칼슘의 체내 작용, 결핍증/과잉증, 섭취기준

1. 체내 작용

 

(1) 뼈와 치아의 형성

 

칼슘은 인, 소량의 나트륨, 마그네슘, 불소 등과 함께 뼈와 치아를 견고하게 합니다. 뼈는 우리의 몸을 지탱하게 하고, 중요한 기관인 뇌, 폐, 심장 등을 둘러싸서 보호합니다. 뼈는 무기질 결정체로 채워져서 단단해지고 계속 파괴되며 또 재형성됩니다. 뼈 내의 무기질은 칼슘의 저장고로 혈액 내 칼슘 수준이 감소하면서 이용됩니다. 뼈가 파괴되어 유리 상태로 돌아온 칼슘의 약 20%는 재흡수되어 이용됩니다.

 

치아는 법랑질, 상아질, 시멘트질의 3종의 고도로 석회화된 조직으로 둘러싸여 있고, 중앙부는 펄프로 혈관, 림프선, 신경 등이 있는 연한 결합조직이 있습니다. 인체 중에서 가장 단단한 조직인 법랑질은 97% 정도가 무기질입니다. 치아 중에서 가장 많은 부분을 차지하고 있는 상아질은 뼈의 성분과 비슷한 성분으로 구성되어 있으며 약 60%가 무기질입니다.

 

(2) 체내 대사과정의 조절

 

① 근육의 수축과 이완작용

 

근육이 수축하고 이완하는 과정은 몹시 복잡합니다. 근육이 수축하도록 의사전달을 하는 과정과, 근육이 수축되는 과정에서 칼슘이 필요합니다. 다시 말해서 칼슘이 존재해야만 신경을 통하여 근육이 수축되도록 신호가 전달되며, 또한 칼슘이 존재해야만 액션과 미오신이 결합하여 근육이 수축됩니다.

 

② 신경흥분 전달과정에서의 작용

 

신경세포는 여러 개의 수상돌기와 한 개의 긴 축색돌기가 있으며 세포체의 중심에 핵이 있습니다. 신경세포는 외부에서 자극을 받으면 흥분되고, 신경흥분이 뇌에 전달되면 뇌에서 그 흥분을 감지하며 행동으로 옮기게 됩니다. 흥분이 시냅스에 도달하면 전달물질이 분비되어 신경세포에 흥분을 전달하며 칼슘은 신경전달물질이 분비되도록 촉진합니다. 이와 같이 칼슘은 신경흥분을 전달하는 데 필수 불가결한 물질입니다.

 

③ 혈액응고

 

칼슘은 혈액응고 시에 반드시 필요한 물질입니다. 혈관이 파열되면 혈소판에서 트롬보플라스틴이 생성됩니다. 트롬보플라스틴은 프로트롬빈을 트롬빈으로 전환시키며 트롬빈이 효소의 역할을 하여 피브리노겐을 섬유상 고체인 피브린으로 전환시키고, 이 백색의 섬유상 피브린이 얽혀 있는 사이에 혈구들이 끼어 혈액응고체가 형성됩니다. 이처럼 혈액응고 과정의 여러 단계에서 칼슘이 필요합니다.

 

④ 세포막의 투과성 조절작용

 

세포막은 지단백복합체로 구성되어 있으며 지용성 물질을 자유롭게 통과시킵니다. 세포막에는 작은 구멍이 많이 존재하는데, 지용성이 아니면서 물같이 작은 영양소들은 이 구멍을 통하여 외부로, 또 외부에서 내부로 출입하고 있습니다. 세포막 투과성은 여러 조건에 영향을 받습니다. 세포간질액에 칼슘이온이 지나치게 많이 존재하면 세포막의 투과성을 감소시키고, 반대로 칼슘 농도가 저하되면 세포막의 투과성이 증가합니다.

 

⑤ 혈압에 작용

 

칼슘이 혈압에 끼치는 효과에 대한 연구 결과를 보면 하루 칼슘을 800~1,200mg 정도 섭취할 경우 섭취량이 400mg 이하인 사람들에 비해서 혈압을 낮출 수 있다고 합니다. 혈청 LDL(low density lipoprotein) 수준이 높은 사람의 경우 저지방, 저콜레스테롤 식이와 함께 칼슘을 1,200~2,200mg 섭취하면 LDL 수준을 낮출 수 있습니다. 충분한 칼슘을 섭취하면 골격의 건강뿐만 아니라 대장암, 고혈압, 혈청 LDL의 수준을 낮추는 효과를 볼 수 있습니다. 

 

⑥ 대장암 예방

 

칼슘은 고지방 식이를 하는 사람의 경우 대장암의 위험도를 감소시킬 수 있습니다. 장내 칼슘이 유리지방산이나 담즙산 등과 결합함으로써 이러한 물질들이 대장을 자극하는 것을 막아 주기 때문입니다. 유리지방산이나 담즙산과 같은 물질들의 자극은 세포의 교체를 증가시켜 암 발생의 위험도를 높입니다. 여러 연구들에 따르면 대장암의 위험도를 낮추기 위해서는 적어도 하루에 1,500~2,000mg의 칼슘 섭취가 필요하다고 합니다.

 

 

2. 결핍증과 과잉증

 

섭취된 칼슘은 대부분 뼈와 치아를 형성하는 데 사용하므로 칼슘 결핍증은 대개 아동에게서 많이 나타납니다. 그러나 성인에게도 가끔 칼슘 결핍증을 볼 수 있습니다. 아동에게 칼슘 결핍이 장기화되면 구루병 증상이 나타납니다.

 

(1) 아동의 결핍증

 

성장기에 칼슘이 결핍되면 정도에 따라 성장저지, 뼈와 치아의 질 저하, 뼈의 기형 등이 나타납니다.

 

① 성장저지

 

칼슘 섭취량은 체격에 크게 영향을 줍니다. 한배에서 낳은 쥐 두 마리를 서로 다른 먹이로 키운 실험에서 한 쥐는 고기, 밀, 우유를 섞어서 먹였고, 다른 쥐는 고기와 밀을 먹었으나 우유를 먹이지 않았습니다. 이때 먹이에 함유된 칼슘의 비율은 100 : 14였습니다. 그 결과 우유를 마신 쥐는 정상적으로 성장했으나, 우유를 마시지 않은 쥐는 성장이 저지되고 골격도 빈약했습니다. 이 실험에서는 칼슘 섭취량의 차이로 인하여 골격에 차이가 생긴 것으로 결론지었습니다.

 

사람들도 일상 식사에서 칼슘을 계속 너무 적게 섭취하면 그 세대 (generation)는 크게 자라지 못하고, 약간 부족하게 섭취하면 그 세대에서는 별 영향을 받지 않으나 다음 세대에 영향을 끼치게 됩니다. 계속해서 몇 대에 걸쳐서 칼슘을 적게 섭취하면, 그 후에는 작은 종자가 된다는 것도 알려졌습니다. 이는 북한 사람의 체격이 현저히 작은 것으로도 알 수 있습니다.

 

② 뼈와 치아 질의 저하

 

칼슘 섭취량이 그다지 부족하지 않을 때는 뼈의 크기에 별 영향은 없으나 뼈가 약하게 되는 현상이 나타납니다. 칼슘 섭취량이 부족하면 충치가 쉽게 발생합니다.

 

치아는 대부분 태아 후반기와 영아기에 형성됩니다. 이 시기에 칼슘이 결핍되면 치아와 잇몸, 턱이 기형으로 되고 성장 후에도 충치가 생기기 쉽습니다. 치아의 질이 나쁘다든지 잇몸이 좁아서 이가 너무 촘촘히 나는 일은 어머니 젖에 칼슘이 적거나 생후 1년간 유아에게 칼슘을 너무 적게 섭취시켜 발생됩니다. 이렇게 치아가 형성되는 기간에 칼슘의 결핍으로 발생한 결과는 성장하면서 칼슘을 충분히 섭취해도 별 효과가 없습니다.

 

③ 뼈의 기형과 구루병

 

칼슘 섭취량이 장기간 결핍되면 아동의 뼈는 기형으로 성장할 수 있습니다. 아동에게 칼슘이 부족하면 무거운 체중을 감당하지 못하여 다리가 안으로 또는 밖으로 휘어 O형 또는 X형의 다리가 됩니다. 그뿐 아니라 관절도 체중에 눌려 확대되어 굵어집니다. 또한 구루병 증상의 하나로 구루병적 염주가 나타납니다. 이것은 갈비뼈에 구슬 같은 돌기가 생기고 가슴이 좁은 현상이 나타나는 것입니다.

 

위에 열거한 여러 가지 증상은 물론 칼슘이 부족하여 발생하기도 하나 비타민 D가 결핍되어도 발생합니다. 구루병에 의한 뼈의 기형은 성인이 된 후에도 계속되어 좁은 가슴은 결핵 같은 질병에 쉽게 걸리게 하고, 좁은 골반은 임신기에 여러 가지 문제를 일으킵니다.

 

 

(2) 성인의 결핍증

 

성인에게 나타나는 칼슘 결핍증으로는 골연화증과 골다공증이 있습니다. 

 

① 골연화증

 

골연화증(osteomalacia)은 출산 횟수가 많고 장기간 수유를 하며 일광을 찔시간이 짧고 저칼슘 식이를 하는 중국, 인도, 아랍 등의 성인 여성들에게서 많이 나타납니다. 증상은 머리가 아프고 뼈가 쑤시면서 아프며, 심해지면 구루병같이 뼈의 형태가 비정상적이 됩니다. 그러므로 이 증상을 성인 구루병이라고도 합니다.

 

② 골다공증

 

골다공증(osteoporosis)은 뼈에 축적된 무기질이 서서히 빠져나가 골질량이 감소하는 동시에 뼈가 약화되는 현상입니다. 폐경 후 여성에게서 남성보다 네 배 이상 많이 발생합니다. 따라서 나이가 들어감에 따라 척추뼈, 팔과 골반의 골절이 많습니다.

 

골다공증이 발생하는 원인은 여성의 경우 여성 호르몬인 에스트로겐의 분비량이 감소하기 때문입니다. 따라서 뼈의 소실을 방지하기 위한 가장 좋은 방법은 30대까지 뼈의 골질량을 최대한으로 만들어 두는 것입니다. 10대와 20대 그리고 30대 시절에 매일 충분한 칼슘을 섭취하는 것이 나이가 든 후 골다공증이 발생할 확률을 줄이는 예방책입니다. 적절한 운동을 규칙적으로 하되, 걷기나 에어로빅같이 다리에 체중을 싣고 움직이는 운동이 효과적입니다.

 

(3) 칼슘의 과잉증

 

건강한 성인의 경우 1일 2,400mg 정도의 칼슘을 섭취하는 것은 해가 없다고 알려졌습니다. 신장결석이 있는 경우 신장결석 위험도가 증가될 수 있고, 고칼슘을 섭취하면 칼슘의 이용효율이 저하되고 철분과 아연 등 다른 미량무기질의 흡수를 저해할 수 있습니다. 제산제의 복용과 함께 우유 섭취가 지나치게 과다해지면 알칼리혈증이 생길 수도 있습니다. 이 경우에는 혈액 내 칼슘이 크게 증가해 조직에 침착되어 석회 조직이 생길 수도 있습니다.

 

 

 

3. 섭취 기준과 급원식품

 

(1) 섭취기준

 

성인의 체내 칼슘은 골격에 침착되고 용해되면서 동적 평형을 이루고 있으며 체내에 칼슘이 과다하게 축적 또는 저장되지 않습니다.

 

칼슘은 우리나라 사람들에게서 가장 섭취 부족이 우려되는 영양소입니다. 국민건강영양조사(2015)에 따르면, 우리나라 성인의 평균 칼슘 섭취량은 평균적으로 권장량의 71.4%에 불과한 수준입니다.

 

인체는 칼슘 섭취량에 따라 칼슘 배설량을 조절하는 적응 능력이 있고 혈중 칼슘 농도가 철저하게 조절되기 때문에 칼슘의 영양상태를 잘 반영할 수 있는 생화학적 혈액분석 지표는 없습니다. 따라서 건강한 사람들에게서 칼슘 평형을 이루는 섭취량을 기준으로 평균 필요량을 산출하고 권장섭취량을 정하였습니다.

 

2015년 한국인 영양소 섭취 기준에서 우리나라 성인의 칼슘 평균필요량은 30~49세의 남자 630mg/일, 여자 510mg/일이며, 권장섭취량은 동일 연령에서 남자 800mg/일, 여자 700mg/일, 상한 섭취량은 2.5g/ 일입니다. 폐경기에는 골다공증 예방에 초점을 두어 추가로 손실되는 양을 감안하여 권장섭취량은 800mg/일로 정하였고, 상한섭취량은 2.0g입니다.

 

(2) 급원식품

 

칼슘의 급원식품은 뼈째로 먹는 생선, 우유 및 유제품, 곰국, 녹색채소 등입니다. 이러한 식품에 함유된 칼슘과 함께 한꺼번에 먹을 수 있는 양과 흡수를 증진시키는 식이 요소를 함께 고려하여 선택해야 합니다.

 

우유 및 유제품에는 칼슘이 많이 함유되어 있을 뿐 아니라 칼슘이 흡수되기 쉬운 형태로 존재하여 한번에 많이 먹을 수 있기 때문에 좋은 칼슘 급원식품입니다.

 

칼슘의 급원은 식품에 함유된 양과 1회 섭취 시 섭취할 수 있는 칼슘의 양을 고려하여야 합니다. 예를 들면 100g에 함유되어 있는 칼슘의 양은 우유보다 치즈에 더 많지만 1회 섭취량에 함유된 칼슘의 양은 치즈보다 우유에 많습니다. 녹색채소는 상당히 많은 칼슘을 함유하고 있으며 한 끼니에 먹을 수 있는 양도 많으나 흡수율이 낮은 형태로 존재합니다.

 

칼슘의 중요한 급원은 우유 및 유제품, 뼈째 먹는 생선, 두부 등입니다. 우유 및 유제품은 칼슘 함량이 높고 체내 이용률이 좋아서 칼슘의 가장 우수한 급원식품이며 우유 한 잔에는 약 200mg의 칼슘이 들어 있다. 그러나 녹색채소, 해조류, 깨, 두류 등도 칼슘 함량은 높으나 흡수율이 낮습니다.

 

 

 

 

<칼슘 보충제>

 

식이로 섭취하는 칼슘이 부족한 사람, 특히 우유나 유제품을 좋아하지 않거나 유당불내증인 경우에는 칼슘 보충제를 사용할 수 있습니다. 칼슘 보충제에는 시트르산칼슘염, 탄산칼슘염, 인산칼슘염 등이 있는데, 칼슘의 장내 흡수율은 500mg 정도를 섭취했을 때가 가장 좋으며, 위액분비의 영향을 받으므로 노인과 같이 위산분비가 적은 사람들의 경우에는 음식물과 함께 복용하는 것이 좋습니다. 대부분의 칼슘 보충제는 우유의 칼슘처럼 흡수가 잘 되기는 하지만, 식품 내 칼슘과는 달리 칼슘 보충제 자체가 철분 등 다른 무기질의 흡수를 저해할 수도 있습니다.