Transforming growth factor-β1 및 Cholesterol 7α-hydroxylase 유전자 다형성이 대장선종 및 대장암 발생에 미치는 효과에 관한 연구

Abstract

대장암은 서구의 흔한 암종이며 최근 우리나라에서도 대장암의 발생률이 급증하는 추세이다. 선종에서 대장암으로의 이행은 여러 가지 유전자적, 생화학적 변화들의 복합적인 과정으로 진행된다. 최근 대장암 발생 과정을 이해하기 위하여 암 유전자(oncogenes)와 암 억제유전자(tumor suppressor genes)의 변이 뿐 아니라 성장인자를 포함한 사이토카인들의 역할에 대한 관심이 증가하고 있고, 이 중 하나가 최근에 많이 연구 되는 Transforming growth factor (TGF)이다. TGF-β는 세포 증식이나 분화의 조절, 세포외기질의 합성에 중요한 역할을 하며 종양 형성을 억제할 뿐 아니라 암의 진행을 촉진시키는 다기능성 사이토카인이다. 또한 최근의 연구에서 TGF-β1이 간세포 내 Cholesterol 7α-hydroxylase (CYP7A1) mRNA의 발현을 억제함으로써 담즙산의 합성을 조절하는 새로운 역할이 제시되었다. TGF-β1 촉진자(promoter) -509 부위에서의 유전자 다형성은 TGF-β1의 생산 능력과 연관되며 유방암과 간암 등 여러 악성종양의 발생과도 관련이 있다고 보고되었다. 식생활의 서구화에 따른 고지방식이는 대장암의 주요 환경 위험 인자로 알려져 있다. 지방에서 유래한 콜레스테롤은 간에서 일차 담즙산으로 합성된 후 대장 내 세균에 의해 이차 담즙산으로 전환되며 이러한 이차 담즙산이 대장 상피 세포 증식을 일으켜 암화 과정을 촉진할 것으로 제안되었으나 이를 뒷받침하는 역학 연구는 제한적이다. CYP7A1은 콜레스테롤로부터 담즙산을 합성하는 과정에 있어서 속도 조절 효소(rate-limiting enzyme)으로, 촉진자 부위 A-203C 다형성은 유전자 전사에 관여하며 -203CC 유전자형에서 낮은 효소 활성도(enzyme activity)를 보여 결과적으로 담즙산 합성의 속도를 조절하는 것으로 추정된다. 최근 일본인 대상의 연구들에서 CYP7A1 촉진자 -203 부위에서의 유전자 다형성이 근위부 대장선종 및 대장암 발생과 연관이 있다고 보고되었다. 대장암의 원인은 단일 위험인자로만은 설명되지 않고 위에서 언급한 성장조절인자와 담즙산 대사계 효소 등이 대장암의 발생과 임상 경과에 관련될 것으로 생각된다. 본 연구자는 한국인에서 대장선종 및 대장암 발생의 위험 인자로서 항 염증성 사이토카인으로 알려진 TGF-β1과 담즙산 대사계의 대표적 효소인 CYP7A1의 유전자 다형성을 분석하고, 각 유전자 유형 및 유전자 조합 유형 간의 상대적 위험도를 측정함으로써 고위험도 집단을 분류하여 한국인에서 대장암 발생의 개인적 감수성 유전인자들을 규명하고자 하였다. 이에 대장선종 환자 303명(대장선종군)과 대장암 환자 195명(대장암군)을 실험군으로, 대장내시경 검사 상 정상인 250명의 건강검진 수진자를 대조군으로 하여 전혈에서 genomic DNA를 추출하여 polymerase chain reaction-restriction fragment length pleomorphism (PCR-RFLP) 방법으로 TGF-β1 유전자 촉진자 부위의 C-509T와 CYP7A1 유전자 촉진자 부위의 A-203C에 대한 다형성을 분석하였고 결과는 다음과 같다. 1. 임상적 특징: 대장선종군에서 남자의 비율이 높았고, 평균연령은 대조군과 대장선종군 및 대장암군 사이에 차이가 없었다. 흡연력은 대장선종군과 대장암군 모두 대조군에 비해 유의하게 높았다. 대장선종은 가장 진행된 크기 및 조직 분화도를 보이는 대표용종을 기준으로 근위부 결장에 34%, 원위부 결장에 53%, 직장에 13% 분포하였다. 대장암 병기는 TNM 분류법에 따라 1기가 40명, 2기가 46명, 3기가 99명, 4기가 10명이었다. 직장암이 36%를 차지하였고 그 외 근위부 결장암이 26%, 원위부 결장암이 38%였다. 2. TGF-β1 유전자형 분석: (1) TGF-β1 C-509T 대립유전자 빈도는 대조군과 대장선종군 및 대장암군 사이에 차이가 없었다. C-509T 유전자 다형성의 분포는 대조군과 대장선종군 사이에 차이가 없었고 대장암군은 대조군에 비해 CC 유전자형이 유의하게 많았다(P = 0.04). (2) 단변량 및 다변량 분석에서 CT 유전자형(adjusted OR = 0.57, 95% CI 0.24-0.91) 및 TT 유전자형(adjusted OR = 0.64, 95% CI 0.29-0.98)은 CC 유전자형과 비교하여 대장암의 발생이 감소하였다. 즉, 대립유전자(allele) -509T를 갖는 경우(CT + TT) 대장암의 발생 비교위험도가 감소하였다(adjusted OR = 0.59, 95% CI 0.29-0.93). (3) 단변량 및 다변량 분석에서 -509 CT 유전자형 및 TT 유전자형을 CC 유전자형과 비교할 때 대장선종의 발생위험도 및 종양의 특성(발생 부위, 크기, 조직 분화도 등)과도 유의한 상관관계를 보이지 않았다. 3. CYP7A1 유전자형 분석: (1) CYP7A1 A-203C 대립유전자 빈도 및 유전자 다형성의 분포는 대조군과 대장선종군 및 대장암군 사이에 차이가 없었다. (2) -203 AC 유전자형 및 CC 유전자형을 AA 유전자형과 비교할 때 대장선종 및 대장암의 발생 위험도 및 위치를 포함한 종양의 특성과도 무관하였다. 4. TGF-β1과 CYP7A1 유전자 유형을 조합한 경우에도 대장선종 및 대장암의 발생과는 유의한 상관관계를 보이지 않았다. 이상의 결과로 한국인에서 TGF-β1 C-509T 유전자 다형성은 대장암 발생과 연관될 가능성이 있으며, CYP7A1 A-203C 유전자 다형성은 대장선종 및 대장암의 발생과 연관을 보이지 않았다.;Background: The proliferation of colorectal epithelial cells is regulated by various stimuli including cytokines and growth factors, thus the variants of those genes may modify the colorectal cancer risk. Transforming growth factor-beta1 (TGF-β1) can act as both a tumor suppressor and a stimulator of tumor progression. In addition, a recent study reported a novel role of TGF-β1 in transcriptional regression of cholesterol 7α-hydroxylase (CYP7A1). TGF-β1 C-509T polymorphism in the promoter sequence has been associated with increased levels of plasma TGF-β1 in individuals with T allele. On the other hand, bile acids have long been implicated in the etiology of colorectal carcinogenesis but epidemiological evidence is limited. CYP7A1 is the rate-limiting enzyme for bile acid synthesis producing bile acids from cholesterol in the liver, and thus may be an important determinant of bile acid production. A-203C genetic polymorphism in CYP7A1 may influence gene expression and thus affect the risk of colorectal neoplasms. To evaluate the potential influences of these polymorphisms on colorectal adenoma and cancer risk, a case-control study was conducted. Methods: From November 2005 to March 2008, a total of 646 subjects were prospectively enrolled in Seoul National University Hospital and Healthcare System Gangnam Center. Risk of colorectal neoplasms was evaluated separately for 303 patients with colorectal adenoma, 195 patients with colorectal cancer relative to 250 healthy controls. Genotypes were determined by polymerase chain reaction-restriction fragment length pleomorphism (PCR-RFLP) method. Odds ratios (ORs) and 95% confidence intervals (CIs) were calculated by a multivariate logistic regression analysis. Statistical adjustment was made for age, sex, family history of colorectal cancer, smoking, and regular use of aspirin, NSAIDs, or lipid lowering agents. Results: There were no statistically significant differences in genotype distributions and allele frequencies between cases and controls for TGF-β1 C-509T or CYP7A1 A-203C polymorphisms except for higher TGF-β1 -509CC in colorectal cancer group. The TGF-β1 -509T allele containing genotypes posed a reduced risk of colorectal cancer (adjusted OR = 0.59, 95% CI = 0.28-0.92). But there was no association between this polymorphism and colorectal adenoma. In addition, the CYP7A1 polymorphism was not measurably related to the overall risk of colorectal adenoma or cancer. Moreover, no relationships were found between the TGF-β1 or CYP7A1 polymorphisms and the colorectal adenoma or cancer group in various tumor characteristics such as location, size, stage, and histologic differentiation. The analysis of combined TGF-β1 C-509T and CYP7A1 A-203C also showed no significant associations with colorectal adenoma or cancer. Conclusion: Our results suggest that TGF-β1 -509T allele may have a protective role in the development of colorectal cancer, possibly consistent with its role as an inhibitor of epithelial malignant transformation. However, there was no evidence that A-203C polymorphism of CYP7A1 is associated to colorectal adenoma or cancer in Korean. Further studies are required to confirm the role of these genetic polymorphisms in the development of colorectal neoplasms and presentation of its features.