칼슘은 세포대사와 어떤 관계가 있는가?

인체는 약 60조개(100조개라는 주장도 있음)의 세포로 연결되어 있다. 세포의 종류는 수백가지가 된다. 우리들이 섭취한 칼슘이 인체 내에서 세포와 어떤 관련이 있는가에 대해서는 지금도 세포생리학이나 분자생리학 분야 등에서 계속 연구가 진행 중에 있지만, 그 중에서 대표적인 것을 소개하면 다음과 같다.

O 세포의 생존과 대사활동에 관여한다
O 세포의 증식과 분화에 관여한다
O 세포활동에 필요한 에너지를 조절한다
O 신경세포의 정보 전달에 관여한다
O 호르몬 생성에 관여하고 세포 밖으로 분비시킨다
O 위액 등의 소화액의 생성에 관여한다
O 백혈구나 임파구의 사이토카인을 만든다

우리들이 섭취한 칼슘은 소장을 통해서 흡수되는데, 극히 소량만 혈액 속으로 흡수되고 대부분은 대변으로 배설되거나 신장을 통해서도 체외로 배설된다. 혈액 속으로 흡수된 칼슘의 일부는 뼈의 형성을 위해서 뼈로 이동하고, 일부는 세포 속으로 들어가 세포활동에 관여하는 것이다.

칼슘이 세포활동에 어느 정도로 깊이 관여하는가에 대한 증명을 보인 것은 최근에 일어난 일이다. 예를 들면, 칼슘이 인간의 생명유지에 가장 중요한 역할을 하는 것은 혈관근육(혈관근)과 심장근육(심장근)의 운동에너지(ATP라고 함)를 조절한다는 것이다. 칼슘의 조절과 제어가 없이는 24시간 동안 쉴사이 없이 수축과 이완을 반복하는 혈관근과 심근의 활동에이상이 일어나게 된다. 대부분의 고혈압 환자들이 먹고 있는 고혈압을 하강시키는 칼슘길항제도 혈관 또는 심근의 세포 속으로 과도하게 유입하여 칼슘을 억제시키는 약이라는 것을 앞에서 소개하였다.

따라서 칼슘을 충분하게 섭취하지 않으면 뼈 속에 있는 칼슘이 혈액 안으로 대규모로 이동하고, 혈액 안으로 이동한 칼슘이 문제를 일으킨다. 뼈를 구성하는 칼슘이 과도하게 혈액으로 이동함으로 골다공증도 생기지만, 이동한 칼슘이 혈관의 중막에 침투하여 혈관을 석탄화시켜서 고혈압 또는 동맥경화를 가속화시키기도 하며 혈관세포 또는 심근세포 속으로 과도하게 유입하여 세포의 기능을 정지시켜 버릴 수도 있다는 것이다.

식생활에서 칼슘을 충분하게 섭취하는 것은 바로 체내 칼슘분포의 균형을 잘 유지하는데 기여를 하는 것이다.

혈액 안(세포외액)에 있는 칼슘의 농도(함유량)와 세포내액의 칼슘농도의 차는 1만대 1이라고 설명하였다. 세포 안의 칼슘량이 증가하면 세포활동에 이상 상태가 일어난다. 이러한 이상상태가 일어나지 않도록 세포는 칼슘에 관련한 다양한 대사활동을 가지고 있다.

조금 전문적인 용어의 설명이 되겠지만 그림에 나오는 것과 같이 세포외액과 세포내액 사이에 있는 삼투압 차이는 칼슘을 반투막인 세포막을 통과시켜서 세포 안으로 이동시킨다. 그리고 세포내액의 나트륨과 세포외액의 칼슘이 상호 교환작용을 통하여 칼슘이 세포내액 쪽으로 이동된다.

세포는 세포막을 경계로 하여 세포막 외면은 음이온화되어 있고, 세포막 내면은 양이온화되어 있는 세포막전위의존성의 칼슘채널을 통하여 칼슘이 세포외액에서 세포내액으로 이동한다. 그리고 수용체작동성 칼슘채널을 통해서 칼슘이도 세포외액에서 세포내액으로 이동한다.

칼슘은 여러 경로를 통해서 세포 안으로 이동한 후 단백질과 결합하기도 하고, 칼슘의 저장고라고 할 수 있는 소포체와 미트콘드리아에 저장되기도 한다. 만약 세포 내 전해질(무기질, 미네랄) 농도가 낮아지면 칼슘 펌프가 작동하거나 칼슘과 나트륨의 교환작용이 일어나면서 다시 세포막을 통해서 세포외액(혈장)으로 칼슘이 배출된다. 이와 같이 세포내외의 칼슘의 농도분포는 신경과 근육의 흥분 또는 호르몬을 분비하는 세포활동에 대단히 중요한 역할을 한다. 이러한 칼슘의 대사활동은 전신에 있는 모든 세포에서 일어나고 있는 것이다.

상당히 어려운 단어들을 사용하였으므로 이해하기가 어려울 것이다. 요약하면, 칼슘 이온은 세포막을 사이에 두고서 세포 안팎을 이동하면서 세포의 증식, 세포의 분화, 정보전달을 하고 있다.

칼슘은 세포내액과 세포외액 사이에 1대 1만이라는 칼슘함유농도의 차이를 유지하기 위하여 칼슘펌프와 칼슘채널이 항상 작동되면서 삼투압현상이 관여하고 있다는 것이다.

만약 칼슘섭취 부족으로 체내칼슘분포의 균형이 깨어져 세포 안팍의 칼슘농도차를 적절하게 유지하지 못하면 세포의 기능이 정지하는 일이 발생하는데, 이 현상이 심근에서 일어나면 심근경색이 일어나고, 혈관에서 일어나면 과도한 수축으로 고혈압이 일어나는 것이다.

24시간 동안 끊임없이 한 번도 쉬지 않고 운동을 해야 하는 심근세포의 흥분과 수축에 대하여 칼슘의 역할을 안다면 매일 적절한 칼슘 섭취가 얼마나 중요한가를 이해할 수 있을 것이다. 심근세포가 적절하게 움직이기 위해서는 심근에너지가 필요하며, 이러한 에너지 조절물질이 바로 칼슘과 나트륨과 칼륨이다. 물론 칼슘 이동을 돕는 중요한 물질로 마그네슘도 있다.

심장병이 있는 사람들에게 식염(나트륨)을 줄이라고 하는 이유는 식염을 지나치게 섭취하면 칼슘과 나트륨 교환작용과 삼투압현상에 의하여 세포외액에 있는 칼슘과 칼륨이 세포내액으로 지나치게 유입하여 심근의 흥분과 수축이 강해져서 결국 심근경색을 일으키게 되는 것이다. 이것은 혈관근에도 동일한 일이 벌어져 혈압이 상승하는 일을 초래하기도 한다. 또한 나트륨을 과잉섭취하면 삼투압으로 인하여 세포내액의 수분이 세포외액으로 대량 빠져 나가면 세포기능이 완전히 정지하는 일도 벌어진다.

최근의 연구조사에서 심장병과 고혈압을 방지하기 위하여 식염을 줄이는 것도 중요하지만 식염과 반작용을 하는 칼슘을 대량 섭취하는 것이 더 중요하다고 강조되고 있다. 즉, 식염을 많이 섭취한다고 하여도 칼슘을 대량으로 섭취하는 사람의 경우는 식염의 과잉 섭취로 인한 고혈압과 심장병이 발생할 확률이 거의 없다는 것이다.

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