소아 골다공증의 병인

소아 골다공증은 골밀도(BMD) 감소, 비정상적인 골 미세구조, 그리고 병적 골절 발생 위험 증가를 특징으로 하는 전신 골격 질환입니다. 성인과 달리, 소아 골다공증은 주로 활발한 성장과 최대 골량 형성기에 발생하는 골형성 및 골 재형성 이상으로 인해 발생합니다.

1. 유아기 뼈 조직 형성의 특징

어린이의 뼈 질량 형성은 세포적, 체액적, 기계적 요인의 상호 작용에 의해 조절되는 복잡한 생물학적 과정입니다.

• 급격한 성장 단계에서는 뼈 형성 과정이 우세하여 골격의 선형적 성장과 피질골 층의 두꺼워짐이 보장됩니다.
• 최대 골량은 18~20세에 도달하며, 이후 뼈 형성 및 흡수 과정은 안정화됩니다. 유년기에 이러한 과정이 중단되면 적절한 최대 골량 달성이 어려워져 골다공증의 전조 증상이 나타납니다.

2. 세포 및 분자 메커니즘

뼈 조직은 두 가지 주요 유형의 세포의 상호 작용을 통해 수행되는 지속적인 리모델링을 겪습니다.

• 골모세포는 1형 콜라겐이 풍부한 유기 기질(골모세포)을 합성하고 골모세포의 미네랄화를 촉진하는 세포입니다.
• 파골세포는 무기질 기질의 흡수를 담당하는 다핵세포입니다.

소아 골다공증의 주요 병인학적 메커니즘은 파골세포 활동 증가 및/또는 골모세포 생성 억제 쪽으로 균형이 변화하는 것입니다.

2.1. RANK/RANKL/OPG 시스템

• 골아세포와 골세포에서 발현되는 RANKL(핵인자 κB 리간드의 수용체 활성제)은 파골세포 전구체가 활성형 파골세포로 분화되는 것을 자극합니다.
• 골아세포에서 생성되는 오스테오프로테게린(OPG)은 RANKL의 자연적 억제제이며 파골세포의 RANK 수용체와의 결합을 차단합니다.
• 골다공증의 경우 OPG 발현이 감소하고/또는 RANKL이 과발현되어 파골세포 생성이 증가합니다.

2.2. Wnt/β-catenin 신호 전달 경로

• 이 경로는 골아세포를 활성화하고 뼈 형성을 자극합니다.
• 코스테오케린, DKK-1 등의 Wnt 신호 전달 억제제는 골형성을 차단하여 골다공증의 발병을 촉진합니다.

2.3. 글루코코르티코이드 유도 메커니즘

• 글루코코르티코이드는 골모세포의 증식과 분화를 직접적으로 억제하고, 골모세포의 세포사멸을 유도하며, 파골세포의 장기적인 활성화를 촉진합니다.
• 장기간 GCS를 받은 어린이는 소위 2차성 글루코코르티코이드 골다공증을 앓게 됩니다.

3. 뼈 대사의 호르몬 조절

어린 시절에는 호르몬 조절이 골다공증 발병에 중요한 역할을 합니다.

• 에스트로겐과 안드로겐은 골 형성을 촉진하고, 조골세포 사멸을 억제하며, 파골세포 활동을 억제합니다. 성선기능저하증이나 사춘기 지연으로 인해 에스트로겐과 안드로겐의 결핍이 발생하면 골밀도가 감소합니다.
• 생리학적 농도의 부갑상선 호르몬(PTH)은 골형성(동화작용)을 촉진하지만, 부갑상선기능항진증에서는 뼈 흡수를 증가시킨다.
• 비타민 D와 칼슘은 골모세포의 적절한 무기화를 보장하며, 이러한 물질이 부족하면 칼슘 항상성이 파괴되고 골연화증이 발생합니다.

4. 소아 골다공증의 병인학적 분류

• 원발성(특발성) 골다공증:
  • 청소년 특발성 골다공증은 사춘기 이전에 나타나는 원인이 알려지지 않은 희귀 질환입니다.
  • 골형성부전증은 1형 콜라겐의 유전적 질환입니다.
• 2차성 골다공증:
  • 내분비병(저성선증, 갑상선기능항진증, 피질기능항진증).
  • 만성 부동화(뇌성마비, 척추 손상).
  • 약물(글루코코르티코이드, 항경련제).
  • 만성 염증성 질환(소아 특발성 관절염, 셀리악병).

5. 뼈 조직의 미세 구조적 변화

어린이의 골다공증에는 다음과 같은 현상이 발생합니다.

• 여러 개의 다공성 부위가 있는 얇은 피질골.
• 해면골 감소: 해면골이 얇아지고 분산되며, 해면골의 수와 연결성이 감소하여 뼈의 기계적 강도가 손실됩니다.

결론

소아 골다공증의 발병 기전은 여러 요인에 의해 결정되며, 세포 상호작용(조골세포와 파골세포), 호르몬 조절, 그리고 분자 신호 전달 경로의 장애를 포함합니다. 핵심은 활발한 성장기에 골 조직 형성 및 재형성 과정이 방해를 받아 최대 골량 달성이 저해된다는 것입니다. 소아 골다공증은 골감소성 골절 위험을 크게 증가시키고 성인 골다공증 발생 위험을 증가시키므로, 조기 진단과 시기적절한 치료가 필수적입니다.

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