[논문]고지방식이에서 일반식이로의 전환이 유방암의 성장 및 전이에 미치는 영향

박성화; 정인경; 김정현

doi:10.4163/jnh.2020.53.4.369

고지방식이에서 일반식이로의 전환이 유방암의 성장 및 전이에 미치는 영향
Effect of dietary changes from high-fat diet to normal diet on breast cancer growth and metastasis 원문보기

Journal of nutrition and health, v.53 no.4, 2020년, pp.369 - 380

박성화 (중앙대학교 체육교육과) , 정인경 (중앙대학교 체육교육과) , 김정현 (중앙대학교 체육교육과)

초록
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본 연구에서는 일반식이로의 식이 제한이 고지방식이로 촉진된 유방암의 성장과 전이에 미치는 영향과 그 기전을 알아보았다. 8주간 고지방식이를 섭취시킨 후 유방암을 유방 조직에 이식하거나 꼬리 정맥으로 통해 전이시켰으며, 암 생성 및 전이 후 HFC군은 고지방식이를, DR군은 일반식이로 전환시켜 사육하였다. 본 연구 결과, 원발성 유방암의 경우, HFC군과 DR군의 체중에는 차이가 없었으나 간과 비장, 신장 주변의 지방세포의 무게에서 유의한 차이를 보였다. DR군이 HFC군에 비해 유방암의 개시를 지연시켰으며, 유방암의 성장과 무게를 유의하게 감소시켰다. 일반식이로의 전환에 의한 유방암 성장 억제는 세포 분열 억제와 세포사멸을 조절하는 인자의 발현 감소에 의한 caspase-3의 활성 촉진에 의한 것으로 나타났다. 또한, 식이 제한은 폐로 전이된 유방암의 수를 유의미하게 감소시켰다. 본 실험 결과, 일반식이로의 제한은 고지방식이로 촉진된 유방암의 성장과 전이를 억제하는 효과를 나타내며, 이는 유방암 세포의 성장 억제와 사멸 유도에 의한 것으로 나타났다. 따라서, 유방암의 성장이나전이를 억제하기 위해서는 총 섭취 열량을 조절하고, 지방의 섭취량을 줄이는 균형 잡힌 식이를 섭취하도록 해야 할 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose: It has been previously reported that breast tumor incidence, growth, and metastasis are stimulated by high-fat diet but reduced by caloric restriction. However, few studies have elucidated the effects of dietary change from a high-fat diet after breast cancer initiation. Therefore, in this study, we attempted to provide practical assistance to breast cancer prevention and management by investigating the effects of dietary change from a high-fat diet to normal diet on breast cancer growth and metastasis. Methods: The experimental animals were divided into 2 groups (high-fat diet control [HFC] group and diet restriction [DR] group) and consumed a high-fat diet for 8 weeks. 4T1 cells were transplanted into subcutaneous fat or tail vein to measure the growth and metastasis of breast cancer. The HFC and DR groups continuously ingested either high-fat diet or AIG-93G diet for 5 weeks or 3 weeks, respectively. Cell proliferation and apoptosis markers from tumor tissues were analyzed by Western blot analysis. The data were analyzed using the SPSS 25.0 package program. Results: The results show that the DR group significantly reduced breast tumor initiation, growth, and tumor tissue weight compared to the HFC group. The DR group suppressed tumor growth by decreasing proliferation and inducing apoptosis through down-regulation of Bcl-xL and up-regulation of caspase-3 activity. Furthermore, the DR group significantly reduced numbers of metastasized tumors in lung tissues. Conclusion: These results suggest that dietary change from a high-fat diet to normal diet decreased breast growth by reducing cell proliferation and inducing apoptosis and metastasis. Taken together, these results indicate that dietary change to a low-fat and balanced diet might suppress breast tumor growth and metastasis even after tumor diagnosis.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그러나, 식이 제한의 시점이나 고지방식이 이후 식이 제한으로의 전환에 대한 연구는 매우 제한적이다. 따라서, 본 연구에서는 유방암 생성 시점에 식이를 고지방식이에서 일반식이의 전환이 유방암의 생성과 전이에 미치는 영향과 그 기전을 검증하였다.

제안 방법

일반식이와 고지방식이의 조성은 Table 1과 같다. 모든 군은 8주간 고지방식이로 비만을 유발한 후 유방암 세포인 4T1 세포를 유방 조직에 이식하거나 꼬리 정맥을 통해 전이시켰으며, DR군은 식이를 AIN-93G로 전환하고, 대조군 (HFC)은 고지방식이를 계속 유지시켰다. 유방암 성장 실험은 유방암 세포 이식 5주 후, 전이 실험은 3주 후에 종료하였으며, 본 동물 실험은 중앙대학교의 동물윤리위원회에 의해서 승인받아 실시되었다 (승인번호: 2016-00099).
1과 같이 실험을 진행하였다. 실험 동물을 1주간 기본 식이 (AIN-93G)로 실험 환경에 적응시킨 후 임의적으로 고지방식이 유방암 유도군 (high-fat diet control; HFC)과 고지방식이 후 일반식이로 전환한 유방암 유도군 (diet restriction; DR)으로 나누었다. 일반식이와 고지방식이의 조성은 Table 1과 같다.

대상 데이터

Balb/c mouse에 유방암을 유도하기 위해 4T1 (CRL-2539™) 세포를 이승민 교수님(연세대학교)께 받아 사용하였다. 4T1 세포는 37℃, 5% CO₂, 90% 이상 습도가 유지된 항온기에서 10% fetal bovine serum (Gibco; Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA), 1% penicillin streptomycin (WelGENE, Daegu, Korea), 1% non-essential amino acid (WelGENE)가 포함된 Roswell Park Memorial Institute 1640 (WelGENE) 배지를 이용하여 계대 배양하였다.
실험 동물은 Koatech (Seoul, Korea)에서 8주령의 Balb/c female mouse 20마리씩 나누어 분양받아 사용하였으며, 온도 22 ± 1℃, 습도 55 ± 1℃, 12시간 간격으로 점등과 소등을 반복한 동물 실험실에서 사육되었다. 체중과 유방암의 크기는 매주 2회 측정하였다.

데이터처리

0을 이용하였으며, 모든 실험값은 반복 실험에 대한 평균 (mean) ± 표준오차 (standard error)로 나타내었다. 두 군 간의 통계적 유의성 검증은 독립 표본 t-검정을 통해 분석하였으며, 두 군 간의 유의한 차이는 p < 0.05 수준에서 검증하였다.
본 실험 자료의 통계처리 및 분석을 위해 SPSS 25.0을 이용하였으며, 모든 실험값은 반복 실험에 대한 평균 (mean) ± 표준오차 (standard error)로 나타내었다. 두 군 간의 통계적 유의성 검증은 독립 표본 t-검정을 통해 분석하였으며, 두 군 간의 유의한 차이는 p < 0.

성능/효과

05), 이러한 차이는 암 이식 이후 17일부터 나타나 실험 종료시까지 지속되었다. 마지막으로 식이 전환이 유방암 조직의 무게에 미치는 영향을 알아본 결과 (Fig. 2C), 유방암 조직 무게는 HFC군이 1.29 g, DR군이 0.51 g으로 나타나 식이전환으로 인해 유방암 조직 무게가 61% 감소한 것으로 나타났으며, 이 차이는 유의미하였다 (p < 0.001).
따라서, 외부 요인에 의해 Bcl-2 family에 의한 균형이 깨지면 미토콘드리아 내부에서 cytochrome c가 세포질로 방출되어 caspase의 활성을 증가시켜 세포 사멸을 유발하는 것으로 보고되고 있다 [34-36]. 본 실험에서 DR군의 경우 세포 사멸을 억제하는 Bcl-2와 Bcl-xL의 발현이 20%–40% 정도 감소하였으며, 활성화된 형태의 caspase-3의 발현이 유의적으로 증가한 것으로 나타나 일반식이로의 전환이 Bcl-2 family 유전자의 발현에 영향을 주어 세포 사멸을 촉진하였을 것으로 판단된다. 다른 선행연구에서도 장기간 섭취하는 지방의 함량이나 종류를 조절하면 암세포의 분열과 사멸에 영향을 주는 것으로 보고되었다 [14,37].

후속연구

본 연구 결과 고지방식이 섭취가 유방암의 전이를 증가시켰으나, 고지방식이를 섭취하였다 하더라도 유방암 생성이나 전이시 지방의 섭취량을 줄이고 균형 있는 식이를 섭취하는 것이 암의 전이를 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 고지방식이에서 일반식이로의 전환이 유방암의 성장 및 전이에 미치는 영향을 규명하였으나, 명확한 기전에 대한 연구가 더 필요할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	한국인의 사망원인 1위는 무엇인가?	1990년 이후 한국인의 사망원인 1위는 악성종양으로 해마다 암으로 인한 사망률이 증가하고 있으며, 발생하는 암의 종류도 생활 패턴과 식생활의 서구화로 인해 변화되고 있다 [1,2]. 최근 연구 보고에 따르면, 우리나라의 경우 서구 사회에서 많이 발생하는 암인 유방암, 전립선암, 대장암의 발병률이 꾸준히 증가하는 추세로 나타났으며 [3], 특히 유방암은 우리나라 여성들에게 가장 빠르게 증가하는 암으로 보고되었다 [3].
	국내에서 발생하는 암의 종류는 최근 어떻게 바뀌고 있는가?	1990년 이후 한국인의 사망원인 1위는 악성종양으로 해마다 암으로 인한 사망률이 증가하고 있으며, 발생하는 암의 종류도 생활 패턴과 식생활의 서구화로 인해 변화되고 있다 [1,2]. 최근 연구 보고에 따르면, 우리나라의 경우 서구 사회에서 많이 발생하는 암인 유방암, 전립선암, 대장암의 발병률이 꾸준히 증가하는 추세로 나타났으며 [3], 특히 유방암은 우리나라 여성들에게 가장 빠르게 증가하는 암으로 보고되었다 [3]. 서구 사회의 경우, 유방암은 연령이 증가할수록 발병률이 증가하는 것으로 나타났으나, 우리나라의 경우 40대 이하의 여성이 전체 환자의 55.
	발생하는 암의 종류가 변화하고 있는 이유는 무엇인가?	1990년 이후 한국인의 사망원인 1위는 악성종양으로 해마다 암으로 인한 사망률이 증가하고 있으며, 발생하는 암의 종류도 생활 패턴과 식생활의 서구화로 인해 변화되고 있다 [1,2]. 최근 연구 보고에 따르면, 우리나라의 경우 서구 사회에서 많이 발생하는 암인 유방암, 전립선암, 대장암의 발병률이 꾸준히 증가하는 추세로 나타났으며 [3], 특히 유방암은 우리나라 여성들에게 가장 빠르게 증가하는 암으로 보고되었다 [3].

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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