칼슘의 역설

칼슘의 역설

 

뼈를 구성해야 할 칼슘이 정작 뼈에는 부족해지면서, 동시에 혈관 벽에는 과도하게 쌓여 위험을 초래하는 현상

 

다른 필수 영양소와의 균형을 고려하지 않은 채 칼슘만 섭취했을 때 발생한다.

 

몸에 비타민 K2나 마그네슘이 부족하면 칼슘이 골 조직 내부로 제대로 흡수되지 못하는데, 칼슘만 섭취하면 흡수되지 못한 칼슘이 혈류를 떠돌다 혈관 벽에 가라앉아 혈관이 딱딱해지는 석회화를 유발하고 심혈관 질환의 위험을 높이게 된다.

 

따라서 이러한 역설을 막기 위해서는 칼슘이 뼈로 곧장 이동하도록 도와주는 비타민 D, 비타민 K2, 마그네슘을 함께 섭취해야한다.

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칼슘이 뼈로 들어가는 과정

 

섭취한 칼슘은 소장에서 비타민 D의 도움을 받아 혈류 속으로 적극적으로 흡수된다.

 

비타민 K2는 오스테오칼신이라는 특정 단백질을 활성화하고, 이 단백질은 뼈 내부에서 자석처럼 작용하여 혈액 속의 칼슘을 끌어당겨 골 조직에 결합시킨다.

 

또한 비타민 K2는 MGP라는 단백질도 활성화하여, 칼슘이 동맥 벽에 가라앉거나 쌓이는 것을 적극적으로 차단한다.

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 비타민 K2가 오스테오칼신을 활성화하는 과정

 

오스테오칼신은 조골세포(뼈를 만드는 세포)에서 생성되는 단백질이지만, 처음 만들어질 때는 비활성 상태로 만들어진다. 이 비활성 형태의 단백질은 글루탐산(Glu)이라는 잔기를 가지고 있는데, 이 상태에서는 칼슘을 끌어당길 수 있는 화학적 인력이 전혀 없다.

 

비타민 K2는 감마 글루타밀 카르복실화 효소의 필수적인 조효소이다. 비타민 K2는 오스테오칼신의 글루탐산 잔기들에 이산화탄소 분자를 결합시켜 비활성 오스테오칼신의 구조를 변화시킨다. 이로써 글루탐산(Glu)은 감마-카르복시글루탐산(Gla)으로 전환되며, 전환이 완료되면 이 단백질은 공식적으로 완전히 활성화된 형태인 카르복실화 오스테오칼신(Gla-오스테오칼신)된다.

 

카르복실화 과정은 단백질에 추가적인 음전하를 더해주어, 양(+)이온을 끌어당기는 엄청나게 강한 화학적 친화력을 부여한다. 혈액 속을 떠도는 칼슘 이온은 강한 양전하를 띠고 있기 때문에, 활성화된 단백질의 음전하 부위로 강력하게 당겨오게 된다.

 

그렇게 칼슘을 붙잡은 오스테오칼신은 우리 뼈의 구조적 뼈대를 형성하는 칼슘-인산염 결정체인 수산화인석석(hydroxyapatite)과 단단히 결합한다. 이로써 칼슘은 혈류에서 효과적으로 빠져나와 뼈의 단단한 구조 내에 안전하게 고정된다.

 

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오스테오칼신의 형태

 

구조적으로 오스테오칼신은 인간 기준으로 단 49개의 아미노산으로만 구성된 아주 작은 단백질이다.

중심부는 알파-나선 구조라 불리는 세 개의 나선형 리본이 조화롭게 접혀 촘촘한 V자 모양이나 구형의 입체를 이룬다.

이 작고 견고한 뼈대 덕분에 단백질이 골 조직 사이를 떠돌아다닐 때도 안정적인 형태를 유지한다.

 

이 구조에서 가장 흥미로운 부분은 이 나선들의 한쪽에 위치한, 비타민 K2에 의해 변형되는 특정 영역이다.

 

비타민 K2가 카르복실화를 일으키면, 첫 번째 나선 위에 세 개의 감마-카르복시글루탐산(Gla) 아미노산이 나란히 배열된다. 각 Gla 아미노산이 추가적인 음(-)전하를 띠고 있기 때문에, 단백질의 이 특정 단면은 엄청나게 밀도 높은 음전하 주머니를 형성하게 된다.

 

매끄럽게 말려 있는 리본 모양의 본체 끝에 강력한 음전하를 띤 세 갈래의 갈퀴가 뻗 나와 있어, 몸속의 양전하 칼슘 이온을 움켜쥐는 형태로 이해할 수 있다..