Anticarcinogenic Responses of MCF-7 Breast Cancer Cells to Conjugated Linoleic Acid (CLA)

Conjugated linoleic acid (CLA) is the mixture of positional and geometric isomers of linoleic acid (LA, C18:2 $\omega$6), which is found abundantly in dairy products and meats. This study was peformed to investigate the anticarcinogenic effect of CLA in MCF-7 breast cancer cells. MCF-7 cell were treated with LA and CLA at the various concentrations of 15, 30, 60, 120 UM each. After incubation for 48 and 72 hours, cell proliferation, fatty acids incorporation into cell, peroxidation and activities of antioxidant enzymes were measured. Postaglandin E$_2$ (PGE$_2$) and thromboxane $A_2$ (TXA$_2$) were measured for the eicosanoids metabolism. There was no cell growth differences in both of LA and CLA treated MCF-7 cells at 48 hr incubation. Compared to LA, cell growth was decreased by CLA treatment according to increasing concentration at longer incubation times, respectively (p<0.05). Both of LA and CLA was incorporated into the cellular lipids 22~54% higher than in control but LA incorporation was not so linear as CLA according to concentration. Arachidonic acid (C20:4, $\omega$6) was synthesized after treatment of LA but did not in CLA, respectively. The lipid peroxide concentration in LA 120 $\mu$M group increased as 1.7 times as that in CLA 120 $\mu$M treated. The activities of antioxidant enzymes such as glutathione peroxidase and glutathione reductase were increased by the supplementation with CLA 120 $\mu$M at 72 hr incubation (p<0.001) compared to LA, otherwise activity of superoxide dismutase was not different in both. PGE$_2$ and TXA$_2$ levels were lower in condition of CLA treatments according to lower levels of arachidonic acids than those in LA treated group, respectively. Overall, the dietary CLA might change the MCF-7 cell growth by the changes of cell composition, production of lipid peroxide, activities of antioxidant enzymes and eicosanoid synthesis compared to dietary LA.

식이성 Conjugated Linoleic Acid (CLA)가 유선암 세포(MCF-7)에서의 항암효과에 미치는 영향

본 연구는 식이성 CLA 투여에 따른 MCF-7 세포에서의 항암 효과를 기전적으로 규명하여 점차 증가하는 유방암 환자의 식이 지방질의 식생활 지침서 설정에 기초 자료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 연구의 결과로, 지방산 종류에 따른 증식율을 살펴보면, 48시간 배양시 LA투여군에 비하여 CLA 투여군에서 농도가 증가할수록 세포증식이 증가하는 경향이었으나 LA군과 CLA군간의 차이는 없었다. 처치 농도별로 살펴보면 LA에 비하여 72시간 배양에서 CLA농도가 15$\mu$M에서 60$\mu$M로 증가할수록 LA투여군에 비하여 증식이 감소하였고 120$\mu$M에서는 차이가 없었다. 따라서 CLA투여군은 배양시간이 길수록 농도에 따라 LA투여군보다 증식이 억제된 것으로 나타났다. 세포내 지방산 유입률은 대조군보다 LA와 CLA 투여군의 세포내 유입률이 각각 22~54%, 17~41%정도로 더 많이 유입되어 세포내 지방산 조성에 영향을 주는 것으로 보인다. LA의 경우 고농도에서 세포내로의 유입이 잘 되지 않은 것은 세포내 항상성과 관련이 있는 것으로 생각된다. 대조군보다 LA과 CLA 지방산을 48시간 배양시 지질 과산화물 생성이 50~130%증가하였고 투여량이 증가할수록 MDA의 생성이 모두 증가하였다. 그러나, 72시간 배양시 CLA 30 $\mu$M에서는 대조군과 같은 수준으로 감소하였고 120 $\mu$M에서는 LA의 과산화물 생성이 CLA군보다 1.7배가량 증가하였다. 72시간 120$\mu$M CLA처치시 항산화 효소인 GPx, GR의 활성이 높게 나타난 것은 배양시 간이 길어질수록 CLA에 대한 항산화효소 활성이 더 커지며 이는 LA군과도 큰 차이를 보였다. 따라서, CLA의 장기간 처치 경우에도 과산화물 생성이 LA군보다 적게 생성된 것은 항산화효소 활성의 역할이 있을 수 있음을 배제할 수 없겠다. 또한, 유선암 세포에 CLA를 투여 할 경우 LA투여군에 비하여 PGE$_2$와 TXA$_2$ 생성이 크게 감소하였으며 이는 AA생성의 감소와 일치하는 결과이다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 MCF-7 유선암세포에 LA군에 비하여 CLA투여에 따른 세포증식의 차이는 없었으나 배양시간이 증가할수록 CLA농도에 따른 세포증식률이 LA군보다 감소하는 경향이 있었다. 이는 항산화효소의 증가에 의한 지질 과산화물 생성삼소와 PGE$_2$및 TXA$_2$등의 유의적인 감소가 유선암세포의 증식을 억제하는 인자로 작용할 수 있는 가능성을 시사하였다. 또한 지방산 투여 에 따른 과산화물 생성과 항산화 시스템이 유선암 세포에서는 상호기전적으로 작용하지 않았으나 이는 농도와 배양시간에 따른 CLA의 항암효과가 in vivo 실험에서 재검증 할 필요가 있음을 시사한다. 또한 장시간의 세포배양 실험시 PGE$_2$는 반감기가 짧고 다른 대사물로 쉽게 전환되는 불안전한 물질이므로 새로운 측정방법의 개발이 필요하겠다. 더욱이 CLA에 의한 항암효과가 정확히 어떤 기전에 의한 것인지 보다 깊이 있는 연구가 필요하지만 본 연구에서 얻은 에이코사노이드 대사의 변화 등은 유선암 예방 연구에 기초적인 자료가 될 것으로 생각된다.