뼈의 기능과 구성성분

[은하수]

뼈, 350에서 206까지

사람의 뼈는 도대체 몇 개?

먼저 뼈의 개수부터 알고 넘어가자. 성인의 뼈는 도대체 몇 개나 될까. 답은 206개다. 어린이의 경우 성인보다 훨씬 많은 350여 개의 뼈로 이루어져 있기 때문이다. 어린이의 경우 장관골(긴 뼈)의 양끝에 자잘한 뼈들의 모양이 보이는데, 이것이 성장과 더불어 장관골에 붙는 것이기 때문이다.

복잡한 창고 역할을 한다

뼈가 신체를 지탱하는 기둥의 역할을 하고 있다는 사실은 누구나 알고 있다. 그러나 뼈가 하는 일은 단순히 몸을 지탱하는 것만이 아니다. 그 외에도 뼈는 신체의 중요한 기관을 보호하는 기능을 한다. 또 칼슘, 인등의 무기질을 저장하고 무기질을 체내에 공급하는 역할, 골수에서 적혈구와 백혈구를 생산하는 조혈 작용, 근육의 부착점이 되어 우리의 몸을 움직이는 운동의 역할도 하고 있다.

그렇다고 이러한 기능을 모든 뼈가 다 가지고 있는 것은 아니다. 각 부위의 뼈마다 제각각의 주어진 임무를 수행하고 있다. 예컨대 두개골은 뇌를, 흉곽은 내장을 보호하는 기능을 수행한다. 또 팔, 다리의 뼈들은 근육이 부착되어 근육의 수축․이완에 따라 움직이는 역할을 하는 것이다. 그리고 혈구의 생산은 장골이나 늑골, 흉골에서 가장 활발하며, 저장 장소의 역할은 모든 뼈가 다 가지고 있다.

뼈는 어떤 성분으로 되어 있을까.

크게 나눠보면 뼈는 35%의 유기질과 45%의 무기질, 그리고 20%의 물로 돼 있다. 뼈는 나이가 들수록 조금씩 성분이 변하고 수분도 적어진다. 유기질은 한 마디로 뼈의 토대라고 할 수 있다. 골세포, 교원 섬유, 점액 다당류, 기질 등이 있다. 유기질은 기질에 그물코와 같이 둘러쳐져 있는 마치 건축물의 철근과 같은 역할을 하는 교원 섬유와, 교원 섬유에 풀처럼 점액 다당질이 붙어 있다. 이 단계에서 뼈는 아직 고무처럼 부드럽다. 여기에 무기질이 붙으면 비로소 체중을 지탱할 수 있을 만큼 뼈가 단단해지는 것이다.

이처럼 무기질은 건축물의 시멘트 역할을 한다. 이러한 무기질에는 칼슘, 인, 마그네슘, 나트륨, 수산, 탄산, 불소 이온 등이 있다. 이 중 주목해야 할 것은 뭐니뭐니 해도 칼슘과 인. 뼈는 인체 내의 칼슘 중 99%를, 또 인의 90%를 가지고 있기 때문에 체내에서 칼슘과 인의 대사에 균형을 이루는 데 그 기능이 매우 큰 것이다. 칼슘은 뼈의 강도를 높여줄 뿐만 아니라 체내의 혈액 응고, 신경 전도, 근육의 기능, 산과 염기의 균형, 세포의 투과성 등에 관여한다. 인은 신경 전달에 필수적이며 수소 이온 농축에도 관여한다.

뼈에 중요한 비타민에는 비타민A, 비타민C, 비타민D가 있다. 이중 비타민A는 골모세포, 파골세포 등에 작용하는데 부족하거나 많으면 뼈의 형태가 변한다. 비타민C는 뼈의 교원 섬유, 기질 등을 만드는 데 중요한 물질이다. 때문에 부족하면 이들 물질이 만들어지지 않아 뼈는 잘 부서지고 출혈을 일으키게 된다. 비타민D의 주된 기능은 혈액 내의 칼슘과 인을 조절하는 것. 장에서 칼슘의 흡수를 도우며 골모세포가 분비한 기질에 칼슘과 인을 박히게 한다. 비타민D가 부족하면 소아에서는 구루병이, 성인에게서는 골연화증이 발생한다.

그 속을 들여다보면!

뼈는 그 모양에 따라 몇 가지로 나누어 볼 수 있다. 먼저 대퇴골처럼 길고 그 가운데가 텅 비어 있는(이 부분을 골수강이라 한다) 뼈가 장관골. 또 어깨뼈처럼 넓적한 뼈는 평편골이라고 부른다. 그 외에도 손목 또는 발목에는 모양이 작고 표면이 불규칙한 뼈들로 이루어져 있다. 뼈의 구조를 들여다보자. 뼈의 겉은 피질골로 돼 있다. 조밀하고 단단하며 미네랄의 비율이 높은 것이 특징. 속은 스펀지와 같은 해면골로 채워져 있다. 피질골에 비해 단단하지 못하며 미네랄의 비율이 낮고 뼈에 영양을 받아들인다. 해면골은 유연성이 필요한 장관골의 끝, 척추, 골반골 등에서 많이 발견된다.

뼈는 반드시 골막으로 덮여 있다. 그러나 관절면은 골막이 없고 대신 관절연골로 덮여 있다. 골막은 뼈를 싸는 강한 결합조직의 막이다. 지각신경과 혈관이 많이 분포돼 있어 뼈를 보호하고, 뼈의 영양, 성장, 골절 시 재생에 관여한다. 특히 어린이는 골막이 두텁고 뼈에 느슨하게 붙어 있어 새로운 뼈가 잘 만들어진다. 그러나 어른의 경우 골막이 얇고 뼈에 단단하게 붙어 있어 어린이에 비해 새로운 뼈가 잘 만들어지지 않는다. 똑같이 팔이 부러졌는데 어린이의 뼈가 더 잘 붙는 이유는 바로 이 골막의 차이인 것이다.

골모세포 VS 파골세포

뼈는 일생 동안 끊임없이 생성과 소멸을 반복한다. 오래된 골세포가 죽으면 새로운 골세포로 바뀌게 된다. 또 신체 내의 필요에 따라 뼈에서 칼슘을 빼내야 할 때 뼈는 파괴되는 것이다. 뼈의 생성과 소멸에 관여하는 것이 바로 골모세포와 파골세포다. 먼저 파골세포는 말 그대로 뼈를 파괴하는 세포. 혈액 속에 칼슘이 부족해 그 부족한 칼슘을 뼈에서 충당해야 할 때, 또 미세한 금이 가거나 흠집이 생긴 뼈, 오래된 뼈를 새 뼈로 바꾸어야 할 때 뼈를 녹이는 것이 파골 세포의 몫이다. 많은 핵을 가지고 있는 파골세포가 뼈에 달라붙어 먼저 하는 일은 뼈의 안쪽 부분인 골수강부터 파괴하는 일이다. 위산처럼 강력한 산을 만들어 뼈의 미네랄을 용해시키고, 이어서 소화 효소 같은 단백질 분해 효소를 만들어 남은 유기물도 모두 녹여 버린다.

그런데 파골세포에 의해 용해된 뼈를 그대로 방치하면 어떻게 될까. 당연히 강도가 약하게 된다. 때문에 결손된 부분을 메우지 않으면 안 된다. 이 때 작용하는 것이 뼈를 만드는 골모세포다. 골모세포가 뼈의 결손 부위에서 우선 교원섬유라는 단백질을 분비한다. 그리고 여기에 칼슘이 들어와 박히면 새로운 뼈가 만들어지는 것이다. 뼈는 파골세포에 의한 뼈 파괴와 골모세포에 의한 뼈 생성이 균형을 이루어야만 구조․형태․강도를 유지할 수 있다. 그러나 나이가 들면 골모세포의 활성도가 낮을 뿐만 아니라 칼슘 공급이 나쁘기 때문에 골격의 재생은 계속 감소될 수밖에 없다.

머리뼈는 몇 개?

두개골은 총 23개의 뼈가 복잡하게 결합되어 있다. 이 뼈들은 대부분이 봉합에 의한 결합으로 이루어져 있다. 봉합이란 뼈의 접촉면이 톱니와 같이 결합해서 전혀 움직이지 않는 뼈의 결합을 말한다. 그러나 운동이 자유로운 편인 턱은 두개골 중 유일하게 관절로 연결되어 있으며 혀뿌리에 위치한 설골은 다른 뼈와 분리, 근과 인대로 지지된 상태로 돼 있는 것이 특징이다. 두개골은 위쪽으로 빈 공간을 형성해 뇌를 보호하는 뇌두개골과 아래쪽에서 눈구멍, 비강, 구강 등의 기초를 만드는 안면두개골로 분류할 수 있다. 크기를 살펴보면 안면두개골의 폭은 성인의 경우 뇌두개와 거의 비슷하지만 갓 태어난 아기는 다르다. 아기의 경우 안면두개의 크기가 두개의 그것에 비해 1/3에 불과한데, 그 이유는 위․아래턱뼈와 치아가 완전히 발달하지 않았기 때문이다. 노인의 경우도 이빨이 빠지고 위․아래턱뼈가 위축돼 얼굴이 전반적으로 작아지게 된다. 또 여성의 경우 남자에 비해 약 10% 정도 두개골의 크기가 작다.