골다공증이란 골량의 감소와 골의 미세구조의 이상으로 심한 충격 없이도 일상생활의 활동에 의해 쉽게 골절이 발생되는 질환으로서 대사성 골질환의 가장 흔한 원인이다. 이러한 골다공증은 최근 인구의 고령화, 소득의 증가 및 삶의 질 향상 등으로 많은 관심이 모아지고 있다. 본란에서는 골다공증에 대해 최근까지 알려진 내용을 요약하고자 한다. 1. 골의 구조 및 종류 골은 세포와 골기질로 구성되어 있으며 세포에는 파골세포(osteoclast), 조골세포( osteoblast), lining cell과 골세포(osteocyte)가 있다. 파골세포는 골의 흡수(또는 파괴)를, 조골세포는 골 형성을 담당한다. Lining cell은 조골세포가 활동을 끝낸 후 비활동성 상태의 세포를 말하며, 조골세포가 골 형성을 끝낸 후 골조직 내에 파묻히게 되며, 이를 골세포라 한다. 골기질은 90%의 교원질과 10%의 비교원질성 단백질로 구성되어 있으며 칼슘이 침착되기 전단계의 골기질을 osteoid라 부른다. 이 osteoid에 칼슘, 인 등의 무기질이 침착되어 석회화된 완전한 골조직이 형성된다. 골은 피질골(또는 치밀골)과 소주골(또는 해면골, 망상골)로 나누어지며 소주골은 피질골에 비해 체액과 접촉하는 골표면이 많아 골대사의 변화에 보다 빨리 반응하게 됨으로써 골대사질환의 조기 변화를 관찰할 수 있는 부위이다. 척추골, 늑골 및 상하지골의 끝부분이 대표적인 소주골이며 이 외의 부분은 주로 피질골로 구성되어 있다. 2. 분류 골다공증은 크게 원발성과 속발성 골다공증으로 분류된다. 원발성 골다공증은 갱년기 후의 성인에서 골다공증을 유발시킬 수 있는 분명한 질환이 없이 발생한 골다공증을 의미하며, 이는 다시 갱년기 후 10 15년 이내에 발생하는 제 1형 골다공증(갱년기 후 골다공증)과 70세 이상의 노인에서 나타나는 제 2형 골다공증(노인성 골다공증)으로 분류된다. 속발성 골다공증은 나이에 관계없이 골다공증을 유발시키는 분명한 원인 질환과 함께 골다공증이 존재할 때를 말한다. 속발성 골다공증은 대략 20% 미만으로 원발성 골다공증이 대부분이긴 하지만 속발성 골다공증의 원인을 찾는 노력도 매우 중요하다. 3. 병인 개개인이 갖고 있는 골량이란 개개인의 최대 골량(peak bone mass)에서 골량의 소실 후 남은 골량이 된다(골량 = 최대 골량 - 소실된 골량). 따라서 골량의 감소는 최대 골량이 적거나, 소실된 골량이 많거나 또는 이 두 가지가 모두 작용하여 발생하게 된다. 최대 골량은 성장이 끝난 후 20대의 골량으로 주로 유전적 요인, 성별, 인종에 의해 결정되나 성장기의 활동량, 칼슘 섭취량, 또는 여러 가지 질환 및 약물에 대해서도 영향을 받는다. 골량의 소실은 30대 초반에 이미 시작하여 서서히 진행되다가 폐경기 후 현저히 증가되면 폐경 15 20년 후에는 다시 서서히 감소되는 경향을 보인다. 즉 골 소실은 연령이 증가함에 따라서 서서히 진행되는 골소실과 폐경 후 여성 호르몬 결핍에 의한 빠른 골소실로 대별할 수 있다. 연령에 따른 골소실의 기전은 아직 정확히 밝혀지지 않았지만 고령에서는 칼슘 흡수의 감소로 인한 칼슘 부족이 일부 관여하리라 생각하고 있다. 여성 호르몬 결핍에 의한 골소실의 기전 역시 분명히 밝혀지지는 않았지만 적어도 일부는 여성 호르몬이 부족하게 되면 조골세포 또는 골수기질조골세포로부터 IL-6의 분비를 증가시켜 파골 세포의 활동을 증가함으로써 골소실에 관여하는 것으로 밝혀지고 있다. 4. 골다공증의 위험인자 현재까지 골 형성을 자극하는 제재의 개발이 활발하게 이뤄지고 있으나, 실제 임상 적용에는 아직 어려움이 많으므로 예방이 치료보다 중요하다고 하겠다. 즉, 폐경기 후 여성에서 골다공증의 위험 인자가 있는 경우 여성 호르몬을 투여하고, 충분한 칼슘 섭취 및 적당한 운동을 하며, 과다한 흡연과 음주 및 골다공증을 일으킬 수 있는 약물의 사용을 피함으로써 골 소실을 감소시키는 것이 가장 좋은 예방이라 생각된다. 또한, 최대골량이 얻어지는 20-35세 사이에 충분한 칼슘 섭취도 중요하다고 하겠다. 표 1은 생활 습관과 관계된 골다공증의 위험 인자를 보여 주고 있다. 표 1. 생활 습관과 관계된 골다공증의 위험 인자 ----------------------------------------------------------------------- Risk Factors ----------------------------------------------------------------------- Low physical activity Low calcium intake(life long) Sedentary life style Alcohol abuse High sodium intake Cigarette smoking High caffeine intake High protein intake High phosphate intake Drugs (glucocorticoid, anticonvulsants, heparin etc.) ----------------------------------------------------------------------- (1) Calcium 골다공증의 예방과 치료에 있어 식이요법 중 가장 중요한 것은 칼슘이며, 적당량의 칼슘 섭취는 정상적인 골 성장 및 발달을 유도하고 연령 증가에 따른 골 흡수를 감소시키는 역할을 한다. 우리 나라의 경우 성인 1일 칼슘 섭취 량은 1992년 538mg 정도로 미국인의 737mg 보다는 절대 부족한 실정이며, 1994년 NIH(National Institutes of Health)가 권장한 1일 칼슘섭취량은 11-24세 청소년 및 성인은 1500mg, 25-50세 남성은 800mg, 25-50세 여성은 1000mg, estrogen을 사용하는 폐경기 여성은 1000mg, 그리고 estrogen을 사용하지 않는 폐경기 여성과 50세 이상 남자는 1500mg이다. (2) Physical activity Immobilization은 급속히 골 량을 감소시키나, 운동은 골다공증 예방의 한 방법으로 최대 골 량의 결정 인자가 될 수 있다. 골다공증 예방에 있어 운동의 효과는 체중을 지지하지 않는 radius같은 골보다는 체중을 지지하는 femoral neck이나 lumbar spine등에서 잘 나타난다고 하나, 골 밀도를 증가시키는 운동이 어떤 것인지는 확실치 않다. 또한, 한 보고에 의하면 폐경기 여성 35명을 대상으로 weight bearing 운동을 하였을 때 환자군의 5%에서 lumbar spine 골 밀도가 증가하여 13개월간 유지되었으나 운동을 중단하고 13개월후 다시 처음의 골 밀도 수준으로 되돌아오는 것으로 발표하여 계속적인 운동의 중요성을 강조하였다. 운동선수들의 골밀도 결정에 있어 menstrual history를 연구한 한 보고에서는 특히 여자보다 남자 육상선수에서 골 량이 증가하는 경향이 있다고 하였으며 여성의 골 밀도 감소는 운동과 관계된 menstrual이상 (oligomenorrhea, amenorrhea) 으로 인한 골 량의 감소로 설명하였다. 운동이 골에 미치는 영향의 기전으로 'mechanostat'개념도 있는데, 이것은 mechanical load가 증가하면 negative feedback loop인 mechanostat를 resetting하여 골 형성을 증가시킨다는 내용이다. 이상에서 최대 골 량을 유지하고 골 흡수 방지를 막기 위해서는 규칙적 운동 계획을 세우는 것이 중요하다고 하겠으나, 운동과 관계된 문제점으로는 lean body mass의 증가와 무월경으로 인한 골 량의 변화 등을 고려하여야 한다. (3) Smoking 흡연으로 인한 slender physique, estrogen breakdown의 증가, 조기 menopause 및 호흡성 산증등으로 골다공증이 발생하리라 추측하고 있다. Slemenda 등은 폐경기 전후 84명을 대상으로 각각 비흡연자, 흡연 20 pack years 이하및 이상으로 나누어 radius와 lumbar spine의 골밀도를 측정하여 흡연군에서 유의한 골밀도 감소를 보였으나, cigarette와 골소실율과는 관계가 없다고 하였다. 흡연의 중단이 골 밀도에 미치는 영향에 대한 연구는 없는 것으로 보인다. (4) Alcohol 과음은 골다공증의 위험 인자이며 그 기전으로는 alcohol의 과다 섭취로 인한 생활 습관의 변화, 간장 질환 및 testosterone 감소 등이 알려져 있다. Alcohol과 관계된 골다공증에는 체내 magnesium결핍과 골의 magnesium결핍이 동반된다는 보고도 있으며 소량의 Alcohol섭취와 골 량의 관계는 확실치 않다. 정상인에서는 alcohol과 골다공증의 관계는 적다고 하며 금주했을 때 골 밀도에 대한 영향은 확실치 않다. (5) Protein, Phosphate and Salt 동물성 단백의 섭취는 calciuria를 유도하여 골다공증을 일으킨다고 하나 정확한 기전은 밝혀지지 않았다. 고단백과 저칼슘식을 했을 때 chondrogenesis가 감소하고 골 형성이 저하된다고 하며 이는 고단백식이 ossification과정 중 osteogenesis의 부전을 초래하여서라고 생각된다. 이밖에 폐경기 여성에서 salt restriction이 골 흡수를 감소시킨다는 보고도 있으며 고 phosphate 식사는 이차성 부갑상선기능항진증과 calciuria를 유도하기도 한다. (6) Caffeine Caffeine은 소변과 위장관에서 calcium 배설량을 증가시킴으로 골다공증을 일으킨다고 한다. Tea에는 caffeine이 들어 있으나, estrogenic flavinoid가 함께 포함되어 있어 골다공증과는 관계없다고 하면서 caffeine이 함유된 음료수 (coffee, tea and cola)중 coffee가 유일하게 골절을 증가시킨다는 보고도 있다. 최근에는 폐경기 여성을 대상으로한 연구에서 우유 섭취가 없는 경우 caffeinate coffee (하루 2컵)를 마셨을 때 골 밀도가 감소한다는 보고도 있다. 5. 증상 골다공증의 증상은 골절이 생기기 전까진 별로 없는 것이 특징이다. 즉 골다공증의 증상은 골절로 인한 증상으로서 통증 및 체형의 변화(등이 구부러지고 키가 작아지는 등)가 동반하게 된다. 따라서 골절이 없이 환자가 골동통을 호소하면 골다공증 이외의 다른 원인을 찾아보는 것이 바람직하다. 골절은 제 1형 골다공증에서는 손목 부위나 척추에, 제 2형 골다공증에서는 척추 및 고관절에 주로 발생한다. 6. 진단 (1) 골밀도 측정 진단의 첫 단계는 골량의 감소를 증명하는 것으로, 단순 X-ray에서 골량의 감소가 현저하고 척추 골절이 동반되어 있으면 진단이 용이하지만, 그렇지 않는 경우는 보다 예민한 측정 방법이 필요하다. 골밀도 측정에는 단광자 골밀도 측정기, 양광자 골밀도 측정기, 양에너지 방사선 골밀도 측정기, 정량적 컴퓨터 골밀도 측정기가 주로 쓰인다. 골밀도 측정 부위는 측정기에 따라 다소 달라서 단광자 골밀도 측정기는 손목 근처를, 양광자 골밀도 측정기 및 양에너지 방사선 골밀도 측정기에 의해서는 요추나 고관절 부위를, 정량적 컴퓨터 골밀도 측정기에 의해서는 요추 부위가 주로 측정된다. 골밀도에 의한 골다공증의 진단은 골량이 골절한 계치 이하로 감소되었거나 골밀도가 정상 성인의 평균치에서 2.5 SD 이상 감소되었을 경우를 말한다. 골밀도가 1 SD까지 감소는 정상으로 간주하며 1 2.5 SD까지의 감소는 골감소증(osteopenia)으로 정의한다. 제 1형 골다공증에서는 요추 부위의 골밀도 감소가 현저하며, 제 2형 골다공증에서는 요추 부위와 함께 고관절 부위의 골밀도 감소가 특징적이다. 이러한 방법에 의해 골밀도의 감소가 증명되면 다른 골대사성 질환과 감별해야 되는데 특히 골연화증의 유무를 진단하는 것이 중요하다. 골연화증이나 기타 다른 대사성 골질환이 없이 골밀도의 감소는 골다공증으로 진단할 수 있다. 골다공증이 진단되면 속발성 골다공증의 원인의 유무를 조사하고 이들이 없는 경우 비로소 원발성 골다공증의 진단이 가능하게 된다. (2) 골교체 생화학적 표지자(Biochemical Markers of Bone Turnover) 골회전지표검사를 이용하여 조골세포 및 파골세포의 활동을 추측 할 수 잇다. 골교체표지자는 골형성을 반영하는 지표와 골흡수를 반영하는 지표로 나누어지며, 골형성지표로는 혈청에서 alkaline phosphatase, osteocalcin, procellagen 1 extension peptide(PICP)을 측정할 수 있으며, 골흡수지표로는 혈청에서 ICTP(type 1 collagen telopeptide), 소변에서 hydroxyproline, pyridinoline, deoxypyridinoline을 측정할 수 있다. 아주 드문 경우를 제외하고는 골흡수지표와 골형성지표는 변화하는 정도는 다르지만 같은 방향으로 변화하여 함께 증가하거나 감소된다. 이러한 생화학적 지표의 임상적 의의로는 다음의 몇 가지로 요약된다. 첫째, 골다공증 환자에서 골다공증 치료약의 선정에 도움을 줄 수 있다. 즉 골교체표지자가 현저히 증가된 사람에서는 골흡수억제제를, 감소된 사람에서는 골형성 촉진제의 사용이 이상적이다. 그러나 골형성 촉진제의 사용이 용이하지 않는 현 시점에서는 골교체표지자에 관계없이 골흡수억제제를 쓰고 있는 실정이다. 둘째, 치료를 받는 환자의 약물에 대한 반응을 조기(골밀도에 변화가 나타나기 이전에)에 알 수 있다. 셋째 아직 골밀도가 감소되지 않는 사람에서 골교체표지자의 증가는 빠른 시일 내에 골소실이 발생할 것을 예고하므로 이에 대한 대처를 할 수 있다. 7. 약물치료 골다공증의 이상적인 치료는 골 밀도를 골절 역치(fracture threshold) 이상으로 증가시켜 골절을 감소 또는 방지시키는 것이다. 그러나 임상에서 사용이 가능한 대부분의 약제는 골 흡수 억제 작용을 하는 estrogen, calcitonin, bisphosphonate, calcium 및 비타민 D 제재 등이고, 최근 개발 약제들인 bisphosphonate계통의 alendronate, raloxifene 그리고 SERM (selective estrogen receptor modulator) 등도 이 범주에 속하는 약물이다. 현재도 골 형성을 자극하는 치료에 대해 많은 연구가 진행되고 있으며, 이러한 약물 또는 치료로는 sodium fluoride, human parathyroid hormone, IGF-1 및 그 binding protein, testosterone and the anabolic steroid 그리고 ADFR(activation-depression-free-repeat) therapy 등이 있다.