돌덩이와 같은 뼈도 사실은 세포로 이룩된 것으로 생물 전기 작용을 한다. 뼈는 작용하는 힘의 방향에 따라 뼈의 구성요소가 적절히 자리 잡게 되며, 작용하는 압력의 크기에 따라 뼈를 이루는 물질의 덩어리가 증가하거나 감소하여 뼈의 형태를 이룬다. 그래서 뼈는 기계적인 압박에 대처할 뿐만 아니라 그에 대응할 수도 있다는 것이다. 뼈의 이러한 능력은 그의 대부분이 단단한 광물질 결정으로 이루어져 있다는 사실에서 그 이유를 찾을 수 있다.
뼈를 구성하고 있는 물질은 플루오르인 석회(fluorapatite)와 유사한 것인데, 플루오르 대신에 수산기가 들어있는 수산화인 석회(hydroxyapatite)라는 독특한 물질로 구성되어 있으며, 이것이 콜라겐(collagen)이라는 단백질 사이에 침착되어 있다.
이 결정이 기계적인 압력을 받으면 압전효과를 일으켜 전기를 일으킨다. 이 압전효과가 뼈의 행동에 매우 중요한 일을 하는데, 압전효과로 뼈에서 생긴 전기는 뼈의 변화를 조정하는 '되먹임장치'에서 중요한 일을 하고 있다.
그것은 최소의 환경에서 오는 신호는 뼈에 대한 변형력이다. 즉, 가해지는 변형력의 크기에 따라 뼈에서는 전기가 생기며 이 전기가 뼈를 조종하게 되는데, 뼈의 기능적인 기본단위는 골원(osteon)이며, 이는 하나의 원통으로 혈관이 지나는 중심통로를 가지고 있으며, 이 중심통로 주위에 동심원 꼴로 배열된 얇은 층이 있고, 이 층은 고도로 짜인 콜라겐 섬유의 속과 주의에 수산화인석회가 붙어서 이룩된 것이다. 이것들이 한 단위가 되어 규칙정연하게 반복 배열되어있는 아주 정밀한 조절계로 이루어져 있다.
그래서 뼈로부터 생기는 전기펄스의 성질은 여러 가지 요인에 의하여 달라질 수 있으나 재미있는 것은, 뼈가 부러져 맞추면 움푹 패인 상처에는 음전기가 발생하고 필요 없이 툭 튀어나온 부분에서는 양전기가 발생하는데, 음전기가 발생한 부분은 뼈가 새로 생성되며 양전기가 발생한 부위에는 뼈가 파괴되는 현상이 일어난다.
예를 들어, 어린이의 대퇴골이 완전히 부려져 손상된 부분이 서로 잘 맞지 않게 된 환자가 있더라도 이 부서진 뼈의 양쪽에서 골성세포(osteoblast)라는 조직이 자라나오면서 상처를 연결수리하고 새로운 뼈를 만들며, 처음 뼈를 맞출 때 잘 맞지 않아 돌출됐던 부분은 뼈를 파괴하는 세포(osteoblast)가 활동하여 필요 없는 돌출부를 깎아버려서 애초 부상당하기 전처럼 매끈한 평면을 유지시켜 준다.
이것을 '억제성되먹임장치'라고 하는데, 이 조절은 칼슘이온을 혈액에 대어주는 뼈의 활동에서 혈장의 칼슘이온이 어느 수준 아래로 쳐지면 이것이 곧 신호가 되어 부갑상선에서 더 많은 호르몬을 분비하도록 한다. 이 부갑상선 호르몬은 뼈를 파괴하는 세포를 일깨워 돌출된 양전기 부위의 뼈를 깎으며, 일정한 양의 뼈가 깎여 여기서 나오는 칼슘이온이 혈액에 공급되면 먼저 뼈를 깎으라는 신호는 사라지게 되고 뼈는 균형을 잡는다.
그러므로 뼈를 맞출 때 약간 잘못 맞아 날카로운 돌출부가 계속 주위의 살을 찌를 염려는 없다. 그리고 이 모든 현상이 전기적인 신호로 일어나고 있는 것은 전술한 바와 같다.
다음은 요즘 문제가 되고 있는 골다공증 이야기이다.
뼈는 위에서 설명한 압전효과에 의해 뼈 세포가 생성된다. 즉, 뼈의 압전효과가 많으면 골 세포가 조밀하게 되고, 없으면 성글게 되어 골다공증에 걸린다.
인간은 자고로 맹수에게 쫓기고 토끼 등을 잡으려고 뛰면서 살던 사람들의 후예이다.
그런데 몇 십년 전부터 자동차 문화가 발전되어 서양인들은 500m도 걷지 못한다. 그러니까 어린아이도 골다공증에 걸려 넘어지면 뼈가 부러진다. 그런 환자에게 의사들은 칼슘 어쩌구를 복용하란다. 그러나 생체에서는 그 사람의 뼈를 채워줄 필요가 없으니 모두 배설되고 만다.
반면 칼슘의 칼자도 모르고 도무지 골세포를 채워줄 만한 음식을 먹는 것도 아닌 인도네시아 등 오지 사람들은 높은 나무에서 떨어져도 뼈가 부러지지 않는다. 그들은 항상 뛰며 살고 있으니 골 세포를 채울 필요가 있어 뼈 생성에 도움이 될만한 아무런 음식도 먹지 않는데도 생체 안에서는 그 영양소를 합성하여 골 세포를 채워준다. 그들의 뼈를 촬영해보면 마치 강철과 같다.
필자가 부자 되는 길에서 걷는 것을 그렇게 강조한 이유의 하나도 여기에 있는 것이다.
http://cafe.daum.net/chunbuinnet 우리 씀
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