어린이 골다공증의 발병 기전

뼈 조직은 평생 동안 오래된 뼈의 흡수와 새로운 뼈의 형성 과정이 동시에 일어나는 역동적인 시스템으로, 이는 뼈 조직 리모델링의 주기를 이룹니다.

어린 시절, 특히 성장이 왕성한 시기에 뼈는 더욱 집중적인 재형성을 겪습니다. 가장 집중적인 성장 과정과 뼈의 무기질화는 유아기, 즉 사춘기 이전에 일어납니다. 사춘기와 사춘기 이후에도 상당한 골격 성장이 일어나고 골량은 계속 증가합니다.

집중적인 성장과 동시에 조직학적 성숙이 이루어지면 어린이의 뼈는 특수한 위치에 놓이게 되는데, 이로 인해 영양 장애, 운동 체계, 근긴장, 약물 등의 부작용에 매우 민감해집니다.

끊임없이 일어나는 새로운 뼈 조직의 흡수와 형성 과정은 다양한 요인에 의해 조절됩니다.

여기에는 다음이 포함됩니다.

• 칼슘 조절 호르몬(부갑상선 호르몬, 칼시토닌, 비타민 D3의 활성 대사산물 _인 칼시트리올)
• 기타 호르몬(글루코코르티코스테로이드, 부신 안드로겐, 성호르몬, 티록신, 성장호르몬, 인슐린)
• 성장 인자(인슐린 유사 성장 인자 - IGF-1, IGF-2, 섬유아세포 성장 인자, 형질전환 성장 인자 베타, 혈소판 유래 성장 인자, 상피 성장 인자)
• 뼈 세포에서 생성되는 국소적 요인(인터루킨, 프로스타글란딘, 파골세포 활성화 인자).

종양괴사인자-α(오스테오프로테게린) 리간드 계열의 새로운 구성원과 새로운 수용체(핵전사인자 활성화 수용체)의 발견을 통해 골다공증 발병 기전에 대한 이해가 크게 진전되었습니다. 이들은 골세포의 형성, 분화 및 활성에 핵심적인 역할을 하며, 다른 골 조직 리모델링 매개체의 분자적 매개체로 작용할 가능성이 있습니다.

나열된 요인들의 생성, 상호작용, 그리고 이에 대응하는 수용체의 민감도가 중단되면 뼈 조직에서 병리학적 과정이 발생하게 되는데, 그 중 가장 흔한 것은 골다공증과 그에 따른 골절입니다.

골다공증으로 인한 뼈 질량 감소는 뼈 리모델링 과정의 불균형으로 인해 발생합니다.

이 경우, 뼈 대사의 2가지 주요 병리학적 특징이 구별됩니다.

• 뼈의 교체 강도가 높은 골다공증으로, 증가된 재흡수가 정상적인 뼈 형성 과정이나 증가된 뼈 형성 과정으로 보상되지 않는 경우
• 뼈 대사율이 낮은 골다공증은 뼈 흡수 과정이 정상이거나 약간 증가하지만 뼈 형성 과정의 강도가 감소하는 경우입니다.

두 가지 유형의 골다공증은 같은 환자에서도 서로 다른 상황으로 발생할 수 있습니다.

소아에서 가장 심각한 형태의 이차성 골다공증은 글루코코르티코스테로이드 치료 중에 발생합니다. 글루코코르티코스테로이드 치료 기간, 용량, 소아의 연령, 기저 질환의 중증도, 그리고 골다공증의 추가 위험 요인의 존재 여부는 매우 중요합니다. 뼈 조직에 미치는 영향 측면에서 소아에게 "안전한" 글루코코르티코스테로이드 용량은 존재하지 않는 것으로 추정됩니다.

글루코코르티코이드 골다공증은 부신 피질의 천연 호르몬인 글루코코르티코스테로이드의 생물학적 효과에 의해 발생하는데, 이 호르몬은 글루코코르티코스테로이드와 뼈 조직 세포의 해당 수용체 간의 분자적 상호작용을 기반으로 합니다.

글루코코르티코스테로이드의 주요 특징은 골 조직 재형성의 기초가 되는 두 가지 과정에 부정적인 영향을 미친다는 것입니다. 글루코코르티코스테로이드는 골 형성을 약화시키고 골 흡수를 촉진합니다. 스테로이드 골다공증의 발병 기전은 여러 요인에 의해 결정됩니다.

한편, 글루코코르티코스테로이드는 골모세포(골 형성을 담당하는 뼈 조직 세포)의 기능을 직접적으로 억제하는 효과가 있습니다.

• 골아세포 전구세포의 성숙을 늦추다.
• 프로스타글란딘과 성장인자의 골아세포 자극 효과를 억제합니다.
• 성숙한 골아세포에 대한 부갑상선 호르몬의 억제 효과를 향상시킵니다.
• 골모세포의 세포사멸을 촉진하고 골형성 단백질(골모세포 형성에 중요한 인자)의 합성을 억제합니다.

이 모든 것이 뼈 형성의 둔화로 이어진다.

반면, 글루코코르티코스테로이드는 뼈 흡수에 간접적인 자극 효과를 갖습니다.

• 점막 세포에 영향을 미쳐 장에서 칼슘의 흡수를 늦춘다.
• 신장에서 칼슘 재흡수를 줄인다.
• 신체 내 칼슘 균형이 저하되고 일시적인 저칼슘혈증이 발생합니다.
• 이는 다시 부갑상선 호르몬의 분비를 자극하고 뼈 흡수를 증가시킵니다.

칼슘 손실은 주로 비타민 D 합성과 세포 수용체 발현의 억제로 인해 발생합니다.

글루코코르티코스테로이드가 뼈에 미치는 이중 효과는 골다공증의 급속한 진행을 유발하고, 결과적으로 글루코코르티코스테로이드 치료 첫 3~6개월 동안 골절 위험을 증가시킵니다. 성인과 소아 모두에서 가장 큰 골 조직 손실(연구자에 따라 3~27%에서 30~50%로 증가)은 글루코코르티코스테로이드 사용 첫해에 나타납니다. 이후 골밀도(BMD) 감소는 덜 두드러지지만, 이러한 부정적인 영향은 글루코코르티코스테로이드 사용 기간 전체에 걸쳐 지속됩니다. 소아의 경우, 글루코코르티코스테로이드가 성장하는 뼈에 작용하기 때문에 연령에 따른 골 조직의 특징 때문에 이러한 영향이 더욱 심해집니다. 소아기에 글루코코르티코이드에 의한 골격 손상은 일반적으로 선형 성장 지연을 동반합니다.

골다공증이 발생하면 피질골과 해면골 조직 모두 손상됩니다. 척추는 약 90%가 해면골 조직이며, 대퇴골에서는 해면골 함량이 20%를 넘지 않습니다. 피질골과 해면골의 구조적 차이는 광물화 정도에 있습니다. 피질골은 평균 85%, 해면골은 17%가 석회화되어 있습니다.

뼈의 구조적 특징은 기능적 차이를 결정합니다. 피질골은 기계적 및 보호 기능을 수행하는 반면, 해면골은 대사 기능(항상성 유지, 칼슘과 인의 일정한 농도 유지, 재형성)을 수행합니다.

해면골에서 재형성 과정이 더 활발하게 일어나므로, 특히 글루코코르티코스테로이드 약물을 사용하는 경우 골다공증 징후가 척추뼈에서 더 일찍, 대퇴골 경부에서 더 늦게 나타납니다. 해면골의 얇아짐과 구조적 손상은 골다공증의 주요 결함으로 간주됩니다. 재형성 장애가 있는 상태에서는 양질의 새로운 골 조직이 충분히 형성되지 않고 골 손실이 발생하기 때문입니다.

피질골은 흡수성 공동으로 인해 얇아지고, 이는 골조직 다공성으로 이어집니다. 골 손실, 다공성, 그리고 미세골절의 발생은 아동기 및/또는 성인기 골절의 직접적인 원인이 됩니다.

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