발암물질의 유형과 원리 이해하기
Carcinogens
발암물질의 유형
화학발암물질, 환경오염물질, 항암제, 곰팡이 독소, 바이러스 감염 등이 암을 유발할 수 있습니다. 이들의 유형을 분류해보고 이들이 어떻게 암을 발생시키는지 그 원리를 이해해봅시다.
유기 화합물
여러고리 방향 탄화수소(PAH)
Benzopyrene, 숯검댕, 타르, 엔진 배기가스, 담배연기, 탄 고기 등이 PAH에 속합니다.
PAH는 cP450라는 촉매에 의해 대사됩니다. 대사가 되면 PAH는 epoxide기를 갖게 되지요.
아래 사진에서 보실 수 있듯, epoxide는 DNA와 직접 결합할 수 있습니다. DNA와 epoxide가 결합하면 DNA의 구조가 변합니다. DNA의 이상이 올바로 수정되지 못한다면 세포에 이상이 생기고, 결국 암세포가 되지요.
PAH는 흡수되는 장기(위장관계)보다는 epoxide로 대사된 장기에서 암을 일으킵니다. Epoxide로 대사되어야 암을 일으키기 때문입니다. PAH를 epoxide로 대사하는데에 cP450이 필요하기 때문에 cP450이 존재하는 간이 특히 여러고리 방향 탄화수소에 취약합니다.
따라서 나프탈렌, 숯검댕, 타르, 엔진 배기가스, 담배연기, 탄 고기, 벤조피렌 등은 간암을 유발하는 발암물질입니다.
자연 발암물질 Aflatoxin, 고사리 독소
곰팡이의 독소인 aflatoxin, black fern 고사리 독소 등이 잘 알려져있는 자연 발암물질입니다. Aflatoxin B1은 대사를 통해 epoxide를 달게 됩니다. 에폭시화된 aflatoxin B1은 DNA의 guanine과 결합할 수 있지요.
PAH와 마찬가지의 원리로 간암을 일으키는 물질입니다.
방향성 아민(aromatic amine)
2-acetylaminofluorene, 2-naphthylamine 등이 방향성 아민입니다.
방향성 아민은 그 자체로 발암물질입니다. 혈액을 따라 전신을 순환하다 오줌으로 배출되는데요, 오줌이 저장되는 방광이 특히 취약합니다.
따라서 방향성 아민은 방광암을 일으키는 직접적인 원인입니다.
Nitrosamine, nitrosourea
질산염과 아민의 결합으로 발생하는 물질입니다.
특히 dimethyl-nitrosamine은 베이컨이나 햄의 발색제, 보존제로 흔하게 쓰이는 물질이지요. 보통의 고기는 붉은색이지만 고기를 구우면 산화되어 갈색으로 변합니다. Nitrosamine은 미리 햄이나 베이컨과 결합하여 변색을 일으키는 화학 반응이 일어나지 못하게 합니다. 뿐만아니라, 미생물에 의한 산화를 막기 때문에 보존제의 역할도 하고 있습니다.
Nitrosamine이 cP450에 의해 대사된 물질은 DNA의 Guanine에 결합합니다. cP450이 존재하는 간에서 이런 화학 반응이 많이 일어납니다.
따라서 Nitrosamine 역시 간암을 일으키는 것으로 밝혀져 있습니다.
알킬화제(Alkylating agents)
Cyclophosphamide, chlorambucil, busulfan, melpharan 등 많은 항암제가 여기에 속합니다. 항암제인 동시에 발암물질인 것이지요.
알킬화제는 직접 DNA를 알킬화(메틸화, 에틸화 등)시키기 때문에 DNA를 변형시킵니다.
즉, 적정 농도 이상으로 알킬화제를 복용하면 발암물질입니다.
금속
비소, 카드뮴, 크로뮴, 니켈 등이 인체 발암물질입니다. 동물에서는 베릴륨, 코발트, 납, 티타늄, 아연 등이 추가적으로 발암성이 확인되었습니다. 금속에 대해 더 자세한 내용은 금속의 독성 편에서 다루었으니, 아래 링크 참고해주시면 되겠습니다.
https://understandvmedicine.blogspot.com/2021/10/blog-post.html
금속의 독성
방사선
세포 내의 염색체가 방사선을 흡수하면 DNA의 전자가 이동합니다. 그 결과 공유결합으로 연결되어있던 DNA가 분리됩니다. 분리된 DNA가 랜덤하게 새로 결합하면 변이세포가 됩니다. 이 변이 세포들 중 일부는 암세포가 될 수 있기 때문에 방사선 역시 강력한 발암 물질입니다.
바이러스
DNA 바이러스 중 papillomavirus, herpesvirus, hepatitis B virus 등은 발암성이 있습니다.
RNA 바이러스 중 retroviridae과 바이러스가 발암성이 있습니다.
특히 retrovirus는 증식하는 기전 자체가 동물 세포의 DNA 속에 자신의 유전 물질을 끼워넣는 것이기 때문에 DNA가 변형될 수밖에 없습니다. 백혈병 등 혈액암을 일으키는 것으로 유명합니다.
기타 발암 물질들
만성적 자극, 기생충, 호르몬, 태아 잔유물 등 역시 암을 유발할 수 있습니다. 세포가 기생충, 가스, 호르몬 등에 의해 지속적으로 스트레스를 받으면 어쩔 수 없이 세포가 노화되기 때문입니다. 세포를 일종의 기계라고 생각하면 이해하시기 편합니다. 기계에 과부하가 걸리면 언젠가는 고장이 나게 마련입니다. 세포가 고장나서 사멸하면 그만이지만, 일부는 암세포가 되기 때문에 문제가 발생합니다.