칼슘은 인체에서 가장 흔한 미네랄이다. 몸에 있는 칼슘의 99%는 뼈와 치아에서 발견되고 다른 1%는 혈액과 연조직에서 발견된다. 혈액과 세포를 둘러싼 체액(extracelluar fluid, 세포외액)에서 칼슘 농도는 정상적인 생리적 기능을 하기 위해 매우 좁은 농도 범위에서 유지된다. 칼슘 섭취가 부족하면 정상적인 혈중 칼슘 농도를 유지하기 위해 뼈에서 미네랄을 빠져나오게 할 정도로, 칼슘의 생리학적인 기능은 생존에 있어서 필수적이다. 따라서 적당한 식이 칼슘 섭취는 건강한 골격을 유지하는데 필수적이다.


기능 Function

구조 Structure
칼슘은 뼈와 치아의 중요한 구성 요소이다. 뼈의 미네랄 구성 요소는 주로 다량의 칼슘과 인(약 40%의 칼슘과 60%의 인)이 들어있는 수산화 인회석(hydroxyapatite) 결정체로 구성되어 있다. 뼈는 살아있는 기간 내내 모양이 자주 바뀔 만큼 역동적인 조직이다. 뼈파괴세포(osteoclast, 파골세포)라고 불리는 뼈세포들은 뼈를 용해(dissolving)하거나 흡수(resorption)하여 형태를 다시 만드는 과정을 시작한다. 뒤이어 뼈를 만드는 뼈모세포(osteoblast, 조골세포)는 흡수된 세포를 대체하는 새로운 뼈를 합성한다. 정상적인 성장을 하는 동안 뼈는 흡수된 골량 이상 만들어 진다. 골다공증은 뼈의 흡수(bone resorption)가 뼈의 형성(bone formation)을 초과할 때 생길 수 있다.


결핍 Deficiency
혈중 칼슘농도가 비정상적으로 낮은 것의 다른 원인으로 만성 신부전, 비타민 D 부족과 주로 심각한 알코올 중독에서 발생하는 혈중 마그네슘 농도가 저하 등을 들 수 있다. 마그네슘 결핍은 PTH에 대한 뼈파괴세포의 반응을 감소시킨다. 성장 중인 사람에서 만성적으로 칼슘 섭취가 부족할 때 적당한 최대 골질량(peak bone mass)에 도달하지 못할 수도 있다. 일단 최대 골질량에 도달한 뒤 부적절한 칼슘 섭취가 지속되면 뼈의 손실을 가속시켜 궁극적으로 골다공증 발병을 일으키는 요인이 될 수 있다.

영양소 상호작용 Nutrient Interactions
비타민 D는 적당한 칼슘 흡수를 위해 필요하다. 몇 가지 다른 영양소는 신체 칼슘 정체(calcium retention)에 영향을 주고, 칼슘 영양 상태에도 영향을 줄 수 있다.

나트륨 (Sodium).
나트륨 섭취가 증가되면 아마도 콩팥에서 나트륨과 칼슘 사이의 경쟁적 재흡수나 혹은 나트륨의 PTH 분비에 대한 영향 때문에 소변에서 칼슘의 소실이 증가된다. 소변으로 배출되는 나트륨 2.3g(소금 5.8g, NaCl) 마다 약 24-40mg의 칼슘이 소변으로 배출되는 것으로 알려져 있다. 소변에서 칼슘 소실은 개인 간 칼슘 정체 차이의 약 50%를 설명해주기 때문에 식이 나트륨은 뼈 소실에 영향을 미칠 수 있는 가능성이 매우 크다.

단백질 (Protein).
식이 단백질 섭취가 증가하면 소변의 칼슘 배출도 증가한다. 미국의 칼슘 권장 섭취량은 개발도상국보다 높은데, 이는 미국인의 단백질 섭취가 많은 편이기 때문에다. 단백질에 대한 미국 영양 권장량(RDA)은 성인 여성의 경우 하루 46g 에서 50g이고 성인 남성은 하루 58g에서 63g이다. 그러나 미국에서 평균 단백질 섭취(성인 여성 하루 65-70g, 성인 남성 90-110g)는 더 높은 경향이 있다. 위버 등은 하루에 단백질 섭취가 1그램 증가할 때 마다 칼슘 1.75mg이 추가로 소실된다고 계산했다. 일반적으로 식이 칼슘의 30%만이 흡수되기 때문에 하루 단백질 섭취가 1g 증가할 때 칼슘 소실을 보상하려면 추가로 하루에 칼슘 5.8mg이 더 필요하다.

인 (Phosphorus).
단백질이 풍부한 음식에서 쉽게 발견되는 인은 소변에서 칼슘의 배출을 줄여주는 경향이 있다. 그러나 인이 풍부한 음식은 분비되는 소화액에서 칼슘 함량도 늘려 대변에서 칼슘 소실을 증가시킨다. 따라서 인은 단백질 섭취 증가와 관련된 순수 칼슘 소실을 바꾸지는 못한다. 청량음료와 식품첨가물에서 인산 섭취가 증가되는 것이 인과 뼈 건강의 관련성을 연구하는 일부 연구자들에게 관심을 일으키고 있다.

카페인(Caffeine).
다량의 카페인은 짧은 시간에 소변에서 칼슘의 배출을 증가시킨다. 한 관찰 연구는 하루 744mg 이하의 칼슘을 소비하고 매일 커피 2-3컵을 마시는 폐경기 여성에서 뼈 소실이 가속화된다는 것을 보여주고 있다. 평균적으로 커피 8온스 1컵은 2mg에서 3mg 정도의 저장 칼슘을 감소시킨다.

적정 섭취량 The Adequate Intake Level
우리나라 식생활에서 칼슘은 가장 결핍되기 쉬운 영양소중의 하나이다. 국민영양조사 보고에 의하면 최근5년간 1일 평균 칼슈섭취량이 조금씩 증가하고는 있으나, 1995년 현재 540mg으로 아직도 1일 섭취 권장량인 700mg에 미달된 상태이다. 수유부인 경우에는 1일 400mg을 추가 섭취하도록 한다.

질병 예방 Disease Prevention
골다공증 Osteoporosis
골다공증은 뼈의 강도가 약화되어 골절의 위험이 증가하는 골격 질환이다. 고관절 골절이 지속되는 것은 골다공증의 가장 심각한 결과 중 하나다. 골다공증성 고관절 골절이 지속되는 사람들 중 거의 1/3은 골절이 생긴지 1년 이내에 요양원에 들어오고 5명 중 한 명은 골다공증성 고관절 골절이 지속되는 1년 이내에 사망한다. 골다공증은 백인 폐경 여성에서 가장 흔하게 진단되지만 다른 인종과 나이의 여성, 남성과 어린이에서도 골다공증이 발병할 수 있다. 골다공증성 골절의 위험을 감소시키기 위해서는 최대 골질량을 극대화한 뒤 일생동안 뼈의 소실을 감소시켜야 한다. 칼슘은 최대 골질량을 얻고 골다공증을 예방하는데 가장 중요한 영양소로 알려져 있으나, 적당량의 칼슘 흡수를 위해 비타민 D섭취도 필요하다. 신체 활동과 운동은 골다공증과 골다공증성 골절을 예방하는데 이익이 되는 또 다른 생활 습관이다. 어린 나이부터 운동을 하는 것은 더 높은 최대 골질량을 획득하는데 기여한다는 것을 주장하는 근거가 있다. 칼슘과 비타민 D를 적당히 섭취하면서 운동을 하는 것은 아마도 인생 후반의 뼈 소실 속도를 느리게 하는 데에 상당한 효과가 있는 것으로 생각된다. 고강도 운동(High-impact exercise)과 저항력 운동(resistance exercise, weights)은 뼈의 소실을 줄이는데 가장 도움이 되는 것으로 보인다. 걷기, 수영, 그리고 자전거 타기와 같은 저강도 운동은 건강과 기능의 다른 측면에서 도움이 되지만 뼈 소실에 대한 효과는 적은 편이다.