兒茶素EGCG抗腫瘤及其作用機制研究進展

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(湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院,湖北武漢 430068)

腫瘤可發(fā)生于人體的多數(shù)器官或組織,分為良性腫瘤和惡性腫瘤,良性腫瘤生長緩慢,且可通過手術(shù)切除得到有效控制,不易復(fù)發(fā);惡性腫瘤生長速度較快,易向其他部位浸潤,對機體危害較大,切除后復(fù)發(fā)率較高,惡性腫瘤的大部分表現(xiàn)形式是癌癥[1]。2015年,美國腫瘤協(xié)會通過對2012年全球腫瘤流行病數(shù)據(jù)的研究發(fā)現(xiàn):惡性腫瘤已經(jīng)成為全球的重大社會負擔(dān)[2]。而在中國,2014年統(tǒng)計顯示,約430萬人被診斷為癌癥,280萬人因癌去世,即平均每天1.2萬人患上癌癥,7500人因此死亡[3]。日益增多的腫瘤發(fā)病率和死亡率使得研究者加強了對抗腫瘤藥物的研究,尤其是對天然產(chǎn)物抗腫瘤的研究越來越深入。表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)是茶葉中的一種天然產(chǎn)物,在前列腺癌細胞培養(yǎng)模型中顯示EGCG可以降低腫瘤細胞活力并能促進多種癌細胞的凋亡,而對非癌細胞系沒有影響[4]。作為一種安全性相對較高的物質(zhì),EGCG的抗腫瘤的作用和機制引起了醫(yī)學(xué)及天然產(chǎn)物研究者的廣泛關(guān)注。EGCG對腫瘤有抑制作用,其顯著的抗氧化和抗炎作用很可能是其預(yù)防腫瘤的重要機制,同時,EGCG與其他物質(zhì)或治療手段的協(xié)同作用也是抗腫瘤研究的一個重大進展,本文主要從這幾方面進行詳細闡述。

1 EGCG對腫瘤的預(yù)防作用

1.1 抗氧化作用

1.2 抗炎作用

研究表明炎癥與腫瘤的發(fā)生、生長與轉(zhuǎn)移有很大的關(guān)系,特別是對一些炎癥相關(guān)性腫瘤更是有顯著相關(guān)性[15]。如炎癥前列腺癌已被證實與炎癥、微環(huán)境密切相關(guān),EGCG因具有顯著的抗炎作用而有望成為前列腺癌的化學(xué)預(yù)防劑[16]。對肺癌研究中發(fā)現(xiàn)對炎癥反應(yīng)的抑制可以限制肺癌細胞生長[17]。Toniolo等從EGCG產(chǎn)生過氧化氫(H2O2)的角度研究其抗炎和抗氧化作用,結(jié)果表明EGCG可以抑制轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)和環(huán)氧合酶-2(COX-2)的表達,從而產(chǎn)生顯著的抗炎作用[18]。在多氯聯(lián)苯(PCB)誘導(dǎo)的內(nèi)皮細胞炎癥模型中有類似的情況,EGCG抑制NF-κB活化而發(fā)揮抗炎作用[19]。腫瘤相關(guān)巨噬細胞對癌癥的誘發(fā)有極大的作用[20],經(jīng)酯化處理EGCG能夠顯著地抑制促炎介質(zhì)一氧化氮(NO)和前列腺素(PGE2)的產(chǎn)生,可在巨噬細胞中發(fā)揮抗炎作用[21]。EGCG局部作用于患有牛皮癬樣皮炎的小鼠,能夠改善皮膚的病理狀態(tài),減輕皮膚炎癥[22]。EGCG可以有效抑制炎癥反應(yīng)[23],對多種流行性腫瘤研究表明抑制炎癥可以有效降低腫瘤的發(fā)生率[24],而EGCG優(yōu)異的抗炎活性則可能是預(yù)防腫瘤的重要機制之一。

2 EGCG對腫瘤的抑制及治療作用

2.1 抑制腫瘤相關(guān)蛋白的表達

研究表明EGCG可以通過抑制腫瘤相關(guān)蛋白的表達起到抑制腫瘤細胞生長與增殖的作用。

Notch通路是一種信號傳導(dǎo)通路,調(diào)控著細胞的增殖、分化和凋亡,其中Notchl蛋白是Notch通路的受體,Jaggedl蛋白是Notchl的配體,歐瓊等在研究中發(fā)現(xiàn)EGCG可以通過抑制Notchl和Jaggedl蛋白的表達進一步抑制通道的活化從而抑制鼻咽癌干細胞SPl8細胞的增殖[25]。用蛋白質(zhì)印跡法(western blot)檢測用EGCG處理的肝癌HepG2細胞,發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)的 NF-KB P65蛋白的表達降低,同時以軟瓊脂集落形成實驗來觀察處理的HepG2細胞,細胞集落體積變小,數(shù)量減少,即EGCG可以通過調(diào)控NF-κB P65蛋白的表達來抑制肝癌HepG2細胞的增殖[26]。Smad3參與了食管鱗癌的發(fā)生發(fā)展,EGCG可以通過調(diào)控Smad3蛋白的表達來抑制食管鱗癌細胞Ec9706的增殖[27]。另外,以不同濃度EGCG對體外培養(yǎng)結(jié)腸癌細胞株進行實驗,發(fā)現(xiàn)EGCG濃度在40～160 μmoL/mL均能降低p-STAT3蛋白的表達水平,抑制結(jié)腸癌細胞的增殖,且隨濃度增加效果增強[28]。另外在臨床研究中發(fā)現(xiàn)E6、E7均為高度致癌蛋白,EGCG可以促進E6、E7蛋白降解,在臨床上可用于治療人乳頭瘤病毒引起的腫瘤[29]。

也有研究發(fā)現(xiàn)食管鱗癌細胞的產(chǎn)生與Her2蛋白的表達有關(guān),其中Her2蛋白是人類表皮生長因子受體表達的產(chǎn)物,其在多種腫瘤組織中高度表達,可以促進腫瘤細胞的生長,不同濃度EGCG(100、200、300 mg/L)分別作用于Ec9706細胞24 h,經(jīng)流式細胞術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)Her2蛋白顯著減少(p<0.05),且癌細胞增殖指數(shù)顯著降低(p<0.05),結(jié)果證明EGCG可以通過抑制Her2蛋白的表達抑制食鱗癌細胞增殖[30];除此之外,EGCG還可以通過間接作用于腫瘤相關(guān)蛋白活性作用于腫瘤,沉默信息調(diào)節(jié)因子SIRT1可以對組蛋白及多種非組蛋白產(chǎn)生去乙?；揎?調(diào)節(jié)多種腫瘤相關(guān)基因的表達和蛋白質(zhì)的活性,參與腫瘤形成和發(fā)展,研究發(fā)現(xiàn)EGCG也可以通過抑制 SIRT1的表達,來抑制鼻咽癌細胞株C666-1的增殖[31]。

2.2 影響腫瘤細胞生長

2.2.1 調(diào)控腫瘤細胞周期 腫瘤細胞和正常的細胞一樣都具有一定的生長周期,基于這一點我們可以通過調(diào)節(jié)或阻滯腫瘤細胞的周期使其停止生長和擴散。張勇等研究發(fā)現(xiàn)EGCG可以使肝癌細胞SK-hep1停滯于G2/M期,并且誘導(dǎo)肝癌細胞凋亡數(shù)增加,使治療腫瘤成為可能[32]。以肺部長有腫瘤的A/J小鼠為實驗對象,觀察發(fā)現(xiàn)長期給予EGCG處理可以阻滯肺腫瘤細胞的細胞周期,使其停止擴散,對肺部腫瘤具有顯著的治療效果[33]。這一作用在同時使用體外與體內(nèi)模型處理乳腺癌細胞的報道中也得到證實。用EGCG處理乳腺癌MDAMB231細胞,可將其細胞周期停留在G1期,且在接種乳腺癌的裸鼠體內(nèi)注射EGCG可以達到相同效果,從而表明EGCG可以通過調(diào)控細胞周期達到阻止癌細胞擴散的目的[34]。還有體外實驗發(fā)現(xiàn)EGCG可以使細胞周期停滯同時也能促進骨肉瘤(OS)細胞的凋亡,在后續(xù)臨床上的實驗通過檢測參與腫瘤發(fā)生發(fā)展的microRNA(miR-1)水平,發(fā)現(xiàn)EGCG可能對骨肉瘤有治療效果[35]。在研究EGCG對細胞周期相關(guān)蛋白的作用中,用體外培養(yǎng)的人的口腔鱗癌細胞株CAL-27作為對象研究EGCG對口腔鱗癌細胞增殖的影響,結(jié)果顯示EGCG對大部分口腔鱗癌細胞株的增殖有抑制作用,這種抑制主要是其對信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的影響進而導(dǎo)致細胞周期相關(guān)蛋白表達水平的變化,導(dǎo)致癌細胞S期和G2/M期阻滯[36]。另外,以膽道癌細胞系TFK-1為研究對象,其與EGCG和癌細胞在一定的條件下培養(yǎng)72 h發(fā)現(xiàn)EGCG可以降低其細胞周期相關(guān)基因mRNA的表達,并且使細胞周期抑制劑p21表達增強,在膽道癌細胞系中顯示出一定的抗癌作用[37]。

2.2.2 抑制腫瘤細胞端粒酶的活性 研究表明:端粒酶與大多數(shù)惡性腫瘤的發(fā)生有很大的關(guān)系[38-39],端粒酶幾乎出現(xiàn)在所有的癌細胞中[40]。EGCG和EGC對端粒酶活性的抑制在文獻中已有報道,抑制端粒酶的活性與抑制癌細胞的生長關(guān)系密切[41]。正常細胞中的端粒與細胞分裂有關(guān),會促使DNA衰老,而癌細胞中由于端粒酶的作用使癌細胞可以無限分裂。人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(hTERT)是端粒酶功能正常表達的重要催化亞基,用EGCG處理乳腺癌MCF-7細胞會導(dǎo)致hTERT啟動子甲基化,并可以降低組蛋白H3 Lys9乙?；?從而促進乳腺癌細胞的死亡[42]。張東鵬等在研究EGCG對體外培養(yǎng)的人體雄激素非依賴性前列腺癌PC-3細胞的影響中發(fā)現(xiàn),EGCG對其有顯著的抑制作用;使用TRAP-PCR銀染法檢測發(fā)現(xiàn),癌細胞的端粒酶活性降低,其主要是通過抑制端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶mRNA表達,從而抑制端粒酶的活性[43]。在EGCG對喉鱗狀癌細胞系Hep-2細胞影響的研究中,使用EGCG處理該細胞可顯著降低細胞活力、抑制細胞生長、誘導(dǎo)細胞凋亡,且細胞內(nèi)的端粒酶活性顯著降低,并與EGCG濃度呈現(xiàn)量效關(guān)系[44]。當(dāng)EGCG濃度超過200 μmoL/L時可以有效抑制SGC-7901胃癌細胞增殖,進一步研究發(fā)現(xiàn)濃度高于12.5 μmoL/L的EGCG可以明顯抑制胃癌細胞的端粒酶活性[45],同時其對肝癌的影響也是通過一定劑量的EGCG抑制癌細胞的端粒酶活性實現(xiàn)的[46]。

2.2.3 誘導(dǎo)腫瘤細胞的凋亡 在EGCG抗腫瘤研究中有一個較為明顯的作用是其可以誘導(dǎo)腫瘤細胞的凋亡;在頸部鱗狀細胞癌研究中,EGCG可以活化促凋亡蛋白NAG-1和P53,誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡[47]。Chakrabarti 等以EGCG作用于神經(jīng)母細胞瘤,其可以促進腫瘤抑制基因中mir-7-1的表達,大量的mir-7-1增強了EGCG對腫瘤細胞凋亡的誘導(dǎo)作用[48]。EGCG還可以通過線粒體呼吸鏈復(fù)合物的損失,調(diào)節(jié)線粒體能量使腫瘤細胞生長產(chǎn)生選擇性阻滯,誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡[49]。β-連環(huán)蛋白的異常表達會導(dǎo)致多種頭部和頸部癌癥[50],在小鼠模型中EGCG可以有效抑制β-連環(huán)蛋白表達并由此引起頭部和頸部腫瘤細胞凋亡[51]。EGCG作用于動物腫瘤模型,5 mg/mL的EGCG可以作用于凋亡分子信號Bax/Bcl-2、Caspase和細胞色素c,同時也可以作用于致癌分子信號,誘導(dǎo)腫瘤細胞的凋亡[52]。研究EGCG對膀胱癌的作用發(fā)現(xiàn)EGCG在體內(nèi)和體外實驗均可以誘導(dǎo)癌細胞sw750凋亡[53]。

2.2.4 抑制腫瘤血管的生成 腫瘤細胞的生長、侵襲與轉(zhuǎn)移都與腫瘤血管的生成有很大的關(guān)系,腫瘤血管可以為細胞的活動提供養(yǎng)分[54],故抑制腫瘤血管的產(chǎn)生可以有效作用于腫瘤細胞,其中血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)是促進腫瘤血管生成的重要因子[55],可以通過調(diào)控VEGF來抑制腫瘤血管的生成,Tang等以EGCG作用于mRNA、蛋白和分泌介質(zhì)等細胞,其中VEGF表達均顯著減少,以此抑制血管的生成[56]。研究EGCG對肺癌A549細胞的作用主要是EGCG可以促進內(nèi)皮抑制素表達,從而使VEGF表達受到抑制,使A549細胞增殖受到抑制[57]。另外陳萍等以EGCG作用于體外培養(yǎng)的宮頸癌Hela細胞,通過與空白組對照發(fā)現(xiàn),EGCG通過抑制VEGF蛋白表達抑制Hela細胞的增殖[58]?？梢奅GCG可以通過作用于內(nèi)皮生長因子蛋白作用于腫瘤細胞。以EGCG作用于接種乳腺癌的小鼠并測定VEGF的表達水平,有EGCG作用的小鼠血管內(nèi)皮生長因子表達下降,有效抑制乳腺癌細胞的活動[59-60]。用western blot法對人肝癌SMMC-7721細胞中VEGF蛋白進行檢測,發(fā)現(xiàn)EGCG可以明顯影響VEGF的蛋白表達;同時用相同的辦法作用于體外建立移植瘤模型,Western-blot 檢測結(jié)果顯示,EGCG 仍可以抑制VEGF 的蛋白表達,即EGCG可以通過抑制VEGF蛋白表達作用于肝癌細胞[61]。

2.3 調(diào)節(jié)抑癌基因甲基化水平

腫瘤的發(fā)生與DNA甲基化有關(guān),抑癌基因區(qū)的基因甲基化會影響其正常表達,從而喪失抑制癌癥的作用[62-63]。EGCG可以降低乳腺癌細胞RASSF1A啟動子的甲基化水平,使其正常表達,達到減少乳腺癌細胞系MCF-7產(chǎn)生的作用[64]。在研究EGCG能否通過抑制抑癌基因甲基化實現(xiàn)抑制黑素瘤細胞增殖的實驗中,使用不同濃度的EGCG(5-30 μg/mL)處理黑素瘤A375細胞,在所使用的濃度范圍內(nèi),EGCG濃度越高,對該細胞的抑制作用越顯著,進一步檢測發(fā)現(xiàn)RASSF1A甲基化狀態(tài)得到逆轉(zhuǎn),從而表明抑制黑素瘤細胞的增殖與RASS1A基因甲基化的逆轉(zhuǎn)有關(guān)[65]。另外,有中外研究者分別以結(jié)腸癌細胞為實驗對象,研究EGCG對結(jié)腸癌細胞的作用,研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)EGCG的濃度超過20 μmoL/L時就能夠降低結(jié)腸腺癌細胞株COLO 320中抑癌基因P16的甲基化水平,使抑癌基因得以正常表達,從而有效作用于結(jié)腸癌細胞株[66]。另外EGCG也可以打破由RxRa啟動子甲基化帶來的基因沉默,使細胞中RxRa蛋白處于正常水平,能有效抑制結(jié)腸癌的發(fā)生,且不影響其他正常細胞的DNA甲基化過程,是治療結(jié)腸癌細胞的一種可能途徑[67]。

2.4 破壞腫瘤細胞的信號通路

對腫瘤信號通路的破壞也是抑制腫瘤細胞的重要途徑。蔣潔琳等曾綜述EGCG可以通過作用于MAPK、PI3K-AKT、NF-xB和P53等信號通路,來抑制不同腫瘤細胞的生長[68]。EGCG還可以通過破壞FAK/ERK/NFxB和AP1信號通路,使MMP9蛋白表達下降,來抑制MDAMB231乳腺癌細胞的生長和增殖[69]。EGCG也可以作用于p38和ERK通路,促進B細胞易位基因2表達,從而抑制口腔鱗癌細胞的增殖[70]。在頭頸癌細胞(HNC)中EGCG可以通過抑制β-連環(huán)蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)同時減少轉(zhuǎn)錄和增加泛素介導(dǎo)的26s蛋白酶體降解,還可以使p53通路激活,其中p53是一種關(guān)鍵的腫瘤抑制因子,多種機制共同作用可以有效促進HNC凋亡[71]。另有研究表明EGCG通過線粒體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑不僅降低了鼻咽癌細胞的存活率而且能誘導(dǎo)鼻咽癌細胞凋亡[72];這項研究也顯示EGCG對線粒體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路靶標不同的干擾作用在抗癌功能中起重要作用。另有研究發(fā)現(xiàn),EGCG可以在其生理相關(guān)濃度(1 μM)抑制AKT和EPK途徑以抑制肝細胞生長因子誘導(dǎo)的腫瘤活動,促進EGCG誘導(dǎo)的抗侵襲作用[73]。Shankar等研究發(fā)現(xiàn):EGCG可以通過作用于PI3K/Akt和ERK信號通路抑制胰腺癌細胞的生長轉(zhuǎn)移[74];也可以通過作用于PI3K/Akt信號通路,引起雙抑制途徑PI3K/mTOR的作用,成為臨床治療癌癥的候選藥物[75]。

3 EGCG與其他物質(zhì)或治療手段的協(xié)同作用

EGCG可以和其他物質(zhì)共同作用于腫瘤細胞,并通過不同機制顯著提高其抗腫瘤活性。高峰等以結(jié)腸腺癌細胞株SW620為研究對象,用5 mmoL/L的順鉑和梯度濃度的EGCG作用于結(jié)腸腺癌細胞株,檢測發(fā)現(xiàn)當(dāng)EGCG的濃度達到100 nmol/L時,SW620細胞的增殖率由(95±5)%下降到(22±4)%,凋亡率由5%上升到57%,兩者的協(xié)同作用效果較為顯著[76]。視黃酸(RA)和EGCG共同作用可以顯著地抑制宮頸腺癌Hela細胞的增殖并能促進Hela細胞的凋亡,作用優(yōu)于EGCG單獨作用[77]。在體內(nèi)含有食管癌Eca-109細胞的裸鼠體內(nèi),EGCG和西妥昔單抗(Cet)的聯(lián)合作用能夠抑制Eca-109的增殖,誘導(dǎo)其凋亡,且二者表現(xiàn)出明顯的協(xié)同作用;這種協(xié)同作用同樣表現(xiàn)在抑制體外培養(yǎng)的食管癌Eca-109細胞增殖上[78]。劉申吒等比較EGCG組、放療組以及EGCG和放療協(xié)同作用組分別作用于人食管癌細胞株TE-1的效果,用噻唑蘭(MTT)法和western blot法進行檢測,發(fā)現(xiàn)EGCG和放射性療法協(xié)同作用明顯優(yōu)于EGCG和放療單方面的作用(p<0.01)[79]。協(xié)同作用可以通過調(diào)控腫瘤細胞周期、促進腫瘤細胞凋亡從而產(chǎn)生作用,EGCG可以與銅離子形成絡(luò)合物ECC,5-10 mg/L的ECC能使胞內(nèi)活性氧的含量明顯上升,使結(jié)腸癌RKO細胞周期處于G2/M期,抑制細胞的生長和增殖,從而達到抗結(jié)腸癌的作用[80]。另外還有研究發(fā)現(xiàn),VEGF受體-2的選擇性拮抗劑(SU5416)和EGCG共同作用可以有效地阻止腫瘤血管的生成,同時還可以引起細胞周期的停滯,促進惡性神經(jīng)細胞腫瘤凋亡[81]。另有研究發(fā)現(xiàn),因兒茶酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶(COMT)能使EGCG快速甲基化,而使其在短期內(nèi)失去活性,COMT的抑制劑恩他卡朋或托卡朋與EGCG聯(lián)合作用于人肺癌H1299細胞和CL-13鼠肺癌細胞,可顯著增加細胞內(nèi)未甲基化的EGCG的水平,從而持續(xù)抑制肺癌細胞的活性,這種抑制作用主要是通過誘導(dǎo)細胞內(nèi)氧化應(yīng)激,細胞周期停滯以及核轉(zhuǎn)錄因子核易位減少來實現(xiàn)[82]。另外,EGCG與其他物質(zhì)協(xié)同作用也可以通過破壞細胞通路途徑來提高抗腫瘤作用。研究發(fā)現(xiàn)EGCG和5-氟尿嘧啶聯(lián)合起來可以激活A(yù)MP通路,抑制PI3K/AKt通路,起到抗肝癌的作用,且二者具有協(xié)同作用[83]?？偟膩碚f,EGCG與其他物質(zhì)或治療手段的協(xié)同作用也是通過干擾腫瘤細胞的生長、調(diào)控甲基化水平、作用于信號途徑等重要機制實現(xiàn)的,而不同作用方式的協(xié)同作用為腫瘤的治療提供了新的思路和理論基礎(chǔ)。

4 結(jié)論與展望

EGCG是茶葉多酚中含量最高的一種功能性成分,其可以通過抗氧化、抗炎等作用途徑預(yù)防腫瘤產(chǎn)生;還可以通過干擾腫瘤細胞生長、抑制抑癌基因甲基化、調(diào)控腫瘤相關(guān)蛋白表達和破壞腫瘤細胞信號傳導(dǎo)等作用途徑作用于腫瘤細胞,大量的細胞實驗和動物實驗表明EGCG有顯著的抑制、治療腫瘤的作用。EGCG可以與其他物質(zhì)或治療手段協(xié)同作用,顯著增強EGCG對腫瘤的治療作用。

EGCG現(xiàn)階段對腫瘤的治療在臨床上的應(yīng)用不是很廣泛,雖然在體外細胞和動物實驗中越來越多的EGCG作用途徑被發(fā)現(xiàn),但其在人體中的作用機制還不是很清晰,有待進一步的研究。癌癥納米技術(shù)可以實現(xiàn)把納米材料選擇性的輸送到腫瘤組織,對腫瘤細胞的作用更加高效、有目的性,因此納米技術(shù)與EGCG的聯(lián)合作用值得進行進一步研究,另外,EGCG穩(wěn)定性不高是其應(yīng)用受限的原因之一,對如何增加EGCG穩(wěn)定性的進一步研究將提高其應(yīng)用的可能性。

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