Osteoporosis is a metabolic bone disease characterized by progressive decline in bone mass and bone quality, and increased risk of fracture. As a consequence, osteoporosis has become a serious health problem in aging societies. Diabetes, a chronic metabolic disorder with substantial morbidity and mortality, is also a major health problem and its prevalence is increasing rapidly. Recent meta-analyses and cohort studies have shown that type 1 and 2 diabetes are associated with higher fracture risk. These findings are partially explained by lower bone mineral density (BMD) in type I diabetes, and impaired bone quality might also cause fragility in diabetic bone. However, the mechanisms underlying low bone strength in type 1 and 2 diabetes are not fully understood. Strategies to improve BMD and to prevent osteoporotic fractures in patients with diabetes may include optimal glycemic control and aggressive prevention of complications. Moreover, increased awareness of osteoporosis is needed in view of the growing aging population of patients with diabetes mellitus. (J Korean Diabetes 2013;14:186-189)
Keywords: Osteoporosis, Bone fracture, Diabetes mellitus, Bone density
Diabetes Mellitus and Osteoporosis
Kyoung Min Kim
Division of Endocrinology, Department of Internal Medicine, Seoul National University Bundang Hospital, Seongnam-si, Korea
Abstract
당뇨병과 골다공증
분당서울대학교병원 내분비내과
김경민
교신저자: 김경민, 경기도 성남시 분당구 구미로 173번길 82 분당서울대학교병원 내분비내과, E-mail: [email protected]
서 론
골다공증은 골량(Bone mass)의 감소와 골질(Bone quality)의 저하로 인하여 골강도(Bone strength)가 저하되어 골절의 위험성이 증가된 질환을 이야기한다[1].
골다공증은 최근 급격한 사회의 노령화와 연관되어 그 유병률이 크게 증가하고 있으며 골다공증성 골절은 통증 및 장애 발생 및 나아가 높은 사망률로 이어지게 되므로 큰 사회보건학적인 문제가 되고 있다[2,3]. 최근에 발표 된 국민건강영양조사(Korea National Health and Nutrition Examination Surveys, KNHANES) 자료에 따르면 골밀도 자료에 근거한 한국인에서의 골다공증의 현황은, 50세 이상 성인에서 여성의 경우 35.5%, 남성의 경우 7.5%로 나타났으며 골감소증의 경우에는 여성과 남성에서 각각 46.7%와 47.2%로 나타났다[4].
한편 전 세계적으로 비만, 노령화 등과 연관되어
당뇨병 환자도 기하급수적으로 증가하고 있으며, 우리나라의 경우에도 급격한 유병률 증가를 보이고 있으며 2011년 국민건강영양조사를 기준으로 30세 이상 성인에서 10.5%가 당뇨병으로 나타났다[5]. 2011년 국민건강영양조사를 기준으로 30세 이상 성인에서 10.5%가 당뇨병으로 나타났다. 이러한 당뇨병은 혈관 등 다양한 기관에 2차적으로 부정적인 영향을 미치게 되어 만성합병증을 유발한다는 것이 큰 임상적 의미를 갖는데, 근골격계에서도 예외는 아니다. 대표적인 당뇨병으로 인한 근골격계의 합병증으로는 당뇨병성 족부 질환이 있으며, 기타 골밀도 및 골절 위험도도 당뇨병 환자에 있어서 차이가 나는 것으로 보고되고 있다. 본 종설에서는 당뇨병이 골다공증 및 골절의 위험성에 미치는 영향, 그리고 그러한 현상의 원인에 대해서 간략히 기술하고자 한다.
Focused Issue - 당뇨병과 근골격계
186The Journal of Korean Diabetes
http://dx.doi.org/10.4093/jkd.2013.14.4.186
본 론
1. 당뇨병과 골밀도
제1형 당뇨병과 제2형 당뇨병은 골밀도에 미치는 영향에 있어서는 차이가 있는 것으로 보고되고 있다.
먼저, 제1형 당뇨병 환자에서는 주로 골밀도가 저하되는 것으로 나타나는데 제 1형 소아 당뇨병 환자를 대상으로 한 몇 소규모 연구에서 당뇨병 환자의 척추 부위의 골밀도가 대조군에 비해 Z점수 -1.0에서 -0.4정도 떨어지는 것으로 보고된 바 있다[6,7]. 또한 제1형 성인 당뇨병 환자에 있어서도 대조군에 비하여 골밀도는 낮은 것으로 나타나며, 그 정도는 연구마다 다소 차이는 있으나 대조군에 비해 10-20% 정도 골밀도가 낮은 것 으로 보고된 바 있다[8-10]. 제1형 당뇨병에서의 골밀도 저하의 원인으로는, 1) 뼈에 대한 인슐린의 동화작용의 저하, 2) 부적절한 혈당 조절로 인한 조골세포의 사멸에 의한 골형성 저하, 3) 신경 및 혈관합병증으로 인한 원인 등이 가능한 병인으로 이야기되고 있으나 그 정확한 병리기전에 대해서는 좀 더 연구가 되어야 한다[11-13].
그러나, 제1형 당뇨병과는 반대로 제2형 당뇨병 환자 에서는 골밀도가 비당뇨군에 비해서 오히려 높은 것으로 나타나며 그 정도는 T점수 0.3-0.8의 차이인 것으로 보고되고 있다[14-16]. 제2형 당뇨병에서의 증가된 골밀도는 체질량 지수의 영향으로 주로 설명된다.
체질량 지수와 골밀도 간의 양의 상관성은 이미 널리 알려진 바 있으며, 제2형 당뇨병 환자에서의 증가된 골밀도는 과체중에 의한 Mechanical Loading이 주 영향 인자일 것으로 이야기 되고 있다.
2. 당뇨병과 골절위험도
골밀도에서의 차이와는 달리, 제1형과 2형 당뇨병 모두에서 골다공증성 골절의 위험도는 증가되는 것으로 보고되고 있다[17]. 그러나 그 상대적 증가도는 제1형 당뇨병에서 더 크게 증가되는 것으로 나타나며, 또한 척추골절에 비해, 비척추 및 대퇴골 골절에서 더 큰 차이를 보이는 것으로 나타났다. 두 개의 대규모 메타분석 에서 고관절 골절의 위험성이 비당뇨군에 비해서 제1형 당뇨병에서는 6.3~6.9배, 제2형 당뇨병에서는 1.4~1.7배 증가되는 것으로 보고된 바 있다[17,18].
한편, 일부 연구에서는 제1형 여성 당뇨병 환자는 14배까지 고관절 골절위험도가 증가된다고 보고되기도 하였다[19]. 한편, 척추골절에 있어서는 유의한 차이를 보이지 않은 연구도 있었으나 일부 연구에서는 유의한 차이를 보인 바 있는데, 제1형 당뇨병에서 2.5배, 제2형
당뇨병에서는 1.3배 정도로 증가되는 것으로 보고된 바 있다[20,21].
3. 당뇨병과 골질의 저하
당뇨병 환자에서의 골절위험성의 증가는 제1형 당뇨병에서와 같이 골밀도의 감소도 주 원인으로 작용할 것으로 생각되나, 골밀도의 증가에도 불가하고 골절 위험도는 증가하는 제2형 당뇨병에서는 단순히 골밀도뿐 아니라 골질의 저하가 중요한 병인으로 작용할 것으로 생각된다.
1) 당뇨병에서의 뼈의 재형성 과정(Bone remodeling) 뼈의 재형성 과정(Bone remodeling)은 조골세포와 파골세포에 의해 일어나는 과정으로 뼈의 질적인 부분을 결정짓는 주 요인 중 하나이다. 이러한 뼈의 재형성 과정 속도(Bone remodeling rate)와 골강력의 상관도는 U형태를 가지게 되는데, 즉 과도하게 항진된 뼈의 재형성 과정(Bone remodeling)은 골소실로 인해 골강력 저하를 유발하게 되지만, 뼈의 재형성 과정이 과도하게 억제된 경우도 미세골절의 축적 등으로 인해 골질 및 골강력 저하를 유발하게 되고 오히려 골절 증가와 연관되게 된다. 제1형 및 2형 당뇨병 동물 모델에서는 이러한 뼈의 재형성 과정이 비당뇨군에 비해서 저하되는 것으로 나타나고 이러한 결과가 당뇨병 환자에 있어서 골절 위험성의 증가의 주 원인 중 하나로 작용할 것으로 생각된다[22,23]. 사람을 대상으로 한 몇 몇 임상 연구 에서도 당뇨병 환자에서 골흡수 및 골형성 표지자 수치가 비당뇨군에 비해서 저하된 것이 보고된 바 있으며 이를 통해 뼈의 재형성 과정의 저하를 확인할 수 있었다 [24-26]. 이러한 당뇨병 환자에서의 뼈의 재형성 과정의 저하는 조골세포 분화 감소 및 세포사멸 증가가 주 병인일 것으로 판단된다[27].
2) 고혈당과 Bone Quality
일부 연구에서는 고혈당 자체가 당뇨병 환자에서 골질의 저하를 유발하고 이것이 골절 증가의 병인일 것으로 이야기 한다. 한 연구에서 골다공증성 골절 환자 의 뼈의 기질에서 Advanced glycated end products (AGEs)가 침착이 증가되어 있음을 보고한 바 있으며, 또한 실험을 통해서 AGEs는 파골세포의 분화 촉진 및 조골세포의 분화 억제 작용을 가짐이 보고된 바 있다.
즉, 당뇨병 환자에서 증가된 AGEs가 다른 조직과 마찬가지로 뼈의 기질에도 축적되게 되며 이는 파골세포 증가 및 조골세포의 감소를 유발하여 뼈의 재형성에 있어서 음의 균형(Negative balancing) 및 골질 저하,
187The Journal of Korean Diabetes The Journal of Korean Diabetes
당뇨병과 골다공증
나아가 골절의 증가로 연결될 것으로 생각되어 진다 [28,29]. 이는 최근의 한 연구결과를 통해 확인된 바 있는데. AGE의 수치(사분위수)에 따라서 고관절 골절의 위험도가 유의하게 차이남이 보고된 바 있다.
4. 당뇨병과 낙상
낙상은 골다공증성 골절의 주요 위험요인이다. 오래된 당뇨병 환자에서는 낙상의 위험도가 증가되어 이것이 골절증가의 원인으로도 작용하게 된다. 당뇨병 환자에서 낙상 증가의 원인으로는 1) 당뇨병성 망막병증으로 인한 시력저하, 2) 당뇨병성 신경합병증으로 인한 보행 및 균형장애, 3) 심혈관계 합병증으로 인한 운동기능저하 등이 복합적으로 작용할 것으로 이야기 되고 있다.
결 론
당뇨병과 골다공증은 노령화 사회에서 아주 흔하게 발생하는 두 가지의 질병이다. 제1형 당뇨병의 경우, 뼈에 대해서 동화작용을 갖은 인슐린 결핍 및 뼈의 형성 과정 저하로 인하여 골밀도 감소 및 골절 위험성의 큰 증가로 나타난다. 제2형 당뇨병의 경우에도 체질량 지수 의 영향으로 인해 증가된 골밀도에도 불구하고, 골질의 저하로 인하여 골절의 위험성은 비당뇨군에 비해서 높게 나타난다. 그 뿐만 아니라 당뇨병 환자의 경우, 망막병증 및 신경합병증의 영향으로 낙상의 위험성도 증가되어 있어서 그 골절의 상대적 위험도는 훨씬 더 크게 나타날 것으로 판단된다. 따라서, 적극적인 혈당 조절과 합병증 예방을 통하여 골질 및 골강력의 저하를 방지하고, 낙상 등에 대한 교육을 통하여 골절 위험률을 낮추기 위한 적극적인 대처가 필요할 것으로 생각된다.
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