골다공증과 헤스페리딘·퀘르세틴·올레유로페인의 역할｜조골세포·파골세포·골밀도 > 두드러기 칼럼

헤스페리딘·퀘르세틴·올레유로페인은 골다공증과 관련해 뼈를 만드는 조골세포와 뼈를 흡수하는 파골세포, 골밀도, RANKL·OPG 신호, 염증반응과 산화스트레스를 중심으로 연구되고 있는 식물 유래 성분입니다.[1-8]

골다공증이 걱정돼 칼슘을 챙겨 드시는 분들이 많을 겁니다.

칼슘은 뼈를 구성하는 중요한 무기질입니다. 하지만 칼슘을 섭취한다고 해서 섭취한 칼슘이 그대로 뼈에 쌓이는 것은 아닙니다.

우리 뼈에서는 오래된 뼈를 없애고 새로운 뼈를 만드는 작업이 평생 반복됩니다.

이 균형이 무너지면 뼈의 양이 줄고 골밀도와 골강도도 떨어질 수 있습니다.

골다공증을 이해하려면 칼슘뿐 아니라 뼈를 만드는 조골세포와 뼈를 흡수하는 파골세포의 균형을 함께 살펴봐야 합니다.

1. 뼈는 계속 만들어지고 없어집니다

뼈는 한 번 만들어진 뒤 그대로 유지되는 구조물이 아닙니다.

오래되거나 손상된 뼈를 제거하는 파골세포와 새로운 뼈를 만드는 조골세포가 끊임없이 활동합니다.

정상적인 상태에서는 두 과정이 균형을 이루면서 뼈의 양과 구조가 유지됩니다.

하지만 파골세포에 의한 골흡수가 조골세포의 골형성보다 많아지면 골량이 감소하고 뼈의 미세구조도 약해질 수 있습니다.

이러한 골재형성의 불균형은 골다공증의 중요한 특징입니다.[1]

2. 폐경 이후 골다공증이 많아지는 이유

폐경 이후에는 에스트로겐이 감소하면서 골대사의 균형도 달라집니다.

특히 파골세포의 형성과 활성이 증가하면서 뼈를 흡수하는 속도가 빨라질 수 있습니다.

그래서 골다공증 연구에서는 골밀도(BMD)만 보는 것이 아닙니다.

조골세포와 파골세포의 활성, 골소주 구조, 골강도, 골형성과 골흡수 지표를 함께 살펴봅니다.

3. RANKL과 OPG가 파골세포의 균형을 조절합니다

골다공증 연구에서 중요한 것이 핵인자 카파비 수용체 활성화 인자 리간드(RANKL)와 오스테오프로테게린(OPG)입니다.

RANKL은 파골세포 전구세포의 핵인자 카파비 수용체 활성화 인자(RANK)와 결합해 파골세포의 분화와 활성을 촉진합니다.

반대로 OPG는 RANKL과 결합해 RANK로 전달되는 신호를 조절합니다.

따라서 RANKL과 OPG의 균형은 파골세포 형성과 골흡수를 이해하는 중요한 지표입니다.[1]

퀘르세틴 연구에서는 RANKL로 유도한 파골세포의 분화와 골흡수가 감소했고, 핵인자 카파비(NF-κB)와 활성화 단백질 1(AP-1)의 활성도 감소했습니다.[4][5]

4. 염증반응과 활성산소도 골대사에 영향을 줍니다

골다공증은 칼슘 하나만으로 설명되는 질환이 아닙니다.

활성산소종(ROS)과 염증성 사이토카인의 증가는 파골세포 형성과 골흡수를 촉진하고 조골세포 기능에도 영향을 줄 수 있습니다.

이를 간단히 정리하면 

조골세포 → 새로운 뼈 형성

파골세포 → 오래된 뼈 흡수

RANKL·OPG → 파골세포의 형성과 활성 조절

염증반응·활성산소 → 골재형성 환경 변화

라는 흐름으로 볼 수 있습니다.[1]

5. 헤스페리딘은 골밀도와 골흡수에서 어떤 결과가 나왔을까요?

난소절제로 골소실을 유도한 쥐에게 헤스페리딘을 90일 동안 섭취시킨 연구에서는 골소실이 감소했고, 골흡수 지표인 데옥시피리디놀린 배설도 감소했습니다.[2]

정상 어린 쥐에서는 골밀도가 증가했고 정상 성체 쥐에서는 대퇴골의 강도가 증가했습니다.

또 다른 난소절제 골다공증 연구에서는 헤스페리딘 투여 후 골밀도가 증가하고 최대 하중, 강성, 최대 응력 등 뼈의 기계적 강도를 나타내는 지표도 증가했습니다.[3]

종양괴사인자 알파(TNF-α), 인터루킨-6(IL-6), 인터루킨-1 베타(IL-1β), NF-κB는 감소했고 산화스트레스 관련 지표도 개선됐습니다.

즉 헤스페리딘 연구에서는

골흡수 감소 → 골소실 감소 → 골밀도와 골강도 증가 → 염증반응과 산화스트레스 감소라는 변화가 확인됐습니다.[2][3]

6. 퀘르세틴은 파골세포와 실제 골흡수에서 어떤 결과가 나왔을까요?

퀘르세틴은 파골세포를 직접 사용한 연구가 많습니다.

RANKL로 파골세포 분화를 유도한 연구에서는 퀘르세틴 처리 후 파골세포 형성이 농도 의존적으로 감소했고 실제 골흡수 활성도 감소했습니다.[4]

NF-κB와 AP-1 활성도 함께 억제됐습니다.

또 다른 연구에서는 퀘르세틴이 파골세포 형성과 주석산 저항성 산성 인산분해효소(tartrate-resistant acid phosphatase, TRAP) 활성을 감소시켰습니다.[5]

이미 형성된 성숙 파골세포에서도 뼈를 흡수할 때 필요한 액틴 고리 구조가 무너졌고, 실제 골흡수를 보여주는 상아질 흡수 구멍 형성과 칼슘 방출도 감소했습니다.

즉 퀘르세틴 연구에서는 RANKL 신호 조절 → 파골세포 분화 감소 → 성숙 파골세포 활성 감소 → 실제 골흡수 감소까지 확인됐습니다.[4-6]

7. 올레유로페인은 조골세포와 파골세포에서 어떤 결과가 나왔을까요?

올레유로페인은 뼈를 만드는 조골세포와 뼈를 흡수하는 파골세포 양쪽에서 연구됐습니다.

사람 골수에서 얻은 중간엽줄기세포에 올레유로페인을 처리한 연구에서는 조골세포로의 분화가 증가하고 지방세포로의 분화는 감소했습니다.[7]

조골세포 분화와 관련된 런트 관련 전사인자 2(RUNX2), 오스테릭스(osterix), 제1형 콜라겐(collagen type I), 오스테오칼신(osteocalcin), 알칼리성 인산분해효소(ALP)의 발현도 증가했습니다.

ALP 활성과 골기질의 무기질화도 증가했습니다.

또 다른 연구에서는 올레유로페인이 조골세포의 칼슘 침착을 농도 의존적으로 증가시키고, 반대로 다핵 파골세포의 형성은 감소시켰습니다.[8]

난소절제 생쥐에서는 대퇴골 해면골의 골소실도 감소했습니다.

즉 올레유로페인 연구에서는 조골세포 분화 증가 → 골기질 무기질화와 칼슘 침착 증가 → 파골세포 형성 감소 → 골소실 감소라는 변화가 확인됐습니다.[7][8]

8. 칼슘과 헤스페리딘·퀘르세틴·올레유로페인은 무엇이 다를까요?

칼슘은 뼈를 구성하는 중요한 무기질입니다.

하지만 칼슘을 섭취한다고 해서 섭취한 칼슘이 그대로 뼈에 축적되는 것은 아닙니다.

뼈에서는 오래된 뼈를 흡수하는 파골세포와 새로운 뼈를 만드는 조골세포가 끊임없이 활동하고 있고, 뼈의 양과 구조를 유지하려면 이러한 골재형성 과정의 균형이 중요합니다.

헤스페리딘·퀘르세틴·올레유로페인은 바로 이 골재형성 과정과 관련해 연구되고 있습니다.

세 성분 각각의 연구에서는 조골세포를 통한 뼈 형성 → 파골세포의 분화와 골흡수 → RANKL·OPG 신호 → 염증반응과 산화스트레스 → 골밀도와 골구조 등의 변화가 확인됐습니다.[2-8]

즉 칼슘이 뼈를 구성하는 중요한 재료라면, 헤스페리딘·퀘르세틴·올레유로페인은 그 뼈가 계속 만들어지고 흡수되는 골재형성의 여러 과정에서 연구되고 있다는 차이가 있습니다.

9. 왜 헤스페리딘·퀘르세틴·올레유로페인 세 성분을 함께 볼까요?

세 성분의 연구를 한데 놓으면 한 가지 지표에만 집중되어 있지 않습니다.

헤스페리딘 연구에서는 골흡수와 골소실, 골밀도와 골강도, 염증반응과 산화스트레스가 확인됐습니다.

퀘르세틴 연구에서는 RANKL 신호와 파골세포의 분화, 성숙 파골세포의 활성과 실제 골흡수까지 확인됐습니다.

올레유로페인 연구에서는 조골세포 분화와 골기질 무기질화, 파골세포 형성과 골소실까지 확인됐습니다.

이를 하나의 흐름으로 보면 조골세포를 통한 뼈 형성 ↔ 파골세포를 통한 뼈 흡수 → 골재형성의 균형 → 골밀도와 골강도로 정리할 수 있습니다.

골다공증에서 중요한 것은 단순히 뼈를 많이 만드는 것이 아니라 새로운 뼈를 만드는 과정과 오래된 뼈를 제거하는 과정의 균형입니다.

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자주 묻는 질문 FAQ

Q1. 골다공증은 칼슘이 부족해서 생기는 것인가요?

칼슘은 뼈를 구성하는 중요한 무기질이지만 골다공증은 칼슘 하나만으로 설명되지 않습니다.

조골세포와 파골세포의 균형, 호르몬 변화, RANKL·OPG 신호, 염증반응, 산화스트레스와 골재형성 과정 등이 함께 관련됩니다.

Q2. 조골세포와 파골세포는 무엇이 다른가요?

조골세포는 새로운 뼈를 만드는 세포이고 파골세포는 오래된 뼈를 분해하고 흡수하는 세포입니다.

우리 뼈에서는 두 과정이 평생 반복되며, 이 균형이 골량과 골구조를 유지하는 데 중요합니다.

Q3. RANKL과 OPG는 골다공증과 어떤 관련이 있나요?

RANKL은 파골세포의 분화와 활성을 촉진하는 중요한 신호입니다.

OPG는 RANKL과 결합해 RANK로 전달되는 신호를 조절합니다.

따라서 RANKL과 OPG의 균형은 뼈가 흡수되는 과정을 이해하는 중요한 지표입니다.

Q4. 헤스페리딘·퀘르세틴·올레유로페인은 골다공증에서 어떤 결과가 확인됐나요?

세 성분 각각의 연구를 종합하면 골흡수 감소, 파골세포 형성과 활성 감소, 조골세포 분화 증가, 골기질 무기질화 증가, 골밀도와 골강도 변화, 염증반응과 산화스트레스 감소 등이 확인됐습니다.[2-8]

Q5. 세 성분을 함께 살펴보는 이유는 무엇인가요?

골다공증은 한 가지 과정으로 설명되지 않습니다.

뼈를 만드는 조골세포와 뼈를 흡수하는 파골세포, RANKL·OPG 신호, 염증반응과 산화스트레스가 함께 연결되어 있습니다.

세 성분 각각의 연구를 함께 살펴보면 골재형성의 여러 단계에서 서로 다른 연구 결과가 확인됩니다.

<주요 논문 근거>

[1] Mechanistic Insights and Therapeutic Strategies in Osteoporosis: A Comprehensive Review. 2024.

골다공증의 발생 기전을 종합한 리뷰입니다.

뼈를 만드는 조골세포와 뼈를 흡수하는 파골세포의 균형, RANK·RANKL·OPG 신호가 파골세포 분화와 골흡수를 조절하는 중요한 과정으로 정리됐습니다.

골다공증은 단순히 칼슘이 부족한 상태가 아니라 조골세포와 파골세포의 균형이 달라지면서 골흡수가 골형성을 앞서는 과정과 관련됩니다.

[2] Horcajada MN, et al. Hesperidin inhibits ovariectomized-induced osteopenia and shows differential effects on bone mass and strength in young and adult intact rats. Journal of Applied Physiology. 2008.

난소절제로 골소실을 유도한 쥐에게 헤스페리딘을 90일 동안 섭취시킨 연구입니다.

헤스페리딘 섭취군에서는 골소실이 감소했고 골흡수 지표인 소변 데옥시피리디놀린도 감소했습니다.

정상 어린 쥐에서는 골밀도가 증가했고 정상 성체 쥐에서는 대퇴골의 강도가 증가했습니다.

헤스페리딘은 난소절제 동물모델에서 골흡수와 골소실을 줄이고 골밀도와 골강도에서도 변화를 보였습니다.

[3] Zhang Q, et al. Antiosteoporotic effect of hesperidin against ovariectomy-induced osteoporosis in rats via reduction of oxidative stress and inflammation. Journal of Biochemical and Molecular Toxicology. 2021.

난소절제 골다공증 쥐에게 헤스페리딘을 10주 동안 투여한 연구입니다.

골밀도가 증가했고 최대 하중, 강성, 최대 응력 등 뼈의 기계적 강도를 나타내는 지표도 증가했습니다.

TNF-α, IL-6, IL-1β와 NF-κB는 감소했고 항산화 방어 지표는 증가했습니다.

헤스페리딘은 골밀도와 골강도의 증가와 함께 염증반응과 산화스트레스 감소가 확인됐습니다.

[4] Wattel A, et al. Flavonoid quercetin decreases osteoclastic differentiation induced by RANKL via a mechanism involving NF kappa B and AP-1. Journal of Cellular Biochemistry. 2004.

RANKL로 파골세포 분화를 유도한 세포에 퀘르세틴을 처리했습니다.

파골세포 형성이 농도 의존적으로 감소했고 골흡수 활성도 감소했습니다.

NF-κB와 AP-1 활성도 억제됐습니다.

퀘르세틴은 RANKL에서 시작되는 신호와 파골세포의 분화, 골흡수를 감소시켰습니다.

[5] Woo JT, et al. Quercetin suppresses bone resorption by inhibiting the differentiation and activation of osteoclasts. Biological & Pharmaceutical Bulletin. 2004.

퀘르세틴을 파골세포 전구세포와 성숙 파골세포에 처리한 연구입니다.

파골세포 형성과 TRAP 활성이 감소했고, 성숙 파골세포에서는 액틴 고리 구조가 무너졌습니다.

실제 골흡수를 보여주는 상아질 흡수 구멍 형성과 칼슘 방출도 감소했습니다.

퀘르세틴은 파골세포가 만들어지는 과정뿐 아니라 이미 형성된 파골세포의 실제 골흡수 기능까지 감소시켰습니다.

[6] Feng Y, et al. Quercetin in Osteoporosis Treatment: A Comprehensive Review of Its Mechanisms and Therapeutic Potential. Current Osteoporosis Reports. 2024.

퀘르세틴과 골다공증 연구를 종합한 리뷰입니다.

조골세포의 골형성, 파골세포의 분화와 골흡수, 염증반응과 산화스트레스 등 여러 골대사 과정이 정리됐습니다.

퀘르세틴 연구는 파골세포뿐 아니라 골형성과 골흡수, 염증반응과 산화스트레스까지 여러 골대사 과정으로 이어집니다.

[7] Santiago-Mora R, et al. Oleuropein enhances osteoblastogenesis and inhibits adipogenesis: the effect on differentiation in stem cells derived from bone marrow. Osteoporosis International. 2011.

사람 골수에서 얻은 중간엽줄기세포에 올레유로페인을 처리했습니다.

조골세포 분화가 증가하고 지방세포 분화는 감소했습니다.

RUNX2, 오스테릭스, 제1형 콜라겐, 오스테오칼신, ALP의 발현과 ALP 활성, 골기질 무기질화도 증가했습니다.

올레유로페인은 사람 골수 유래 세포에서 조골세포 분화와 실제 골기질 무기질화를 증가시켰습니다.

[8] Hagiwara K, et al. Olive polyphenol hydroxytyrosol prevents bone loss. European Journal of Pharmacology. 2011.

올레유로페인과 하이드록시티로솔을 조골세포와 파골세포에서 연구하고 난소절제 생쥐의 골소실도 평가했습니다.

올레유로페인은 조골세포의 칼슘 침착을 농도 의존적으로 증가시켰고, 다핵 파골세포 형성은 감소시켰습니다.

난소절제 생쥐에서는 대퇴골 해면골의 골소실도 감소했습니다.

올레유로페인은 조골세포의 칼슘 침착을 증가시키고 파골세포 형성과 골소실을 감소시키는 결과가 확인됐습니다.

논문을 종합하면

헤스페리딘 연구에서는 골흡수 감소 → 골소실 감소 → 골밀도와 골강도 증가 → 염증반응과 산화스트레스 감소가 확인됐습니다.

퀘르세틴 연구에서는 RANKL 신호 조절 → 파골세포 분화 감소 → 성숙 파골세포 활성 감소 → 실제 골흡수 감소가 확인됐습니다.

올레유로페인 연구에서는 조골세포 분화 증가 → 골기질 무기질화와 칼슘 침착 증가 → 파골세포 형성 감소 → 골소실 감소가 확인됐습니다.

세 성분의 연구를 함께 살펴보면 뼈를 만드는 조골세포와 뼈를 흡수하는 파골세포, 골흡수, 골밀도와 골강도까지 실제 골재형성의 여러 단계에서 변화가 확인됐다는 점을 볼 수 있습니다.

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