성인에게 보통 206개의 뼈가 있는 이유와 뼈가 계속 바뀌는 원리는 무엇일까?

성인 인체의 뼈는 보통 206개로 센다. 태어날 때에는 약 270개의 뼈가 있지만, 성장하고 성숙하는 동안 일부가 붙으면서 성인의 개수가 줄어든다.

골격 도해: LadyofHats, Wikimedia Commons, public domain. SVG 원본을 PNG로 변환.

206개는 성인 골격을 세는 기준이다

206개는 성장과 성숙을 거친 성인 골격을 세는 통상 기준이다. 이 기준은 뼈를 하나씩 외우기 위한 숫자라기보다, 어느 시기의 골격을 세는지를 밝히는 수다.

뼈가 붙는 일과 재형성은 다르다

성장 중 일부 뼈가 서로 융합하는 일과 뼈 재형성은 다른 과정이다. 앞의 변화는 성장과 성숙에 따라 뼈 수가 줄어드는 과정이고, 재형성은 평생 이어지는 뼈 조직의 유지 과정이다.

뼈는 고정된 막대가 아니라 살아 있는 조직이다

겉으로 보면 뼈는 단단하고 움직이지 않는 물질처럼 보인다. 하지만 뼈는 대사적으로 활발한 결합조직이며, 뼈 재형성은 평생 이어진다. 뼈는 구조를 지지하고 움직임을 돕고 중요한 기관을 보호하는 역할도 한다. 또한 뼈 바탕에는 무기질이 저장되고, 골수는 혈액세포가 만들어지는 환경을 제공한다. 이 역할들은 뼈가 단지 바깥에서 보이는 단단한 형태만이 아니라, 세포와 바탕으로 이루어진 대사적으로 활발한 결합조직이라는 설명과 연결된다. 뼈 조직에서 세포외 바탕이 약 90%를 차지하고, 뼈세포는 나머지 부분을 이룬다. 바탕의 비중이 크더라도 뼈세포가 멈춰 있다는 뜻은 아니다. 골전구세포·조골세포·골세포·파골세포의 네 종류 세포가 각자의 역할로 뼈의 형성, 유지, 흡수에 참여한다.

단단함은 뼈 바탕의 두 요소에서 나온다

뼈가 단단한 까닭은 뼈 바탕이 한 가지 물질로만 이루어졌기 때문이 아니다. NCBI Bookshelf의 Physiology, Bone은 뼈 바탕을 무기질 부분과 유기질 부분으로 나눈다. 무기질 바탕은 주로 칼슘-인산염 하이드록시아파타이트로 이루어져 강도·뻣뻣함·압축 저항에 기여하고, 유기질 바탕은 주로 제1형 콜라겐으로 뼈의 형태와 잡아당기는 힘을 견디는 성질에 관여한다. 무기질 바탕은 몸속 칼슘의 약 99%와 인의 약 85%를 저장하는 곳이기도 하다. 마그네슘과 나트륨도 일부가 뼈 바탕에 저장된다. 이 수치는 뼈의 무기질 부분을 단순히 단단함만 만드는 성분으로 보지 않고, 몸의 무기질 저장과 연결된 바탕으로 이해하게 한다.

유기질 바탕에는 제1형 콜라겐 외에도 당단백질·성장인자·프로테오글리칸이 포함된다. 이 성분들은 골기질 형성, 무기질화, 재형성과 관련된다. 따라서 유기질 바탕이라는 말은 콜라겐 하나만을 뜻하는 것이 아니라, 조골세포가 분비하는 여러 성분이 함께 있는 바탕을 가리킨다.

조골세포는 무기질화되지 않은 골기질인 유골을 만든다. 유골은 뒤이어 무기질화가 일어나는 바탕이다.

뼈의 바깥과 안쪽은 같은 모습이 아니다

대부분의 뼈는 바깥쪽에 치밀하게 정돈된 피질골을 두고, 안쪽에는 그물처럼 보이는 해면골을 둔다. 피질골은 골원으로 이루어진 바깥 껍질이고, 해면골의 그물 모양 구조는 외부 힘의 영향을 줄이는 데 관여하며 골수가 자리할 공간을 남긴다. 건강한 성인 뼈에서 피질골과 해면골의 비율은 대략 80대 20으로 설명된다.

골원은 뼈의 기능 단위다. 골세포는 골원의 빈 공간인 골소강에 놓이고, 중심의 하버스관을 둘러싸는 배열을 이룬다. 골세포의 돌기가 지나는 미세한 통로인 골소관은 세포들을 서로 연결해 세포질 성분을 주고받게 한다. 이 구조는 뼈세포가 조직 안에서 서로 고립된 채 놓여 있는 것이 아니라 연결망을 이룬다는 점을 보여 준다.

뼈 바깥을 덮는 골막은 혈관이 풍부한 연조직이다. 골막의 혈관은 볼크만관을 거쳐 하버스관으로 이어지고, 이 경로를 통해 피질골 안쪽의 골세포와 골수강에 혈액을 공급한다. 따라서 뼈의 단단한 바깥 모습과 달리, 피질골 안에는 골원·골소강·골소관·혈관 통로가 연결된 구조가 있다.

뼈 재형성에는 서로 다른 세포가 참여한다

조골세포는 뼈 표면에서 유골을 합성하고 분비하는 뼈 형성 세포다. 일부 조골세포는 이후 골세포가 된다. 골전구세포는 조골세포로 분화할 수 있는 세포이며, 재형성이 시작되는 부위에서 필요한 세포가 모이는 과정과 연결된다.

골세포는 조골세포에서 유래한 뒤 뼈 내부의 네트워크 안에 놓인다. 골세포끼리와 뼈 표면은 세포 돌기를 통해 연결된다. 골세포가 뼈 바탕의 변형과 내부 액체 흐름으로 생기는 자극을 감지한다는 설명은, 뼈 조직이 외부에서 고정된 덩어리처럼 보이더라도 세포 수준에서는 자극을 감지하고 재형성을 조절한다는 뜻이다.

파골세포는 뼈를 흡수하는 세포다. 파골세포가 만든 산성 환경은 무기질 성분을 녹이고, 분해 효소는 주로 제1형 콜라겐으로 이루어진 단백질성 바탕을 분해한다.

오래된 부분을 정리하고 새 부분을 채운다

재형성은 단순히 뼈가 닳는 현상도, 새 뼈가 끝없이 덧붙는 현상도 아니다. NCBI Bookshelf는 이를 오래되었거나 손상된 뼈를 제거한 뒤 새 뼈로 바꾸는 과정으로 설명한다. 일반적인 재형성에서는 흡수된 뼈의 양이 형성으로 대체되어 골량에 순변화가 남지 않도록 두 과정이 결합한다.

NCBI Bookshelf는 재형성의 주요 단계를 활성화, 흡수와 골전구세포 모집, 조골세포 분화와 유골 합성, 무기질화와 완료로 열거한다. 활성화 단계에서 재형성이 필요한 부위의 과정이 시작되고, 흡수 단계에서는 파골세포가 기존 뼈 조직을 흡수한다. 이어 조골세포가 분화해 유골을 만들며, 무기질화와 완료 단계에서 그 바탕이 단단해진다. 이 순서가 흡수와 형성을 연결한다.

숫자와 조직의 변화를 함께 보면 된다

206개는 성인 골격을 세는 기준이고, 재형성은 그 골격을 이루는 조직이 평생 유지되는 방식이다. 이 둘을 구분하면 뼈가 단단한 구조이면서도 계속 바뀔 수 있다는 점을 이해할 수 있다.

원문과 관련 글

이 글은 심장·위·소장·뼈·관절을 함께 설명하던 원문 글의 뼈 부분을 독립 질문으로 확장해 기존 /516에 적용하는 후보 원고다. 같은 원문의 다른 기관 관련 글은 심장, 위, 소장에서 확인할 수 있다.

참고 자료

• NCBI Bookshelf - Physiology, Bone: 성인 골격 206개, 출생 시 약 270개와 성장·성숙 중 일부 뼈의 결합, 뼈의 세포 구성, 조골세포·골세포·파골세포의 역할, 오래되거나 손상된 뼈의 제거와 새 뼈 형성으로 이루어지는 재형성을 확인했다.
• NCBI Bookshelf - Anatomy, Bones: 뼈 재형성의 평생 지속, 성인과 출생 시의 뼈 수 차이, 뼈의 기능과 재형성 관련 세포를 확인했다.