대장암 예방의 실마리를 제공하는 케토 분자

쥐를 모델로 한 새로운 연구에서, 연구원들은 케톤 생성 식단을 먹으면서 생성되는 화합물 즉, 지방이 매우 높고 탄수화물이 적은 식단이 대장암의 발병을 억제할 수 있다는 증거를 발견했다. β-하이드록시뷰티르산(BHB)이라는 이 화합물은 분열을 멈추도록 지시하는 대장 내 상피세포의 신호 전달 경로를 촉발시켰다.

그러나 이 연구의 리더들과 다른 전문가들은 비록 이 연구 결과가 흥미롭지만, 그것들이 케톤 생성 식단이나 BHB 보충제를 대장암을 예방하거나 치료용으로 사용해야 한다는 것을 의미하지는 않는다고 경고했다.

이번 연구에서 펜실베이니아 대 페렐만 의과대학의 크리스토프 타이스 박사와 마얀 레비 박사 등이 이끄는 연구팀은 BHB만으로 치료하면, 먹는 식단과 무관하게 생쥐의 대장종양의 성장이 둔화되거나 멈춘다는 사실을 밝혀냈다. 그것은 또한 인간에게서 채취하여 실험실에서 배양한 대장암 세포의 성장도 둔화시켰다.

4월 27일 ‘네이처’에 발표된 이 연구 결과는 가장 흔한 암 중 하나에 대한 잠재적으로 중요한 새로운 통찰력을 제공한다고 이 연구에 참여하지 않은 NCI의 암 생물학과의 필립 대슈너 박사가 말했다.

"이것은 식단과 대장암 위험 사이의 연관성에 대한 우리의 이해에 중요한 기여다. 그러나 암 예방이나 치료에 있어 BHB의 역할에 대해 결론을 내리기 전에 BHB 보충제를 사용하는 임상 실험과 같은 사람들에게 미치는 BHB의 영향에 대한 추가 연구가 필요하다"라고 대슈너는 말했다.

몸을 속이기

인간의 몸은 탄력성이 있다. 음식이 부족할 때, 그것은 분해하고 식단에서 칼로리를 사용하는 대신에 비축한 지방을 꺼내 쓰는 것으로 전환한다. 케톤증(Ketosis)은 지방이 케톤체로 알려진 분자로 전환되는 과정으로, 인체의 비상 연료 역할을 할 수 있다.

많은 연구들은 단식에 의해 유발된 케톤증이 일부 사람들에게 건강상의 이점을 줄 수 있다고 시사했다. 여기에는 혈당치 감소와 인슐린에 대한 민감도 개선이 포함된다.

이와 관련하여, 케톤 생성 또는 케토 다이어트라고 불리는 식단의 한 종류는 체중 감량 방법으로 인기를 얻고 있다. 이 식단은 지방을 칼로리의 주요 공급원으로 사용하며, 극단적인 경우 90%까지 탄수화물을 크게 제한한다.

"몸 안에 탄수화물 수치가 낮으면, 신체는 속아서 기본적으로 굶주렸을 때와 같은 반응을 보인다"고 레비 박사는 설명한다. 이 반응은 아세토아세테이트 및 BHB와 같은 다양한 케톤체의 생성을 포함한다.

케토 다이어트는 비록 그것의 장기적인 안전성과 체중 감소를 유지하는 능력이 불분명하지만, 일부 사람들이 단기적으로 살을 빼는데 도움을 주는 것처럼 보인다. 하지만 연구원들은 또한 케토 다이어트를 포함한 단식과 단식을 모방한 식단이 암을 예방하는 데 잠재적으로 도움이 될 수 있는지 혹은 심지어 암을 치료하는 데 일부 역할을 할 수 있는지에 대해 오랫동안 흥미를 느껴왔다.

"이전에는, 대부분의 연구가 단식이 다양한 종류의 암에서 이롭다는 것을 시사했다"고 타이스 박사는 설명했다. 그러나 그러한 다이어트는 고수하기 어렵다고 그는 덧붙였다. "그래서 우리는 단식을 하지 않고 단식하는 것만큼 유익한 것들을 찾고 있다."

암세포를 잠재우기

연구팀은 쥐들에게 다양한 수준의 지방과 탄수화물을 함유한 6가지 식단 중 하나를 먹이는 것으로 연구를 시작했다. 두 개는 케톤생성 식단이며 90%의 지방으로 구성되어 있다.

그런 후 그 쥐들은 대장암에 걸리는 화학 물질에 노출되었다. 케톤 생성 식단을 먹인 쥐는 더 높은 비율의 탄수화물을 먹인 쥐보다 더 적은 양의 종양과 더 작은 크기의 종양을 갖고 있었다. 케톤 생성 식단을 먹여서 대장암에 걸린 쥐들 역시 더 오래 살았다. 연구진이 저절로 종양이 생기는 대장암을 발병하도록 설계된 쥐를 이용해 이런 실험을 반복했을 때도 비슷한 결과가 나타났다.

이미 종양이 형성된 쥐에게 케톤생성 식단을 먹였을 때, 쥐의 종양은 매우 느리게 자라거나 아예 성장을 멈췄다. 연구원들이 식이요법을 중단했을 때, 종양은 다시 자라기 시작했다.

추가 실험에서 케톤 생성 식단이 종양 성장에 미치는 영향은 식단 간 칼로리의 차이와 면역체계의 변화 또는 염증 감소 때문이라고 배제했다. 그러나 연구원들은 케톤생성 식단을 먹인 생쥐의 대장암 세포와 결장의 상피 세포에서 세포 분열(증식)의 감소를 관찰했다.

무엇이 이러한 효과를 일으켰는가? 추가 연구는 케톤체를 중요한 구성 요소로 지목했다. 배양접시에서 자란 쥐의 장 조직을 이용해 분석한 케톤체 가운데 BHB가 눈에 띄었다. BHB는 건강한 상피세포를 손상시키지 않으면서 정상적인 내장조직과 내장 종양의 성장을 모두 감소시켰다.

진화의 이점 활용하기

다음으로, 연구팀은 BHB만으로도 케톤생성 식단의 효과와 유사한 효과를 낼 수 있는지 시험했다. 그들은 케톤증에 의해 유발될 농도를 모방하도록 설계된 BHB 수치를 사용하여 정상적인 식단을 먹인 대장암에 걸린 쥐들에게 BHB를 주었다. 정상적인 양의 탄수화물이 있는 경우에도 BHB만 투여하면 종양 성장이 감소한다.

배양된 장 조직을 사용하여, 연구원들은 BHB가 Hcar2라고 불리는 상피 세포의 수용체에 결합한다는 것을 발견했다. 이 결합은 Hopx라고 불리는 유전자의 활동을 증가시켜 결국 세포 분열을 멈추도록 신호를 보내는 연쇄구조를 만든다.

진화적으로, 세포의 성장을 늦추거나 멈추는 BHB의 능력은 완전히 일리가 있다고 타이즈 박사가 설명했다.

케톤체는 뇌에는 비상 에너지의 원천이다. 그리고 우리의 연구에 따르면, 그 같은 분자는 에너지를 소비하는 다른 모든 것을 차단하는 두 번째 특성을 가지고 있다. 만약 몸이 굶주리고 있고 뇌를 계속 살아있게 하고 싶다면, 세포가 증식하게 하는 것은 에너지의 낭비이다. 인체는 나중에라도 고칠 수 있다. 일단 먹이고 나면이라고 타이스 박사가 말했다.

그리고 몸 주변부의 세포 성장을 막는 케톤체의 이러한 능력은 또한 대장 종양의 성장을 늦추는 것으로 보인다고 그는 덧붙였다.

마지막 실험에서, 연구팀은 건강한 기증자로부터 채취한 대장 샘플과 대장암 환자들에게서 채취한 종양 샘플 둘 다, 실험실 접시에서 인간 조직에 대한 BHB의 영향을 연구했다.

생쥐 실험의 결과와 유사하게 BHB는 두 유형의 조직의 성장을 감소시켰다. 그것은 또한 Hopx의 인간 버전인 HOPX의 발현을 증가시켰다. 연구진이 HOPX 유전자를 가지고 있지 않은 세포를 BHB로 치료했을 때, 그 화합물은 세포의 성장을 늦추지 않았는데, 이것은 BHB가 효과를 내기 위해 HOPX에 의해 제어되는 신호 경로가 필요하다는 것을 의미한다고 연구원들은 믿는다.

BHB의 인간 대상 연구에 대하여

BHB는 실험실에서 인간 대장 세포의 성장을 늦추었다. 그래서 이제 연구원들은 그것이 사람들에게 효과가 있는지 알고 싶어 한다. 구체적으로, 그들은 BHB 수치를 높이는 것이 비정상적인 세포 성장을 늦추고 암 전 상태의 용종이 완전한 암으로 성장하기 전에 발견될 수 있는 기간을 연장할 수 있는지 알고 싶어 한다.

"용종을 조기에 발견할 수 있는 한, 침습적으로 되기 전에 용종을 제거할 수 있기 때문"이라고 타이스 박사는 설명했다.

그들은 해답을 찾기 위해 작은 임상 실험을 시작했다. 이 연구는 사람들이 대장암을 포함한 많은 종류의 암에 걸리기 쉬운 유전적 질환인 린치 증후군에 걸린 사람들을 등록시킬 것이다.

참가자들은 일상적인 대장내시경 검사 중에 조직 샘플을 채취하게 된다. 그리한 후 참가자들은 4주 동안 매일 마실 수 있는 BHB가 첨가된 음료를 받게 될 것이고, 그 후에 그들은 2차 샘플 수집을 위해 시험실로 올 것이다.

"우선 그 음료가 안전한지, 어떤 부작용도 일으키지 않는지를 보는 것이다"라고 레비 박사는 말했다.

"두 번째는 우리가 쥐에서 확인한 것과 같은 메커니즘이 사람에게도 관련이 있는지 확인하는 것이다. 우리는 그것이 현재 연구에서 그렇다는 첫 번째 증거를 가지고 있지만, 우리는 이런 종류의 개입을 했을 때, 살아있는 사람들에게서 유전자 발현에서 같은 변화를 볼 수 있는지 보고 싶다."

만약 그들이 이러한 효과를 본다면, 다음 단계는 BHB가 사람들의 폴립 성장을 늦출 수 있는지 알아보기 위한 연구가 될 것이라고 그녀는 설명했다.

그리고 만약 BHB가 사람들의 용종 성장을 억제하는 것으로 밝혀지면, 예방 외에도 많은 흥미로운 문제들이 발생한다고 타이스 박사는 말했다. BHB 보충제가 대장암 치료와 함께 사용될 수 있을까? 그리고 BHB의 효과는 소화관 밖에서 형성되는 암에서 볼 수 있을까?

그는 "케톤 생성 식단이 일부 종류의 암에서는 치료 중에 유익할 수 있지만 다른 종류의 암에서는 해로울 수 있다는 보고가 있었다. 그래서 우리는 어떤 종류의 종양이 [BHB]로부터 이익을 얻을 수 있는지, 어떤 종류의 종양이 전혀 영향을 미치지 않거나 심지어 해로울 수 있는 다른 맥락에 대해 이해하고 싶다"고 말했다.