비타민 K2, 왜 뼈 건강에 좋다고 할까?

비타민 K는 지용성 비타민으로, 주로 혈액 응고 과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다. 하지만 비타민 K는 혈액 응고 인자일 뿐 아니라, 특히 뼈 건강에 있어서도 핵심적인 기능을 수행함이 여러 연구를 통해 밝혀지고 있습니다. 비타민 K에는 크게 K1(필로퀴논)과 K2(메나퀴논) 두 가지 주요 형태가 있는데, 뼈 건강과의 연관성은 비타민 K2에 더 집중되는 경향이 있습니다. 그렇다면 비타민 K2가 왜 뼈 건강에 유익하다고 여겨지는 것일까요? 이 글에서 자세히 알아봅니다.

 

 

비타민 K2의 핵심 기능

비타민 K2가 뼈 건강에 기여하는 주된 메커니즘은 특정 단백질의 감마-카르복실화(γ-carboxylation)를 위한 보조 인자(cofactor)로 작용한다는 점입니다. 이 과정은 단백질 내의 글루탐산(glutamic acid) 잔기를 감마-카르복시글루탐산(gamma-carboxyglutamic acid, Gla) 잔기로 전환시키는 것입니다. 이렇게 변형된 Gla 잔기는 칼슘 이온(Ca²⁺)에 대한 결합 친화성을 갖게 됩니다. 뼈 대사와 관련된 여러 단백질들이 이러한 비타민 K 의존성 카르복실화를 거쳐 활성화됩니다.

 

오스테오칼신(Osteocalcin)의 역할

뼈 건강에 있어 비타민 K2의 가장 대표적인 타겟 단백질은 오스테오칼신입니다. 오스테오칼신은 뼈를 만드는 세포인 조골세포(osteoblast)에서 생성되는 비타민 K 의존성 단백질입니다. 오스테오칼신은 합성 후 카르복실화 과정을 거쳐 활성화됩니다. 카르복실화된 오스테오칼신은 뼈 기질(bone matrix) 내의 무기질 성분인 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite)에 칼슘을 효과적으로 결합시키는 역할을 합니다.

 

만약 비타민 K2가 부족하여 오스테오칼신의 카르복실화가 충분히 이루어지지 않으면, 불완전하게 카르복실화되거나(undercarboxylated osteocalcin, ucOC) 혹은 전혀 카르복실화되지 않은 형태의 오스테오칼신이 증가하게 됩니다. 이러한 비활성 형태의 오스테오칼신은 칼슘에 대한 결합 능력이 현저히 떨어져, 뼈 기질에 칼슘이 제대로 침착되지 못하고 결국 뼈의 미네랄화(mineralization)가 저해될 수 있습니다. 혈중 불완전 카르복실화 오스테오칼신 수치는 체내 비타민 K 상태를 반영하는 지표로 활용되기도 합니다.

 

행렬 Gla 단백질(MGP)의 역할

비타민 K2가 관여하는 또 다른 중요한 단백질은 행렬 Gla 단백질(Matrix Gla Protein, MGP)입니다. MGP는 주로 혈관 평활근 세포, 연골 세포 등 다양한 조직에서 발견되며, 특히 혈관 및 기타 연조직(soft tissue)의 석회화(calcification)를 억제하는 강력한 인자로 작용합니다. MGP 또한 비타민 K 의존성 카르복실화를 통해 활성화됩니다.

 

활성화된 MGP는 칼슘 결정체의 형성을 방해하고 칼슘 침착을 억제함으로써 혈관이 딱딱하게 굳는 것을 막습니다. 이는 심혈관계 건강뿐만 아니라 뼈 건강에도 간접적으로 중요한 의미를 갖습니다. 칼슘이 혈관이나 다른 연조직에 불필요하게 침착되지 않고, 비타민 K2와 오스테오칼신의 작용을 통해 정상적으로 뼈로 이동하고 이용될 수 있도록 하기 때문입니다. 즉 비타민 K2는 오스테오칼신을 통해 뼈에 칼슘이 잘 붙게 할 뿐만 아니라, MGP를 통해 칼슘이 엉뚱한 곳에 쌓이는 것을 막아 결과적으로 뼈의 무기질 대사를 이롭게 하는 이중적인 기능을 수행한다고 볼 수 있습니다.

 

비타민 K2의 형태와 생체 이용률

비타민 K2는 다양한 형태(메나퀴논, MK-n)로 존재하며, n 값은 측쇄에 붙는 이소프레노이드 단위의 수를 나타냅니다. 이 중 MK-4와 MK-7이 가장 흔하게 연구되고 보충제로 활용되는 형태입니다.

 

• MK-4 (메나퀴논-4): 짧은 측쇄를 가지며 주로 간, 뇌, 뼈, 췌장 등 특정 조직에 분포합니다. 식품 중에서는 유제품, 육류 등에 소량 존재하지만, 체내에서 비타민 K1으로부터 전환되기도 합니다. 혈중 반감기가 짧은 편입니다.
• MK-7 (메나퀴논-7): 긴 측쇄를 가지며 주로 발효 식품, 특히 일본의 낫토에 풍부하게 함유되어 있습니다. MK-7은 MK-4에 비해 혈중 반감기가 길어 체내에 더 오래 머무르며 지속적으로 작용할 수 있다는 장점이 연구를 통해 제시되고 있습니다. 이는 오스테오칼신과 MGP와 같은 비타민 K 의존성 단백질의 지속적인 카르복실화에 더 효과적일 수 있음을 시사합니다.

 

일부 연구에서는 MK-7이 MK-4나 K1보다 오스테오칼신의 카르복실화 상태를 개선하는 데 더 효과적이라는 결과를 보이기도 했습니다. 이러한 차이는 형태별 흡수율, 체내 분포, 그리고 대사 속도 등 생체 이용률의 차이에서 기인하는 것으로 해석될 수 있습니다.

 

임상 연구 결과들

여러 임상 연구에서 비타민 K2 보충이 골밀도(Bone Mineral Density, BMD) 감소를 늦추거나 골절 위험을 감소시키는 데 긍정적인 영향을 미칠 수 있음이 보고되었습니다. 특히 폐경 후 여성이나 골다공증 환자를 대상으로 한 연구에서 비타민 K2(주로 MK-4 또는 MK-7 형태) 투여가 불완전 카르복실화 오스테오칼신 수치를 낮추고 골강도를 개선하는 경향을 보였습니다.

 

물론 모든 연구 결과가 일관적인 것은 아니며, 연구 설계, 참여자의 특성, 비타민 K2의 형태와 용량, 연구 기간 등에 따라 결과의 차이가 나타날 수 있습니다. 하지만 비타민 K2가 뼈 기질 단백질의 활성화를 통해 칼슘 대사에 필수적인 역할을 수행하며, 이는 결과적으로 뼈의 무기질화와 강도 유지에 중요한 기여를 한다는 근본적인 메커니즘은 확고히 지지받고 있습니다. 따라서 비타민 K2는 최근 뼈 건강을 위한 핵심적인 영양소로서 과학계에서 그 중요성이 더욱 부각되고 있는 추세라고 정리할 수 있겠습니다.

 

참고: 비타민 K가 중요한 이유? 칼슘 패러독스! | 비타민 K2 효능

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