비타민 K가 풍부한 식품은 뼈 건강에 좋다. 대표적인 채소로는 시금치와 양배추를 꼽을 수 있다. 청국장과 동물성 식품인 달걀 노른자에도 비타민 K가 많이 들어 있다. 뼈의 생성과 관련한 세포에는 조골세포와 파골세포 등 두 가지가 있다. 조골세포는 새로운 뼈를 만들고, 파골세포는 낡고 병든 뼈를 없앤다.
비타민 K가 풍부한 식품은 단순히 영양을 제공하는 데 그치는 게 아니라 낡고 병든 뼈를 없애는 파골세포를 조절하는 사령탑 역할을 한다는 새로운 연구 결과가 나왔다. 캐나다 몬트리올 임상연구소(IRCM) 연구팀은 조골세포 속 비타민 K 관련 기능이 뼈를 갉아먹는 파골세포의 성숙을 직접 제어한다는 사실을 생쥐 실험 결과 규명했다고 밝혔다.
연구팀은 유전자 조작으로 생후 6개월 된 수컷 생쥐의 조골세포에서 비타민 K 의존성 효소 기능을 없앴다. 그 결과 이 생쥐의 뼈는 다른 생쥐에 비해 보다 훨씬 더 촘촘해지고 골질량도 크게 늘어났으나, 이는 뼈가 튼튼해진 것이 아니라 뼈의 리모델링 시스템이 고장 나 뼈 속이 엉망진창이 된 상태였다. 비타민 K 기능이 차단되자 마땅히 파괴돼 사라졌어야 할 늙고 부실한 뼈들이 전혀 청소되지 않고 내부에 비정상적으로 쌓인 것이다. 비타민 K가 모자라면 늙고 병든 뼈가 알박기를 하듯 버티고, 그 위에 새 뼈가 얹어져 겉만 빽빽하고 속은 부실한 불량 뼈가 된다고 연구팀은 설명했다.
그 원인은 신호 물질의 단절에 있었다. 조골세포는 평소 특정 물질(GAS6)을 내보내 작은 전구세포를 강력한 파골세포로 합체시킨다. 비타민 K 기능이 사라지면 이 합체 명령이 떨어지지 않아 파골세포가 일할 수 없다. 반대로 이 신호 물질을 강제로 늘린 생쥐는 파골세포가 마구 합체하면서 멀쩡한 뼈까지 과도하게 부서져 약해졌다.
연구팀은 비타민 K가 단순히 골 미네랄을 채우는 것을 넘어, 세포 간 소통으로 오래된 뼈를 제때 청소하고 새 뼈로 갈아 끼우도록 돕는 사령탑임을 입증했다. 연구팀은 ‘특정 물질(GAS6)의 신호 경로를 표적으로 삼으면 정상적인 뼈 청소 기능을 살리되 골다공증 환자의 과도한 골파괴만 막는 혁신적인 치료제를 개발할 수 있을 것’이라고 내다봤다.
이 연구 결과(Vitamin K-dependent carboxylation in osteoblasts regulates bone resorption through GAS6 in male mice)는 최근 국제 학술지 《골 연구(Bone Research)》에 실렸고 미국과학진흥협회 포털 ‘유레카얼럿’이 소개했다.
비타민 K에는 비타민 K1(필로퀴논)과 비타민 K2(메나퀴논)가 있다. 비타민 K1은 낫토 시금치 양배추 브로콜리 케일 등에, 비타민 K2는 청국장과 낫토, 치즈와 버터, 달걀 노른자와 동물 간에 풍부하게 들어 있다. 비타민 K1은 혈액 응고에, 비타민 K2는 뼈를 튼튼하게 하고 골다공증 예방 등 대사 시스템을 조절하는 데 더 효율적이다.
[자주 묻는 질문]
Q1. 비타민 K가 부족하면 뼈가 왜 더 촘촘해지나요?
A1. 조골세포가 뼈를 만드는 시스템보다, 파골세포가 낡은 뼈를 청소하는 시스템이 먼저 고장 나기 때문입니다. 비타민 K가 결핍되면 뼈를 없애는 파골세포의 합체 명령이 끊겨 철거 작업이 중단됩니다. 그 결과 마땅히 버려졌어야 할 늙고 병든 뼈들이 제때 없어지지 않고 내부에 쌓이면서 겉보기에만 촘촘해 보이는 착시 현상이 나타납니다.
Q2. 겉보기에 뼈가 촘촘하고 골질량이 늘어났는데 왜 몸에는 해로운가요?
A2. 건물을 지을 때 오래된 콘크리트를 깎아내고 새 콘크리트를 부어야 안전한 것과 같은 이치입니다. 파골세포가 일하지 않아 늙고 부실한 뼈들이 그대로 꽉 차 있게 되면, 뼈가 유연성을 잃고 유리처럼 딱딱하기만 한 상태가 됩니다. 이런 불량 뼈는 겉은 빽빽해 보여도 작은 충격에 쉽게 부러지므로 골절 위험이 훨씬 커집니다.
Q3. 이번 연구 결과를 활용하면 골다공증 치료에 어떤 도움이 되나요?
A3. 낡고 병든 뼈를 부수는 파골세포의 ‘합체 신호(GAS6)’ 경로만 골라 통제할 수 있습니다. 기존 치료 방식과 달리 정상적인 뼈 청소 기능은 그대로 유지하면서, 골다공증 환자에게서 나타나는 과도하고 무차별적인 골파괴 행위만 정밀하게 타격해 막아주는 혁신적인 맞춤형 치료제 개발의 토대가 마련됐습니다.
