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비타민 K와 감마-카르복실화(γ-carboxylation)뼈 형성과 비타민 K는 생화학적으로 매우 밀접한 관련이 있다. 이를 이해하려면 먼저 Gla 단백질(Gla protein)과 γ-카르복실화(γ-carboxylation)라는 핵심 개념을 먼저 짚고 넘어가야 한다. Gla 단백질은 아주 간단하게 말해 칼슘이온(Ca²⁺)과 결합하는 것이 목적인 특수 단백질이고, 이들이 칼슘과 효과적으로 결합하기 위해 거치는 특별한 화학적 수정 절차가 바로 γ-카르복실화(carboxylation)이다. 그리고 그 과정에는 비타민 K가 보조인자로 반드시 필요하다. Gla 단백질로 변형시키는 γ-카르복실화는 뼈 형성뿐아니라, 혈액 응고, 혈관 석회화 조절 등 다양한 생리적 과정에 관여한다. 항혈액응고제 와파린 약물의 기전도 ..

뼈 형성과 관련하여 중요한 인자인 비타민 D와 비타민 K에 대하여 좀 더 다루고자 한다. 앞 글에서 콜라겐 합성에 있어 비타민 C가 중요한 보조인자임은 이미 다루었고 비타민 K는 다음 글에서 다룬다. 뒤이어 다룰 골밀도 향상을 위한 뼈흡수억제제와 뼈형성촉진제들은 대부분 이미 골다공증이 어느 정도 진행된 경우에 처방되는 약제들이다. 노화로 인한 골밀도 감소는 어쩌면 막기 힘든 자연의 섭리일지도 모르겠다. 하지만 그럼에도 불구하고, 뼈 리모델링의 자세한 기전을 톺아보는 이 기회에 뼈 형성과 관련 있는 중요한 영양소들을 주의 깊게 살펴보는 것은 의미 있다고 생각한다. 비타민 D와 뼈 건강비타민 D는 뼈의 건강을 유지하기 위한 매우 필수적인 영양분이다. 뼈의 무기질 성분인 하이드록시아파타이트 결정을 만드는 데..

이번에는 뼈 건강과 매우 밀접한 관련이 있는 콜라겐에 대하여 집중적으로 탐구해 보자. 우리는 앞선 글에서 뼈가 약 90%가 콜라겐(Type I Collagen)으로 이루어진 유기물에 칼슘과 인이 침착되면서 형성된다는 것을 자세히 보았다. 새로 뼈를 형성한다고 하면 흔히 칼슘이나 무기질을 먼저 연상하게 되지만 사실 뼈 형성에서 무기질 성분만큼이나 콜라겐이 차지하는 비중은 크다. 콜라겐에 대하여 좀 더 자세히 알아보자. 콜라겐은 명실공히 인체 내 가장 풍부한 단백질로서 피부, 눈, 혈관, 뼈, 관절, 힘줄, 인대 등 거의 대부분의 결합조직에 존재하며 세포외기질에 큰 비중을 차지하고 있는 물질로 그야말로 인체 내 어디에나 있는 물질이다. 마치 건물의 철근처럼 콜라겐은 조직을 튼튼하게 지탱하면서 동시에 탄력성..

4. 뼈 형성 단계 뼈 형성은 크게 두 단계로 나뉜다. 콜라겐 중심의 유기 기질을 형성 단계와 그 기질 안에 무기 성분(주로 하이드록시아파타이트 결정)이 침착되어 무기질화가 이루어지는 단계로 나뉘는데 여기서 말하는 뼈 기질(matrix)은 뼈세포를 제외한 세포외기질(extracellular matrix, ECM)을 의미한다. 앞서 관절을 포함한 결합조직에서 보았듯이, 적은 세포 수와 상대적으로 큰 비중을 차지하는 세포외기질이 결합조직의 특인데, 뼈를 형성한다는 것은 결국 뼈세포가 세포외기질을 생성하고 조립하는 과정이라 할 수 있다. 그리고 뼈 기질은 유기 성분과 무기 성분이 복합적으로 얽혀있는 산물이다. 뼈형성을 위해 가장 먼저 조골세포는 osteoid라고 불리는 단백질 혼합물을 분비한다. 이 oste..

2. 뼈흡수 (Resorption) 단계파골세포가 뼈의 기질을 녹이고 분해하고 파괴하는 이 과정을 뼈 분해과정이라고 하지 않고, 뼈흡수 또는 뼈 재흡수과정이라고 부른다는 것은 흥미롭다. 직관적으로 뼈분해과정이라 말한다면 더 이해가 쉽게 되지 않을까 싶기도 하지만, 단순히 분해 자체가 목적이 아니라 분해하여 다시 흡수하고 회수하기 위한 과정이라는 것을 강조하기 위한 의도인 것 같다. 뼈를 분해하여 생기는 미네랄등의 산물을 파골세포 내부로 흡수한 다음 혈액이나 다른 대사경로로 보내는 능동적 과정까지를 포함하여 재활용과 대사적 회수라는 것에 의미를 더 둔 것이다. 세포재배열과 분극뼈 재흡수 작업을 주도할 파골 세포 전구 세포가 모집되고 자극되어 성숙하면서 활성화되면 뼈 흡수에 최적화된 구조를 만들기 위해 ..

뼈 리모델링의 시작뼈는 단단하고 고정된 구조로 변화가 없는 정지된 조직처럼 보이지만, 실제로는, 기계적 스트레스로 인한 미세 손상이나 마모된 뼈조직을 새로 교체하거나 혈중 칼슘 농도를 조절해야 하는 생리적 이유로 지속적이고 끊임없이 리모델링되고 있는 역동적인 조직이다. 흔히 간과되기 쉬운 부분이 이 리모델링 과정이 항상 파괴(resorption)에서 시작된다는 점이다. 먼저 낡고 손상된 뼈조직을 부수어 제거하고 그 부위를 말끔하게 정리해야 그 자리에 효율적으로 새로운 뼈를 형성할 수 있다. 그래서 뼈 리모델링의 첫 단계는 그 부수는 작업을 할 파골세포의 분화와 활성화이다. 그리고 이들의 분화는 골세포(osteocyte)가 기계적 부하 감소나 미세 손상, 혹은 체내 칼슘 요구량 증가를 감지하여 내보내는 ..

4가지 뼈세포뼈의 재료가 되는 무기성분과 유기성분을 살펴보았고, 조직학적으로 구성이 다른 치밀골과 해면골도 알아보았다. 다음으로 뼈를 분해하고, 형성하고 지속적으로 관리하는 4가지 종류의 뼈세포, 즉 파골세포(Osteoclasts), 조골세포(Osteoblasts), 골세포(Osteocytes), 그리고 뼈 표면세포(Lining cells)에 대하여 자세히 알아보자. 이들은 전체 뼈 질량의 2% 미만 밖에는 차지하지 않지만 이들이야말로 그 나머지 광물화된 뼈의 세포외기질을 창조하는 주인이자 관리자들이다. 파골세포(Osteoclasts)의 기원 파골세포는 뼈조직을 분해하고 재흡수(resorption)하여 뼈의 리모델링과 칼슘 항상성을 조절하는 다핵 거대세포이다. 파골세포는 조혈 줄기세포(hematopoi..

나는 골다공증이란 병명을 들으면 치즈 조각 처럼 뼈에 구멍이 숭숭 뚫린 이미지가 떠오르면서 웬지 칼슘 섭취를 늘려 구멍을 채워주고 골밀도를 올려준다면 염려하지 않아도 되지 않을까? 하는 추측을 하곤 했다. 칼슘 보충부터 제일 먼저 머리에 떠오르는 걸 인정할 수밖에 없다. 하지만 과연 그렇게 간단할까? 예전에 어떤 강의에서 얼뜻 들은 말이 늘 머리한구석에 남아있었다. “뼈는 부수고 난 자리에 새로 뼈를 형성해야 하는데 부수지 않고 낡고 문제 있는 뼈 위에 자꾸 새로 뭘 만들려 하면 그 뼈가 건강하겠는가?” 뼈를 부수는 것과 그 자리에 뼈를 새로 형성하는 것 사이의 놀라운 균형을 말한 것이다. 그 미묘하고 섬세한 균형을 유지한다는 것이 무엇을 의미하는지 이제 알아보려 한다. 뼈는 역동적인 조직으로 이 순간에..

트롬빈의 이중생활: 응고 촉진성(Procoagulant) Vs 항응고성(Anticoagulant) 피브린 망사로 혈전 형성을 유도하는 트롬빈은 혈관 손상이 없는 정상적인 혈관 내에서는 응고를 억제하는 기능도 수행할 수 있다. 트롬빈의 항응고 기능은 주로 트롬보모듈린(Thrombomodulin, TM), C단백질, 그리고 S단백질과 함께 이루어진다. 트롬빈이 혈소판의 수용체(PAR-, 4)에 결합하게 되면 혈소판을 활성화시켜 응고 작용을 촉진하지만, 혈관 내피세포막의 수용체인 트롬보모듈린(thrombomodulin)과 결합하게 되면 C단백질에 대한 친화성이 엄청나게 향상되어 항응고 기능을 수행하게 된다. 혈소판이 모여 플러그를 형성하여 손상된 부위를 둘러싸고 덮은 후, 손상되지 않은 정상적인 내피세포에 도..

2차 지혈: 응고 인자의 연쇄적 활성화 경로(응고 캐스케이드)1차 지혈 과정을 통해 혈소판을 대거 불러들여 혈소판플러그를 형성한 상태에서 이들을 더 단단히 조여줄 피브린 망사를 형성하여 안정적인 혈전형성으로 이어지기 위한 다양한 인자들의 활성화 과정을 살펴보자.  1. 외인성 경로(Extrinsic Pathway): 조직인자(TF)로부터 촉발외인성 경로부터 알아보자. 위의 혈관 내피세포 그림을 다시 참고하면, 혈관이 파열되거나 찢어지는 직접적인 손상도 일어날 수 있고 내피세포 아래 중막의 평활근이나 외막의 섬유아세포와 같이 혈류에 노출되지 않는 부위에도 손상이 일어날 수 있다. 후자의 경우 손상이 일어나면 이 세포들은 조직 인자(Tissue Factor, TF)라는 막단백질을 세포막에 발현한다. 조직인자..