사람들은 보통 근육만 성장한다고 생각하지 뼈의 성장은 생각하지 못한다. 어쩌면 느낌상으로 뼈는 성인이 되면 그냥 퇴화만 하는 기관인 것처럼 생각이 든다. 하지만 뼈 역시 성장한다.
그런데 뼈의 성장에서 재밌는 점은 구조 역시 최적화된다는 것이다. 우리가 흔히 성장이라고 하면 양의 성장만을 생각하는 경우가 많다. 예컨대 근성장도 근육의 양이 늘어나는 근비대를 주로 생각하는 것처럼. 뼈는 하중을 받으면 그 하중에 맞춰서 구조가 변화되는데 이를 울프의 법칙이라고 한다.
울프의 법칙
울프의 법칙은 독일 의사 율리우스 볼프가 만든 이론이다. 뼈는 가해지는 하중에 맞춰서 적응한다는 것이다. 뼈는 속된 말로 겉바속촉 (...)이라고 할 수 있다. 겉에는 밀도가 높은 치밀골(cortical bone)과 안에는 밀도가 상대적으로 낮은 해면골(cancellous bone, trabecular bone)로 이루어져 있다. 겉바속촉 구조는 같은 질량 대비 높은 굽힘 강성을 보유한 좋은 구조다.
그래서 골절이 일어나지 않는 하중이(미세골절 포함) 지속적으로 가해진다면 뼈의 치밀골은 두꺼워지고 해면골은 그 하중을 잘 지탱하도록 구조가 변한다. 위 뼈 사진에서도 보다시피 해면골이 랜덤하게 이어지는 게 아니라 중앙 부분은 크로스가 되는 등 어떤 패턴을 보이는 것을 알 수 있다. 이를 골재형성(bone remodeling) 과정이라 한다.
뼈는 단순히 양만 많다고 해서 좋은 건 아니다. 일단 그것을 유지하기 위한 에너지 비용도 큰 게 문제다. 인류에게 뼈 부러져서 다치거나 죽는 것보다도 빙하기를 버티는 게 더 큰 문제였으니까. 또한 극단적으로 뼈의 밀도가 높아지는 것도 질환인데 이를 골 경화증(osteosclerosis)이라고 한다. 이 경우 오히려 뼈가 더 잘 부러질 수 있다. 왜냐면 해면골이 스펀지처럼 충격 흡수 역할을 하지를 못하니깐. 이처럼 항상 모든 건 trade-off가 있다.
그렇기 때문에 뼈에 하중이 가해지지 않는다면 뼈의 밀도는 줄어들고 구조도 얇아진다. 심지어는 장기간 하중을 받지 않으면 구조가 끊어지기도 하는데 이는 퇴행성이라 회복이 불가능하다. 이는 중력 영향권에서 오래 떨어진 우주비행사들에게 나타나는 문제다. 1 이것이 왜 퇴행성이냐면, 끊어진 구조로는 하중이 전달되지 않기 때문에 그 이후에 어떤 운동을 하더라도 해당 구조를 복원하는 게 불가능하다. 골다공증이 무서운 퇴행성 질환이기도 한 이유다.
이렇듯 뼈는 use it or lose it의 대표적인 기관이다. 그래서 어렸을 때부터 적절하게 운동을 하여 뼈를 잘 지켜줄 필요가 있다.