다량 무기질 칼슘

- 칼슘 -

 

1. 체내 기능

- 골격의 구성

① 99%의 칼슘이 골격과 치아의 형성에 사용되고 나머지 1%의 칼슘은 세포 내외액에 존재하여 세포의 주요 기능에 관여한다.

② 골격은 뼈의 생성과 분해를 담당하는 조골세포와 파골세포에 의해 이루어진다.

1) 조골세포 : 콜라젠과 점성 다당류로 구성된, 뼈 기질을 분비하여 새로운 뼈를 생성하는 세포이다.

2) 파골세포 : 무기질을 용해하고 콜라젠 기질을 분해함으로써 뼈를 분해한다.

3) 조골세포에 의해 분비되는 점성 다당류는 칼슘을 침착하여 석회화하는 기능이 있다.

- 석회화

1) 뼈에 무기질의 침착과 증대로 뼈가 견과하고 강하게 되는 과정이다.

2) 뼈 무기질의 주된 구성요소는 하이드록시아파타이트(CA10(PO4) 6(OH) 2)이다.

- 조골세포와 파골세포는 부갑상선호르몬, 활성형의 비타민 D, 칼시토닌, 에스트로젠, 프로스타글란딘 E2 등의 여러 호르몬에 의해 활성이 조절된다.

- 조골세포와 파골세포의 작용으로 칼슘이 지속해서 들어가고 나오면서 뼈의 교체가 이루어진다.

- 골격의 구성

  1) 치밀골 : 뼈의 가장자리를 구성하고 있는 골격으로 매우 단단하며 치밀한 구조로 이루어져 있다.

  2) 해면골 : 뼈의 말단 부분에 있는 다공성의 조직으로 스펀지 형태를 이루고 있다.

  3) 해면골은 모세혈관에 접해 있으며 골수로부터 칼슘을 지속해서 공급받고 있다.

  4) 칼슘 섭취가 증가하면 해면골의 규모는 커진다.

  5) 우선으로 칼슘을 공급하는 부분은 골반과 척추뼈이다.

  6) 칼슘 섭취가 부족하거나 해면골 자체에 충분한 칼슘이 보유되지 않았을 경우에는 다른 골격 부분에서 칼슘을 공급받게 된다.

- 체내의 대사조절 기능

① 혈액 응고

  1) 칼슘 이온은 혈액 응고에 관여하는 단백질인 피브린을 형성하는 반응에 필수적이다.

  2) 트롬빈이 피브리노젠을 불용성의 피브린으로 전환함으로써 혈액이 응고된다.

  3) 칼슘은 프로트롬빈을 트롬빈으로 전환하는데 작용한다.

② 신경 전달

  1) 신경세포에 활동전위가 도달하면 세포외액으로부터 신경세포 내로 칼슘 이온의 유입이 촉진된다.

  2) 세포 내 칼슘 이온의 농도가 올라가면 신경전달물질이 방출되어 신경 자극이 전달된다.

③ 근육 수축 및 이완

  1) 근육에는 근육 단백질인 액틴과 미오신이 존재한다.

  2) 방출된 칼슘 이온이 세포 내 저장고로 되돌아가면 액틴과 미오신이 분리되면서 수축한 근육이 이완된다.

  3) 신경 자극으로 근육이 흥분되면 세포 안의 소포체에 저장된 칼슘이 방출되면서 액틴과 미오신은 상호결합하게 된다.

 

④ 세포대사

  1) 칼슘은 여러 조절단백질과 결합함으로써 세포 내의 대사 과정을 돕는다.

  2) 칼모둘린-칼슘 복합체가 여러 다른 단백질에 결합함으로써 그 단백질 또는 효소의 활성을 변화시킴으로써 세포의 여러 가지 대사에 영향을 미친다.

  3) 칼슘이 호르몬 등의 작용으로 인해 세포 내에 들어오면 작은 단백질인 칼모둘린과 결합하여 칼모둘린-칼슘 복합체를 만든다.

 

2. 흡수와 대사

- 흡수

① 섭취된 칼슘은 산성인 위에서 가용화되어 소장으로 이동된다.

② 음식물이 위액 분비를 촉진하고 위에 남아있는 시간을 길게 해줌으로써 칼슘 원의 확산과 용해를 돕기 때문이다.

③ 음식물과 함께 섭취된 탄산 칼슘염과 같은 칼슘 보충제 등은 일반적으로 흡수율이 증가한다.

④ 소장 상부의 능동수송은 비타민 D에 의해 조절되며, 비타민 D에 의해 합성이 조절되는 칼슘결합단백질이 관여한다.

⑤ 소장에서 칼슘이 흡수되는 데는 2가지 경로가 있는데, 십이지장과 같은 소장 상부에서의 능동수송과 소장 전체를 통한 수동수송이다.

⑥ 개인의 칼슘 및 비타민의 보유 상태나 연령, 임신, 수유 상태 등에 따라서도 흡수율이 달라진다.

  1) 청소년이나 성인의 경우 1일 칼슘 섭취량의 20~40%가 흡수된다.

  2) 골격 발달이 왕성한 성장기 어린이의 경우 흡수율이 75%까지 증가하기도 한다.

  3) 임신 기간의 흡수율도 60%로 증가한다.

  4) 폐경기 여성은 여성 호르몬인 에스트로젠 분비가 감소하여 칼슘 흡수율이 저하된다.

 

⑦ 칼슘 흡수에 영향을 미치는 인자

흡수율을 높이는 인자	흡수율을 방해하는 인자
소장 상부의 산성 환경	소장 하부의 알칼리성 환경
정상적인 소화관 운동 및 활성	위산 완화제
비슷한 비율의 식이 칼슘과 인	칼슘에 비해 과량의 인, 철분, 아연
비타민 D 호르몬	피틴산, 수산, 흡수되지 않은 지방산
아동기와 임신기에 증가한 칼슘 요구량	비타민 D 결핍
낮은 칼슘 섭취	폐경
부 갑상샘 호르몬	노령
유당	타닌
포도당	과량의 식이섬유
비타민 C	운동 부족
에스트로젠	스트레스

- 저장

① 체내 칼슘의 99% 이상이 뼈에 존재하므로, 골격은 세포외액의 칼슘을 유지하는 주요 저장기관이다.

② 세포 내에 존재하는 거의 모든 칼슘은 소포체나 핵 같은 곳에 붙어 있다가 방출되면 칼모둘린이나 트로포닌 C 같은 칼슘결합단백질과 결합한다.

③ 세포 내에 저장된 칼슘의 방출은 여러 가지 세포 대사를 일으키는 데 중요하다.

- 배설

① 칼슘은 소변과 내인성 대변 배설량의 기본 손실량과 피부를 통한 손실량으로 구성된다.

② 대변으로 배설되는 칼슘은 흡수되지 않은 내인성 칼슘과 식이 칼슘이다.

③ 소변으로 배설되는 칼슘은 칼슘 섭취량 및 흡수량 그리고 개인에 따라 크게 다르다.

④ 내인성 칼슘은 담즙 등과 같은 장내 분비액에 함유된 칼슘 중 재흡수되지 않은 것이다.

- 칼슘의 항상성

① 우리의 혈액 중에는 항상 일정한 농도의 칼슘(혈청 내 10mg/dl)이 유지되는데, 이온화 상태가 47.5%, 단백질과 결합하여 있는 것이 46%이고, 그 외 시트르산 칼슘염, 인산 칼슘염 등의 복합체로 존재한다.

② 혈장의 칼슘 이온 농도는 칼슘을 조절하는 호르몬들이 소장과 뼈 그리고 신장에 영향을 미치면서 일정하게 유지된다.

③ 부갑상선 호르몬

  1) 혈액의 칼슘 농도를 조절하는 가장 중요한 호르몬으로 혈액 내의 칼슘 농도가 저하되었을 때 분비된다.

  2) 활성형인 비타민 D는 소장에서 칼슘의 흡수를 증가시킨다.

  3) 신장에서 칼슘의 재흡수와 뼈의 분해를 자극하며 간접적으로는 신장에서 비타민 D를 그 활성형인 1,25-디히드록시콜레칼시페롤[1,25-(OH)2-D]로의 전환을 촉진한다.

④ 칼시토닌

  1) 칼시토닌은 갑상샘의 C 세포에서 합성되는 호르몬이다.

  2) 혈액 칼슘 농도가 상승했을 때 분비되어 칼슘 농도를 낮추며, 부갑상선 호르몬과는 반대작용을 한다.

  3) 조골세포는 칼시토닌에 대한 수용체를 가지고 있어서 칼시토닌에 의해 뼈의 분해가 저해된다.

⑤ 비타민 D

  1) 식품이나 피부에서 합성된 비타민 D는 간에서 25-(OH)-D로 전환되었다가 신장에서 부갑상선 호르몬의 도움을 받아 1,25-디히드록시콜레칼시페롤[1,25-(OH)2-D]의 활성형으로 전환된다.

  2) 활성형의 비타민 D는 소장에서 칼슘의 흡수와 신장의 재흡수를 향상해서 혈액의 칼슘 농도를 증가시킨다.

⑥ 기타 호르몬

  1) 글루코코르티코이드 : 조골세포의 활성을 저하해 뼈의 손실을 가져오며, 소장에서 칼슘의 능동 또는 수동수송에 장애를 주기도 한다.

  2) 성장호르몬 : 골격의 성장을 촉진하고, 활성형 비타민 D의 농도를 높이며, 소장 내의 칼슘의 수송을 향상한다.

  3) 갑상샘 호르몬 : 뼈의 분해를 촉진하므로 갑상샘 기능항진의 경우 골 질량의 감소를 볼 수 있다.

  4) 에스트로젠 : 정상적인 골격 대사의 균형을 유지한다.

 

3. 영양상태 평가

- 혈청의 총 칼슘양이나 칼슘 이온 수준은 매우 잘 조절되므로 이것으로 칼슘의 영양상태를 판단하는 것은 쉽지 않다.

- 비정상 수준의 혈청 칼슘 농도가 식이 칼슘 섭취의 결핍을 나타낼 수도 있지만 한편 비타민 D 결핍이나 호르몬의 불균형, 또는 골격 질환이 생긴 경우에도 비슷한 결과를 볼 수 있다.

 

4. 칼슘이 풍부한 식품 : 우유, 치즈, 요구르트와 같은 유제품, 브로콜리 등의 녹색 채소 등

 

 

5. 필요량

- 우리나라 국민의 1인 1일 평균 칼슘 섭취량은 400~600mg/일 수준으로 매우 부족한 실정이다.

- 성인의 1일 평균 필요량은 남자 650mg, 여자 530mg이고 권장섭취량은 남자 800mg, 여자 700mg이다.

- 칼슘의 한국인 영양소 섭취기준은 칼슘 배설량, 흡수량, 불감 손실량, 부가 손실량을 고려한 칼슘 평형 실험 결과를 바탕으로 설정한다.

- 칼슘의 경우에는 고칼슘뇨증과 신석증 예방을 위해 2500mg으로 상한 섭취량을 설정하였다.

- 임신기와 수유기에는 가임기 성인 여성보다 추가로 섭취할 필요가 없다.

- 폐경기 여성의 경우 만성질환 및 골다공증 예방을 위해 추가 손실량을 감안하여 800mg을 권장하였고, 남자 성인과 노인의 경우에도 700mg을 권장섭취량으로 정하였다.

 

6. 과잉증 : 고칼슘 섭취는 칼슘의 이용효율을 저하하고 철분과 아연 등 다른 미량 무기질의 흡수를 저해할 수 있다.

 

7. 결핍증

- 체내 칼슘 수준 저하 시 칼슘 흡수에 미치는 영향

① 섭취량이 500mg보다 낮은 경우에는 주로 능동 수송기 전에 의해 흡수되는데 칼슘 섭취량이 지속해서 부족할 경우 부갑상선 호르몬의 자극에 의해서 흡수율이 증가한다.

② 활성형 비타민 D 합성도 직, 간접적으로 증가하여 칼슘의 흡수를 돕는다.

- 체내 칼슘 수준 저하 시 최대 골 질량에 미치는 영향

① 장기간의 칼슘 섭취 상태는 성숙기의 최대 골밀도에 커다란 영향을 미친다.

② 개인이 일생을 통해 섭취한 칼슘의 양은 골격의 최대 무기 질량과 밀접한 관계를 갖는다.

③ 아동기 또는 20세 이전의 칼슘 결핍은 골밀도를 저하하고 골 질량의 감소를 초래할 수 있다.

④ 칼슘이 장기적으로 결핍되면 골격의 무기 질량이 감소하고 골격 손실이 발생하는 시기가 빨라질 수 있다.

- 골감소증

① 체내의 골 질량을 충분히 유지할 수 없게 되면 골감소증을 유발한다.

② 골감소증은 정상적인 뼈의 분해에 비해 생성이 부족할 때 골 질량이 감소하는 현상이거나 이에 따라 일어나는 질환이다.

- 골다공증

① 골다공증의 임상적 특징은 골절인데, 노인형의 경우는 대퇴부 상부의 엉덩뼈 골절이, 폐경 후 여성의 골다공증은 척추뼈 파열골절리 주로 나타난다.

② 골다공증은 노령화에 따른 골격 대사 이상 또는 골격 칼슘대사의 불균형으로 뼈의 절대량이 1/3 이상 감소하는 증후군을 말하며, 노인과 폐경 후 여성에게서 발생 빈도가 높다.

- 혈액의 칼슘 이온 농도가 감소하면 근육이 계속된 신경 자극을 받아 근육경련을 일으킴으로써 테타니가 생길 수 있다.

 

2023.04.20 - [영양학] - 다량 무기질 인