C57BL/6J-ApcMin/+ (Min) Knockout 마우스를 이용한 Indole-3-carbinol의 대장암 예방 효과
김대중, 한범석, 안병우, 강진석, 김기석, 남기택, 신동환, 홍충만, 장동덕,
소속 상세정보
김대중 ( Kim Dae-Joong )
식품의약품안전청 국립독성연구원 독성병리과
한범석 ( Han Beom-Seok )
식품의약품안전청 국립독성연구원 독성병리과
안병우 ( Ahn Byeong-Woo )
식품의약품안전청 국립독성연구원 독성병리과
강진석 ( Kang Jin-Seok )
식품의약품안전청 국립독성연구원 독성병리과
김기석 ( Kim Ki-Sok )
식품의약품안전청 국립독성연구원 독성병리과
남기택 ( Nam Ki-Taek )
식품의약품안전청 국립독성연구원 독성병리과
신동환 ( Shin Dong-Whan )
식품의약품안전청 국립독성연구원 독성병리과
홍충만 ( Hong Choong-Man )
식품의약품안전청 국립독성연구원 독성병리과
장동덕 ( Jang Dong-Deuk )
식품의약품안전청 국립독성연구원 독성병리과
KMID : 0603519990040030169
Abstract
Min (Multiple intestinal neoplasia) 형질전환 마우스를 이용하여 대장암 발생에서 양배추 성분인 indole-3-carbinol (I3C)의 대장암 예방효과를 규명하고자 하였다. 실험동물로는 C57BL/6J-ApcMin/+계의 7내지 8주령의 수컷 이형접합체 형질 전환 마우스 70마리와 C57BL/6J 계의 동일 산자, 동일 주령의 수컷 wildtype 비형질전환 마우스 10마리를 The Jackson Laboratory사로부터 직접 구입하였다. C57BL/6J-ApcMin/+계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스 70마리를 각 군 25마리씩 세군으로 나누었다. Group 1에는 20마리, Group 2에는 25마리, Group 3 에는 25마리를 배치하고, 13C 투여 실험군 (Group 1과 2)에는 실험시작시에 AJN-76A 분말사료에 13C가 각각 100및 300ppm이 함유되도록 조제하여 공급하였다. 그리고 실험군 (Group 1과 2)에는 실험시작시부터 종료시까지 AJN-76A 정제고형사료를 자유로이 급이하였다. 각 군간의 체중, 사료 및 음수소배량을 매 2주마다 측정하였고, 10주간 (17-18주령)의 실험종료시에는 최종체중과 간장, 신장, 비장, 등의 장기무게를 측정하여 상대장기 무게비를 산출하였다. 대조군으로서 C57BL/6J계의 동일 산자, 동일 주령의 수컷 wildtype 비형질전환 마우스 10 마리는 같은 조건의 사육실에서 AJN-76A 정체고형사료를 36주간 자유로이 급이하였다. 실험동물은 부검전에 하룻밤 동안 절식하고 이산화탄소 흡입 마취하에서 흉대동맥을 절단하여 방혈하고 각 장기 (심장, 폐, 위)를 적출하여 생리식염수에 넣어 장기무게를 측정하고 포르말린에 고정하였다. 소장과 대장의 검사를 위하여 위의 식도부위와 직장을 실로 결찰하여 적출하고 생리식염수를 주입하여 팽창시켜, 십이지장, 공장, 및 회장, 그리고 대장으로 나누어 여과지에 펼친 후 포르말린에 재고정하고, 통상적인 조직처리과정, 파라핀 포매 및 3-4 ㎛ 두께의 조직절편을 제작하여 H&E염색을 실시하여 현미경으로 검경하였다. 약 1 주일간의 포르말린 고정이 끝난 소장 및 대장을 부위별, 크기별, 종양개수 및 분표를 자동영상 분석기(Kontron Co., Germany)로 분석하였다. 체중의 변화, 장기무게, 사료소비량, 및 마리당 종양의 개수에 대한 통계학적 유의성 검증을 위하여 Duncan’s t-test로 통계처리 하였고, 종양 발생빈도에 대하여는 Likelihood ratio Chi-squre test로 유의성을 검증하였다. 13C 투여 실험군 및 AIN-76A 대조군 (Group 3)의 체중의 변화에 있어서 각 군간의 유의 한 차이는 관찰할 수 없었다. 13C가 300ppm함유된 군의 간장의 상대 무게비에 있어서 저농도군인 13C 100ppm에 비하여 현저하게 감소하였으나, AIN-76A 대조군과는 유의성이 없었다. 그 밖의 신장과 비장, 그리고 최종 부검시의 체중에 있어서는 각 군간에 변화가 관찰되지 않았다. 각 실험군에 있어서의 부검시의 체중은 AIN-76A 대조군 (Group 3; 27.44±3.36), 13C 저농도 투여 실험군(Group 1; 27.91±2.68), 그리고 13C 고농도 투여 실험군(Group 2; 28.62±3.66)의 순이었다. C57BL/6J-ApcMin/+계 수컷 이형 접합체 및 300ppm을 투여한 경우에 있어서는 각 군 모두 60% (Group 1; 12/20례, Group 2; 15/25례)로 감소하는 경향을 나타내었다. 대장선종의 마리 당 발생개수에 있어서는 C57BL/6J-ApcMin/+계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스에 AIN-76A 정제사료만을 투여한 대조군은 1.40±1.041 (100)에 비하여 13C 저농도 투여 실험군(Group 1; 0.85±0.988; 61%), 그리고 13C 고농도 투여 실험군(Group 2; 1.32±1.406; 94%)의 순으로 감소하는 경향을 나타내었다. 선종의 크기별 종양의 발생개수의 분포에 있어서 13C 저농도 투여실험군에 있어서는 선종의 크기가 3㎚이하의 수가 현저하게 감소하였다. C57BL/6J-ApcMin/+계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스에 AIN-76A 정제사료만을 투여한 대조군의 부위별 소장선종의 발생 개수는 십이지장 부위를 제외하고 각 군에서 유의한 변화는 관찰되지 않았다. 십이지장 종양의 발생개수에서만 13C 저농도 투여 실험군(Grpup 1; 3.11±3.62)이 대조군 (Group 3; 1.48±1.73) 및 13C 고농도 투여 실험군(Group 2; 1.56±2.31)에 비하여 유의성 있게 증가하였다(P<0.05). 따라서 13C은 소장에서는 암예방효과가 뚜렷하지 않으나, 대장에 대한 암예방 효과가 있을 것으로 생각된다. 소장 및 대장을 제외한 간장, 신장, 비장, 심장, 폐, 그리고 위 등의 기타 장기에서의 조직 병리학적 변화는 관찰되지 않았다. 소장 및 대장의 종양은 선종(polyps)으로 관찰되었다. 지난 10 여년간 형질전환 및 유전자 결핍 실험동물의 종류가 기하 급수적으로 증가하여 이용되고 있다. 가족성 대장선종증(FAP)의 대표적인 모델로 이용되고 있는 C57BL/6J-ApcMin/+계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스를 사용하여 배추나 양배추의 주요 성분인 Indole- 3-carbinol (13C)의 대장암 예방효과가 있는지를 검색하여 본 결과 AIN-76A 정제사료만을 투여한 대조군의 대장선종의 발생률 84%에 비하여 13C 100 및 300ppm을 투여한 실험군에 있어서 각군 모두 60%로서 감소하는 경향을 나타내었으며, 대장선종의 마리당 발생개수에 있어서는 대조군의 1.40±1.041를 100%로 환산하였을 경우 13C 저농도 및 고농도 투여 실험군에서는 각각 약 61%와 94%를 나타내어 감소하였다. 특히 대장 선종의 크기별 분포에 있어서 선종의 크기가 3㎚이하의 수가 현저하게 감소하였다. 따라서 저농도 13C의 투여는 실험적 유전성 가족성 대장선종 모델에 있어서 어느 정도 암예방효과가 있는 것으로 생각된다. 그러나 소장 선종의 발생에는 별 영향이 없는 것으로 생각된다. 그러나 본 실험에 사용된 C57BL/6J-ApcMin/+계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스는 실험 개시 시점이 7내지 8주령이 경과하여 이미 태기부터 소장 및 대장의 선종의 발생이 진행되어 온 것을 감안하고, 특히 비스테로이드계 소염제(NSIDS)와 같은 강력한 COX-2억제제가 아님을 고려하면, 상당한 선종의 발생을 억제할 수 있는 가능성이 매우 높다고 생각한다. 또한 이제까지 배추나 양배추 성분의 복합성분들에 대한 실험적 대장암 모델에서의 촉진효과 등에 대한 보고들이 있어 온 점을 고려할 때 위암(Kim 등, 1994b), 감암(Kim 등, 1994a), 유방암(Grubbs, 등, 1995; Bradlow 등, 1995)에 대한 예방효과 가 있을 것으로 생각한다. 그러나 또 다른 조건에서의 연구결과에 의하면, 발암물질 투여 후에 13C를 투여할 경우 간암(Kim 등, 1994a; Bailey 등, 1987; Dashwood 등, 1991, 1998), 췌장암(Birt 등, 1987) 및 대장암(Pence 등, 1986)을 촉진한다고 보고된 바 있다. 앞으로 이러한 종양조직내에서의 COX-2 및 iNos mRNA와 단백질의 발현정도를 분자병리학적으로 연구 중에 있으며, 향후 십자화과식물 성분인 indole-3-carbinol이 마우스 뿐만 아니라 랫드의 화학발암 물질에 의한 대장종양에 대한 억제효과 있는지 연구할 필요가 있다. 또한 같은 마우스 계통의 마우스를 이용하여 화학발암물질을 투여한 경우와 비교하여 암 예방의 효과를 확증할 필요가 있다. 형질전환 실험동물을 이용한 새로운 중기 발암성 시험법의 확립을 통한 각종 환경 유해물질의 발암성 유무 및 COX-2 억제작용이 있는 식품인
자의 암 예방물질을 체계적으로 검색하는 데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 생각한다.
키워드
Indole-3-carbinol(13); C57BL/6J-ApcMin/; ; inducible cyclooxygenase (COX-2); Multiple intestinal neoplasia(Min)
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