캡사이신 [Capsaicin] 비만예방．암세포 억제

 

캡사이신 [Capsaicin] 비만예방．암세포 억제 

 

캡사이신(capsicine)은 알칼로이드의 일종으로 고추의 매운맛을 내는 성분. 고추씨에 가장 많으며 나머지는 껍질에 있다. 약용과 향료로 이용된다. 매운 고추 정유 성분의 약 65%를 차지한다.

물에 약간 녹으며 에탄올과 식물성 오일에 잘 녹는다. 화학식은 C18H27NO3.

캡사이신은 식욕을 촉진하기도 하며 대사작용을 활발하게 하여 지방을 태워 없애기 때문에 체내에 지방이 축적되는것을 막아준다. 

또한 통각세포에는 `캡사이신'에 의해 열리는 독특한 이온채널(캡사이신채널)이 존재, 채널이 열릴 경우 다량의 Na+과 같은 양이온이 세포내로 유입돼 신경세포를 자극하며 그 통증 신호가 척수를 통해 대뇌로 전달돼 통증을 느끼게 된다. 

고추액을 피부에 바를 경우 매우 따가운 통증을 느끼는 것은 바로 고추의 매운 성분인 캡사이신이 이 이온채널을 열어 통각신경을 흥분시키기 때문. 캡사이신에는 또한 진통작용이 있어 진통제에도 활용되고 있으며, 최근엔 항암효과가 있는 것으로 밝혀지기도 했다.

 

산대학교 식품영양학과 주종재(朱鍾材) 교수 연구팀은《한국영양학회지》 1999년 7월호에 발표한 논문에서 캡사이신이 진통작용 외에 체지방을 줄여 비만의 예방과 치료에도 효과가 있다고 밝혔다.

 

고추가 캡사이신을 만들어 내는 이유는 자신을 다른 동물이나 식물로부터 보호하고, 동시에 씨를 퍼뜨려 종자의 번식을 도모하기 위해서인 것으로 알려져 있다.

 

미국 애리조나주 남부의 칠레고추밭에서 칠레고추를 먹는 동물들을 관찰한 결과, 고추에게 위협이 되는 동물에게는 캡사이신이 독이 되어 이들은 고추를 먹으려 하지 않았고, 고추의 씨를 퍼뜨리는 데 도움이 되는 동물, 주로 새들에게는 맛있는 먹이가 되어 고추씨가 이들의 배설물에 섞여 멀리까지 퍼진다는 사실이 발견되었다.

 

2000년대에는 캡사이신의 항암활성에 대해서 집중적인 연구가 이루어졌는데, 거의 대부분의 암종에서 발암유전자와 종양촉진인자, 성장시그널을 모조리 억제하는 효과가 있다는 놀라운 효능이 밝혀졌다. 특히, 캡사이신은 암세포가 혈관신생을 통해 전이를 일으키는 것을 차단하는 것으로 알려졌다.

 

수백 편에 달하는 대부분의 연구논문은 캡사이신이 염증과 암을 예방하거나 치료효과가 있다는 것인데, 국내의 어느 대학에서는 발암가능성을 제기하기도 했다. 그렇게 따지면 모든 식품은 발암 가능성을 다 가지고 있다. 왜냐면 발암유전자는 단백질의 변이로부터 출발하기 때문이다.

 

지나치게 많이 섭취하면 위험하다고 연구진은 말하는데, 지나치게 많은 기준도 밝혀주어야만 한다.

아니, 아무리 좋은 음식이라도 지나치게 많이 섭취해서 좋은 것이 무엇이 있는가?

 

 

 

01. 캡사이신과 췌장암

 

산화스트레스가 지속되면 세포 내에 활성산소가 증가하여 세포에 상처를 입히고 그것이 장기화되면 암으로 발전한다. 암세포는 스트레스 상태에서 생겨나 정상세포와는 다른 방법 즉, 저산소 상태에서 생존하는 방법을 모색하게 되는데 암세포 내의 미토콘드리아가 그 중심역할을 한다.

 

2011년 텍사스대학(Department of Biomedical Sciences and Cancer Biology Center, School of Pharmacy, Texas Tech University)의 연구에 따르면, 캡사이신이 췌장암 세포주(BxPC-3, AsPC-1)에서 미토콘드리아의 활동을 막아 암세포를 죽이는 효과가 있는 것으로 나타났다.

마우스에 캡사이신 2.5~5 mg/kg 투여한 결과, 카스파제9,-3를 활성화시켜 암세포에 영양을 공급하는 미토콘드리아 복합체의 활성을 차단함으로써 ATP(암세포의 생명 에너지원)을 봉쇄하는 것으로 확인되었다. 캡사이신은 강력한 항산화작용을 하는 글루타치온을 증가시켜 종양 내 미토콘드리아 생명줄인 활성산소종이 활동하는 것을 막아 미토콘드리아의 숨통을 끊고 DNA를 파괴함으로써 궁극적으로 암세포가 자멸사에 이르게 하였다.

그런데, 이 과정에서 정상세포인 HPDE-6의 미토콘드리아에는 영향을 전혀 주지 않아 암세포 만을 표적으로 공격한다는 것을 알 수 있었다.

ü  관련논문 : Role of Mitochondrial Electron Transport Chain Complexes in Capsaicin Mediated Oxidative Stress Leading to Apoptosis in Pancreatic Cancer Cells

 

02. 캡사이신과 폐암

소세포폐암(Small cell lung cancer : SCLC)은 폐암의 약 13%를 차지하는데 급속한 진행과 5년 생존율이 5% 미만의 낮은 생존율로 특징 지워진다. 그러므로 이것을 치료하기 위해서는 굉장히 고차원적인 치료방법이 매우 신속하게 필요하다.

 

2010년 미국 마샬대학(Department of Pharmacology, Physiology and Toxicology, Joan C. Edwards School of Medicine, Marshall University)에서는 고추의 캡사이신 성분이 소세포폐암의 증식을 억제하는 효과가 있는 것으로 발표하였다.

선행연구에서 캡사이신이 전립선암이나 피부암, 그리고 백혈병에서는 세포주기 G1 단계에서 세포증식을 억제하는 효과가 있다는 연구보고가 있었다. 폐암에도 적용이 가능한 지에 대한 실험실과 동물 연구에서 캡사이신의 소세포폐암(H69, H82, DMS53, DMS114)의 증식을 억제하는 효과를 입증하였다.

30~50 µM 농도의 캡사이신은 72시간 이내에 세포주기 G1/S 단계에서 이들 암세포의 성장을 중단시키고 사멸에 이르게 하였으며 10 mg/kg 농도를 투여한 마우스 실험에서도 같은 결과를 얻었다.

 

캡사이신은 증식에 중요한 역할을 하는 유전자와 신호체계 집단[E2F, cyclinD1, CDK4, siRNA, mRNA, Rb, p130, p16, p53]의 활성을 차단하는 결과를 보여주었다. 특히, E2F4 유전자[p130의 자극으로 활성화되는 전사 유전자]는 소세포암세포카 성장하고 증식하는데 매우 중요한 신호경로인데, 캡사이신이 이를 효과적으로 제어하는 것으로 확인되었다.

 

ü  관련논문 : Capsaicin Displays Anti-Proliferative Activity against Human Small Cell Lung Cancer in Cell Culture and Nude Mice Models via the E2F Pathway

 

03. 캡사이신의 신경근육 보호

사람의 뇌와 같은 신경기관은 뉴런이라 불리는 수많은 단위체들의 연결로 이루어져 있다. 아세틸콜린(acetylcholine)은 도파민이나 세로토닌과 같은 신경전달 물질로 신경조직에 분포하면서 신경의 흥분전달 작용을 하는 물질이다.

자율신경 중 부교감 신경을 자극하여 맥박을 지연시키거나 타액의 생성을 촉진하여 음식물의 소화흡수작용을 돕는 기능을 하며 혈관확장 등의 작용으로 고혈압을 방지한다.

또한, 아세틸콜린은 말초 신경뿐만 아니라 중추신경에도 중요한 역할을 수행하는데 기억, 운동,  그 기능을 한다. 아세틸콜린이 부족하면 인지장애를 일으켜 치매와 같은 난치성 뇌질환을 일으킨다..

 

보툴린 신경독[Botulinum neurotoxin A : BoNT/A]은 매우 독성이 강한 물질로 시냅스관련 단백질을 분해하여 아세틸콜린이 활동하는 것을 방해하는 작용을 한다. 즉, 신경전달 작용을 막아 신경근육의 마비를 일으키게 함으로써 운동장애, 기억상실증에 걸리게 하는 독성물질이다.  

보툴린은 신경세포가 장기간 산화스트레스에 노출되었을 때 발현한다. 이것도 활성산소가 주원흉이다.

 

2009년 뉴저지대학(Department of Pharmacology and Physiology, University of Medicine and Dentistry of New Jersey)에서 캡사이신이 보툴린을 중화시켜 신경근육을 보호하는 효과가 있는 것으로 입증하는 연구결과를 내놓았다.

01. 마우스에 캡사이신을 주사한 후 4~8시간 후 독성물질 보툴린을 주사하였을 때 신경장애가 발생하지 않았다. 캡사이신이 독성중화작용을 한 셈이다.

02. 캡사이신은 신경독으로부터 신경근육을 보호하고  아세틸콜린이 정상적으로 분비될 수 있도록 하여 신경전달 기능을 수행할 수 있도록 하였다.

03. 캡사이신의 이러한 작용은 세포 외에서 신경전달물질로 작용하는 칼슘(Ca²⁺)의 발현되었을 때만 일어났는데, 이것은 캡사이신이 칼슘의 활성을 촉진하고 칼슘이 아세틸콜린과 결합하여 신경전달작용을 수행하도록 한다.

 

결과적으로 캡사이신은 300 nM(0.3uM)의 극소량으로 신경세포를 보호하는 효과를 발휘하였으며, 이는 적은 양을 사용하더라도 치매 등 기억력 상실과 관련된 치명적인 뇌관련 질병을 예방하거나 치료할 수 있다는 것을 보여준다.

ü  관련논문 : Capsaicin Protects Mouse Neuromuscular Junctions from the Neuroparalytic Effects of Botulinum Neurotoxin A

캡사이신의 암유전자 억제효과

종류	종양촉진유전자	암종
캡사이신 Capsaicin	NF-κB, STAT3, Bcl-2, Bcl-xL, Survivin, CIAP, Cdc25, Cdk1, Cyclin D1, MMP-9, VEGF	백혈병, 폐암, 위암, 유방암, 자궁암,  대장암, 전립선암,

 

추가 참고자료

① 캡사이신 패치의 통증치료작용. Topical capsaicin for pain management: therapeutic potential and mechanisms of action of the new high-concentration capsaicin 8% patch

② 캡사이신의 HIV 억제효과. Capsaicin blocks HIV protease inhibitor ritonavir-induced vascular dysfunction in porcine pulmonary arteries

③ 캡사이신의 흑색종세포의 억제효과. Inhibitory effect of capsaicin on B16-F10 melanoma cell migration via the phosphatidylinositol 3-kinase/Akt/Rac1 signal pathway 

④ 캡사이신 대장암 억제효과. Antitumor Activity of Capsaicin on Human Colon Cancer Cells

⑤ 캡사이신, 식도암 세포주기 차단. Capsaicin induced cell cycle arrest and apoptosis in human esophagus epidermoid carcinoma CE 81T/VGH cells

⑥ 캡사이신, 자궁암 세포주 사멸유도. Capsaicin Induces Apoptosis in HeLa Cells via Bax/Bcl-2 and

Caspase-3 Pathways

⑦ 캡사이신의 간암 치료효과. A comparative proteomic analysis for capsaicin-induced apoptosis between human hepatocarcinoma (HepG2) and human neuroblastoma (SK-N-SH) cells

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