大腸癌,又稱為結腸直腸癌(Colorectal Cancer, CRC),為目前最常見的腫瘤之一。補充營養素對大腸癌預防與治療之重要性,在諸多大型臨床試驗均已確認,其中又以維生素 D 和鈣為關鍵因素。本文將對這些關鍵營養素的補充時機、劑量與分子機轉,進一步探討以充分了解其相關性。
補充鈣與維生素D可抑制大腸癌化標誌物
下表來2022年的期刊1,綜整了多項相關研究。補充高單位維生素D (8000 IU/day) 可提升患者 5 年無復發生存率 (但未達顯著差異)。補充鈣 (800 mg/day) 可調節降低結腸蛋白的表達,減少細胞增殖,並促進細胞分化。同時補充兩種營養素,維生素D (800 IU/day) + 鈣 (2 g/day),則可抑制CRC 相關生物標誌物,包括: TGFα、TGFβ1、APC、β-catenin 和 E-cadherin。
補充鈣與維生素D可抑制大腸早期癌化的訊息路徑
APC/β-catenin 訊息路徑受到干擾,是大腸癌化常見的早期事件,下圖來自2012年的期刊論文3,作者為評估鈣和維生素 D 對大腸絨毛處的 APC、β-catenin 和 E-cadherin 產生之影響,對大腸癌的病患,進行了一項隨機、雙盲、安慰劑對照的臨床試驗,搭配免疫組織化學染色,將非癌化部位的正常大腸粘膜通過標準化之影像分析量化,評估絨毛各部位的APC、β-catenin 和 E-cadherin 之含量差異。
經過六個月的追蹤,產生之變化簡述如下: 1、補充維生素 D 的組別,絨毛上部的 APC 增加了 21% (p=0.01),β-catenin 減少 12% (p=0.18),E-cadherin 增加 72% (p=0.03),APC/β- catenin 增加了 31% (p=0.02)。2、在補鈣的組別,絨毛上部的 APC 增加 10% (p=0.12),β- catenin 減少 15% (p=0.08),APC/β- catenin 增加了 41% (p=0.01)。3、同時補充鈣/維生素 D 的組別,β- catenin 減少11% (p=0.20),E- cadherin 增加 51% (p=0.08),APC/β- catenin 增加 16% (p=0.26)。 上述結果支持鈣和維生素 D 可改變大腸癌病患 APC、β- catenin 和 E- cadherin 的表達,作為大腸癌的化學預防劑。
細胞內鈣失衡對癌症調控基因之影響
下圖來自2023年的期刊論文3,描述致癌基因受鈣離子之調控,鈣失衡對於致癌基因產生交互作用,從而導致凋亡抗性,將使細胞產生不正常增殖、癌化。例如,致癌基因KRAS可抑制ROS來間接抑制TRPM8,降低細胞的鈣離子攝取;KRAS 亦可活化IP3R,這個蛋白的作用是將鈣離子從內質網運送到細胞質,減少內質網儲存的鈣,若IP3R與抗凋亡蛋白Bcl-2/XL結合,將導致細胞不容易凋亡。
下圖同樣來自2023年的期刊論文3,描述抑癌基因受到鈣離子之調控。一些抑癌基因原本的功能,就是負責調節內質網儲存的鈣含量。例如,p53與PTEN,前者直接與內質網的ATP 酶 (SERCA)作用,將鈣送進內質網;後者藉由抑制AKT或FBXL2,維持IP3R的穩定,使得內質網的鈣含量充足,同時促進IP3R介導的細胞凋亡。
總結:
鈣離子是用途廣泛的信號分子,可控制細胞增殖、死亡、遷移,若細胞內 (特別是內質網) 的鈣含量失衡,將活化致癌基因KRAS,或影響抑癌基因p53、Pten該有的保護作用,驅動正常細胞變成癌細胞。若鈣失衡發生在大腸,大腸絨毛的上皮細胞異常增生卻不凋亡,即發展為瘜肉與大腸癌。除了與鈣失衡相關的基因突變值得監控外,臨床試驗亦觀察到大腸癌發展初期,絨毛的APC/ β- catenin含量明顯改變,若補充足量的鈣 (2g/day),則可明顯減少大腸癌標誌物如APC/ β- catenin,預防後續的癌化進程。因此,搭配癌症基因篩檢(KRAS、p53、APC),並補充足量與優質的鈣質,例如螯合鈣,將有助於降低鈣失衡所誘發的基因突變與大腸癌之發生率。
參考文獻:
Stephanie Marie Cruz-Pierard, Teresa Nestares and Francisco J. Amaro-Gahete. Vitamin D and Calcium as Key Potential Factors Related to Colorectal Cancer Prevention and Treatment: A Systematic Review. Nutrients 2022, 14, 4934.
Thomas U. Ahearn, Aasma Shaukat, W. Dana Flanders, Robin E. Rutherford, and Roberd M. Bostick. A randomized clinical trial of the effects of supplemental calcium and vitamin D3 on the APC/β-catenin pathway in the normal mucosa of colorectal adenoma patients. Cancer Prev Res (Phila). 2012 October ; 5(10): 1247–1256.
Shanliang Zheng, Xingwen Wang, Dong Zhao, Hao Liu, and Ying Hu. Calcium homeostasis and cancer: insights from endoplasmic reticulum-centered organelle communications. Trends in Cell Biology, April 2023, Vol. 33, No. 4.