지방의 종류가 대장 상피 세포의 증식에 미치는 영향

Abstract

This study was performed to investigate of the effect of various types of dietary fat on colonic epithelial cell proliferation in rats and in cell culture using HT-29 cell, Caco-2 cell. In animal study, a 2 X 3 factorial experiment was conducted to examine how age and dietary fat source affect cell proliferation of the colon in Sprague-Dawley rats. Male rats of 17 months and 4 months old were placed into experimental groups containing 3 different source of dietary fats; beef tallow, corn oil, fish oil. To measure in vivo cell proliferation , the incorporation of 5-bromo-2' -deoxyuridine (BrdU) into DNA was localized using the monoclonal anti-BrdU antibody. Colonic crypt length and colonic crypt total cell number were higher in older rats than in young rats. Also colonic crypt length and colonic crypt total cell number were affected by type of dietary fat; those of beef tallow fed group were significantly increased compared to those of corn oil or fish oil fed groups. Proliferation zone was also affected by type of dietary fat. Proliferation zone was significantly decreased in fish oil fed group compared to corn oil or beef tallow fed groups. In cell culture study, HT-29 cell and Caco-2 cell , a human colonic adenocarcinoma cell line, were employed to compare the effect of various fatty acids on cell proliferation. All fatty acids examined in this study (palmitic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid eicosapentaenoic acid, docosahexaenoic acid) stimulated HT-29 cell and Caco-2 cell proliferation in a dose-dependant manner. HT-29 cell and Caco-2 cell proliferation were affected by type of fatty' acid. Linoleic acid stimulated cell proliferation but eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid inhibit cell proliferation. The addition of various type of fatty acid in media had a tendency to influence on insulin-like growth factor binding protein-4 mRNA expression. In the presence of 100μ M eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid, insulin-like growth factor binding protein-4 mRNA expression was increased compared to in the presence of 100μ M linoleic acid. Insulin-like growth factor-Ⅱ mRNA expression was not affected by type of fatty acids. In summary, colonic epithelial cell proliferation was affected by age and type of dietary fat, they were significantly increased in older age groups. And fish oil decreased colonic cell proliferation compared to beef tallow or corn oil. Thus fish oil could have a protective effect against colon cancer. Different fatty acids have different abilities to stimulate the proliferation of colon cancer cells. Linoleic acid stimulated the proliferation of colon cancer cells, however, eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid inhibit the proliferation of colon cancer cell , probably by increasing insulin-like growth factor binding protein-4 mRNA expression;본 연구는 나이와 식이 지방의 종류가 대장 상피 세포의 증식에 미치는 영향을 살펴보기 위해 동물 실험을 실시하였으며 식이 지방을 구성하는 지방산의 영향을 살펴보기 위해 세포 배양 실험을 실시하였다. 동물실험에서는 나이와 식이 지방의 종류가 대장암의 biomarker인 대장 상피 세포의 증식에 미치는 영향을 살펴보았다. 나이에 따른 차이를 관찰하기 위해 생후 17개월 된 흰쥐와 생후 4개월 된 흰쥐를 사용하였으며 우지, 옥수수 기름, 어유로 식이 지방의 종류를 달리하여 지방의 종류에 따른 영향을 살펴보았다. 혈청 총 지방 함량은 나이와 식이 지방의 종류에 따른 차이를 보여 나이가 많았던 군에서 높았고 우지 섭취군에서 증가하는 경향을 나타냈다. 그러나 혈청 중성 지방의 함량과 혈청 총 콜레스테롤 함량은 실험 군간의 차이가 없었다. 대장 세포 증식의 kinetic indices 중 대장 crypt length 와 대장 crypt의 총 세포수는 나이에 따른 차이를 보여 나이가 많은 군이 나이가 적은 군에 비해 증가하였으며, 식이 지방의 종류에 따른 차이를 보여 우지를 섭취한 군에서 가장 높았으며 옥수수 기름 섭취군, 어유 섭취군 순으로 대장 crypt length 와 대장 crypt의 총 세포수는 감소하였다. 또한 proliferation zone은 식이 지방에 따른 차이를 보여 어유 섭취에 의해 유의적으로 감소하였다. 세포 배양 실험에서는 식이 지방을 구성하는 식이 지방산이 사람의 colonic adenocarcinoma cell line 인 HT-29 세포와 Caco-2 세포의 증식에 미치는 영향을 살펴보았다. HT-29 세포와 Caco-2 세포의 증식은 세포 배양액에 첨가한 지방산의 농도에 따른 유의적인 차이를 보여 첨가 지방산의 농도가 증가할수록 세포의 증식은 촉진되었다. HT-29 세포와 Caco-2 세포의 증식은 세포 배양액에 첨가한 지방산의 종류에 따른 차이를 보였으며 linoleic acid는 다른 지방산보다 세포의 증식을 증가시켜 세포 증식을 촉진하는 것으로 나타났다. Eicosapentaenoic acid (EPA)와 docosahexaenoic acid(DHA)를 lμM, 10μM 의 농도로 첨가한 경우 세포의 증식이 현저하게 억제되었으나 100μM을 첨가했을 때는 세포 증식 억제 효과가 감소하였다. 세포 배양액에 첨가하는 지방산의 종류를 달리한 후 측정한 세포의 성장곡선에서 EPA와 DHA의 첨가는 HT-29 세포와 Caco-2 세포의 성장을 저하시켰으며 이를 통해 세포의 장기적인 성장도 지방산에 따라 영향을 받음을 알 수 있었다. 지방산의 종류를 linoleic acid 2μM, linoleic acid 100μM, linoleic acid 2μM + EPA 100μM, linoleic acid 2μM + DHA 100μM로 달리하여 HT-29 세포를 배양한 후 세포의 성장 인자 중의 하나이며 대장 및 대장 암 세포에서 분비되고 있는 것으로 알려진 insulin-like growth factor (IGF)-Ⅱ mRNA의 발현 정도를 측정한 결과 지방산의 종류에 따른 유의적인 차이는 없었으나 linoleic acid 100μM에서 증가하는 경향을 나타냈다. IGF에 강한 친화력을 갖는 결합 단백질로 IGF에 결합하여 IGF의 세포 성장 촉진 효과를 조절하는 insulin-like growth factor binding protein (IGFBP)-4 mRNA 발현은 지방산의 종류에 따른 유의적 차이를 보여 linoleic acid 100μM을 첨가하였을 때 IGFBP-4의 mRNA 발현이 적었던 반면 linoleic acid 2μM + DHA 100μM을 첨가하여 세포를 배양하였을 때는 IGFBP-4의 mRNA 발현이 증가하였다. 결론적으로 대장 상피 세포의 증식은 나이가 많은 쥐에서 촉진되었고 식이 지방의 종류에 따른 영향을 받아 포화도가 높은 지방인 우지를 섭취할 때 촉진되고 n-3 계 지방산이 풍부한 어유를 섭취할 때 억제되었다. 이러한 경향은 세포 배양 실험에서도 나타나 EPA나 DHA는 대장암 세포인 HT-29 세포와 Caco-2 세포의 증식을 억제하였으며 EPA와 DHA의 대장암 세포 증식 억제 효과는 세포의 성장 인자인 IGF의 성장 촉진 효과를 조절하는 IGFBP-4 mRNA 발현을 증가시켜 IGF의 세포 성장 촉진 효과를 저해함으로써 이루어진다고 사료된다. 본 연구를 통해 지방의 종류가 대장 세포의 증식에 영향을 미침을 알 수 있다.