고지방식이를 급여한 비만 마우스에서 luteolin이 화학적으로 유도한 대장암 발생에 미치는 영향 Effects of luteolin on chemical induced colon carcinogenesis in high fat diet-fed obese mouse원문보기
본 연구는 LUT이 고지방식이로 비만이 유도된 C57BL/6 마우스의 대장암 발생에 미치는 영향을 분석하기 위해 실험동물을 각 10마리씩 정상식이 (ND)군, 고지방식이 (HFD)군, HFD + 0.0025% LUT 보충 (HFD LL)군, 그리고 HFD + 0.005% LUT 보충 (HFD HL)군의 4군으로 분류하였다. 각 실험군은 AOM을 1회 복강 주사하고 AOM 투여 1주일 후 총 3 cycle의 1 ~ 2% 농도의 DSS를 음용수로 공급하여 대장암을 유발하였다. 실험식이는 AOM 발암시점부터 총 11주간 급여하였다. 연구결과, 군간 식이섭취량의 차이는 없었으나 HFD 급여군에서 체중과 식이효율의 유의적인 증가가 나타났으며 HFD군과 비교했을 때 LUT 보충에 따른 체중의 변화는 없었다. 그러나 LUT 보충은 ND군에 비해 HFD군에서 나타난 대장 무게/길이 비, 대장종양 수, 혈장 $TNF-{\alpha}$ 농도, 대장 iNOS와 COX-2 발현을 유의적으로 감소시켰으며 그 효과는 HFD HL군이 HFD LL군보다 높았다. 이러한 결과는 체중조절과는 별개로 LUT이 고지방식이에 의한 대장의 염증반응 억제를 통하여 비만과 연관된 대장암 발생을 억제할 수 있음을 제시하며 향후 비만에 의한 인슐린 저항성 및 adipokine 분비, 그리고 장내 균총 변화에 따른 대장 점막세포 증식과 대장암 발생에 LUT이 어떤 영향을 미치는지에 대한 연구를 더 깊이 있게 수행한다면 비만으로 인한 대장암 발생에 LUT이 효과적인 화학적 예방 (chemoprevention)제로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
본 연구는 LUT이 고지방식이로 비만이 유도된 C57BL/6 마우스의 대장암 발생에 미치는 영향을 분석하기 위해 실험동물을 각 10마리씩 정상식이 (ND)군, 고지방식이 (HFD)군, HFD + 0.0025% LUT 보충 (HFD LL)군, 그리고 HFD + 0.005% LUT 보충 (HFD HL)군의 4군으로 분류하였다. 각 실험군은 AOM을 1회 복강 주사하고 AOM 투여 1주일 후 총 3 cycle의 1 ~ 2% 농도의 DSS를 음용수로 공급하여 대장암을 유발하였다. 실험식이는 AOM 발암시점부터 총 11주간 급여하였다. 연구결과, 군간 식이섭취량의 차이는 없었으나 HFD 급여군에서 체중과 식이효율의 유의적인 증가가 나타났으며 HFD군과 비교했을 때 LUT 보충에 따른 체중의 변화는 없었다. 그러나 LUT 보충은 ND군에 비해 HFD군에서 나타난 대장 무게/길이 비, 대장종양 수, 혈장 $TNF-{\alpha}$ 농도, 대장 iNOS와 COX-2 발현을 유의적으로 감소시켰으며 그 효과는 HFD HL군이 HFD LL군보다 높았다. 이러한 결과는 체중조절과는 별개로 LUT이 고지방식이에 의한 대장의 염증반응 억제를 통하여 비만과 연관된 대장암 발생을 억제할 수 있음을 제시하며 향후 비만에 의한 인슐린 저항성 및 adipokine 분비, 그리고 장내 균총 변화에 따른 대장 점막세포 증식과 대장암 발생에 LUT이 어떤 영향을 미치는지에 대한 연구를 더 깊이 있게 수행한다면 비만으로 인한 대장암 발생에 LUT이 효과적인 화학적 예방 (chemoprevention)제로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
Purpose: Colorectal cancer, which is one of the most commonly diagnosed cancers in developing and developed countries, is highly associated with obesity. The association is largely attributed to changes to western style diets in those countries containing high-fat and high-energy. Luteolin (LUT) is ...
Purpose: Colorectal cancer, which is one of the most commonly diagnosed cancers in developing and developed countries, is highly associated with obesity. The association is largely attributed to changes to western style diets in those countries containing high-fat and high-energy. Luteolin (LUT) is a known potent inhibitor of inflammation, obesity, and cancer. In this study, we investigated the effects of LUT on chemical-induced colon carcinogenesis in high fat diet (HFD)-fed obese mice. Methods: Five-week-old male C57BL/6 mice received a single intraperitoneal injection of azoxymethane (AOM) at a dose of 12.5 mg/kg body weight. Mice were then divided into four groups (n = 10) that received one of the following diets for 11 weeks after the AOM injection: normal diet (ND); HFD; HFD with 0.0025% LUT (HFD LL); HFD with 0.005% LUT (HFD HL). One week after AOM injection, animals received 1~2% dextran sodium sulfate in their drinking water over three cycles consisting of five consecutive days each that were separated by 16 days. Results: Body weight, ratio of colon weight/length, and tumor multiplicity increased significantly in the HFD group compared to the ND group. Luteolin supplementation of the HFD significantly reduced the ratio of colon weight/length and colon tumors, but not body weight. The levels of plasma $TNF-{\alpha}$ and colonic expression of inducible nitric oxide synthase (iNOS) and cyclooxygenase-2 protein increased in response to HFD, but were suppressed by LUT supplementation. Immunohistochemistry analysis also showed that iNOS expression was decreased by LUT. Conclusion: Consumption of LUT may reduce the risk of obesity-associated colorectal cancer by suppression of colonic inflammation.
Purpose: Colorectal cancer, which is one of the most commonly diagnosed cancers in developing and developed countries, is highly associated with obesity. The association is largely attributed to changes to western style diets in those countries containing high-fat and high-energy. Luteolin (LUT) is a known potent inhibitor of inflammation, obesity, and cancer. In this study, we investigated the effects of LUT on chemical-induced colon carcinogenesis in high fat diet (HFD)-fed obese mice. Methods: Five-week-old male C57BL/6 mice received a single intraperitoneal injection of azoxymethane (AOM) at a dose of 12.5 mg/kg body weight. Mice were then divided into four groups (n = 10) that received one of the following diets for 11 weeks after the AOM injection: normal diet (ND); HFD; HFD with 0.0025% LUT (HFD LL); HFD with 0.005% LUT (HFD HL). One week after AOM injection, animals received 1~2% dextran sodium sulfate in their drinking water over three cycles consisting of five consecutive days each that were separated by 16 days. Results: Body weight, ratio of colon weight/length, and tumor multiplicity increased significantly in the HFD group compared to the ND group. Luteolin supplementation of the HFD significantly reduced the ratio of colon weight/length and colon tumors, but not body weight. The levels of plasma $TNF-{\alpha}$ and colonic expression of inducible nitric oxide synthase (iNOS) and cyclooxygenase-2 protein increased in response to HFD, but were suppressed by LUT supplementation. Immunohistochemistry analysis also showed that iNOS expression was decreased by LUT. Conclusion: Consumption of LUT may reduce the risk of obesity-associated colorectal cancer by suppression of colonic inflammation.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
다음으로 LUT이 비만에 의한 대장암 발생을 억제할 수 있는 기전을 알아보기 위하여 혈장과 대장 조직의 염증 지표들을 분석해 보았다. DSS 급여에 의한 대장염 유발과 고지방식이 급여에 의한 비만은 모두 염증상태를 유발하고 이는 대장 상피세포의 증식에 기여할 수 있는 것으로 알려져 있다.
이러한 선행연구결과들을 보았을 때 LUT는 비만과 연관된 대장암 발생을 예방하는 효과가 있을 것으로 기대가 되나 아직까지 in vivo 동물실험에서 이를 규명한 연구는 보고된 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 고지방식이를 급여한 마우스 에서 LUT의 첨가가 대장암 발생에 미치는 영향에 대해서 염증반응을 중심으로 분석해 보았다.
4,5 최근 우리나라의 대장암 발생율의 증가도 식생활의 서구화와 비만 인구의 증가와 무관하지 않은 것으로 보이며 대장암 예방과 치료를 위한 수단으로 안전하고 부작용이 없는 식품성분의 발굴 및 개발에 많은 관심이 집중되고 있다. 따라서 본 연구에서는 대장을 포함하여 간, 폐, 유방 등 다양한 암 종에서 강한 항염증 및 항암 활성을 보일뿐만 아니라 여러 폴리페놀화합물 중에서도 항비만 효능이 뛰어난 것으로 알려진17 LUT이 비만과 연관된 대장암 발생을 억제하는지 알아보고자 실험을 진행하였으며 고지방식이를 급여한 비만 마우스에서 LUT이 지방섭취증 가에 따른 대장암 발생증가를 억제한다는 결과를 처음으로 보고하는 바이다.
제안 방법
15 사람 대장암 세포주인 HT-29 세포에서 LUT는 항산화활성과 mitogen-activated protein kinase 신호전달체계를 활성화시킴으로써 HT-29 세포의 cell cycle arrest와 apoptosis를 유도하였고35 HCT-15 colon adenocarcinoma 세포에서는 Wnt/β-catenin/GSK-3β 신호전달체계와 연관되어 세포증식을 억제36시키고 apoptosis37를유도하였다.
실험동물은 12시간 명암주기를 유지하고, 항온 (25 ± 2℃), 항습 (50 ± 5%) 환경에서 사육하였다. 1일 1회 식이섭취량을 기록하고, 주 1회 체중을 측정하였다. 본 연구에서 수행된 동물실험은 대구가톨릭대학교 동물실험 윤리위원회 승인을 얻어 수행하였다 (IACUC-2017-067).
1주일 적응기간 후 마우스들이 6주령이 되었을 때 체중 kg 당 12.5 mg의 AOM (Sigma-Aldrich Korea Ltd, Yongin, Korea)을 1회 복강 주사하였다. AOM 투여 1주일 후 총 3 cycle의 DSS (MP Biomedicals Korea, Seoul, Korea)를 음용수로 공급하였다.
24,25 고지방식이의 급여와 LUT 보충이 DSS 공급에 의한 대장 염증반응에 영향을 주었는지를 알아보기 위하여 동물 희생 후 대장을 적출하여 길이와 무게를 측정하였다.
5 mg의 AOM (Sigma-Aldrich Korea Ltd, Yongin, Korea)을 1회 복강 주사하였다. AOM 투여 1주일 후 총 3 cycle의 DSS (MP Biomedicals Korea, Seoul, Korea)를 음용수로 공급하였다. 처음 두 cycle은 2% DSS를 공급하였고 동물건강상태의 악화로 마지막 1 cycle은 1% DSS를 공급하였다.
HFD와 LUT의 급여가 대장 종양의 발생에 영향을 미치는지 확인하기 위하여 대장 전체의 종양수를 측정하였다. 총 종양 수는 ND군이 14.
적출한 대장은 길이대로 잘라 열어 편 후 생리식염수로 세척하고. proximal, middle, distal의 세 부분으로 구분한 후 종양수를 측정하였다.
005% LUT 보충 (HFD HL)군의 4군으로 분류하 였다. 각 실험군은 AOM을 1회 복강 주사하고 AOM 투여 1주일 후 총 3 cycle의 1 ~ 2% 농도의 DSS를 음용수로 공급하여 대장암을 유발하였다. 실험식이는 AOM 발암시점 부터 총 11주간 급여하였다.
단백질 발현 량은 enhanced luminol-based chemiluminescent kit (Bio Science technology, Pohang, Korea)를 사용하여 CP-BU NEW film (AGFA, Seoul, Korea)에 노출시켜 검출하였다. 검출된 단백질은 Gel Doc-It TS (UVP, Upland, CA, USA) 를 이용하여 Vision Work Software로 정량하였다.
1% TBST로 10분 동안 3회 세척한 후 1:1000 비율로 희석한 horseradish peroxidase-conjugated anti-rabbit (Santa Cruz Biotechnology, Heidelberg, Germany) 2차 항체를 사용하여 상온에서 1시간 배양하였다. 단백질 발현 량은 enhanced luminol-based chemiluminescent kit (Bio Science technology, Pohang, Korea)를 사용하여 CP-BU NEW film (AGFA, Seoul, Korea)에 노출시켜 검출하였다. 검출된 단백질은 Gel Doc-It TS (UVP, Upland, CA, USA) 를 이용하여 Vision Work Software로 정량하였다.
대장의 단백질을 추출하기 위하여 조직 0.2 g당 1 ml의 radioimmunoprecipitation assay buffer (RIPA buffer, 0.1% SDS, 1% Triton X-100, 0.5% Sodium deoxycholate, 50 mM Tris [pH 7.5], 150 mM NaCl, 50 mM NaF, 0.5 M EDTA, 0.1 M EGTA)를 넣고 균질화기기를 사용하여 대장조직을 균질화 하였다.
혈액은 4℃에서 13,200 rpm의 속도로 10분간 원심 분리하여 혈장을 분리한 후 -80℃ 급속 냉동고에서 실험 전까지 보관하였다. 맹장에서 직장까지 대장을 적출하여 자로 길이를 측정한 후 차가운 생리식염수로 내강을 세척하고 무게를 측정하였다. 적출한 대장은 길이대로 잘라 열어 편 후 생리식염수로 세척하고.
먼저, 실험식이의 급여와 대장암 유발에 따른 식이섭취 량과 체중의 변화를 확인하기 위하여 총 11주의 실험기간 동안 1일 평균 식이섭취량, 체중증가량, 그리고 식이효율을 측정하였다. 동물의 1일 평균 식이 섭취량은 실험군들 간에 유의적인 차이를 보이지 않았다 (Table 2).
본 연구는 LUT이 고지방식이로 비만이 유도된 C57BL/6 마우스의 대장암 발생에 미치는 영향을 분석하기 위해 실험동물을 각 10마리씩 정상식이 (ND)군, 고지방식이 (HFD)군, HFD + 0.0025% LUT 보충 (HFD LL)군, 그리고 HFD + 0.005% LUT 보충 (HFD HL)군의 4군으로 분류하 였다. 각 실험군은 AOM을 1회 복강 주사하고 AOM 투여 1주일 후 총 3 cycle의 1 ~ 2% 농도의 DSS를 음용수로 공급하여 대장암을 유발하였다.
수컷 5주령 C57BL/6 마우스를 코아텍 바이오 (Busan, Korea)에서 구입하여 1주 동안 고형사료를 급여하며 실험 환경에 적응시켰다. 이 후 난괴법 (randomized complete block design)에 의해 10마리씩 총 4개의 군으로 나누었다: 정상식이 (normal diet, ND)군, 고지방식이 (high fat diet, HFD, 지방함량: 총 열량의 40%)군, HFD+0.0025% LUT 보충 (HFD LL)군, 그리고 HFD+0.005% LUT 보충 (HFD HL)군. 실험식이는 AIN-76A diet 구성을 바탕으로 Table 1과 같이 제조하였다.
파라핀으로 포매한 뒤 4 μm 두께로 절편하고 inducible nitric oxide synthase (iNOS) 항체를 이용하여 면역염색 하였다.
혈장 TNF-α는 Mouse Tumor Necrosis Factor-alpha Ready-SET-Go! kit (eBioscience, San Diego, CA, USA)를사용하여 제조사의 설명서를 따라서 측정하였다.
희생 전 12시간 절식 후 실험동물은 CO2로 마취한 후복부 대정맥으로부터 헤파린 처리된 주사기를 사용하여 채혈하였다. 혈액은 4℃에서 13,200 rpm의 속도로 10분간 원심 분리하여 혈장을 분리한 후 -80℃ 급속 냉동고에서 실험 전까지 보관하였다.
대상 데이터
수컷 5주령 C57BL/6 마우스를 코아텍 바이오 (Busan, Korea)에서 구입하여 1주 동안 고형사료를 급여하며 실험 환경에 적응시켰다. 이 후 난괴법 (randomized complete block design)에 의해 10마리씩 총 4개의 군으로 나누었다: 정상식이 (normal diet, ND)군, 고지방식이 (high fat diet, HFD, 지방함량: 총 열량의 40%)군, HFD+0.
각 cycle은 DSS 공급 5일후 휴식기간 16일로 구성하였다. 실험식이는 AOM 발암시점부터 총 11주간 급여하였다.
각 cycle은 DSS 공급 5일후 휴식기간 16일로 구성하였다. 실험식이는 AOM 발암시점부터 총 11주간 급여하였다.
데이터처리
Significant differences are indicated by different letters in a row at p < 0.05 as determined by Duncan’s multiple range test.
각 군간의 분석 항목별 차이는 일원배치분산분석 (one-way analysis of variance)을 실시하였으며, 각 군들 사이에 유의한 차이가 있는 경우, 유의 수준 p < 0.05 에서 Duncan's multiple range test로 사후검정을 하였다.
실험의 모든 결과는 평균값 ± 표준오차로 나타내었고 통계분석은 SPSS 통계 처리 프로그램 version 19 (IBM Corp., Chicago, IL, USA)를 사용하였다.
이론/모형
005% LUT 보충 (HFD HL)군. 실험식이는 AIN-76A diet 구성을 바탕으로 Table 1과 같이 제조하였다. 실험동물은 12시간 명암주기를 유지하고, 항온 (25 ± 2℃), 항습 (50 ± 5%) 환경에서 사육하였다.
성능/효과
45배 더 증가하는 것으로 나타났다.28 대장 암의 발생에 보다 직접적으로 영향을 미치는 것으로 보이는 복부비만의 경우 허리둘레가 10 cm 증가할 때마다 남자와 여자에서 대장암 발생율이 각각 33%, 16% 증가하였고, 허리/엉덩이 둘레비율은 0.1 증가할 때마다 남녀 각각 대장암 발생율이 43%, 20% 증가하였다.29
한편, 대장암의 발생은 총 식이지방 공급량 뿐만 아니라 식이 지방을 구성하는 지방산의 종류에 따라서 다른 결과가 나타나기도 하는데,32 포화지방산의 공급은 대장암의 발생을 촉진하는 것으로 알려져 있지만,33 n-3계 지방산이 풍부한 어유의 공급은 대장암의 발생을 억제한다고 보고된 바 있다.34 본 연구에서는 포화지방산인 lard를 40%로 공급하였으며, ND군에 비해 HFD군에서 대장 종양 발생 수가 132% 증가하였다.
Caco-2 세포에서는 DNA 손상복구를 증진시 킴으로써 DNA를 산화적 손상으로부터 보호하는 효과를 보였다.38 AOM으로 유도한 대장암 동물모델에서 LUT를 1.2 mg/kg body weight로 3주간 매일 경구투여하였을 때 AOM 투여에 의해 증가되었던 mitochondria 에너지 산화 효소들39과 matrix metalloproteinase (MMP)-2와 MMP-9의 발현은 억제하고 MMP 억제단백질인 tissue inhibitor of MMP-2 발현은 오히려 증가40시킴으로써 대장암 치료제로서의 가능성도 제시되었다.
5 총 섭취열량 중 60%를 지방으로 공급하여 비만이 유도된 마우스에게 발암제인 azoxymethan (AOM)을 처리했을 때 대조군에 비해 aberrant crypt foci (ACF)의 발달이 증가하였으며,6 AOM-dextran sodium sulfate (DSS) 대장암 모델에서도 고지방식이 급여군이 정상식이 급여군에 비해 대장 종양수가 현저히 증가하였다.
2). HFD에 LUT을 보충한 HFD LL, HFD HL군에서는 두 군 모두 대장 종양 발생수가 ND군 수준으로 감소하였다. 이는 LUT보충이 HFD에 의해 비만이 유도된 쥐에서 대장암 발생을 억제할 수 있음을 제시한다.
그러나 LUT 보충은 ND 군에 비해 HFD군에서 나타난 대장 무게/길이 비, 대장종양 수, 혈장 TNF-α 농도, 대장 iNOS와 COX-2 발현을 유의적으로 감소시켰으며 그 효과는 HFD HL군이 HFD LL 군보다 높았다.
5,9,10 LUT는 고지방식이유도 비만 마우스 모델에서 갈색 지방과 백색 지방조직의 열발생 유전자 발현을 증가시킴으로써 에너지 소비를 증가시키고16 AMP activated protein kinase 신호전달체계와 peroxisome proliferator- activated receptor γ를 활성화시켜 비만에 의한 인슐린 저항성을 개선18,19시키는 것으로 보고된 바 있다. 그러나 본 연구에서는 Kwon 등17이 보고한 바와 달리 HFD군과 LUT 급여군 사이에 체중의 차이는 나타나지 않았음에도 불구하고 LUT는 고지방식이에 의한 대장종양발생수를 효과적으로 억제하였다. 이는 LUT이 체중감량의 효과와는 독립적으로 대장암 발생을 예방할 수 있는 효능이 있는 것으로 사료된다.
급 · 만성 염증상태에서 증가하는 대표적인 염증 지표로 혈장 TNF-α와 대장조직의 iNOS, 그리고 COX-2 단백질 발현량을 분석한 결과, 혈장 TNF-α의 농도는 ND 군에 비해 HFD군에서 유의적으로 증가하였으며 HFD군에 비해 HFD LL, HFD HL군에서는 ND군 수준으로 감소하였다 (Fig. 3A).
3A). 대장조직 iNOS의 발현은 ND군보다 HFD군에서 유의적으로 증가하였고 HFD LL, HFD HL군에서의 발현은 HFD군에 비해 용량 비례적으로 감소하였다 (Fig. 3B). COX-2의 발현은 ND군에 비하여 HFD군에서 감소하였으나 HFD LL, HFD HL군에서 COX-2의 발현은 iNOS와 마찬가지로 HFD군에 비해 LUT의 용량에 비례하여 감소하였다.
COX-2의 발현은 ND군에 비하여 HFD군에서 감소하였으나 HFD LL, HFD HL군에서 COX-2의 발현은 iNOS와 마찬가지로 HFD군에 비해 LUT의 용량에 비례하여 감소하였다. 대장조직을 iNOS 항체로 면역염색한 결과에서도 ND군에 비해 HFD군에서 positive한 iNOS 염색부가 증가하였으며 HFD군에 비해 HFD LL, HFD HL군에서는 iNOS 염색부가 역시 LUT 용량 비례적으로 감소하는 것을 확인하였다 (Fig. 3C).
Rankin 등41은 체중감량을 위한 식단에서 동일열량의 고탄수화물 저지방 식이군과 저탄수화물 고지방 식이군을 비교하였을 때 저탄수화물 고지방 식이군에서 더 많은 체중감량이 있었음에도 불구하고 체내 염증을 나타내는 지표인 C-reactive protein (CRP)의 농도는 오히려 25% 증가하였음을 보고하였다. 또한 Balb/c 마우스에 서구화된 식이를 급여하였을 때 대조군에 비해 체중증가는 비슷하였으나 DSS-유도 대장염 및 대식세포의 침윤이 더 현저하게 나타났고 대장종양 발생수도 더 많았다.42 이러한 결과들은 체중과 관계없이 고지방식이에 의한 대장의 염증반응의 증가가 대장암 발생의 독립적인 위험인자로 작용할수 있음을 제시한다고 볼 수 있다.
동물의 1일 평균 식이 섭취량은 실험군들 간에 유의적인 차이를 보이지 않았다 (Table 2). 실험 시작시 군별 동물들의 체중은 차이가 없었으며 실험 종료시점 에는 HFD를 급여한 세 군의 동물체중이 ND군에 비해 유의적으로 증가하였다. 식이효율도 HFD 급여군들에서 ND 군보다 높게 나타났다.
실험식이는 AOM 발암시점 부터 총 11주간 급여하였다. 연구결과, 군간 식이섭취량의 차이는 없었으나 HFD 급여군에서 체중과 식이효율의 유의적인 증가가 나타났으며 HFD군과 비교했을 때 LUT 보충에 따른 체중의 변화는 없었다. 그러나 LUT 보충은 ND 군에 비해 HFD군에서 나타난 대장 무게/길이 비, 대장종양 수, 혈장 TNF-α 농도, 대장 iNOS와 COX-2 발현을 유의적으로 감소시켰으며 그 효과는 HFD HL군이 HFD LL 군보다 높았다.
총 종양 수는 ND군이 14.6 ± 0.4개, HFD군이 19.3 ± 0.7개, HFD LL군이 12.2 ± 0.4개, HFD HL군이 11.7 ± 0.4개로 HFD군에서 가장 많은 종양이 발생하였다 (Fig. 2).
24,25 고지방식이의 급여와 LUT 보충이 DSS 공급에 의한 대장 염증반응에 영향을 주었는지를 알아보기 위하여 동물 희생 후 대장을 적출하여 길이와 무게를 측정하였다. 측정결과, ND군에 비해 HFD군에서 대장 길이의 감소 및 대장 무게의 증가가 나타났고 (길이 대비 무게 비율 증가) HFD 에 LUT의 첨가는 용량 비례적으로 대장 길이 대 무게 비율을 감소시켜 HFD HL군의 비율은 ND군과 유사한 수준으로 감소하였다 (Fig. 1). 이러한 결과는 HFD의 급여는 DSS에 의한 대장염증반응을 악화시킨 반면, LUT의 보충은 HFD에 의해 악화된 대장염을 완화시킨 것으로 보인다.
후속연구
그러나 LUT 보충은 ND 군에 비해 HFD군에서 나타난 대장 무게/길이 비, 대장종양 수, 혈장 TNF-α 농도, 대장 iNOS와 COX-2 발현을 유의적으로 감소시켰으며 그 효과는 HFD HL군이 HFD LL 군보다 높았다. 이러한 결과는 체중조절과는 별개로 LUT이 고지방식이에 의한 대장의 염증반응 억제를 통하여 비만과 연관된 대장암 발생을 억제할 수 있음을 제시하며 향후 비만에 의한 인슐린 저항성 및 adipokine 분비, 그리고 장내 균총 변화에 따른 대장 점막세포 증식과 대장암 발생에 LUT이 어떤 영향을 미치는지에 대한 연구를 더 깊이 있게 수행한다면 비만으로 인한 대장암 발생에 LUT이 효과적인 화학적 예방 (chemoprevention)제로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Luteolin은 어느 식품에 많이 함유되어 있는가?
Luteolin (3', 4', 5', 7-tetrahydroxyflavone, LUT)은 flavonoids에 속하는 phytochemical의 하나로 로즈마리, 타임, 세이지, 카모마일과 같은 허브나 셀러리, 파슬리, 브로콜리, 양배추, 사과껍질, 양배추, 양파, 고추 등의 녹황색 채소에 풍부히 함유되어있다.11 LUT의 생리활성기능으로는 항산화,12 항염증,13 항당뇨14 등으로 다양하며, 대장암을 포함하여 여러 암 종에 대해서도 강한 항암 작용을 가지는 것으로 알려져 있다.
LUT의 생리활성기능에는 어떤것들이 있는가?
Luteolin (3', 4', 5', 7-tetrahydroxyflavone, LUT)은 flavonoids에 속하는 phytochemical의 하나로 로즈마리, 타임, 세이지, 카모마일과 같은 허브나 셀러리, 파슬리, 브로콜리, 양배추, 사과껍질, 양배추, 양파, 고추 등의 녹황색 채소에 풍부히 함유되어있다.11 LUT의 생리활성기능으로는 항산화,12 항염증,13 항당뇨14 등으로 다양하며, 대장암을 포함하여 여러 암 종에 대해서도 강한 항암 작용을 가지는 것으로 알려져 있다.15 한편, 최근 여러 in vivo와 in vitro 실험에서 LUT는 갈색지방조직의 열발생 및 에너지 소비 증가,16 체중 및 체지방량 감소,17 인슐린 저항성 개선,18,19 지방세포염증반응 억제20 등 식이성 비만에 따른 여러 증상들을 개선하는 효능이 뛰어남이 밝혀지고 있다.
LUT는 비만과 연관된 대장암 발생을 예방하는 효과가 있을 것이라고 예상한 이유는 무엇인가?
11 LUT의 생리활성기능으로는 항산화,12 항염증,13 항당뇨14 등으로 다양하며, 대장암을 포함하여 여러 암 종에 대해서도 강한 항암 작용을 가지는 것으로 알려져 있다.15 한편, 최근 여러 in vivo와 in vitro 실험에서 LUT는 갈색지방조직의 열발생 및 에너지 소비 증가,16 체중 및 체지방량 감소,17 인슐린 저항성 개선,18,19 지방세포염증반응 억제20 등 식이성 비만에 따른 여러 증상들을 개선하는 효능이 뛰어남이 밝혀지고 있다. 이러한 선행연구결과들을 보았을 때 LUT는 비만과 연관된 대장암 발생을 예방하는 효과가 있을 것으로 기대가 되나 아직까지 in vivo 동물실험에서 이를 규명한 연구는 보고된 바가 없다.
참고문헌 (49)
World Cancer Research Fund; American Institute for Cancer Research. Food, nutrition, physical activity, and the prevention of cancer: a global perspective. Washington, D.C.: WCRF/AICR; 2007.
Haggar FA, Boushey RP. Colorectal cancer epidemiology: incidence, mortality, survival, and risk factors. Clin Colon Rectal Surg 2009; 22(4): 191-197.
Na SY, Myung SJ. Obesity and colorectal cancer. Korean J Gastroenterol 2012; 59(1): 16-26.
Padidar S, Farquharson AJ, Williams LM, Kearney R, Arthur JR, Drew JE. High-fat diet alters gene expression in the liver and colon: links to increased development of aberrant crypt foci. Dig Dis Sci 2012; 57(7): 1866-1874.
Sung MK, Yeon JY, Park SY, Park JH, Choi MS. Obesityinduced metabolic stresses in breast and colon cancer. Ann N Y Acad Sci 2011; 1229: 61-68.
Schlesinger S, Lieb W, Koch M, Fedirko V, Dahm CC, Pischon T, Nothlings U, Boeing H, Aleksandrova K. Body weight gain and risk of colorectal cancer: a systematic review and meta-analysis of observational studies. Obes Rev 2015; 16(7): 607-619.
Liu Z, Brooks RS, Ciappio ED, Kim SJ, Crott JW, Bennett G, Greenberg AS, Mason JB. Diet-induced obesity elevates colonic TNF- ${\alpha}$ in mice and is accompanied by an activation of Wnt signaling: a mechanism for obesity-associated colorectal cancer. J Nutr Biochem 2012; 23(10): 1207-1213.
Ashokkumar P, Sudhandiran G. Protective role of luteolin on the status of lipid peroxidation and antioxidant defense against azoxymethane-induced experimental colon carcinogenesis. Biomed Pharmacother 2008; 62(9): 590-597.
Nishitani Y, Yamamoto K, Yoshida M, Azuma T, Kanazawa K, Hashimoto T, Mizuno M. Intestinal anti-inflammatory activity of luteolin: role of the aglycone in NF- ${\kappa}B$ inactivation in macrophages co-cultured with intestinal epithelial cells. Biofactors 2013; 39(5): 522-533.
Pandurangan AK, Esa NM. Luteolin, a bioflavonoid inhibits colorectal cancer through modulation of multiple signaling pathways: a review. Asian Pac J Cancer Prev 2014; 15(14): 5501-5508.
Zhang X, Zhang QX, Wang X, Zhang L, Qu W, Bao B, Liu CA, Liu J. Dietary luteolin activates browning and thermogenesis in mice through an $AMPK/PGC1{\alpha}$ pathway-mediated mechanism. Int J Obes (Lond) 2016; 40(12): 1841-1849.
Kwon EY, Jung UJ, Park T, Yun JW, Choi MS. Luteolin attenuates hepatic steatosis and insulin resistance through the interplay between the liver and adipose tissue in mice with diet-induced obesity. Diabetes 2015; 64(5): 1658-1669.
Zhang L, Han YJ, Zhang X, Wang X, Bao B, Qu W, Liu J. Luteolin reduces obesity-associated insulin resistance in mice by activating $AMPK{\alpha}$ 1 signalling in adipose tissue macrophages. Diabetologia 2016; 59(10): 2219-2228.
Ding L, Jin D, Chen X. Luteolin enhances insulin sensitivity via activation of $PPAR{\gamma}$ transcriptional activity in adipocytes. J Nutr Biochem 2010; 21(10): 941-947.
Nepali S, Son JS, Poudel B, Lee JH, Lee YM, Kim DK. Luteolin is a bioflavonoid that attenuates adipocyte-derived inflammatory responses via suppression of nuclear factor- ${\kappa}B$ /mitogen-activated protein kinases pathway. Pharmacogn Mag 2015; 11(43): 627-635.
Cooper HS, Murthy SN, Shah RS, Sedergran DJ. Clinicopathologic study of dextran sulfate sodium experimental murine colitis. Lab Invest 1993; 69(2): 238-249.
Cooper HS, Murthy S, Kido K, Yoshitake H, Flanigan A. Dysplasia and cancer in the dextran sulfate sodium mouse colitis model. Relevance to colitis-associated neoplasia in the human: a study of histopathology, B-catenin and p53 expression and the role of inflammation. Carcinogenesis 2000; 21(4): 757-768.
Tanaka T, Kohno H, Suzuki R, Hata K, Sugie S, Niho N, Sakano K, Takahashi M, Wakabayashi K. Dextran sodium sulfate strongly promotes colorectal carcinogenesis in ApcMin/+ mice: inflammatory stimuli by dextran sodium sulfate results in development of multiple colonic neoplasms. Int J Cancer 2006; 118(1): 25-34.
Renehan AG, Soerjomataram I, Tyson M, Egger M, Zwahlen M, Coebergh JW, Buchan I. Incident cancer burden attributable to excess body mass index in 30 European countries. Int J Cancer 2010; 126(3): 692-702.
Moghaddam AA, Woodward M, Huxley R. Obesity and risk of colorectal cancer: a meta-analysis of 31 studies with 70,000 events. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2007; 16(12): 2533- 2547.
Martinez ME, Giovannucci E, Spiegelman D, Hunter DJ, Willett WC, Colditz GA. Leisure-time physical activity, body size, and colon cancer in women. Nurses' Health Study Research Group. J Natl Cancer Inst 1997; 89(13): 948-955.
Baltgalvis KA, Berger FG, Pena MM, Davis JM, Carson JA. The interaction of a high-fat diet and regular moderate intensity exercise on intestinal polyp development in Apc Min/+ mice. Cancer Prev Res (Phila) 2009; 2(7): 641-649.
Tang FY, Pai MH, Chiang EP. Consumption of high-fat diet induces tumor progression and epithelial-mesenchymal transition of colorectal cancer in a mouse xenograft model. J Nutr Biochem 2012; 23(10): 1302-1313.
Reddy BS. Types and amount of dietary fat and colon cancer risk: Prevention by omega-3 fatty acid-rich diets. Environ Health Prev Med 2002; 7(3): 95-102.
Dai W, Liu T, Wang Q, Rao CV, Reddy BS. Down-regulation of PLK3 gene expression by types and amount of dietary fat in rat colon tumors. Int J Oncol 2002; 20(1): 121-126.
van Beelen VA, Spenkelink B, Mooibroek H, Sijtsma L, Bosch D, Rietjens IM, Alink GM. An n-3 PUFA-rich microalgal oil diet protects to a similar extent as a fish oil-rich diet against AOM-induced colonic aberrant crypt foci in F344 rats. Food Chem Toxicol 2009; 47(2): 316-320.
Kang KA, Piao MJ, Ryu YS, Hyun YJ, Park JE, Shilnikova K, Zhen AX, Kang HK, Koh YS, Jeong YJ, Hyun JW. Luteolin induces apoptotic cell death via antioxidant activity in human colon cancer cells. Int J Oncol 2017; 51(4): 1169-1178.
Pandurangan AK, Dharmalingam P, Sadagopan SK, Ramar M, Munusamy A, Ganapasam S. Luteolin induces growth arrest in colon cancer cells through involvement of $Wnt/{\beta}$ -catenin/ $GSK-3{\beta}$ signaling. J Environ Pathol Toxicol Oncol 2013; 32(2): 131-139.
Lim DY, Jeong Y, Tyner AL, Park JH. Induction of cell cycle arrest and apoptosis in HT-29 human colon cancer cells by the dietary compound luteolin. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 2007; 292(1): G66-G75.
Ramos AA, Pereira-Wilson C, Collins AR. Protective effects of ursolic acid and luteolin against oxidative DNA damage include enhancement of DNA repair in Caco-2 cells. Mutat Res 2010; 692(1-2): 6-11.
Pandurangan AK, Ananda Sadagopan SK, Dharmalingam P, Ganapasam S. Luteolin, a bioflavonoid, attenuates azoxymethaneinduced effects on mitochondrial enzymes in BALB/c mice. Asian Pac J Cancer Prev 2014; 14(11): 6669-6672.
Pandurangan AK, Dharmalingam P, Sadagopan SK, Ganapasam S. Luteolin inhibits matrix metalloproteinase 9 and 2 in azoxymethane-induced colon carcinogenesis. Hum Exp Toxicol 2014; 33(11): 1176-1185.
Kim IW, Myung SJ, Do MY, Ryu YM, Kim MJ, Do EJ, Park S, Yoon SM, Ye BD, Byeon JS, Yang SK, Kim JH. Westernstyle diets induce macrophage infiltration and contribute to colitis-associated carcinogenesis. J Gastroenterol Hepatol 2010; 25(11): 1785-1794.
Clapper ML, Cooper HS, Chang WC. Dextran sulfate sodiuminduced colitis-associated neoplasia: a promising model for the development of chemopreventive interventions. Acta Pharmacol Sin 2007; 28(9): 1450-1459.
Park YH, Kim N, Shim YK, Choi YJ, Nam RH, Choi YJ, Ham MH, Suh JH, Lee SM, Lee CM, Yoon H, Lee HS, Lee DH. Adequate dextran sodium sulfate-induced colitis model in mice and effective outcome measurement method. J Cancer Prev 2015; 20(4): 260-267.
Randhawa PK, Singh K, Singh N, Jaggi AS. A review on chemical-induced inflammatory bowel disease models in rodents. Korean J Physiol Pharmacol 2014; 18(4): 279-288.
Takahashi M, Mutoh M, Kawamori T, Sugimura T, Wakabayashi K. Altered expression of beta-catenin, inducible nitric oxide synthase and cyclooxygenase-2 in azoxymethaneinduced rat colon carcinogenesis. Carcinogenesis 2000; 21(7): 1319-1327.
Yagihashi N, Kasajima H, Sugai S, Matsumoto K, Ebina Y, Morita T, Murakami T, Yagihashi S. Increased in situ expression of nitric oxide synthase in human colorectal cancer. Virchows Arch 2000; 436(2): 109-114.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.