Vitamin D and Cancer Prevention
On This Page
•What is vitamin D?
•Why are cancer researchers studying a possible connection between vitamin D and cancer risk?
•What is the evidence that vitamin D can help reduce the risk of cancer in people?
•How is vitamin D being studied now in clinical cancer research?
What is vitamin D?
Vitamin D is the name given to a group of fat-soluble prohormones (substances that usually have little hormonal activity by themselves but that the body can turn into hormones). Vitamin D helps the body use calcium and phosphorus to make strong bones and teeth. Skin exposed to sunshine can make vitamin D, and vitamin D can also be obtained from certain foods. Vitamin D deficiency can cause a weakening of the bones that is called rickets in children and osteomalacia in adults.
Two major forms of vitamin D that are important to humans are vitamin D2, or ergocalciferol, and vitamin D3, or cholecalciferol. Vitamin D2 is made naturally by plants, and vitamin D3 is made naturally by the body when skin is exposed to ultraviolet radiation in sunlight. Both forms are converted to 25-hydroxyvitamin D in the liver. 25-Hydroxyvitamin D then travels through the blood to the kidneys, where it is further modified to 1,25-dihydroxyvitamin D, or calcitriol, the active form of vitamin D in the body. The most accurate method of evaluating a person’s vitamin D status is to measure the level of 25-hydroxyvitamin D in the blood.
Most people get at least some of the vitamin D they need through sunlight exposure. Dietary sources include a few foods that naturally contain vitamin D, such as fatty fish, fish liver oil, and eggs. However, most dietary vitamin D comes from foods fortified with vitamin D, such as milk, juices, and breakfast cereals. Vitamin D can also be obtained through dietary supplements.
The Institute of Medicine (IOM) of the National Academies has developed the following recommended daily intakes of vitamin D, assuming minimal sun exposure (1,2):
•For those between 1 and 70 years of age, including women who are pregnant or lactating, the recommended dietary allowance (RDA) is 15 micrograms (μg) per day. Because 1 μg is equal to 40 International Units (IU), this RDA can also be expressed as 600 IU per day.
•For those 71 years or older, the RDA is 20 μg per day (800 IU per day).
•For infants, the IOM could not determine an RDA due to a lack of data. However, the IOM set an Adequate Intake level of 10 μg per day (400 IU per day), which should provide sufficient vitamin D.
Although the average dietary intakes of vitamin D in the United States are below guideline levels, data from the National Health and Nutrition Examination Survey revealed that more than 80 percent of Americans had adequate vitamin D levels in their blood (2).
Even though most people are unlikely to have high vitamin D intakes, it is important to remember that excessive intake of any nutrient, including vitamin D, can cause toxic effects. Too much vitamin D can be harmful because it increases calcium levels, which can lead to calcinosis (the deposit of calcium salts in soft tissues, such as the kidneys, heart, or lungs) and hypercalcemia (high blood levels of calcium). The safe upper intake level of vitamin D for adults and children older than 8 years of age is 100 μg per day (4000 IU per day). Toxicity from too much vitamin D is more likely to occur from high intakes of dietary supplements than from high intakes of foods that contain vitamin D. Excessive sun exposure does not cause vitamin D toxicity. However, the IOM states that people should not try to increase vitamin D production by increasing their exposure to sunlight because this will also increase their risk of skin cancer (2).
Why are cancer researchers studying a possible connection between vitamin D and cancer risk?
Early epidemiologic research showed that incidence and death rates for certain cancers were lower among individuals living in southern latitudes, where levels of sunlight exposure are relatively high, than among those living at northern latitudes. Because exposure to ultraviolet light from sunlight leads to the production of vitamin D, researchers hypothesized that variation in vitamin D levels might account for this association. However, additional research based on stronger study designs is required to determine whether higher vitamin D levels are related to lower cancer incidence or death rates.
Experimental evidence has also suggested a possible association between vitamin D and cancer risk. In studies of cancer cells and of tumors in mice, vitamin D has been found to have several activities that might slow or prevent the development of cancer, including promoting cellular differentiation, decreasing cancer cell growth, stimulating cell death (apoptosis), and reducing tumor blood vessel formation (angiogenesis) (3-6).
What is the evidence that vitamin D can help reduce the risk of cancer in people?
A number of epidemiologic studies have investigated whether people with higher vitamin D intakes or higher blood levels of vitamin D have lower risks of specific cancers. The results of these studies have been inconsistent, possibly because of the challenges in carrying out such studies. For example, dietary studies do not account for vitamin D made in the skin from sunlight exposure, and the level of vitamin D measured in the blood at a single point in time (as in most studies) may not reflect a person’s true vitamin D status. Also, it is possible that people with higher vitamin D intakes or blood levels are more likely to have other healthy behaviors. It may be one of these other behaviors, rather than vitamin D intake, that influences cancer risk.
Several randomized trials of vitamin D intake have been carried out, but these were designed to assess bone health or other non-cancer outcomes. Although some of these trials have yielded information on cancer incidence and mortality, the results need to be confirmed by additional research because the trials were not designed to study cancer specifically.
The cancers for which the most human data are available are colorectal, breast, prostate, and pancreatic cancer. Numerous epidemiologic studies have shown that higher intake or blood levels of vitamin D are associated with a reduced risk of colorectal cancer (7-10). In contrast, the Women’s Health Initiative randomized trial found that healthy women who took vitamin D and calcium supplements for an average of 7 years did not have a reduced incidence of colorectal cancer (11). Some scientists have pointed out that the relatively low level of vitamin D supplementation (10 μg, or 400 IU, once a day), the ability of participants to take additional vitamin D on their own, and the short duration of participant follow-up in this trial might explain why no reduction in colorectal cancer risk was found. Evidence on the association between vitamin D and the risks of all other malignancies studied is inconclusive.
How is vitamin D being studied now in clinical cancer research?
Taken together, the available data are not comprehensive enough to establish whether taking vitamin D can prevent cancer (12). To fully understand the effects of vitamin D on cancer and other health outcomes, new randomized trials need to be conducted (13). However, the appropriate dose of vitamin D to use in such trials is still not clear (14). Other remaining questions include when to start taking vitamin D, and for how long, to potentially see a benefit.
To begin addressing these issues, researchers are conducting two phase I trials to determine what dose of vitamin D may be useful for chemoprevention of prostate, colorectal, and lung cancers (trial descriptions here and here). In addition, larger randomized trials have been initiated to examine the potential role of vitamin D in the prevention of cancer. The Vitamin D/Calcium Polyp Prevention Study, which has finished recruiting approximately 2,200 participants, is testing whether vitamin D supplements, given alone or with calcium, can prevent the development of colorectal adenomas (precancerous growths) in patients who previously had an adenoma removed. The study’s estimated completion date is December 2017. The Vitamin D and Omega-3 Trial (VITAL) will examine whether vitamin D supplements can prevent the development of a variety of cancer types in healthy older men and women (15). The organizers of VITAL expect to recruit 20,000 participants and complete the trial by June 2016.
Researchers are also beginning to study vitamin D analogs--chemicals with structures similar to that of vitamin D--which may have the anticancer activity of vitamin D but not its ability to increase calcium levels (16).
Selected References
1.Otten JJ, Hellwig JP, Meyers LD. Vitamin D. In: Dietary Reference Intakes: The Essential Guide to Nutrient Requirements. Washington, DC: National Academies Press, 2006.
2.Institute of Medicine Committee to Review Dietary Reference Intakes for Vitamin D and Calcium. Dietary Reference Intakes for Calcium and Vitamin D. Washington, DC: National Academies Press; 2011.
3.Thorne J, Campbell MJ. The vitamin D receptor in cancer. Proceedings of the Nutrition Society. 2008;67(2):115-127.
[PubMed Abstract]
4.Moreno J, Krishnan AV, Feldman D. Molecular mechanisms mediating the antiproliferative effects of vitamin D in prostate cancer. Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology 2005; 97(1–2):31–36.
[PubMed Abstract]
5.Holt PR, Arber N, Halmos B, et al. Colonic epithelial cell proliferation decreases with increasing levels of serum 25-hydroxy vitamin D. Cancer Epidemiology, Biomarkers, and Prevention 2002; 11(1):113–119.
[PubMed Abstract]
6.Deeb KK, Trump DL, Johnson CS. Vitamin D signalling pathways in cancer: potential for anticancer therapeutics. Nature Reviews Cancer. 2007;7(9):684-700.
[PubMed Abstract]
7.Ma Y, Zhang P, Wang F, et al. Association between vitamin D and risk of colorectal cancer: a systematic review of prospective studies. Journal of Clinical Oncology. 2011;29(28):3775-3782.
[PubMed Abstract]
8.Gandini S, Boniol M, Haukka J, et al. Meta-analysis of observational studies of serum 25-hydroxyvitamin D levels and colorectal, breast and prostate cancer and colorectal adenoma. International Journal of Cancer. 2011;128(6):1414-1424.
[PubMed Abstract]
9.Woolcott CG, Wilkens LR, Nomura AM, et al. Plasma 25-hydroxyvitamin D levels and the risk of colorectal cancer: the multiethnic cohort study. Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention. 2010;19(1):130-134.
[PubMed Abstract]
10.Jenab M, Bueno-de-Mesquita HB, Ferrari P, et al. Association between pre-diagnostic circulating vitamin D concentration and risk of colorectal cancer in European populations:a nested case-control study. BMJ. 2010;340:b5500.
[PubMed Abstract]
11.Wactawski-Wende J, Kotchen JM, Anderson GL, et al. Calcium plus vitamin D supplementation and the risk of colorectal cancer. New England Journal of Medicine 2006; 354(7):684–696.
[PubMed Abstract]
12.Chung M, Lee J, Terasawa T, et al. Vitamin D with or without calcium supplementation for prevention of cancer and fractures: an updated meta-analysis for the U.S. Preventive Services Task Force. Annals of Internal Medicine. 2011;155(12):827-838.
[PubMed Abstract]
13.IARC Working Group on Vitamin D. Vitamin D and cancer: A report of the IARC Working Group on Vitamin D. IARC Working Group Reports. Lyon, France: International Agency for Research on Cancer, 2008.
14.Yetley EA, Brulé D, Cheney MC, et al. Dietary Reference Intakes for vitamin D: Justification for a review of the 1997 values. American Journal of Clinical Nutrition 2009; 89(3):719–727.
[PubMed Abstract]
15.Manson JE, Bassuk SS, Lee IM, et al. The VITamin D and OmegA-3 TriaL (VITAL): rationale and design of a large randomized controlled trial of vitamin D and marine omega-3 fatty acid supplements for the primary prevention of cancer and cardiovascular disease. Contemporary Clinical Trials. 2012;33(1):159-171.
[PubMed Abstract]
16.Pereira F, Larriba MJ, Muñoz A. Vitamin D and colon cancer. Endocrine-Related Cancer. 2012;19(3):R51-71.
[PubMed Abstract]
비타민 D와 암의 예방
이 페이지에서
• 비타민 D란?
•암 연구자들은 왜 비타민 D와 암 위험 사이의 가능한 연관성을 연구하고 있는가?
• 비타민 D가 사람들의 암 위험을 줄이는데 도움이 될 수 있다는 증거는 무엇인가?
•현재 임상적 암 연구에서 비타민 D가 어떻게 연구되고 있는가?
비타민 D가 무엇인가?
비타민 D는 지용성 프로 호르몬 그룹에 주어진 이름이다.(평소 단독으로는 호르몬 작용이 거의 없는 물질이지만, 호르몬으로 전환될 수 있는 물질) 비타민 D는 신체가 강한 뼈와 치아를 만들기 위해 칼슘과 인을 사용하는 것을 돕는다. 햇빛에 노출된 피부는 비타민 D를 만들 수 있고, 비타민 D는 특정 음식에서 얻을 수 있다. 비타민D 결핍은 아동의 구루병이라고 불리는 뼈의 약화와 성인들의 골연화증을 유발할 수 있다.
사람에게 중요한 두 가지 주요한 비타민 D는 비타민 D2 또는 에르고칼시페롤과 비타민 D3 또는 콜레칼시페롤이다. 비타민 D2는 식물에 의해 자연적으로 만들어지며, 비타민 D3는 피부가 햇빛의 자외선에 노출될 때 인체에 의해 자연적으로 만들어진다. 두 형태 모두 간에 있는 25- 히드록시비타민 D로 변환된다. 25-Hydroxyvitamin D는 혈액을 통해 신장으로 이동하며, 신장에서 1,25-dydhydroxyvitamin D, 즉 신체에서 비타민 D의 활성 형태인 calcitriol칼시트리올 (콜레스테롤에서 얻어지는 스테로이드 호르몬 같은 물질; 골다공증 치료제로 쓰임) 로 전환된다. 사람의 비타민 D 상태를 평가하는 가장 정확한 방법은 혈액 내 25-히드록시비타민 D의 수치를 측정하는 것이다.
대부분의 사람들은 햇빛에 노출되는 것을 통해 그들이 필요로 하는 비타민 D를 최소한 일부 섭취한다. 식사를 통한 공급원은 지방 생선, 생선 간 기름, 그리고 달걀과 같이 자연적으로 비타민 D를 포함하는 몇몇 음식을 포함한다. 그러나 대부분의 비타민 D는 우유, 주스, 아침 시리얼과 같이 비타민 D로 강화된 음식에서 나온다. 비타민 D는 식이요법 보충제를 통해서도 얻을 수 있다.
국립 학술원의 의학 연구소(IOM)는 최소 태양 노출(1,2)을 가정하여 다음과 같은 비타민 D의 일일 권장 섭취량을 개발했다.
• 임산부나 수유 중인 여성을 포함하여 1세에서 70세 사이인 경우, 영양 권장량(RDA)은 하루에 15마이크로그램(μg)이다. 1μg는 국제단위 40개(IU)와 같기 때문에 하루 600IU로 표현할 수 있다.
• 71세 이상 노인의 경우, 영양 권장량은 하루 20 μg(일일 800 IU)이다.
•유아의 경우, IOM이 데이터 부족으로 인해 RDA를 결정할 수 없었다. 그러나 IOM은 충분한 비타민 D를 제공해야 하는 적절한 섭취량을 하루에 10 μg(일일일 400 IU)로 설정했다.
미국에서 비타민 D의 평균 식이 권장량 수준은 가이드라인보다 낮지만, 국민보건영양설문 조사의 데이터에 따르면 80% 이상의 미국인들이 적절한 혈중 비타민 D를 가지고 있는 것으로 나타났다(2)
비록 대부분의 사람들이 높은 비타민 D 섭취를 할 것 같지는 않지만, 비타민 D를 포함한 영양소의 과도한 섭취는 독성 효과를 일으킬 수 있다는 것을 기억하는 것이 중요하다. 비타민 D를 너무 많이 섭취하면 칼슘이 많아져 석회증(신장, 심장, 폐 등 연조직에 염분이 쌓이는 것)과 고칼슘혈증( 혈중 칼슘 수치가 높음)이 생길 수 있기 때문에 해로울 수 있다. 8세 이상 성인 및 소아용 비타민 D의 안전한 상위 섭취량은 하루에 100μg(1일 4000IU)이다. 비타민 D 과다로 인한 독성은 비타민 D를 많이 함유한 음식보다 비타민 D 식품보조제의 과인 섭취로 발생할 가능성이 더 높다. 지나친 태양 노출이라도 비타민 D 독성을 야기하지는 않는다. 그러나 IOM은 사람들이 햇빛에 노출되는 양을 늘림으로써 비타민 D 생산을 증가시키려 해서는 안 된다고 말한다. 왜냐하면 이것은 피부암의 위험성도 증가시키기 때문이다.
왜 암 연구자들은 비타민 D와 암 위험 사이의 있을 수 있는 연관성을 연구하고 있는가?
초기 역학 연구는 태양 노출 수준이 상대적으로 높은 남 위도에 사는 사람들의 특정 암의 발생률과 사망률이 북 위도에 사는 사람들 보다 낮다는 것을 보여주었다. 햇빛으로부터의 자외선 노출은 비타민 D의 생성으로 이어지기 때문에, 연구원들은 비타민 D 수준의 변화가 이 연관성을 설명할 수 있다고 가설을 세웠다. 그러나 비타민 D 수치가 더 높은 것이 암 발병률이나 사망률과 관련이 있는지 여부를 알아내기 위해서는 더 강력한 연구 설계에 기초한 추가 연구가 필요하다.
실험 증거는 또한 비타민 D와 암 위험 사이의 가능한 연관성을 제시했다. 쥐의 암세포와 종양에 대한 연구에서, 비타민 D는 세포 분화를 촉진하고, 암세포의 성장을 감소시키고, 세포사멸을 촉진하고, 종양혈관의 형성을 감소시키는 것을 포함하여 암의 발병을 늦추거나 막을 수 있는 몇 가지 작용을 하는 것으로 밝혀졌다(3-6).
비타민 D가 사람들의 암 위험을 줄이는데 도움이 될 수 있다는 증거는 무엇인가?
많은 역학 연구는 비타민 D 섭취량이 많거나 혈중 비타민 D의 수치가 높은 사람들이 특정 암 발병률이 낮은지 여부를 조사했다. 이러한 연구의 결과는 일관성이 없었다. 아마도 이러한 연구를 수행하는 데 어려움이 있기 때문일 것이다. 예를 들어, 식이요법 연구는 햇빛에 노출되어 피부에서 만들어진 비타민 D를 설명하지 못하며, 한 시점에 혈액에서 측정되는 비타민 D의 수준은 사람의 진정한 비타민 D 상태를 반영하지 못할 수 있다. 또한, 더 높은 비타민 D 섭취나 혈중 수치를 가진 사람들이 다른 건강한 행동을 할 가능성이 더 높다. 그것은 비타민 D 섭취보다는 암 위험에 영향을 미치는 다른 행동들 중 하나일 수 있다.
비타민 D 섭취에 대한 몇몇 무작위 실험이 수행되었지만, 이것들은 뼈 건강이나 다른 비 암 결과를 평가하기 위해 고안되었다. 이러한 실험 중 일부는 암 발병률과 사망률에 대한 정보를 제공했지만, 그 결과는 그 실험이 구체적으로 암을 연구하도록 설계되지 않았기 때문에 추가 연구에 의해 확인될 필요가 있다.
대부분의 인간의 데이터가 있는 암은 대장암, 유방암, 전립선암, 췌장암이다. 많은 역학 연구에서 비타민 D의 높은 섭취나 혈중 수치가 대장암의 위험 감소와 관련이 있다는 것을 보여주었다(7-10). 반면에 여성건강계획(Women's Health Initiative) 무작위 실험에 따르면 평균 7년 동안 비타민 D와 칼슘 보충제를 복용한 건강한 여성들은 대장암 발병률이 감소하지 않았다(11) 일부 과학자들은 비교적 낮은 수준의 비타민 D 보충제(10 μg 또는 400 IU, 하루에 한 번), 참가자들이 스스로 비타민 D를 추가로 섭취할 수 있는 능력과 이 실험의 짧은 참여자들의 추적 연구 기간이 왜 대장암 위험 감소가 발견되지 않았는지를 설명해 줄 수 있다고 지적했다. 비타민 D와 연구된 다른 모든 악성 질환 사이의 연관성에 대한 증거는 확실하지 않다.
현재 암의 임상 연구에서 비타민 D가 어떻게 연구되고 있는가?
종합해보면, 비타민 D를 섭취하면 암을 예방할 수 있는지 여부를 파악할 수 있을 만큼 데이터가 충분히 종합적이지 않다. 비타민 D가 암과 다른 건강 결과에 미치는 영향을 완전히 이해하려면 새로운 무작위 임상실험(13)을 실시해야 한다. 그러나 그러한 실험에 사용하는 적절한 비타민 D의 양은 여전히 명확하지 않다(14). 그 효과를 잠재적으로 보려면, 언제 비타민 D를 복용해야 하는지, 그리고 얼마 동안 복용해야 하는지가 남은 과제이다.
이러한 문제에 대처하기 위해 연구자들은 2건의 1상 임상시험을 실시하여 전립선, 대장암, 폐암의 화학예방에 비타민 D의 얼마만한 복용량이 유용할 수 있는지를 판단한다. 또한 암 예방에 있어 비타민 D의 잠재적인 역할을 검사하기 위해 더 큰 무작위 임상실험이 시작되었다. 약 2,200명의 참가자를 모집한 비타민 D/칼슘 용종 예방 연구는 단독으로 또는 칼슘과 병용으로, 비타민 D 보충제가 이전에 선종을 절제한 환자에게서 대장 선종(전 암성 종양)의 발병을 막을 수 있는지 여부를 테스트하고 있다. 이 연구의 예상 완료 날짜는 2017년 12월이다. 비타민D와 오메가3 실험(VITAL)에서는 비타민D 보충제가 건강한 노년층 남녀(15)의 다양한 암 발생을 막을 수 있는지를 조사할 예정이다. VITAL 주최 측은 2016년 6월까지 2만 명의 참가자를 모집하여 시험을 완료할 것으로 기대하고 있다.
연구진은 비타민 D와 유사한 구조를 가진 비타민 D 유사품도 연구하기 시작했는데, 이것은 비타민 D의 항암 작용을 할 수 있지만 칼슘 수준(16)은 증가하지 않는다.