Kefir를 이용하여 다양한 Cancer 생성 예방 및 치료에 관한 연구

인간 대장 선암 세포를 이용하여 kefir 상등액의 항암능력이 평가되었다(Grishina et al., 2011; Khoury et al., 2014)(Table 2). 아세테이트와 같은 화합물은 대변에 있어서 특정 물질의 활력을 감소시키는데, 이것은 대장 세포에서 DNA 손상을 의미한다는 증거에서 알 수 있듯이, 선암(adenocadenocar) 세포에 있어서 아세트산 및 유산이 다량 함유되어 있는 kefir 상층액의 특성이 조사되었다(Glei et al., 2006; Grishina et al., 2011). Kefir를 4℃에서 20분 동안 원심분리하여 얻어진 상등액을 pH 7.0로 중화시킨 후, DNA 손상 및 발암에 대한 kefir 상등액의 보호 효과를 결정하기 위해서 세포에서 DNA 가닥 나누기가 측정되었다. 발암 물질에 의한 DNA 손상에 대한 보호 효과를 발휘하는 kefir 상등액의 능력은 조사되었는데, 30분 처리한 후 37℃에서 200 μL/mL에서 가장 높은 활력을 보였다. 발암에 있어서 DAN 손상 중요한 요소이기 때문에, kefir 상등액은 대장암의 위험을 가능하게 낮출 수 있을 것이다.

또한 Khoury et al.(2014)은 kefir가 미토콘드리아 탈수소 효소의 활성에 기초하여 시간- 및 용량-의존적 방식에 있어서 인간 대장 선암 세포의 증식을 현저히 감소시킨다고 보고하였는데, 최대 효과 72시간 후 20% 농도에서 관찰되었다. 그리고 kefir는 세포 사멸 ELISA에 의해서 보여지는 것처럼, 세포사멸을 감소시킬 수 있는데. 최대 효과는 48시간 후 15% 용량에서 관찰되었다.

유방암에 대한 kefir에 대한 효과가 있는 것으로 보고되었다(de Moreno de LeBlanc et al., 2006; Chen et al., 2007)(Table 3). 먼저 de Moreno de LeBlanc 등(2006)은 kefir와 kefir cell free fraction을 주기적으로 섭취를 하고 2일 또는 7일 후에 생쥐의 호르몬 의존성 유방암 예방에 대한 효과를 연구하였다. 여기서 kefir cell free fraction은 kefir를 4℃에서 20분 동안 원심분리한 후 상등액을 건조시킨 다음 사용할 때까지 냉장고에 보관하였다. 4가지 그룹으로 나누어진 쥐들에게 kefir(1/100의 비율로 멸균수로 희석) 또는 kefir cell free fraction(200 uL/d)을 연속 섭취한 후 2일 또는 7일 후에 종양 세포를 유선에 주입하였다. 주입 4일 후부터 27일에 사후주입(post-injection)이 될 때까지 쥐들에게 주기적으로 kefir와 kefir cell free fraction을 투여하였다. 대조군으로 5번째 그룹의 쥐들은 종양세포는 주입하였지만, kefir와 kefir cell free fraction은 전혀 투여되지 않았다. 모든 그룹의 쥐들은 균형 잡힌 사료와 물이 충분히 공급되었다. 종양의 길이 및 폭은 acaliper로 측정하여 종양 성장을 평가하였다. 연구의 결과를 정리하면, kefir와 kefir cell free fraction 모두에서 2일 순환 관리에서 종양의 성장 감소가 있었으며, 특히 kefir cell free fraction에서 가장 유의적인 효과를 보였다. 대조군과 비교하여 7일 순환 관리에서는 종양크기에 있어서 어떠한 유의적인 효과를 보이지 않았다.

Chen 등(2007)은 정상적인 유선 상피 세포에 비하여 인간의 유방암 세포에 대한 kefir 추출물의 다양한 농도에서 시험 관내 증식 억제 효과를 세포수에 근거하여 평가하였다. 이 실험에서는 4가지의 kefir 제품이 이용되었다. 첫 번째는 kefir 입자를 우유에 접종하여 배양한 것(Kefir A)이고, 두 번째는 mother culture를 준비하기 위해서 24시간 배양한 것(Kefir B)이며, 세 번째는 생성된 mother culture를 살균된 우유에 1~3%로 첨가한 것(Kefir C)이고, 네 번째는 Kefir C를 24시간 배양한 후 최종적으로 생산된 kefir 제품(Kefir D)이다. 또한 살균 우유 샘플과 다른 요구르트 추출물도 비교에 이용되었다. Kefir 제품을 첨가한 cell culture에서 6일 후 결과에서 mother culture (Kefir B)와 최종 kefir 제품(Kefir D)은 정상 세포에 아무런 억제 효과를 보이지 않았지만, 악성 세포의 증식 억제 효과는 첨가량에 따라 통계학적으로 유효적인 경향을 보였다(p<0.01). 대조구와 비교하여, Kefir A를 첨가한 악성 종양 세포는 0.31 % 이상의 모든 첨가량에서 유의적 증가를 보였다. 하지만, Kefir C는 대조구와 비교하여 악성 세포의 증식과 관련하여 어떠한 영향도 미치지 않았다. 이것은 실험에 사용된 4가지 kefir 추출물들은 발효상태가 각각 다른 것들이다. 따라서 각각의 kefir 추출물은 발효상태에 따라 다른 생리활성물질을 포함하며, 또한 발효상태에 따라 펩타이드의 조성이 매우 다양하기 때문이다.

백혈병 암에 있어서 kefir의 항암 효과가 있는 것으로 보고되었다(Risk et al., 2009; Maalouf et al., 2011)(Table 4). 우선, Risk 등(2009)에 의하면, 비록 실험에 사용된 모든 농도에서 암세포는 용량- 및 시간-의존적으로 성장 억제 효과를 보였을지라도, 다른 유형의 인간 백혈병 세포주에 있어서 다양한 농도에서 kefir의 효능 조사에서 최대 세포 독성 효과는 48시간 후 80 μg/μL 농도에서 나타났다. 더 나아가서 이 결과는 kefir는 정상세포에는 어떠한 독성 작용도 주지 않음을 의미하기도 한다.

다른 연구 결과인, Maalouf 등(2011)에 의한 것인데, Kefir cell free fraction의 효과는 세포 증식, 세포주기 정지 그리고 두 종류의 인간 백혈병 세포주에 있어서 세포사멸 등에서 입증되었다. 용량 - 및 시간-의존적 방식에 있어서 kefir는 효과적으로 백혈병 세포의 증식을 억제하는 것으로 보여지고 있다. 이때 48시간 후 RPMI 1640 배지에 uL당 kefir가 용해될 수 있는 최대 활력은 80 μg이다. 또한, 정상 세포에는 어떠한 괴사 효과도 없이, 단지 암 세포에만 proapoptotic 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. Kefir의 항증식(antiproliferatory) 효과는 측정되어진 대사활성세포의 양을 기준으로 평가하였다.

다른 종류의 육종 세포에 있어서 kefir 항암 효과가 있는 것으로 보고되었다(Shiomi et al., 1982; Cevikbas et al., 1994; Liu et al., 2002)(Table 5). 첫번째로 Shiomi 등(1982)은 수컷 마우스에 접종한 종양 세포의 두 가지 유형의 성장에 있어서 kefir 입자로부터 분리한 수용성 다당류의 효과를 연구하였다. 다당류를 얻기 위해서는 kefir 입자는 증류수로 세척하고 균질화하며 원심분리한다. 상등액은 에탄올을 첨가하여, 침전물을 얻으면 된다. 서로 다른 농도에서도 쥐들에게는 물을 자유롭게 섭취할 수 있도록 하였다. 대조군과 비교하여 kefir 입자로부터 분리한 수용성 다당류의 경구 투여 시 종양 무게의 차이를 측정하였는데, 종양 세포의 증식을 억제되는 것이 관찰되었다. 또한, 종양 세포에 있어서 kefir 입자로부터 분리한 수용성 다당류의 in vitro 직접 세포 독성이 조사되었다. 전체 세포에 대한 죽은 세포의 비율에 근거하여 종양 세포에 대한 직접적인 세포독성은 거의 또는 전혀 없는 것으로 나타났다.

쥐에서 육종 세포의 다른 형태에 관한 연구 조사는 Cevikbas 등(1994)에 의해서 진행되었는데, 종양의 크기는 kefir를 통해서 감소시킬 수 있는 유익한 치료 효과를 확립하였다. 대조군에 투여된 생리 식염수와 비교하여 0.5 mL의 kefir로 20일 동안 투여하였는데, 결과적으로 kefir를 처리하였을 때 종양의 크기에 근거하여 종양 크기는 감소됨이 관찰되었다. 더 나아가서, 종양의 소멸은 kefir를 처리한 마우스들에서 관찰되었다.

그리고 Liu 등(2002)은 육종 종양 세포가 있는 암컷 마우스에 kefir 입자를 두유에 접종하여 준비된 두유 kefir 그리고 우유 kefir를 경구 투여하였을 때의 항종양 효과를 조사하였다. 종양 접종 후 일주일째부터 30일 동안 우유 kefir와 두유 kefir를 5 mL/kg/day의 경구 투여를 하였으며, 종양을 가진 그룹에서 대조군과 비교하여 종양 성장은 우유 kefir로 처리한 그룹에서는 64.8% 그리고 두유 kefir로 처리한 그룹에서는 70.9%가 억제됨이 관찰되었다. 종양의 체적은 kefir의 항종양 활력을 평가하기 위해 측정되었다.

5. 피부암

Nagira 등(2002)의 연구에 의하면, 피부암 세포에 있어서 kefir의 효과를 조사 그리고 정상 섬유 아세포와 UVC 조사에 의해 유도된 다양한 형태의 인간 흑색종(melanoma) 세포의 형태 변화에 있어서 상용 kefir 추출 분말의 DNA 회복 효과가 평가되었다(Table 6). 활성산소(RSO), 예정되지 않은 DNA 합성 그리고 세포의 형태학적 변화의 양은 UV 손상에 있어서 kefir 효과의 지표로서 측정되었다. 실험에 사용되어진 kefir 추출물의 양이 9.6 mg/mL와 19.2 mg/mL일 때 각각 5시간 후 그리고 24시간 후에 UV 손상으로부터 세포를 보호하는 기능을 보였다고 보고하였다.

Gao 등(2013)의 연구에 의하면, 티벳 kefir 입자는 kefir와 같은 효과를 가지는 것을 밝혀졌다(Table 7). 또한, 티벳 kefir의 cell free fraction의 항증식(antiproliferative) 및 세포사멸 효과는 24시간 후의 특정 유형의 인간 위암 세포주에 있어서 조사되었다. 티벳에서 사용되고 있으며, 티벳 kefir 입자로 만들어진 이런 종류의 kefir는 전세계 다른 지역에서 사용되는 kefir 입자와는 매우 유사할 것이다. 일반적으로 cell free fraction는 kefir 샘플에서 효모와 세균을 제거하고, 원심 분리하여 상등액을 여과하여 제조한다. 대사 활성 세포는 kefir의 증식억제 효과를 조사함으로 측정되었다. 결과를 정리해 보면, 세포주기 정지에 의한 용량의존적인 증식억제 효과는 8 mg/mL 이상일 때 뚜렷하게 나타났다. 또한 티벳 kefir의 cell free fraction는 암세포의 조기 세포사멸을 유발할 수 있는 것으로 나타났다.

암 예방 및 치료에 있어서 kefir의 유익한 효과는 지속적인 연구결과가 나오고 있지만, 그러나 현재의 연구결과를 가지고 이들의 효과들을 확인하기에는 충분하지는 않은 것이 현실이다. 따라서 본 총설논문의 목적은 여기에 관련하여 지금까지 밝혀진 과학적인 증거를 근거로 전체적인 정리와 향후 연구에 도움이 되고자 하는데 그 목적이 있다. 왜냐하면 지금까지 체계적인 논문정리가 수행되지 않았기 때문에, 본 총설 논문은 항암에 조금이라도 효과적인 능력을 가지는 발효 우유 음료의 효과뿐만 아니라, 여기에 관련된 작용기전을 중심으로 정리를 하였다.

본 총설논문에서는 2015년까지 kefir와 암과의 상관관계에서 발표된 논문 중에서 in vitro 논문과 동물모델 논문들을 중심으로 정리하였다. 암 예방과 치료에 있어서 kefir의 유익한 효과는 지속적인 연구를 통해서 밝혀지고 있지만, 이들 결과들을 인체에 적용하는 것에는 많은 제한이 존재한다. 왜냐하면 인간 암과는 매우 다른 생물학적 특성을 동물 및 in vitro 종양에서 존재하기 때문이다.

일반적으로, kefir의 항종양생성(antitumorogenic) 효과는 peptide와 sphinolipid를 포함하는 발효 공정에 의해 생산된 특정 성분에 기인한다고 알려져 있다(Chen et al., 2007). 비록 이들 성분들의 작용기전은 아직까지 명확하지 않을지라도, 가능한 여러 가지 경로가 존재한다. 첫 번째로, kefir 생산 중에는 다양한 생물학적인 활성 펩타이드가 방출되는데, 이것에 의하여 세포내 활성산소(ROS) 생성에 의해 조절되는 경로를 통해서 세포사멸을 유도하며, 또한 세포사멸 동안에 DNA의 분열을 담당하는 Ca^－/Mg^－ 의존성 endonuclease가 활성화 되는 것으로 알려져 있다. 또한 세포 사멸을 통해서 caspase cascade 활성화 및 세포 죽음에 이르게 하는 미토콘드리아로부터 방출되는 시토크롬을 통해서 활성산소(ROS)는 세포사멸의 미토콘드리아 경로를 유도할 수 있다. 이들 펩타이드들의 양이온 성질은 펩타이드가 음이온을 가지는 암세포를 표적으로 인식할 수 있다는 것이다(Rafie et al., 2015). 반면에 건강하고 변형되지 않는 세포는 해를 입지 않게 된다(Pepe et al., 2013).

둘째로는, 대식세포의 활성화, 선천성 면역계의 성분으로 알려진 자연살해세포, 그리고 종양 괴사 인자를 분비할 수 있는 어떤 T 림프구를 통해서 kefir 입자의 다당류는 효과를 발휘할 수 있다고 밝혀졌다(Murofushi et al., 1986). 또한 이것에 의하여 세포 사멸과 괴사 경로를 유도할 수도 있다(de Moreno de LeBlanc et al., 2006).

게다가, Kefir는 세포의 증식을 유도하는 cytokine인 TGF-α의 하향조절과 친세포사멸(proapoptotic) 변형성장인자인 TGF-β mRNA의 발현의 상향 조절에 의해서 세포 사멸 경로를 유도할 수 있다고 보고되었다(Maalouf et al., 2011). 또한, 이것은 예정된 세포 사멸의 진행과정을 촉진하는 bax의 상향 조절과 및 BCL-2 유전자의 하향 조절에 있어서 매우 중요한 역할을 하게 된다(Gao et al., 2013).

뿐만 아니라, kefir는 인터페론 베타, 항증식(antiproliferative) 사이토카인의 분비를 향상시킬 수 있는 독특한 sphingomyelins을 포함하고 있다(Osada et al., 1993).

또한 Kefir는 superoxide dismutase와 catalase와 같은 해독계 효소를 자극하거나 또는 세포내 활성산소(ROS)를 직접 제거하는 것이 포함된 여러 가지 작용기전을 통해서 DNA 손상과 발암 과정을 감소시킬 수 있는 잠재력이 있다는 것이 관찰되었다(Rafie et al., 2015). 또한, kefir는 UV에 노출되어 발생되는 UV 손상으로부터 세포를 보호하는 것이 밝혀졌다(Nagira et al., 2002). 비록 이러한 과정에 직접적으로 관여하는 kefir의 성분은 아직까지 명확하게 밝혀지지는 않았지만, 향후 연구가 추가적으로 진행되어야 할 것이다. 또한, 특히 에스트로겐 의존성 암세포에 있어서 kefir의 항증식 효과를 입증되었는데, 이것은 에스트로겐 합성에 관련된 염증성 cytokine으로 알려져 interleukin 6(IL-6)의 감소를 통해 이루어진다(Rafie et al., 2015). 따라서, 에스트로겐 수준의 감소는 종양 성장의 감소로 이어진다(Chen et al., 2007). 또한 kefir는 면역계 촉진을 통해서 발암과 연관되어진 DNA 손상으로부터 세포를 보호할 수 있는 lactate와 acetate가 포함된 많은 양의 단쇄 지방산을 포함하고 있다(Grishina et al., 2011). 단쇄 지방산은 T 세포, 항체 및 cytokine의 생성을 자극함으로써 면역 보호에 있어서 매우 중요한 역할을 하게 된다(Rafie et al., 2015). 또한, 단쇄 지방산들은 면역 기능과 직접 관련이 있는 접착 자극물을 억제함으로써, 대장 점막층의 차단성질을 개선시킬 수 있다(Wong et al., 2006).

결론적으로 다시 정리하면, kefir의 유익한 효과는 암을 예방하고, 치료에 도움이 되는 것으로 증명되고 있다. 지금까지 진행된 결과에 근거하여 이와 같은 보호 효과가 in vivo에서도 역할을 하는지에 관한 인체에 대한 연구가 향후 반드시 진행되어야 할 것이다. 또한 암 위험 감소에 대한 영향, kefir에 존재하는 다양한 생리활성물질을 분리 및 정제, 그리고 이러한 유익한 효과를 발휘하는 작용기전에 대한 연구가 함께 진행되어야 할 것이다.