥미로운 사실은, 레이저 미세탐침 질량 분광법(laser microprobe mass spectrometry)을 실험실 쥐에게 하루에 10 분 씩 16주 동안 쬐었더니 복강내 지방질은 내려가면서 줄기세포가 뼈 쪽으로 기울어짐이 관찰된 바 있다.

   얼마 전까지만 하더라도 비만증은 골다공증에 좋게 작용한다는 비교적 단순한 접근이 있었을 뿐이다. 그러나 비만증과 골다공증은 서로 얽혀있는 복잡한 양상을 띄우고 있는 질병이라는 새로운 이해와 함께 파라다임의 변화가 있게된 것이다. 이 두 질병은 호르몬, 신경회로 및 환경이라는 여러 가지의 통로를 통하고 있다는 이해가 필요하다. 

   조골 세포와 지방 세포가 같은 줄기세포로부터 나온다는 것은 상당히 새로운 사실이다. 앞으로 이에 대한 더 깊은 연구조사가 있을 것이고, 이어서 이를 응용한 새로운 약품도 만들어질 수 있는 새로운 이론이 정립되어 가고 있는 것이다. 하여튼 조골 세포와 지방 세포가 같은 줄기세포로부터 나온다는 것을 알게된 이상, 이에 대한 새로운 이해와 함께 임상적용이 있게 될 것이 거의 확실하게 보이고 있다.