골연화증

비타민 D 결핍성 골연화증은 골연화증의 가장 흔한 원인으로, 충분한 비타민 D를 공급받지 못하여 발생한다. 비타민 D는 장에서 칼슘과 인산의 흡수를 촉진하고, 골의 광화 과정에 필수적인 역할을 한다. 따라서 비타민 D가 부족하면 혈중 칼슘과 인산 농도가 낮아지고, 이로 인해 새로 형성된 골기질의 광화가 충분히 이루어지지 않아 연화가 발생한다.

이 유형의 골연화증은 주로 햇빛 노출 부족과 식이 섭취 부족이 복합적으로 작용한다. 비타민 D는 피부가 자외선 B에 노출될 때 합성되며, 간유, 청어, 연어 등 일부 식품을 통해서도 섭취할 수 있다. 따라서 실내 생활이 많은 사람들, 고령자, 피부를 완전히 가리는 옷을 입는 문화권의 사람들, 또는 극단적인 채식주의자에게서 발생 위험이 높다.

소아에서 발생하는 구루병도 비타민 D 결핍에 의한 것이며, 이는 성인의 골연화증에 해당하는 질환이다. 치료는 비타민 D와 칼슘을 보충하는 것이 기본 원칙이다. 경구 보충제 투여가 일반적이며, 중증 결핍이나 흡수 장애가 있는 경우에는 고용량의 비타민 D 주사제를 사용하기도 한다. 적절한 치료 후 대부분의 경우 골 통증과 근력 약화가 호전된다.

비타민 D 대사 이상은 체내에서 섭취 또는 합성된 비타민 D가 활성형으로 전환되는 과정이나 작용에 장애가 생겨 발생하는 골연화증을 의미한다. 이는 비타민 D 자체의 결핍이 아닌, 대사 경로의 문제로 인해 생리적 기능을 수행하지 못하는 상태이다. 주요 원인은 선천적 유전자 돌연변이나 후천적으로 간, 신장 등의 장기 기능 장애가 대표적이다.

대사 과정상의 문제는 크게 두 단계에서 발생할 수 있다. 첫 번째는 간에서 비타민 D가 25-하이드록시비타민 D로 전환되는 1차 수산화 과정의 장애이다. 두 번째는 신장에서 25-하이드록시비타민 D가 최종 활성형인 1,25-다이하이드록시비타민 D (칼시트리올)로 전환되는 2차 수산화 과정의 장애이다. 후자의 경우가 더 흔하며, 신장 세뇨관 기능 이상이 주요 원인이다.

이러한 대사 이상을 유발하는 대표적인 질환으로는 다음과 같은 것들이 있다.

치료는 정확한 원인에 따라 달라진다. 비타민 D 의존성 구루병 1형의 경우 생리적 용량의 비타민 D 보충은 효과가 없으며, 활성형 비타민 D 제제(칼시트리올 또는 알파칼시돌)를 직접 투여해야 한다. 반면, 비타민 D 수용체 이상이 있는 2형의 치료는 매우 어려우며, 고용량의 칼슘 정맥 주사 등이 시도될 수 있다. 만성 신장 질환에 의한 경우에도 기저 질환의 관리와 함께 활성형 비타민 D 제제가 사용된다.

인산 결핍성 골연화증은 혈중 인산염 농도가 낮아져서 발생하는 골연화증의 한 형태이다. 골 무기질화에 필수적인 인산염의 공급 부족으로 골기질의 석회화가 충분히 이루어지지 않아 연화가 발생한다. 이는 비타민 D 수치가 정상이거나 오히려 높은 경우에도 나타날 수 있다는 점이 특징이다.

주된 원인은 신장의 세뇨관에서 인산염의 재흡수가 저하되는 것이다. 가장 대표적인 질환은 유전성 저인산혈증성 구루병으로, X염색체 연관 우성 유전 방식을 보이는 경우가 많다. 이 질환에서는 섬유아세포 성장인자 23(FGF-23)의 과다 생성 또는 분해 장애로 인해 신장 세뇨관에서 인산염이 과도하게 배설된다. 후천적 원인으로는 종양성 골연화증이 있다. 이는 주로 간엽 조직에서 발생하는 양성 종양이 과도한 FGF-23을 분비하여 동일한 기전으로 저인산혈증과 골연화증을 유발한다.

진단은 혈액 검사를 통해 저인산혈증을 확인하는 것이 핵심이다. 혈중 칼슘과 비타민 D 수치는 정상 범위에 있거나, 이차적으로 부갑상선 기능 항진증이 동반되지 않는 한 정상 또는 낮은 편이다. 신장에서의 인산염 배설률을 평가하기 위해 24시간 요 중 인산염 배설량을 측정하거나, 신장 인산염 재흡수율을 계산한다. 치료의 중심은 경구 인산염 제제를 보충하는 것이며, 이와 함께 활성형 비타민 D 유도체(예: 칼시트리올)를 함께 사용하여 인산염의 장관 흡수를 촉진하고 이차적인 부갑상선 기능 항진증을 예방한다. 종양성 골연화증의 경우, 원인 종양의 수술적 절제가 근본적인 치료법이다.

신성 골연화증은 만성 신장병이 진행되어 발생하는 골연화증의 한 형태이다. 신장의 기능이 저하되면 비타민 D의 활성화와 인산의 배설 조절에 심각한 장애가 생기기 때문에 복합적인 골대사 이상이 유발된다. 이는 신성 골이영양증이라는 더 넓은 범주의 질환군에 속하며, 그 중에서도 골의 광화 장애가 두드러지는 경우를 지칭한다.

주된 병리 기전은 두 가지로 나뉜다. 첫째, 신장의 1-알파 수산화 효소 기능이 떨어져 칼시트리올이라는 활성형 비타민 D의 생성이 부족해진다. 이로 인해 장관에서의 칼슘 흡수가 감소하고, 부갑상선이 과도하게 자극되어 이차성 부갑상선 기능항진증이 발생한다. 둘째, 신장의 인산 배설 능력이 감소하여 혈중 인산 농도가 상승하는 고인산혈증이 생긴다. 고인산혈증은 칼슘과 결합하여 혈중 이온화 칼슘 농도를 더욱 낮추고, 직접적으로 골화 과정을 방해한다.

이 질환의 임상 양상은 다른 원인의 골연화증과 유사한 골통과 근쇠약을 보이지만, 기저의 만성 신부전으로 인한 전신 증상(피로, 빈혈, 소변량 변화 등)이 동반된다는 점이 특징이다. 진단은 신장 기능 저하의 병력과 함께 혈액 검사에서 크레아티닌과 요소질소 수치 상승, 칼시트리올 수치 감소, 부갑상선 호르몬 수치의 현저한 증가 등을 확인함으로써 이루어진다.

치료의 핵심은 기저 신장 질환의 관리와 함께 활성형 비타민 D 제제(예: 칼시트리올, 알파칼시돌)의 보충이다. 또한 고인산혈증을 조절하기 위해 인산 결합제를 사용하고, 식이를 통한 인산 섭취 제한이 필수적이다. 중증의 이차성 부갑상선 기능항진증이 동반된 경우에는 부갑상선 절제술이 필요할 수 있다.

골연화증의 가장 특징적인 증상은 골격계에 나타난다. 이는 골기질의 광화 과정이 저하되어 뼈가 충분히 단단해지지 못하기 때문이다. 주요 증상으로는 골통과 압통이 있으며, 특히 허리, 골반, 다리, 갈비뼈 등 체중을 지탱하는 부위에서 심하게 느껴진다. 통증은 휴식 시에도 존재하며, 압력을 가하면 더욱 심해진다.

뼈의 변형도 흔히 관찰된다. 척추, 골반, 다리뼈가 약해지면서 체중 부하에 의해 점차 모양이 변한다. 대표적인 변형으로는 척추 후만증[6], 골반 협착, 그리고 다리의 O자형 다리 또는 X자형 다리가 있다. 특히 어린이에게서 발생하는 골연화증은 성장판에 영향을 미쳐 뼈의 성장 장애와 더욱 뚜렷한 변형을 초래한다.

골절의 위험성이 현저히 증가한다. 정상적인 뼈에 비해 골연화증이 있는 뼈는 취약하여 상대적으로 작은 충격에도 병적 골절이 발생할 수 있다. 이러한 골절은 주로 척추 압박 골절이나 갈비뼈 골절의 형태로 나타난다.

골연화증 환자에게서 나타나는 근육 약화는 매우 흔한 증상이며, 특히 근위부 근육에 영향을 미친다. 이로 인해 환자는 계단 오르기, 의자에서 일어서기, 걷기 등 일상적인 동작에 어려움을 겪는다. 보행 시 불안정해지거나 뒤뚱거리는 모습을 보이기도 한다. 이러한 근육 증상은 골통과 함께 골연화증의 초기 징후가 될 수 있다.

근육 약화의 정확한 기전은 완전히 밝혀지지 않았으나, 활성형 비타민 D인 칼시트리올의 부족이 주요 원인으로 여겨진다. 칼시트리올은 근육 세포 내의 수용체에 결합하여 근육 수축과 관련된 칼슘 이온의 조절에 관여한다. 따라서 비타민 D가 부족하면 근육의 기능이 저하되고 약화가 발생한다.

심한 경우, 근위근 무력증이 현저해져 환자가 침상에 누워있는 상태가 될 수 있으며, 이는 노인성 쇠약이나 신경계 질환과 혼동될 수 있다. 근육 약화는 혈중 인산 농도가 낮은 경우 더욱 두드러지는 경향이 있다. 적절한 치료로 비타민 D와 인산 수치가 정상화되면 근육 증상은 비교적 빠르게 호전되는 경우가 많다.

골연화증의 기타 증상으로는 만성적인 피로와 전신 쇠약감이 흔히 나타난다. 이는 골격근 약화와 직접적으로 연관되기도 하지만, 기저 대사 이상과 전해질 불균형에 의한 전신적 영향으로도 설명된다. 또한, 보행 장애와 근력 약화로 인한 활동량 감소는 이차적으로 우울감이나 삶의 질 저하를 초래할 수 있다.

심한 경우 또는 장기간 치료되지 않은 골연화증은 심혈관계에 영향을 미칠 수 있다. 특히 신성 골연화증의 배경에 있는 만성 신부전이 동반되면, 이차성 부갑상선 기능항진증이 발생하여 혈중 칼슘과 인 농도에 더욱 심각한 변동을 일으킨다. 이는 혈관 석회화[7]의 위험을 증가시키는 요인으로 작용한다.

소아 구루병과 달리 성인 골연화증에서는 두개골의 연화나 늑골의 비정형적 변형은 비교적 드물다. 그러나 흉곽의 미세한 변형이나 만성적인 흉부 통증이 호소되기도 하며, 이는 늑골의 약화와 관련이 있을 수 있다.

혈액 검사는 골연화증을 진단하고 그 원인을 구분하는 데 필수적인 검사이다. 주요 검사 항목은 혈청 칼슘, 인산, 알칼리성 인산분해효소, 부갑상샘 호르몬 수치, 그리고 비타민 D 대사물질의 농도를 포함한다.

일반적으로 골연화증 환자에서 혈청 칼슘과 인산 수치는 정상이거나 낮게 나타난다. 특히 특징적인 소견은 혈청 알칼리성 인산분해효소 수치의 현저한 상승이다. 이 효소는 골모세포 활동이 증가할 때 분비되므로, 골연화증에서 미네랄화가 되지 않은 골기질이 과도하게 쌓이는 과정에서 그 수치가 높아진다. 부갑상샘 호르몬 수치는 이차성 부갑상샘 기능항진증에 의해 증가하는 경우가 많다. 비타민 D 상태를 평가하기 위해 혈청 25-하이드록시비타민 D 수치를 측정하며, 이는 비타민 D 결핍의 주요 지표이다. 더 나아가 1,25-다이하이드록시비타민 D 수치를 측정하여 비타민 D의 활성형 대사에 이상이 있는지 확인할 수 있다.

검사 결과의 패턴은 골연화증의 원인에 따라 달라진다. 주요 원인별 혈액 검사 소견은 다음과 같이 정리할 수 있다.

이러한 혈액 검사 소견은 골다공증이나 다른 대사성 골질환과의 감별에 도움을 주며, 특히 ALP와 PTH의 상승, 그리고 칼슘/인산의 이상은 골연화증을 강력히 시사하는 소견이다.

단순 방사선 촬영은 골연화증 진단의 초기 검사로 널리 사용된다. 특징적인 소견으로는 루저대가 나타난다. 이는 골피질과 골단판 사이의 미네랄화되지 않은 골기질이 쌓여 방사선 투과성이 증가하여 생기는 선상의 투명 띠이다. 또한, 가짜 골절 또는 루스처라고 불리는 부분적 골절이 흔히 관찰된다. 이는 주로 대퇴골 목, 견갑골, 늑골, 골반 등에 발생하며, 골막에 수직 방향의 방사선 투과성 선으로 보인다.

골 신티그래피는 방사성 동위원소를 이용한 검사로, 골연화증에서 높은 진단 민감도를 보인다. 골 형성이 활발한 부위에 방사성 물질이 집중적으로 축적되는데, 가짜 골절 부위는 골 형성과 회복 시도가 일어나기 때문에 국소적인 핵 섭취 증가 소견을 보인다. 이 검사는 방사선 사진상 뚜렷하지 않거나 임상적 의심이 가는 숨은 병변을 발견하는 데 유용하다.

심한 또는 장기간 지속된 골연화증에서는 이차성 부갑상선 기능항진증에 의한 변화가 함께 나타날 수 있다. 방사선 사진상 지골 말단의 골막下 흡수, 두개골의 소금-후추 모양, 치조골의 치주 인대 공간 소실 등의 소견이 관찰된다. 또한, 골다공증과 유사한 전반적인 골밀도 감소도 동반된다.

골 생검은 골연화증을 확진하고 다른 골질환과 감별하는 데 유용한 검사법이다. 특히 혈액 검사나 영상 검사만으로 진단이 불명확한 경우 시행된다.

검사는 일반적으로 장골능 부위에서 시행되며, 국소 마취 하에 특수한 생검 바늘을 사용하여 골 조직 표본을 채취한다. 채취된 조직은 조직병리학적 검사를 위해 처리되고, 현미경으로 관찰된다. 골연화증의 가장 특징적인 소견은 골화전선을 따라 광범위하게 축적된 비광화골기질이다. 이는 정상적인 골화 과정이 방해받아 골기질의 광화가 충분히 이루어지지 않았음을 의미한다. 또한 파골세포에 의한 골 흡수 증가와 조골세포에 의한 골 형성 증가가 동반되어 나타날 수 있다.

이 검사는 침습적이므로 모든 환자에게 시행되지는 않는다. 전형적인 임상 증상과 생화학적 검사 소견(저칼슘혈증, 저인산혈증, 알칼리성 인산분해효소 수치 상승 등)이 명확한 경우에는 생검 없이도 진단이 가능하다. 그러나 골다공증, 파제트병, 골수염 등 다른 골질환이 의심되거나, 치료에 반응이 없는 난치성 골연화증의 경우 감별을 위해 필요할 수 있다.

치료의 핵심은 결핍된 영양소를 보충하여 골의 광물화를 정상화하는 것이다. 비타민 D 결핍이 주요 원인인 경우, 비타민 D와 칼슘의 적절한 보충이 필수적이다. 치료 용량과 기간은 결핍의 중증도, 연령, 기저 원인에 따라 달라진다.

일반적인 비타민 D 결핍성 골연화증의 치료는 고용량 비타민 D를 단기간 투여하는 방식으로 시작한다. 이후 유지 용량으로 전환하여 혈중 비타민 D 농도를 정상 범위로 유지한다. 칼슘 보충은 비타민 D 치료와 병행하여, 골 형성에 필요한 충분한 원료를 공급하기 위해 필수적이다. 칼슘 섭취가 부족한 경우, 비타민 D 보충만으로는 골연화증이 호전되지 않을 수 있다.

치료 반응은 혈액 검사와 임상 증상으로 모니터링한다. 혈중 알칼리성 인산분해효소 수치의 감소는 치료에 대한 생화학적 반응의 중요한 지표이다. 골통과 근력 약화 같은 증상은 수주 내에 호전되기 시작하지만, 방사선학적으로 확인되는 골의 완전한 광물화에는 수개월이 소요될 수 있다.

인산 보충은 인산 결핍성 골연화증의 주요 치료법이다. 이 유형의 골연화증은 신장의 인산 재흡수 장애로 인해 발생하는 저인산혈증이 원인이며, 비타민 D 수치는 정상인 경우가 많다. 따라서 치료의 핵심은 인산염 제제를 경구로 투여하여 혈중 인산 농도를 정상화하고, 골의 광화 과정을 회복시키는 데 있다.

인산염 제제는 일반적으로 하루에 여러 번 나누어 복용한다. 이는 한 번에 많은 양을 투여할 경우 설사를 유발할 수 있고, 혈중 인산 농도를 일정하게 유지하기 위함이다. 치료 중에는 정기적인 혈액 검사를 통해 혈청 인산, 칼슘, 부갑상선 호르몬 수치를 모니터링해야 한다. 인산 보충으로 인해 이차적으로 부갑상선 기능 항진증이 발생하거나 혈중 칼슘 농도가 낮아질 수 있기 때문이다.

치료는 대부분 평생 지속되어야 한다. 적절한 인산 보충 치료를 통해 골통과 근력 약화 같은 증상은 호전될 수 있으며, 성장기 아동의 경우 성장 장애와 골변형을 교정하거나 예방할 수 있다. 그러나 치료 반응은 개인과 기저 질환에 따라 차이가 있을 수 있다.

기저 질환 치료는 골연화증의 증상적 치료와 함께 반드시 병행되어야 하는 핵심적인 치료 접근법이다. 골연화증 자체가 대부분 다른 원인 질환에 의해 이차적으로 발생하는 상태이기 때문에, 근본 원인을 제어하지 않으면 약물 치료의 효과가 제한적이거나 재발할 가능성이 높다.

치료 대상이 되는 주요 기저 질환은 다음과 같다.

치료 과정에서 기저 질환의 특성에 따라 필요한 비타민 D 유도체의 종류와 용량, 칼슘 및 인산 보충 요법이 달라지므로, 내분비내과, 신장내과, 소화기내과 등 관련 전문의의 협진이 중요하다. 또한 기저 질환의 치료 효과와 골연화증의 호전 정도를 정기적인 혈액 검사와 영상 검사를 통해 모니터링해야 한다.