미네랄에 대해 좀 더 자세히 (2부)
다량 미네랄들과 요로 결석과의 관계
'미네랄에 대해서 좀 더 자세히 (1부)'에 이어서 세부적인 얘기를 해볼까 한다.
혹 독자분들 중에 요로결석을 주로 보는 의사가 왜 미네랄 이야기를 하지? 하고 의아해하실지 모르겠다.
이전 글들에서 언급했지만 결론부터 말하자면, 요로결석은 단순히 소변에 돌이 생기는 문제가 아니라, 체내 대사 전체의 균형이 무너졌다는 신호라고 볼 수 있다. 의학적으로 요로결석은 일종의 ‘대사성 질환’이다. 칼슘, 옥살산, 요산, 시스틴 같은 물질들이 소변 속에 과도하게 농축되거나, 잘 용해되지 못하면서 결정이 만들어지고, 이 결정들이 점차 커지면서 결석으로 발전한다. 이 모든 과정은 체내 미네랄 대사의 이상, 수분과 전해질의 불균형, 산염기 상태의 변화 등과 긴밀하게 연결돼 있다.
특히, 미네랄의 종류와 균형은 대사 조절의 핵심적인 역할을 한다. 예를 들어 마그네슘은 옥살산 결석 형성을 막아주고, 칼륨은 소변의 pH를 조절해서 요산결석을 억제한다. 반면 나트륨은 너무 많으면 소변으로 칼슘 배출을 증가시켜 오히려 결석의 위험을 높일 수 있다. 이렇게 미네랄들 간의 상호작용은 매우 복잡하면서 결석 형성과 밀접하게 관련돼 있다.
단순히 결석을 제거하는 치료를 넘어서, 환자의 미네랄 대사 상태를 함께 살펴보고, 무너진 체내 균형을 회복시키는 방향으로 치료의 무게중심을 옮기고자 한다. 요로결석을 근본적으로 예방하고 재발을 막기 위해서는, 식이와 수분 섭취, 미네랄 섭취 상태, 그리고 생활습관 등 환자의 대사 환경 전체를 개선하는 접근이 꼭 필요하다. 필자가 미네랄과 대사 문제를 함께 이야기하는 이유도 바로 여기에 있다. 단순한 관심이 아니라, 요로결석이라는 문제의 본질적인 해법을 찾기 위한 과정임을 알아주었으면 한다.
그럼 본론으로 들어간다.
미네랄은 두 가지 종류로 나눌 수 있다. 하루에 섭취해야 하는 양을 기준으로 이런 구분을 둔다. 첫 번째는 다량미네랄(macrominerals)로, 일반적으로 하루에 100밀리그램(mg) 이상 비교적 많은 양이 필요하다. 두 번째는 미량미네랄(trace minerals)로, 하루 섭취량이 보통 100mg 미만이다.
필수 미네랄은 총 17가지가 있다고 알려져 있지만, 이에 대한 의견은 조금씩 다르다. 일반적으로는 7가지 다량미네랄과 10가지 미량미네랄이 필수 미네랄로 여겨진다.
이러한 필수 미네랄은 우리 몸에서 스스로 만들어낼 수 없기 때문에, 생명을 유지하려면 식사를 통해 반드시 섭취해야 한다. 이 외에도 최소 5가지 미네랄이 필수 미네랄로 간주될 수 있지만, 아직까지 공식적으로 인정받지 않았다.
그렇다면, 우리 몸에 필수적인 이 미네랄들은 어떤 역할을 하며, 왜 요로결석 환자에게 특히 중요한 걸까? 미네랄의 역할은 매우 다양하여 여기에서는 요로 결석과 미네랄이 어떻게 연관되어 있는지에 대해서 살펴보도록 하겠다. 내용이 많기에 이번 장에서는 다량 미네랄에 대해서 설명하고자 한다.
다량미네랄의 역할과 요로결석과의 연관성
대표적인 다량미네랄 7가지에는 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 칼륨(K), 나트륨(Na), 인(P), 염소(Cl), 황(S) 이 있다. 이들은 뼈와 근육의 구성, 신경 전달, 산염기 균형, 체액의 전해질 유지 등 기본적인 생리 기능을 조절하는 데 필수적인 요소들이다.
하나씩 살펴보겠다.
1> 칼슘(Calcium)
요로결석과 관련해서 가장 잘 알려진 미네랄은 칼슘이다. 칼슘은 대부분의 요로결석, 특히 전체 결석의 최대 75%를 차지하는 수산칼슘 결석(calcium oxalate stones)의 주요 성분 중 하나이다. 우리가 먹는 음식에는 ‘옥살산(또는 수산이라고도 부르고 영어로는 oxalate라고 함.)’이라는 성분이 들어 있는데, 이것이 체내에서 칼슘(calcium)과 결합하면 수산칼슘 결석(calcium oxalate stone)이 된다. 그래서 많은 분들이 ‘칼슘이 많으면 결석이 잘 생기지 않을까?’하는 생각을 사실지 모르겠다. 일리가 있다. 하지만 실제로 음식에서 칼슘을 적절히 섭취하는 것이 결석 예방에 도움이 된다. 오히려 칼슘 섭취가 지나치게 제한되면 장내에서 옥살산의 흡수가 늘어나 요로결석 위험이 더 높아질 수 있다.
2> 마그네슘(Magnesium)
마그네슘은 옥살산과 결합하여 소변 내 옥살산 농도를 낮추는 데 기여하며, 실제로 결정의 성장과 응집을 억제하는 작용을 하여 결석 형성을 방지하는 역할을 하는 등 결석 예방 보조제로 사용된다. (마그네슘이 옥살산과 먼저 결합하게 되면, 칼슘과 결합할 수 있는 옥살산의 양이 줄어들게 되어 결석이 생기는 것을 막는 데 도움이 된다.) 마그네슘 섭취가 높은 식단은 소변 내 수산칼슘의 과포화(supersaturation)를 줄이는 것과 관련이 있으며, 이는 결석 예방에 효과적이다.
또한 마그네슘은 스트레스와 관련된 신경 전달 및 스트레스성 대사 이상과 관련된 결석 발생을 억제하는 간접적인 역할을 한다. 좀 더 풀어서 설명하자면, 스트레스를 많이 받으면 몸 안에서 코티솔(cortisol)이라는 스트레스 호르몬이 증가하고, 이로 인해 혈압 상승, 인슐린 저항성, 칼슘 대사 이상 등이 발생한다. 이런 변화는 모두 결석 발생 위험을 높이는 대사 이상을 유발할 수 있다. 따라서, 마그네슘은 신경계를 안정시키고 스트레스 반응을 조절하는 데 관여하여, 이런 스트레스 유발 대사 이상을 줄이는 데 간접적으로 도움이 된다.
3> 칼륨(Potassium)
칼륨 역시 매우 중요한 미네랄이다. 칼륨은 주로 두 가지 방식으로 결석을 억제하는데 소변 속 칼슘 농도를 낮추고 결석 억제 물질인 시트레이트(구연산, citrate)를 증가시키는 방향으로 작용한다. 앞선 언급에서 칼슘은 가장 흔하게 결석을 만드는 물질 중 하나라고 했다. 여기서 칼륨을 많이 섭취하면 몸은 소변을 통해 칼슘을 덜 배출하게 된다. 칼륨을 많이 함유한 음식들은 대부분 알칼리성 식품들이 많은데 이를 통해서 체내 산-염기 균형을 중화시켜서 소변을 통한 칼슘 배출을 줄이는 효과를 갖는다. 다시 말해, 소변 속 칼슘 농도가 낮아지기 때문에 결석이 생기기 어려운 환경이 만들어진다.
특히 구연산칼륨(potassium citrate)의 형태로 섭취 시, 소변 내 구연산 농도를 높여 결석 생성을 억제하는 작용이 잘 알려져 있다. 이는 구연산이 칼슘과 결합하여 물에 녹지 않는 결정 형성을 막아주기 때문이다.
4>인(Phosphorus)
인은 칼슘과 함께 뼈를 구성하는 주요 미네랄이며, 혈중 그리고 소변 내에서 칼슘과 상호작용한다.
대부분의 인은 음식(특히 단백질 및 가공식품)을 통해 섭취되며, 흡수된 인은 신장을 통해 배설된다. 인의 섭취량이 많아지면 혈중 인 농도를 높이며, 이 변화는 칼슘의 소변 배출 증가(고칼슘뇨)로 이어질 수 있다. 이는 칼슘 기반 결석(CaOx, CaP)의 형성 위험을 증가시킨다. 하지만 인이 칼슘과 함께 소변에서 복합체를 형성할 경우, 결석 생성을 억제할 수 있다는 보고도 있다. 그래서 인이라는 미네랄은 칼슘 농도와의 균형에 따라 결석 유발 요인이 될 수도, 보호 인자가 될 수도 있다.
마그네슘은 소변 내에서 옥살산과 결합하여 수산칼슘 결정을 억제하는 중요한 역할을 한다고 했다. 하지만 일부 연구에서 고함량 인과 칼슘 식단이 소변 내 마그네슘 농도를 낮추는 경향이 있다 보고했으며, 이는 마그네슘의 결석 억제 작용이 감소될 수 있음을 시사한다. 인 섭취 역시 무조건 줄이거나 늘릴 문제가 아니라 칼슘 및 마그네슘과의 균형을 고려해야 함을 짐작할 수 있을 것이다.
5> 나트륨(Sodium)
나트륨(Na)은 칼슘만큼 요로 결석 형성과 매우 밀접한 관련이 있는 미네랄이다. 특히 나트륨 섭취가 지나친 경우 칼슘 배설 증가, 소변의 과포화 유도, 그리고 기타 미네랄과의 상호작용을 통해 결석 형성을 촉진하는 방향으로 작용할 수 있다.
정제염과 같은 식염 섭취 증가로 나트륨의 혈중 농도가 높아지면 신장에서 나트륨 재흡수량이 감소한다. 여기서 재흡수란 소변(밖)으로 배출한 것을 혈액(안) 쪽으로 다시 흡수하는 것을 말한다. 나트륨과 칼슘은 신장에서 함께 이동하기 때문에, 나트륨 재흡수가 줄어들면 칼슘 재흡수도 줄어들고, 그 결과 소변 내 칼슘 배출이 증가하게 된다. 이는 수산칼슘(CaOx) 및 인산칼슘(CaP) 결석의 주요 위험인자가 된다.
고나트륨 식이는 소변 내 구연산 농도를 낮출 수 있으며, 이는 결석 형성 위험을 추가로 증가시킬 수 있다. 또한 체내 수분을 유지하기 위해 일시적으로 소변을 농축시키는 작용을 하는데 농축된 소변에는 결석을 유발할 수 있는 물질(칼슘, 옥살산, 인산염 등)이 상대적으로 높아진다. 이로 인해 요중 결정화가 더 쉽게 이루어지고 결석 형성이 촉진될 수 있다
6> 황(Sulfur)
황은 주로 황 함유 아미노산(메티오닌, 시스테인)과 황산염(sulfate)의 형태로 섭취되며, 체내에서 단백질 합성, 해독, 산화환원 반응 등 다양한 대사 과정에 관여한다.
여러 연구에서 황산염(SO₄²⁻)은 소변 내 이온화 칼슘 농도를 감소시켜 칼슘 기반 결석(특히 수산칼슘)의 과포화도를 줄이는 데 기여할 수 있음이 시사되었다. 또한, 황산화된 해조류 유래 다당류의 경우 칼슘 옥살레이트 결정 형성을 억제하고, 요로 상피세포 손상과 염증을 줄이는 효과를 보여 요로결석 예방에 긍정적 영향을 미쳤다. 아울러, 황의 대사산물인 황화수소(H₂S)와 티오황산염(thiosulfate)는 항산화 및 항염 효과를 통해 결석 형성을 간접적으로 억제할 수 있음을 보였다.
단, 메티오닌 과잉 섭취 시 체내 산성화 및 칼슘 배설 증가가 유도될 수 있으므로 황 섭취 또한 균형이 중요하다. (고단백 식이가 결석 형성 위험을 높일 수 있는 기전중 하나로 제시되기도 한다.)
7> 염소(Chlorine)
염소는 나트륨과 함께 염화나트륨(NaCl)의 형태로 존재하며, 체내 전해질 균형과 삼투압 조절, 위산(HCl) 생성 등 여러 생리 기능에 필수적이다.
요로결석과의 직접적인 연관성은 크지 않지만, 염소는 나트륨과 함께 작용하기 때문에 과도한 염소 섭취(주로 정제염 형태)는 나트륨 과잉 섭취와 마찬가지로 칼슘 배설 증가, 소변 농축, 결석 유발 인자 증가로 이어질 수 있다. 또한, 체내 산-염기 균형에 영향을 주어 소변의 pH에 간접적인 영향을 미칠 수 있으며, 이는 인산칼슘이나 요산결석의 용해도에도 영향을 줄 수 있다. 일부 연구에서는 요로결석을 구성하는 주요 원소 중 하나로 염소가 포함되어 있음을 보고하였는데 이는 염소가 결석 형성 과정에 직접 관여할 수 있음을 암시한다.
결과적으로 염소 자체보다는 나트륨-염소 복합체로 작용하는 정제염 섭취량 관리가 결석 예방 측면에서 더 중요하다고 할 수 있다.
위에서 살펴본 바와 같이 칼슘, 마그네슘, 칼륨, 인, 나트륨, 황, 염소는 각기 다른 메커니즘을 통해 요로결석의 발생에 영향을 미친다. 미네랄 각각의 역할에 주목한 연구들을 보면 상반되는 결과를 보이는 혼란스러운 지점이 있다.
중요한 것은 단일 미네랄의 절대량보다도 상호 균형과 비율이다. 특정 미네랄의 과잉 또는 결핍은 다른 미네랄의 흡수와 작용을 방해하거나 상호작용을 왜곡시켜, 오히려 결석 형성 위험을 증가시킬 수 있다.
따라서, 결석 예방을 위해서는 단순히 칼슘만 피하거나 나트륨만 줄이는 것이 아니라, 전체적인 미네랄 균형을 고려한 식단과 수분 섭취 전략이 필요하다.
참고문헌>
1. Yiu, M., & To, K. (2009). Metabolic Aspects and Medical Treatment for Urinary Tract Stones.
2. Nutritional prevention and treatment of urinary tract stones (pp. 685–697). (2022). Elsevier eBooks. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-818540-7.00046-x
3. Rodgers A, Gauvin D, Edeh S, Allie-Hamdulay S, Jackson G, Lieske JC. Sulfate but not thiosulfate reduces calculated and measured urinary ionized calcium and supersaturation: implications for the treatment of calcium renal stones. PLoS One. 2014 Jul 25;9(7):e103602. doi: 10.1371/journal.pone.0103602. PMID: 25061988; PMCID: PMC4111609.
4. Curhan GC, Willett WC, Speizer FE, Spiegelman D, Stampfer MJ. Comparison of dietary calcium with supplemental calcium and other nutrients as factors affecting the risk for kidney stones in women. Ann Intern Med. 1997 Apr 1;126(7):497-504. doi: 10.7326/0003-4819-126-7-199704010-00001. PMID: 9092314.
5. Chen, X., Gu, L., Zeng, X., Sun, X., & Ouyang, J. (2024). Sulfated Pelvetia siliquosa Polysaccharides Inhibit CaOx Stone Formation by Inhibiting Calcium Oxalate Crystallization, Cellular Inflammation, and Crystal Adhesion.. Journal of agricultural and food chemistry. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.4c07044.
