Development of alcohol-associated hepatocellular carcinoma mouse model

Abstract

간암은 전 세계적으로 6 번째로 흔하고, 4 번째로 사망률이 높은 암입니다. 이러한 간암의 발병률 증가로 인해 건강 문제가 전 세계적으로 대두되고 있습니다. 간암은 간세포암종(HCC)와 간내 담관암종으로 나뉘며, 이 중 간세포암종은 간암의 90% 이상을 차지합니다. 간세포암종은 B 형/C 형 간염 바이러스 감염, 지방, 알코올 등의 축적으로 발생합니다. 이러한 독성 물질이 축적되어 지방증이 발병되고, 간섬유화, 간경변증, 더 나아가 간세포암종으로 진행됩니다. 간세포암종은 치료가 제한적이기 때문에 효과 역시 좋지 않습니다. 대부분의 간세포암종 환자의 경우, 간 이식이 필요하지만 이식할 수 있는 간이 부족한 것이 현실입니다. 이를 예방하기 위해 간세포암 발암 기전을 이해하고 새로운 의약품 개발이 필요합니다. 간세포암종을 유발하는 물질 중 하나인 알코올은 독성, 정신 자극, 의존성 등을 이유로 1 급 발암 물질로 지정되었습니다. 전 세계적으로 알코올 소비량이 증가하고 있으며, 이에 따라 알코올성 간 질환으로 고통 받는 사람들이 늘어나고 있습니다. 만성적인 음주는 알코올성 지방증에서 간섬유화 또는 간경변증으로 진행시킬 수 있고, 최종적으로 간세포암으로 진행됩니다. 간세포암종은 만성 간 질환 환경에서 발생하는 특성 때문에 동물 모델 개발에 어려움을 가지고 있습니다. 초기 간세포암종의 동물 모델로서 디에틸니트로사민(DEN)을 이용했지만, 이는 초기의 간세포암종만 유발했습니다. 또한 디에틸니트로사민의 경우, 종양을 유도할 수 있지만, 간에 특이적인 물질이 아니기 때문에 간세포암종 연구에 적합하지 않습니다. 만성 간 질환, 즉 섬유증과 간경변이 유발된 환경에서 알코올성 간세포암종을 유도하기 위해 디에틸니트로사민과 사염화탄소, Lieber-Decarli 유동식을 결합한 모델을 구축했습니다. 알코올은 각각 초기 알코올성 간세포암종과 중기 이후의 알코올성 간세포암종을 묘사하기 위해 총 13주, 20주간 주어졌습니다. 그 결과, 종양은 섬유화 환경에서 유도되었습니다. 비교를 위해 대조군에게는 동량의 칼로리를 가진 유동식이 주어졌습니다. 대조군에 비해 실험군의 ALT 와 혈중 호중구 수치가 더 높아진 것을 확인했습니다. 또한 실험군에서 산화 스트레스, 염증 및 섬유화가 증가하는 것을 확인했고, 알코올 대사에 관여하는 CYP2E1 과 ALDH2 의 발현이 감소하는 것을 확인했습니다. 우리가 디에틸니트로사민과 사염화탄소, 알코올을 이용해 수립한 동물 모델은 만성 알코올성 간 질환 환경에서 간세포암종으로의 진행을 묘사했습니다. 이 동물 모델은 간세포암종의 특징인 산화 스트레스, 염증 및 섬유화를 보여줍니다. 또한 알코올성 간 질환의 특징인 알코올 대사 관련 단백질이 감소하는 것을 확인했습니다. 이에 따라 우리가 수립한 동물 모델이 알코올성 간세포암종을 성공적으로 묘사한다는 것을 시사합니다;Liver cancer is a growing global health concern due to its increasing incidence. Globally, liver cancer is the sixth most common cancer and the fourth most lethal cancer. Hepatocellular carcinoma (HCC), which accounts for more than 90% of liver cancers, is caused by hepatitis B or C virus infection and the accumulation of toxic substances such as fat and alcohol. The accumulation of multiple toxic substances leads to progression from steatosis to liver fibrosis and cirrhosis to HCC. Treatments for HCC have limited effectiveness, and in most cases, only transplantation is curative. However, due to a shortage of grafts, about 15% of patients die while waiting for a liver transplant. To prevent this, we need to understand the mechanisms of HCC carcinogenesis and develop new medicines. In particular, alcohol, one of the substances that can cause HCC, has been classified as a class 1 carcinogen for its toxicity, psychostimulation, and dependence. With the increasing consumption of alcohol worldwide, the number of people suffering from alcoholic liver disease is increasing. Chronic alcohol consumption progresses from alcoholic steatosis to fibrosis or cirrhosis, and finally to HCC. The nature of HCC in this chronic liver disease setting has made it difficult to develop animal models. To develop an animal model of alcoholic HCC, they first combined chronic alcohol consumption via the Lieber-Decarli diet with diethylnitrosamine (DEN), which is traditionally used to induce cancer. However, this method only induced steatosis and a small amount of tumor. To induce tumors in the environment of induced chronic liver disease, namely fibrosis and cirrhosis, an animal model was established using carbon tetrachloride (CCl4) in addition to DEN and the Lieber-Decarli diet. Alcohol was consumed for a total of 13 and 20 weeks, representing intermediate HCC and advanced HCC, respectively. As a result of DEN+CCl4+alcohol, tumors were induced in a fibrotic state. For comparison, the DEN+CCl4+pair fed group was tested at the same time and found that ALT and blood neutrophil levels were increased by alcohol. In the same model, we also found increased oxidative stress, inflammation, and fibrosis in the chronic alcohol consumption group, and decreased expression of ALDH2 and CYP2E1, which are involved in alcohol metabolism. We induced HCC in the setting of alcoholic chronic liver disease and described the progression from alcoholic liver disease to HCC in humans. This disease model showed oxidative stress, inflammation, and fibrosis, which are hallmarks of HCC. Therefore, we propose the proposed model as a model of alcoholic HCC.