비타민 D와 암 예방 효과

비타민 D란 무엇인가?

비타민 D는 지용성 프로호르몬(보통 스스로 호르몬 활동을 거의 하지 않지만 몸이 호르몬으로 변화시킬 수 있는 물질)의 그룹에 붙여진 이름이다. 비타민 D는 인체가 칼슘과 인을 사용하여 튼튼한 뼈와 치아를 만들 수 있도록 돕는다. 햇빛에 노출된 피부는 비타민 D를 만들 수 있고, 비타민 D도 특정 음식에서 얻을 수 있다. 비타민D 결핍은 어린이에게는 구루병이라고 불리는 뼈의 약화와 성인에게는 골연화증을 유발할 수 있다.

인간에게 중요한 두 가지 주요 형태의 비타민 D는 비타민 D2, 즉 에르고칼시페롤, 그리고 비타민 D3, 즉 셀레칼시페롤이다. 비타민 D2는 식물에 의해 자연적으로 만들어지며, 비타민 D3는 햇빛에 피부가 자외선에 노출될 때 인체에 의해 자연적으로 만들어진다. 두 형태 모두 간에 25-히드록시비타민 D로 변환된다. 그 후 25-히드록시비타민 D는 혈액을 통해 신장으로 이동하며, 여기서 더 나아가 1,25-디하이드록시비타민 D, 즉 체내에서 비타민D의 활성 형태인 칼시트리올로 변형된다. 사람의 비타민D 상태를 평가하는 가장 정확한 방법은 혈액 내 25-히드록시비타민D의 수치를 측정하는 것이다.

대부분의 사람들은 햇빛을 통해 필요한 비타민 D의 일부를 얻는다. 식재료에는 지방이 많은 생선, 생선 간유, 달걀 등 자연적으로 비타민D가 함유된 식품이 몇 가지 있다. 그러나 대부분의 식이 비타민 D는 우유, 주스, 아침 시리얼과 같은 비타민 D로 강화된 음식에서 나온다. 비타민 D는 또한 식이 보조제를 통해 얻을 수 있다.

국립 학술원의 IOM(Institute of Medicine)은 최소 태양 노출(1,2개)을 가정하여 비타민 D의 일일 권장 섭취량을 다음과 같이 개발했다.

•임신 중이거나 젖을 먹는 여성을 포함한 1세 이상 70세 이하의 경우 권장 식이 허용량(RDA)은 하루 15마이크로그램(μg)이다. 1μg은 국제 단위 40개(IU)와 같기 때문에 이 RDA도 하루 600IU로 표현할 수 있다.

• 71세 이상의 경우 RDA는 1일 20μg(1일 800IU)이다.

•유아의 경우 IOM은 데이터 부족으로 인해 RDA를 결정할 수 없었다. 그러나 IOM은 충분한 비타민 D를 공급해야 하는 적정 섭취량을 하루 10μg(하루 400IU)으로 설정했다.

미국의 비타민 D의 평균 섭취량은 가이드라인 수준 이하였지만, 국민건강영양조사(National Health and Nutrition Examination Survey)의 자료에 따르면 80% 이상의 미국인들이 혈액에 적절한 비타민 D 수준을 가지고 있다고 한다(2).

비록 대부분의 사람들이 비타민 D 섭취가 높지 않을 것 같지만, 비타민 D를 포함한 어떤 영양소를 과도하게 섭취하면 독성 효과를 일으킬 수 있다는 것을 기억하는 것이 중요하다. 비타민D를 과다하게 섭취하면 칼슘 수치가 높아져 석회증(신장, 심장, 폐 등 부드러운 조직에 칼슘 염분이 축적됨)과 고칼슘혈증(칼슘의 높은 혈중 수치)으로 이어질 수 있기 때문에 해로울 수 있다. 8세 이상 성인 및 어린이의 안전한 상위 비타민 D 섭취량은 1일 100μg(1일 4000IU)이다. 비타민D가 과다하게 함유된 음식의 높은 섭취보다는 비타민D가 많이 함유된 음식 보조제의 높은 섭취에서 독성이 발생할 가능성이 높다. 과도한 태양 노출은 비타민 D 독성을 유발하지 않는다. 그러나 IOM은 사람들이 햇빛에 노출되는 것을 증가시켜 비타민 D 생산을 증가시키려 해서는 안 된다고 말하고 있는데, 이는 피부암 위험도 증가하기 때문이다(2).

왜 암 연구자들은 비타민 D와 암 위험 사이의 가능한 연관성을 연구하고 있는가?

초기 역학 연구는 햇빛 노출 수준이 상대적으로 높은 남부 위도에 사는 사람들 사이에서 북반구에 사는 사람들보다 특정 암에 대한 발병률과 사망률이 낮다는 것을 보여주었다. 햇빛에서 나오는 자외선에 노출되면 비타민 D가 생성되기 때문에, 연구원들은 비타민 D 수준의 변화가 이 연관성을 설명할 수 있다고 가설을 세웠다. 그러나 더 높은 비타민 D 수치가 암 발생률이나 사망률과 관련이 있는지 여부를 결정하기 위해서는 더 강력한 연구 설계에 기초한 추가 연구가 필요하다.

실험 증거는 또한 비타민 D와 암 위험 사이의 가능한 연관성을 시사했다. 생쥐의 암세포와 종양에 대한 연구에서 비타민D는 세포 분화를 촉진하고 암세포 성장을 감소시키며 세포사멸을 촉진하고 종양혈관의 형성을 감소시키는 것(혈관신생)을 감소시키는 것(3-6) 등 암의 발달을 지연시키거나 방해할 수 있는 여러 활동을 하는 것으로 밝혀졌다.

비타민 D가 사람들에게 암의 위험을 줄이는데 도움을 줄 수 있다는 증거는 무엇인가?

많은 역학 연구는 비타민 D 섭취량이 더 높거나 비타민 D의 혈중 수치가 더 높은 사람들이 특정 암에 걸릴 위험이 더 낮은지를 조사했다. 이러한 연구의 결과는 일관성이 없었으며, 아마도 그러한 연구를 수행하는 데 있어 어려움이 있었기 때문일 것이다. 예를 들어, 식이 연구는 햇빛에 노출되어 피부에서 만들어진 비타민 D를 설명하지 않으며, 한 시점에 혈액에서 측정된 비타민 D의 수준은 (대부분의 연구에서와 같이) 사람의 진정한 비타민 D 상태를 반영하지 못할 수도 있다. 또한, 비타민 D 섭취나 혈중 수치가 더 높은 사람들은 다른 건강한 행동을 할 가능성이 더 높다. 암 위험에 영향을 미치는 것은 비타민 D 섭취보다는 이러한 다른 행동들 중 하나일 수 있다.

비타민 D 섭취에 대한 몇 번의 무작위 실험이 수행되었지만, 이것들은 뼈 건강이나 다른 비암 결과를 평가하기 위해 고안되었다. 이러한 실험들 중 일부는 암 발병률과 사망률에 대한 정보를 얻었지만, 그 실험들은 암을 구체적으로 연구하기 위해 고안된 것이 아니기 때문에 추가적인 연구를 통해 결과를 확인할 필요가 있다.

인간 데이터를 가장 많이 이용할 수 있는 암은 대장암, 유방암, 전립선암, 췌장암이다. 수많은 역학 연구는 비타민 D의 높은 섭취나 혈중 수치가 대장암의 위험 감소(7-10)와 관련이 있다는 것을 보여주었다. 이와는 대조적으로 여성건강구상 무작위 임상시험 결과 평균 7년간 비타민D와 칼슘보충제를 복용한 건강한 여성은 대장암 발병률(11)이 줄지 않았다. 일부 과학자들은 비교적 낮은 수준의 비타민D 보충제(10μg 또는 400IU, 하루에 한 번)와 참가자들이 스스로 추가 비타민D를 섭취할 수 있는 능력, 이 실험에서 참가자 추적 기간이 짧으면 대장암 위험의 감소가 발견되지 않은 이유를 설명할 수 있다고 지적했다. 비타민 D와 연구된 다른 모든 악성 종양의 위험 사이의 연관성에 대한 증거는 결론에 이르지 못한다.

현재 임상 암 연구에서 비타민 D는 어떻게 연구되고 있는가?

종합해 보면 비타민 D를 섭취하면 암을 예방할 수 있는지 여부(12)를 규명할 수 있을 정도로 이용 가능한 데이터는 포괄적이지 않다. 비타민 D가 암과 다른 건강 결과에 미치는 영향을 완전히 이해하려면 새로운 무작위 실험을 수행해야 한다(13). 그러나 그러한 실험에 사용할 적절한 비타민 D의 복용량은 여전히 명확하지 않다(14). 다른 남은 질문들로는 언제 비타민 D를 복용하기 시작할 것인가, 그리고 얼마나 오랫동안, 잠재적으로 이익을 볼 것인가가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 연구자들은 전립선, 대장암 및 폐암의 화학적 재발명에 유용한 비타민 D의 양을 결정하기 위해 2상 1의 실험을 수행하고 있다(여기 및 여기). 또한 암 예방에 있어 비타민 D의 잠재적인 역할을 조사하기 위해 더 큰 무작위 실험이 시작되었다. 참가자 약 2200명을 모집한 비타민D/칼슘폴리프 예방연구는 단독으로 주거나 칼슘을 첨가한 비타민D 보충제가 이전에 선종 제거 수술을 받은 환자의 대장 아데노마(전증식) 발달을 막을 수 있는지 테스트하고 있다. 이 연구의 예상 완료일은 2017년 12월이다. 비타민D와 오메가3 임상시험(VITAL)은 비타민D 보충제가 건강한 노년층 남녀(15명)의 다양한 암종 발달을 막을 수 있는지 검사한다. 비탈의 주최 측은 참가인원 2만명을 모집해 2016년 6월까지 재판을 마칠 것으로 예상하고 있다.

연구자들은 또한 비타민 D와 유사한 구조를 가진 화학 물질인 비타민 D 아날로그를 연구하기 시작했는데, 비타민 D의 항암 활성은 있을 수 있지만 칼슘 수치를 증가시키는 능력은 없다(16).

Vitamin D and Cancer Prevention

What is vitamin D?

Vitamin D is the name given to a group of fat-soluble prohormones (substances that usually have little hormonal activity by themselves but that the body can turn into hormones). Vitamin D helps the body use calcium and phosphorus to make strong bones and teeth. Skin exposed to sunshine can make vitamin D, and vitamin D can also be obtained from certain foods. Vitamin D deficiency can cause a weakening of the bones that is called rickets in children and osteomalacia in adults.

Two major forms of vitamin D that are important to humans are vitamin D2, or ergocalciferol, and vitamin D3, or cholecalciferol. Vitamin D2 is made naturally by plants, and vitamin D3 is made naturally by the body when skin is exposed to ultraviolet radiation in sunlight. Both forms are converted to 25-hydroxyvitamin D in the liver. 25-Hydroxyvitamin D then travels through the blood to the kidneys, where it is further modified to 1,25-dihydroxyvitamin D, or calcitriol, the active form of vitamin D in the body. The most accurate method of evaluating a person’s vitamin D status is to measure the level of 25-hydroxyvitamin D in the blood.

Most people get at least some of the vitamin D they need through sunlight exposure. Dietary sources include a few foods that naturally contain vitamin D, such as fatty fish, fish liver oil, and eggs. However, most dietary vitamin D comes from foods fortified with vitamin D, such as milk, juices, and breakfast cereals. Vitamin D can also be obtained through dietary supplements.

The Institute of Medicine (IOM) of the National Academies has developed the following recommended daily intakes of vitamin D, assuming minimal sun exposure (1,2):

•For those between 1 and 70 years of age, including women who are pregnant or lactating, the recommended dietary allowance (RDA) is 15 micrograms (μg) per day. Because 1 μg is equal to 40 International Units (IU), this RDA can also be expressed as 600 IU per day.

•For those 71 years or older, the RDA is 20 μg per day (800 IU per day).

•For infants, the IOM could not determine an RDA due to a lack of data. However, the IOM set an Adequate Intake level of 10 μg per day (400 IU per day), which should provide sufficient vitamin D.

Although the average dietary intakes of vitamin D in the United States are below guideline levels, data from the National Health and Nutrition Examination Survey revealed that more than 80 percent of Americans had adequate vitamin D levels in their blood (2).

Even though most people are unlikely to have high vitamin D intakes, it is important to remember that excessive intake of any nutrient, including vitamin D, can cause toxic effects. Too much vitamin D can be harmful because it increases calcium levels, which can lead to calcinosis (the deposit of calcium salts in soft tissues, such as the kidneys, heart, or lungs) and hypercalcemia (high blood levels of calcium). The safe upper intake level of vitamin D for adults and children older than 8 years of age is 100 μg per day (4000 IU per day). Toxicity from too much vitamin D is more likely to occur from high intakes of dietary supplements than from high intakes of foods that contain vitamin D. Excessive sun exposure does not cause vitamin D toxicity. However, the IOM states that people should not try to increase vitamin D production by increasing their exposure to sunlight because this will also increase their risk of skin cancer (2).

Why are cancer researchers studying a possible connection between vitamin D and cancer risk?

Early epidemiologic research showed that incidence and death rates for certain cancers were lower among individuals living in southern latitudes, where levels of sunlight exposure are relatively high, than among those living at northern latitudes. Because exposure to ultraviolet light from sunlight leads to the production of vitamin D, researchers hypothesized that variation in vitamin D levels might account for this association. However, additional research based on stronger study designs is required to determine whether higher vitamin D levels are related to lower cancer incidence or death rates.

Experimental evidence has also suggested a possible association between vitamin D and cancer risk. In studies of cancer cells and of tumors in mice, vitamin D has been found to have several activities that might slow or prevent the development of cancer, including promoting cellular differentiation, decreasing cancer cell growth, stimulating cell death (apoptosis), and reducing tumor blood vessel formation (angiogenesis) (3-6).

What is the evidence that vitamin D can help reduce the risk of cancer in people?

A number of epidemiologic studies have investigated whether people with higher vitamin D intakes or higher blood levels of vitamin D have lower risks of specific cancers. The results of these studies have been inconsistent, possibly because of the challenges in carrying out such studies. For example, dietary studies do not account for vitamin D made in the skin from sunlight exposure, and the level of vitamin D measured in the blood at a single point in time (as in most studies) may not reflect a person’s true vitamin D status. Also, it is possible that people with higher vitamin D intakes or blood levels are more likely to have other healthy behaviors. It may be one of these other behaviors, rather than vitamin D intake, that influences cancer risk.

Several randomized trials of vitamin D intake have been carried out, but these were designed to assess bone health or other non-cancer outcomes. Although some of these trials have yielded information on cancer incidence and mortality, the results need to be confirmed by additional research because the trials were not designed to study cancer specifically.

The cancers for which the most human data are available are colorectal, breast, prostate, and pancreatic cancer. Numerous epidemiologic studies have shown that higher intake or blood levels of vitamin D are associated with a reduced risk of colorectal cancer (7-10). In contrast, the Women’s Health Initiative randomized trial found that healthy women who took vitamin D and calcium supplements for an average of 7 years did not have a reduced incidence of colorectal cancer (11). Some scientists have pointed out that the relatively low level of vitamin D supplementation (10 μg, or 400 IU, once a day), the ability of participants to take additional vitamin D on their own, and the short duration of participant follow-up in this trial might explain why no reduction in colorectal cancer risk was found. Evidence on the association between vitamin D and the risks of all other malignancies studied is inconclusive.

How is vitamin D being studied now in clinical cancer research?

Taken together, the available data are not comprehensive enough to establish whether taking vitamin D can prevent cancer (12). To fully understand the effects of vitamin D on cancer and other health outcomes, new randomized trials need to be conducted (13). However, the appropriate dose of vitamin D to use in such trials is still not clear (14). Other remaining questions include when to start taking vitamin D, and for how long, to potentially see a benefit.

To begin addressing these issues, researchers are conducting two phase I trials to determine what dose of vitamin D may be useful for chemoprevention of prostate, colorectal, and lung cancers (trial descriptions here and here). In addition, larger randomized trials have been initiated to examine the potential role of vitamin D in the prevention of cancer. The Vitamin D/Calcium Polyp Prevention Study, which has finished recruiting approximately 2,200 participants, is testing whether vitamin D supplements, given alone or with calcium, can prevent the development of colorectal adenomas (precancerous growths) in patients who previously had an adenoma removed. The study’s estimated completion date is December 2017. The Vitamin D and Omega-3 Trial (VITAL) will examine whether vitamin D supplements can prevent the development of a variety of cancer types in healthy older men and women (15). The organizers of VITAL expect to recruit 20,000 participants and complete the trial by June 2016.

Researchers are also beginning to study vitamin D analogs--chemicals with structures similar to that of vitamin D--which may have the anticancer activity of vitamin D but not its ability to increase calcium levels (16).