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제목 당분 섭취와 암(3) _ 당류의 암 발생 기전
작성자 : 대한암예방학회 등록일 : 2021-05-04 조회수 :31
작성자 대한암예방학회 등록일 2021-05-04 조회수 31
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당류의 암 발생 기전

 

과도한 당 섭취가 암을 발생시키는 기전을 몇 가지로 정리해보면 다음과 같이 제시해볼 수 있다.

 

 

 

 

 

 

1. 종양 세포의 에너지 근원

 

종양 세포는 정상 세포와는 달리, 대사과정에서 계속되는 세포 증식 및 분열에 필요한 포도당을 공급받기 위하여 당류를 에너지 공급원으로 사용한다. 또한 일반세포가 산소가 부족할 때 젖산을 이용하여 에너지를 내는 것과는 달리, 암세포에서는 산소가 충분할 때에도 산화적 인산화가 아닌 해당과정을 주 에너지 생성 경로로 사용하여 비교적 적은 에너지를 내는 비효율적인 대사인 와버그 효과(Warburg effect)가 나타난다. 이러한 대사적 적응 때문에 암세포는 종양에서 흔히 나타나는 저산소 상황에서 살아남고 분열을 계속하며, 이처럼 지속적인 암세포 성장과 분열에 필요한 영양소를 공급받기 위해 많은 양의 포도당을 사용한다.

 

따라서 고혈당증은 암이 성장할 수 있도록 많은 에너지를 공급하게 해 주므로 암의 위험을 높이고, 암세포의 성장과 증식에 기여한다는 것이 많은 선행 연구를 통해 알려져 왔다. 또한 암세포에서는 포도당과 결합해서 포도당을 세포 안으로 이동시키는 운반체(GLUT)가 과발현되어 많은 양의 포도당이 세포 안으로 들어올 수 있어 정상 세포보다 더 많은 양의 에너지를 사용하고 증식을 잘할 수 있게 된다.

 

 

 

2. 인슐린 신호전달 과정

 

당류가 암의 발생 위험을 높이는 또 하나의 기전으로는 인슐린 신호전달 과정(insulin signaling pathway) 활성화로 인한 포도당, 인슐린, 염증성 사이토카인의 증가가 있다. 인슐린의 다양한 세포 내 작용은 표적 세포의 표면에 있는 인슐린 수용체와 결합함으로써 시작된다. 인슐린 수용체는 종양 세포에 흔히 과발현되어 있으며, 이러한 현상은 전립선암, 난소암, 유방암 세포 등에서 잘 관찰된다. 인슐린 수용체의 발현이 높은 유방암 환자들은 그렇지 않은 환자에 비해 생존율이 낮았으며, 유방암세포에 인슐린 수용체 유전자 기능을 억제하였을 때, 종양 생성이 감소하였다.

 

IGF-1(insulin-like growth factor type 1)은 기능과 구조적인 면에서 인슐린과 매우 닮은 호르몬으로, 인슐린 수용체와 IGF-1 수용체에 모두 결합한다. 만성적으로 증가된 인슐린과 IGF-1은 DNA가 손상된 세포로 하여금 세포사멸되지 않고 살아남아 증식이 일어나도록 돕는다. 또한 당 섭취량이 많으면 인슐린 분비가 증가하고, 종양을 억제하는 성격을 띤 IGF 결합 단백질(IGF-BP)을 감소시키며, IGF-1을 증가시켜 종양을 성장시킨다.

 

 

 

3. 염증 반응과 활성산소종 유발

 

다량의 당 섭취는 인체 내에서 염증반응을 유발하는 것으로 알려져 있다. 가능성 있는 기전으로는, 당이 간에서 유리 지방산의 합성을 증가시켜 유리 지방산 대사산물을 만든 후 염증성 반응을 유도하여 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)을 형성한다. 다량의 당 섭취 때문에 미토콘드리아의 전자전달 연쇄계(electron-transport chain)에 의해 과산화물(superoxide)과 같은 활성산소종의 생산량이 증가하고, 그로 인해 세포 내 DNA 돌연변이를 일으켜 다단계 발암 기전을 유발할 수 있다. 또한, 높아진 활성산소종은 세포 증식, 세포사멸 저항성, 침윤, 전이 과정, 항암 화학요법 저항성 관련 유전자 전사를 증가시킬 수 있다. 게다가, 다량의 당 섭취로 인해 높아진 식후 혈당은 과산화물과 더불어 일산화질소를 생성하고, 일산화질소는 과산화물과 결합하여 강력한 산화물질인 과산화 질산염을 만들어 DNA 손상을 유도한다. 이러한 DNA 손상은 암의 발생을 유발할 수 있다.

 

 

 

4. 비만 유도로 인한 지방조직 미세환경

 

과도한 당류 섭취는 과체중과 비만의 원인이 될 수 있으며, 과체중과 비만은 인슐린 저항성, 고인슐린혈증, 스테로이드 호르몬 생체 이용률, 산화적 스트레스, 염증반응의 발생 등을 높여 암의 발생과 사망률을 증가시킨다. 즉, 이러한 대사와 염증의 변화들은 종양이 생성되고 성장하기 좋은 지방조직 미세환경을 만들 수 있다. 건강한 체중을 유지할 때는 지방조직 미세환경의 혈관이 잘 발달되어 있고 IL-4, IL-10, IL-13과 같은 항염증성 사이토카인이 풍부하며, 다양한 면역세포들을 가지고 있다. 그러나 몸무게가 증가하거나 비만이 되면, 지방세포 수가 늘어나고 크기가 커져 혈류 공급에 제한이 생기게 되어 세포들이 스트레스를 받게 되거나 죽는다. 따라서 DAMP(Damage-Associated Molecular Pattern)가 미세환경으로 분비되고 염증성 면역 반응을 유발하게 된다. 이러한 반응으로 TNF, IFNγ, IL-1β, IL-6 등과 같은 염증성 사이토카인과 면역 세포들이 쌓이게 되어 암의 발생을 촉진한다.

 

 

 

김유리 이화여자대학교 식품영양학과 교수

 출처 : 월간당뇨 ( 2021. 3Vol. 376 )