다이어트로 암을 굶길 수 있을까?

과당은 종양의 성장을 유발한다.

암세포는 간에서 나오는 과당 분해산물로부터 이익 얻어

달콤한 위험:

“Nature”에 실린 연구에 따르면 과당이 많이 함유된 음식과 음료는 비만을 촉진할 뿐만 아니라 암의 성장도 촉진할 수 있다. 암 종양은 당 대사 산물을 세포막의 구성 요소로 사용하고 더 빠르게 성장함으로써 과당으로부터 간접적으로 이익을 얻는다. 이번 발견은 새로운 암 치료법의 기회를 열어줄 뿐만 아니라 점점 더 많은 젊은이가 암에 걸리는 이유를 설명해준다.

▲ 과당(Fructose)의 분자구조

슈퍼마켓의 음료와 가공식품에는 감미료로 포도당 대신 과당이 점점 더 많이 포함되어 있다. 포도당과 과당으로도 알려진 두 종류의 설탕은 화학적으로 매우 유사하지만, 과당은 포도당보다 감미력이 더 강하다. 게다가, 과당은 오랫동안 더 건강한 것으로 여겨졌다. 결과적으로 식품 산업에서는 지난 50년 동안 주로 옥수수 시럽 형태로 과당을 점점 더 많이 사용해 왔다. 그 결과 오늘날 우리는 1960년대보다 약 15배 더 많은 설탕을 소비하고 있다.

동시에, 50세 미만 인구에서 다양한 종류의 암 발병 사례가 증가했다. 암을 유발하는 유전적, 환경적 영향은 다양하지만, 식습관이 가장 중요한 요인으로 여겨진다. 우리 몸의 모든 세포와 마찬가지로 암세포도 포도당을 에너지원으로 사용할 수 있는 것으로 알려져 있다. 반면에 과당은 소장과 간의 세포에서만 활용될 수 있다. 그러면 암세포와 종양도 과당을 먹을까?

세인트루이스에 있는 워싱턴 대학의 Ronald Fowle-Grider가 이끄는 팀이 현재 이를 조사했다. 이를 위해 의사들은 암에 걸린 제브라피시와 생쥐에게 몇 주 동안 일반 식단이나 고과당 식단을 먹이고 종양이 얼마나 빨리 자라는지 비교했다.

종양 성장을 위한 가속기

동물의 먹이에 과당을 첨가했을 때 암 종양이 훨씬 더 빨리 커지는 것으로 나타났다. 조사된 세 가지 종양 유형(흑색종, 유방암, 자궁경부암) 모두 동물의 단 음식에 강하게 반응했다.

“우리는 신체 전체의 다양한 조직에서 발생하는 다양한 유형의 암을 조사했으며 모두 동일한 메커니즘을 따랐다. 어떤 경우에는 종양의 성장 속도가 두 배 이상 가속화됐다”고 워싱턴 대학의 수석 저자 Gary Patti가 보고했다.

▲ 당과 감미료의 당도 비교

암세포가 과당을 “먹을” 수 있나요?

그러나 과당을 투여한 결과 동물의 체중에는 변화가 없었으므로 생쥐와 제브라피시는 살이 찌지 않았다. 공복 상태의 혈액 내 포도당과 인슐린 농도도 변하지 않았다. 이는 연구자들이 설명하는 것처럼 종양 성장이 설탕 대사 변화에 의한 것이 아니라 오히려 과당에 직접적으로 기인한다는 것을 시사한다.

이러한 해석을 테스트하기 위해 의사들은 후속 실험에서 실험실에서 배양한 동물과 인간의 암세포에 과당을 공급했다. 그러나 놀랍게도 세포는 종양처럼 반응하지 않았고, 더 빠르게 성장하기보다는 느리게 성장했다. Patti는 “대부분 경우 설탕을 전혀 주지 않은 것처럼 느리게 자랐다”고 말했다. 이는 포도당과 달리 암세포가 과당 자체를 직접 대사하여 에너지원으로 사용할 수 없음을 시사한다.

종양은 간의 수혜자

따라서 Fowle-Grider와 그의 동료들은 과당이 간에서 처리될 때 생성되는 것과 같은 과당 대사 산물로부터 암세포가 이익을 얻는다고 의심했다. 이 이론을 테스트하고 이것이 어떤 물질인지 알아내기 위해 의사들은 다시 동물에게 과당이 풍부한 식단을 먹였고 이것이 혈액 내 작은 대사 산물의 농도를 변화시켰는지를 조사했다.

이 동물의 혈액에는 점점 더 많은 수의 지질 분자가 나타나는 것으로 나타났다. 무엇보다도 리소포스파티딜콜린(LPC,Lysophosphatidylcholine)이 더 많았다. 실험실에서 배양된 간세포에 대한 추가 테스트에서는 과당을 먹인 후 이러한 LPC가 방출되는 것으로 나타났다. 이는 Fowle-Grider와 그의 동료들이 발견한 것처럼 간세포의 두 가지 효소인 케토헥소키나제(KHK,Ketohexokinase)와 알돌라제 B에 의해 가능해졌다. 그들은 간이 이러한 효소를 사용하여 과당을 지질로 대사하여 혈액으로 방출한다는 결론을 내렸다.

이러한 효소는 조사된 세 가지 종양 유형에는 존재하지 않았다. 이는 이러한 암세포가 과당 자체를 처리할 수 없는 이유를 설명한다. 그러나 이 효소는 아직 연구되지 않은 다른 유형의 암에도 존재할 수 있다. KHK는 이미 결장암에서 발견되었다.

과당은 세포막의 구성 요소가 된다.

암 종양은 간에서 생성된 지질을 구성 요소로 사용하는 것으로 보인다. 분석 결과에 따르면 LPC를 포스파티딜콜린(PC,Phosphatidylcholinen)으로 전환하여 세포막에 통합한다. 간과 종양 세포의 공동 세포 배양에서 연구자들이 과당을 첨가했을 때 암세포가 더 많이 성장하고 분열했다.

암세포는 다른 방식으로 빌딩 블록 자체를 생산할 수 있지만, 이전 연구에서 이미 밝혔듯이 환경이나 혈액에서 암세포를 얻는 것이 더 편리하다. 이는 다른 지질과 달리 불포화 LPC의 경우 특히 쉬운 것으로 보인다. 그 이유는 팀이 발견한 바와 같이 다른 지질과 달리 용해도가 높고 운반이 쉽기 때문이다.

다이어트로 암을 굶길 수 있을까?

간이 과당을 암세포에 사용 가능한 영양소로 전환한다는 발견은 이제 다양한 유형의 암 치료에 변화를 가져올 수 있다. 즉, 암 환자에게 종양을 "굶기"기 위해 저과당 식단을 제공할 수 있다. Patti는 "당신이 암에 걸릴 만큼 운이 좋지 않다면 아마도 과당을 피하는 것에 대해 생각해야 할 것이다"고 말했다. 이제 임상 연구를 통해 이것이 실제로 효과가 있는지 보여줄 것이다.

표적 영양을 통해 암과 싸우려는 아이디어는 새로운 것이 아니다. 그러나 이 경우 처음으로 그 효과는 간접적이다. “종양에 대해 생각할 때 지금까지 우리는 종양이 직접 섭취하는 식품 성분에 초점을 맞춰왔다. 하지만 인간은 복잡하다. Patti는 “우리 몸에 넣은 것은 건강한 조직에 의해 소비된 다음 종양이 사용하는 다른 것으로 전환될 수 있다”고 설명했다.

항암제에 대한 새로운 접근법

후속 연구에서는 약물이 종양이 지질을 흡수하는 것을 방지할 수 있는지도 명확히 해야 한다. 암세포를 표적으로 삼는 대신, 이 제제는 간세포, 더 정확하게는 과당 분해 효소인 KHK를 표적으로 삼을 수도 있다. 건강한 세포의 신진대사는 잠재적으로 암 치료에 특히 사용될 수 있다.

(Nature, 2024; doi: 10.1038/s41586-024-08258-3)

출처: Washington University in St. Louis

https://www.thescienceplus.com/news/newsview.php?ncode=1065596272494569