▲온열치료 전문가 강상만 칼럼니스트
이번 주 칼럼은 독일온열종양학회 현장 리뷰 다섯 번째로 비타민C를 주제로 한 두 개의 강연을 간략하게 소개하고자 한다.
학술대회 둘째날 세션4 강의에서 독일 울름대학병원 신경과 슈나이더(Schneider) 교수팀은 비타민 C 보충 여부에 따른 열 유발 소포체(각주 1) 스트레스에 대한 주제로 강연이 이어졌다.
슈나이더 교수팀의 발표를 요약하자면, 고온치료는 세포 신호 전달을 개시하여, 감염과 악성종양을 포함한 질병 치료의 다양한 성공률을 보인다. 온열요법에 의해 활성화되는 경로에는 세포 사멸 또는 열충격 반응 유도를 초래할 수 있는 소포체(ER) 스트레스가 포함되며, 이는 생존 및 조직 재구성과 관련이 있다. 따라서, 비타민 C와 같은 항산화제의 역할은 매우 중요하다.
대식세포와 수지상 세포를 포함한 항원 제시 세포는 열의 주요 표적이 될 수 있다. 여기서는 40.5℃의 중등도의 온열치료가 전염증성(pro-Inflammatory) M1 또는 항염증성 M2 대식세포에서 ER(endoplasmic reticulum-) 스트레스 신호 전달에 영향을 미치는지 물었다. 비타민 C의 역할을 다루기 위해, 디하이드로아스코르브산(각주 2)을 재활용하여 세포 내 아스코르브산(각주 2)의 가용성에 영향을 미치는 글루타치온 전이효소 M1의 기능적 관련성을 결정했다. 또한, 비타민 C 보충 여부(예 또는 아니오)에 따라 대식세포 배양의 기원을 분류했다.
실험 방법은, 장수 항원 제시 세포(Li, C. et al. 2024)를 플라스틱 부착법을 통해 말초 혈액 단핵구 세포에서 농축시켰고 비타민 C가 없는 IMDM 배지(각주 3)에 내독소가 없는 송아지 태아 혈청(각주 4) 10%를 첨가해 2~3주 동안 배양한 후 유세포 분석과(Flow Cytometric) Dynal사의 다이나 비드(각주 5)에 의한 식세포작용(각주 6)의 기능적 특성 분석을 거쳤다. 프로비듐 요오드로 염색하여 세포 사멸을 정량화했다. ER 스트레스 관련 신호 전달의 전사(Transcription) 분석 시, GRP78, GRP94, ATF4, CHOP 및 miRNA21은 qPCR(정량화된 중합효소 연쇄반응)을 통해 수행했다. 글루타티온 전이효소 M1의 유전자형은 시퀀싱(sequencing)을 통해 결정했다.
이 실험에서 나타난 결과는, 형태학적으로 경미한 고열(40.5℃)로 24시간 동안 처리한 대식세포는 2~30% 범위의 중등도 세포 사멸을 초래했고, 공포화(각주 7)가 증가했고 거품이 많은 세포질이 두드러졌다. 온열요법은 다이나 비드 입자 흡수를 증가시켰지만, CD63을 발현하는 엑소좀(각주 8)의 방출수를 감소시켰고 엑소좀 miR21의 상대적 양도 감소했다. GRP78과 같은 보호 ER 스트레스 경로의 마커는 비타민 C를 보충받은 개인의 대식세포에서 훨씬 두드러지게 상향 조절되었다. 더구나, (비타민 C)비보충 환자의 대식세포 배양에서 ATF4가 증가한다는 것을 발견했다. 온열요법 시행 후, 대식세포 배양에서 GRP94와 CHOP는 변하지 않았다.
요약하자면, 40.5℃의 온도로 24시간 동안 시험관 내에서 비타민 C를 보충한 대식세포 배양 시, Hsp70 단백질 또는 GRP78 mRNA가 증가했다. 온열요법에 의한 세포 사멸과 GRP94, CHOP mRNA의 변화는 비타민 C 보충과 관련이 없었다.
온열로 치료한 염증성 대식세포는 M2 유사 표현형으로 분극화(Polarization)되었고, 비옵소닌(Non-opsonized)(각주 9) 입자를 섭취하는 능력이 향상됐으며, 현저한 공포화 반응을 보였다. 보호와 관련된 소포체(ER) 스트레스 반응과 Hsp70 발현 증가는 비타민 C 보충 환자의 대식세포에서 더 두드러졌다.
▲[그림 1] 세션5 Study update: High-dose intravenous vitamin C in oncology and long COVID 발표 슬라이드
두 번째 강연으로 볼브라흐트(Vollbracht)박사의 종양학 및 장기간의 코로나19에 대한 고용량 정맥 비타민 C에 대한 발표를 요약해 전한다.
비타민 C 결핍은 종양 환자를 대상으로 한 많은 연구에서 입증되었다. 비타민 C 결핍은 종양 조직 자체에서 유발되는 산화스트레스가 원인으로 이는, 수술, 방사선, 화학요법 등에 의해 증가한다. 비타민 C 결핍은 삶의 질 저하 및 생존율 저하와 관련이 있으며, 감염, 피로, 상처 치유 문제 및 근골격 통증에 대한 민감성 증가 등의 증상을 나타낸다. 비타민 C는 가장 효과적인 생리학적 항산화제 중 하나이며 약 150가지 효소 대사 반응의 보조 인자이기 때문에 결핍에 의해 나타나는 신체적 증상이 그리 놀라운 일이 아니다.
암 환자에 대한 고용량 비타민 C의 정맥 주사 효과는 수십 년 동안 국제 연구에서 조사되어왔다.
의학 및 치료 실무에서 특히 주목할 점은, 임상적 비타민 C 결핍 상태를 대체함으로써 어떤 추가적인 효과가 발생하는지 그리고 그 치료적 중요성이 정확히 무엇인지에 대한 질문일 것이다. 예를 들어, 비타민 C를 정맥 주사한 임상 연구에서 피로, 통증, 식욕 부진, 수면 장애 및 우울증이 크게 완화되는 것으로 나타났다. 이러한 연구 관찰은 동일한 임상적 증상을 야기한 장기적인 COVID-19와 관련 지어 볼 수 있을 것이다.
볼브라흐트 박사는 비타민 C와 관련된 여러 연구들을 열거하였는데, 무작위 대조 연구(Ou, j., et al.,2020.24- Reference No.10)에 따르면, 베룸군에서 국소온열요법 외에 비타민C 정맥요법을 시행했다. 또한, 종양학 연구(Ou, j., et al.,2020.24, Ou, j., et al.,2020.19, Zhao, H., et al., 2018 – Reference No.10.11.13)의 비타민 C 그룹은 골수 억제(백혈구 감소증, 빈혈, 혈소판 감소증)가 더 낮았으며 림프구 감소증에서 림프구 수가 임상적으로 유의미한 증가세를 보였다. 초기 임상시험 데이터(Ma Y., et al., 2014, Wang, F. et al., 2022) 에서도 생존 시간이 증가하거나 연장되는 추세를 보였으며, 실험적 연구(Zaher, A., et al., 2022, Bedhiafi, T., et al., 2022)를 통해 고용량의 비타민 C 투여가 암세포에 어떻게 영향을 미치고 다발성 영양 효과를 나타내는지에 대한 연구 근거들을 발표했다.
다음주 칼럼은 독일온열종양학회 현장리뷰 6부로 이어집니다.
각주
1. 소포체(endoplasmic reticulum, ER)는 단백질 및 지질의 합성, 칼슘의 저장, 신호전달 등을 담당하는 중요 세포 소기관이다. 세포는 각자의 주어진 기능을 수행하기 위해서 단백질을 생산하는데, 이는 환경 변화에 따라 선택적이고 정교하게 조절된다.
2. 비타민C는 환원형인 아스코르브산(ascorbic acid)과 산화형인 디하이드로아스코르브산(dehydroascorbic acid)의 두 가지 형태로 존재한다.
3. IMDM(Iscove's Modi ed Dulbecco's Medium): 세포 배양 배지는 림프구(lymphocytes) 또는 hybridomas cells* 배양에 적합하도록 개발된 배지입니다. DMEM 기본 조성에 추가적인 아미노산, 비타민, 무기염이 포함되어 있다.
*하이브리드도마(HybridDoma)세포: 원하는 (단클론)항체를 지속적으로 생산할 수 있는 세포로, 단클론항체는 보통 암세포와 B-림프구를 융합하여 얻는다.
4. 내독소가 없는 송아지 태아 혈청(FCS): 조직 및 세포 배양에서 가장 많이 사용되고 있는 혈청은 우태혈청(fetal bovine serum, FBS)과 우아혈청(Bovine calf serum, BCS) 두 가지가 있는데, 우아혈청은 대개 16개월 된 송아지에서 혈청을 채취한 것으로 우태혈청에 비해 항체와 호르몬의 양에 차이가 있다. 우태혈청(FBS)과 FCS (fetal calf serum)을 혼용하고 있는데 'fetus'는 동물의 태아를 의미하고 'calf'는 송아지를 의미하므로 FCS 용어의 사용은 잘못된 것이라 할 수 있다. 출처: WelZene
5. Dynal®의 Dynabeads® 마그네틱 비드는 세포 분리, 단백질 분리, IVD 분석 등의 다양한 과학 어플리케이션에 사용된다.
6. 식세포작용, 포식작용(phagocytosis)은 미생물 또는 죽은 세포의 인식과 부착, 탐식, 섭취한 물질을 죽이고 분해하는 과정으로 구성된다.
7. 공포화(Vacuolization) 또는 액포화: 세포 내 또는 세포에 인접한 액포의 형성
8. 엑소좀(Exosomes) 세포 간 신호전달의 핵심적인 정보전달 메신저이다.
9. 옵소닌 작용(Opsonization): 미생물과 죽은 세포를 백혈구는 특정 표면수용체와 결합하여 포식작용을 하는데, 이때 옵소
닌은 포식작용을 위해 미생물이나 표적세포를 코팅하는데 이 과정을 옵소닌 작용(opsonization)이라 한다. 백혈구들이 죽은 세포나 미생물을 더 빠르게 포식할 수 있도록 특정한 표시를 하는 작용이라 볼 수 있다.
Reference
1. Li C, Schneider JM, Schneider EM. Disulfiram Inhibits Opsonin-Independent Phagocytosis and Migration of Human long-lived in Vitro Cultured Phagocytes from Multiple Inflammatory Diseases. Cells. 2024 Mar 18;13(6):535. doi: 10.3390/calls13060635. PMID: 38534379: PMCID: PMC10968875
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3. Dr. rer. Hum. Claudia Vollbracht, Studien Update: hochdosierte intravenöses Vitamin C in der Onkologie und bei Long COVID, Session5: Aus Industrie und Forschung: Hyperthermie im Mosaik komplementärer Therapieoption, 05 Oct., DGHT2024
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