綠茶有效活性成分EGCG誘導腫瘤細胞凋亡及其機制的研究進展

解靜，趙紅業(yè)，田洋,3*

（1.云南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術(shù)學院，云南昆明 650201）（2.云南省動物基因編輯與體細胞克隆技術(shù)重點實驗室，云南農(nóng)業(yè)大學，云南昆明 650201）（3.食藥同源資源開發(fā)與利用教育部工程研究中心，云南農(nóng)業(yè)大學，云南昆明 650201）

癌癥是世界上最具威脅性地健康問題之一。根據(jù)《2018 年全球癌癥統(tǒng)計》報告，2018 年中國約有430萬新發(fā)癌癥病例和290 萬癌癥死亡病例。與美國和英國相比，雖然中國的癌癥發(fā)病率較低，但是癌癥的死亡率較美國和英國分別高出40%和30%[1]。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，癌癥發(fā)病率逐年上升，因此，尋找有效的防治方法是當今社會面臨的重大課題。

癌癥的標準化治療包括手術(shù)、化學療法、放射療法和免疫療法。盡管癌癥治療的主要目的是殺死癌細胞而不破壞正常細胞，但是在癌癥治療過程中仍然會對患者產(chǎn)生一些不良影響，包括貧血、食欲不振、譫妄和周圍神經(jīng)病變。目前，人們對癌癥發(fā)生和發(fā)展的機制尚未完全了解。但是，已知癌癥的擴散與癌細胞具有規(guī)避細胞程序性死亡（即細胞凋亡）的能力有關(guān)[2]。因此，誘導癌細胞凋亡是治療癌癥的一個明確目標。天然產(chǎn)物及其衍生物具有較正常細胞更強的癌細胞凋亡誘導特性[3,4]，并且目前幾種傳統(tǒng)的化學治療劑，包括紫杉醇、埃博霉素、長春花生物堿，都來源于天然產(chǎn)物[5]，因此，天然產(chǎn)物及其衍生物可能是有希望的及潛在的癌癥治療候選藥物。

綠茶是亞洲及中東地區(qū)最流行的飲品之一，約占全球茶總產(chǎn)量的20%。綠茶具有抗癌、抗炎、抗菌、抗氧化、治療心腦血管疾病、改善肥胖和糖尿病等活性[6,7]，其中多酚兒茶素是綠茶的主要活性成分，并且在各種兒茶素中，表沒食子兒茶素沒食子酸酯（Epigallo catechin-3-gallate，EGCG）是綠茶中含量最高的多酚類物質(zhì)，占綠茶茶葉水提物的16.5%[8]。流行病學數(shù)據(jù)顯示，EGCG 對激素相關(guān)的癌癥（例如乳腺癌或前列腺癌）具有一定的防治作用[9]。并且，經(jīng)過化學修飾的EGCG，可改善癌細胞對化學療法的敏感性[10]?？傊?，已有大量的體內(nèi)和體外研究表明了EGCG 或EGCG 與其它化學藥劑的協(xié)同抗癌作用[11]。因此本文綜述了EGCG誘導腫瘤細胞凋亡的作用及其分子機制，以期為癌癥治療藥物或輔助治療藥物的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 綠茶有效活性成分EGCG 具有抗腫瘤活性

大量實驗表明，EGCG 對腎上腺癌、膀胱癌、乳腺癌、宮頸癌、結(jié)直腸癌、食道癌、胃癌、肝癌、肺癌、口腔癌、卵巢癌、胰腺癌、前列腺癌和皮膚癌等多種癌細胞具有體外生長抑制作用[12]。并且，EGCG可通過抑制生長/增殖，降低運動性和剛度，抑制粘附、遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移，抑制血管生成，誘導細胞凋亡，增強抗腫瘤免疫力等作用機制發(fā)揮抗癌作用[13]。此外，EGCG 可以抑制體內(nèi)腫瘤的生長，包括抑制乳腺、結(jié)直腸、食道、胃、肺、口腔和前列腺等腫瘤的生長[12,14]。以上研究表明，EGCG 具有抗腫瘤活性。

2 EGCG 誘導腫瘤細胞凋亡的分子機制

細胞凋亡主要由兩個途徑觸發(fā)，即內(nèi)在的線粒體途徑和外在的死亡受體途徑。線粒體途徑可被細胞應激（例如氧化應激和DNA損傷）誘導，使得細胞色素C從線粒體膜中釋放出來，并形成由細胞色素C、凋亡蛋白酶激活因子1（Apaf 1）和pro-caspase-9組成的凋亡小體復合物，從而導致促凋亡蛋白caspase-9、caspase-3和caspase-7的順序激活；死亡受體途徑可由死亡配體觸發(fā)，如Fas配體（FasL）、腫瘤壞死因子α（TNFα）和TNF相關(guān)的凋亡誘導配體（TRAIL）與細胞表面受體TNFR1和2、死亡受體（DR）4和5以及Fas結(jié)合后，導致促凋亡蛋白caspase-8、caspase-3和caspase-7的順序活化[15]。

目前已有很多的研究證實了EGCG具有誘導腫瘤細胞凋亡的作用，并且EGCG通過調(diào)節(jié)癌細胞中的各種信號通路，從而導致促凋亡基因Bax的上調(diào)和caspase的級聯(lián)反應，以及抗凋亡基因Bcl-2的下調(diào)來誘導腫瘤細胞凋亡。隨著人們對EGCG抗腫瘤研究的深入，EGCG誘導腫瘤細胞凋亡的機制已逐漸明晰，因此我們綜述了近幾年關(guān)于EGCG誘導腫瘤細胞凋亡的分子機制。

2.1 p53 途徑

p53腫瘤抑制因子可響應不同的應激信號來調(diào)節(jié)各種信號通路，其中p53最關(guān)鍵的作用之一是觸發(fā)癌前細胞和癌細胞的凋亡[16]。研究發(fā)現(xiàn)，EGCG通過增加鼻咽癌NPC 細胞中p53 和p21 的表達水平，激活caspase-3，從而誘導細胞凋亡[17]。此外，EGCG可通過激活p53，促進Bax、caspase-9和caspase-3表達，增加細胞色素c釋放，降低線粒體膜電位，誘導人肝細胞癌HCCLM6細胞凋亡[18]。Huang等[19]研究發(fā)現(xiàn)，EGCG通過增加乳腺癌MCF-7細胞中p53表達水平，降低Bcl-2表達水平，誘導MCF-7細胞凋亡。

2.2 STAT3 途徑

研究發(fā)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)導和轉(zhuǎn)錄激活因子3（STAT3）在癌癥轉(zhuǎn)化和致癌性中發(fā)揮重要作用。已知STAT3在乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌和肝癌等癌細胞中可被多種細胞因子和生長因子激活[20]，從而促進腫瘤細胞生長、轉(zhuǎn)移和血管生成[21,22]。因此，靶向抑制STAT3被認為是一種有前途的策略。Yuan等[23]認為EGCG通過降低p-Akt（Ser473）和p-STAT3（Tyr705）的表達水平，增加Bax、caspase-9和caspase-3的表達水平，降低Bcl-2的表達水平，誘導人舌鱗狀細胞癌CAL27（CAR）細胞凋亡。用EGCG處理的白血病CML細胞，線粒體膜通透性降低，線粒體和細胞核中凋亡誘導因子（AIF）表達水平增加，磷酸化(p)-JAK2、磷酸化(p)-STAT3和磷酸化(p)-Akt的表達水平降低，從而導致細胞凋亡，但是EGCG誘導的CML細胞凋亡不依賴caspase途徑[24]。此外，EGCG衍生物EGCG-MP通過增加蛋白酪氨酸磷酸酶1（SHP-1）的表達水平，降低磷酸化(p)-BCR-ABL 和p-STAT3 的表達水平，增加cleaved-PARP、cleaved-caspase-9和cleaved-caspase-3的表達水平，誘導慢性髓細胞白血病CML細胞凋亡[25]。

2.3 Akt 途徑

Akt又稱蛋白激酶B（PKB），是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，其參與幾種關(guān)鍵的細胞途徑，包括存活、增殖、侵襲、凋亡和血管生成。盡管磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）是Akt活化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，但許多刺激和激酶會啟動Akt信號傳導，從而激活Akt途徑以驅(qū)動細胞生長和存活[26]。研究發(fā)現(xiàn)[27]，EGCG可通過第十號染色體上缺失的磷酸酶和張力蛋白同源物（PTEN）抑制p-Akt和磷酸化(p)-mTOR的表達，從而誘導人胰腺癌細胞凋亡。EGCG處理肝癌Hep-G2細胞和結(jié)腸癌HCT-116細胞后，細胞中Nek2和p-Akt的蛋白表達水平降低，從而導致Hep-G2細胞和HCT-116細胞凋亡[28]。Shen 等[29]研究發(fā)現(xiàn)，EGCG 通過降低肝癌細胞SMMC7721中PI3K、Akt和NF-κB的mRNA水平，降低Akt的蛋白水平和抑制Akt絲氨酸473位點磷酸化，從而誘導肝癌細胞凋亡。Maruyama等[30]研究發(fā)現(xiàn)，EGCG通過抑制Akt磷酸化，活化p38，降低血管內(nèi)皮生長因子受體2（VEGFR2）的表達水平，誘導結(jié)腸癌RKO細胞凋亡。此外，經(jīng)EGCG處理的肺癌H1299細胞，磷酸化(p)-PI3K和p-Akt的表達水平顯著降低，caspase-3和Bax表達水平增加，Bcl-2表達水平降低，從而導致H1299細胞凋亡[31]。

2.4 p38 MAPK 途徑

絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）途徑參與細胞的許多基本過程，包括細胞生長、增殖、存活、遷移和凋亡[32]。Cerezo-Guisado等[33]的研究顯示，EGCG處理增加了結(jié)腸癌HT-29細胞ERK1/2，JNK1/2和p38α，p38γ和p38δ以及Akt的磷酸化水平，但是使用了激酶抑制劑后，EGCG誘導癌細胞死亡的作用被抵消，表明EGCG通過活化Akt，ERK1/2和p38MAPK信號通路誘導癌細胞凋亡。Xiao等[24]研究發(fā)現(xiàn)EGCG具有誘導慢性粒細胞白血病CML細胞凋亡的作用，其機制與降低線粒體膜通透性，增加線粒體和細胞核中凋亡誘導因子（AIF）表達水平，降低p38和磷酸化(p)-P38表達水平有關(guān)。

2.5 Wnt/β-catenin 途徑

Wnt信號通路在細胞增殖、分化、遷移、凋亡和腫瘤發(fā)展中起著重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，在許多惡性腫瘤中，包括結(jié)腸癌、前列腺癌、卵巢癌和乳腺癌，Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導異常激活[34]。Shin等[35]研究發(fā)現(xiàn)EGCG通過增強β-catenin泛素化和蛋白酶體降解，降低p-AKT 和cyclinD1 表達水平，增加磷酸化(p)-GSK-3β、cleaved-PARP和cleaved-caspase-3的表達水平，進而誘導頭頸癌KB和FaDu細胞凋亡。此外，EGCG通過降低SGC-7901細胞中磷酸化(p)-β-catenin（Ser552）、p-GSK3β（S9）、β-catenin和Bcl-2的表達水平，顯著抑制胃癌SGC-7901細胞增殖并增加其凋亡[36]。

2.6 TRAIL 介導的途徑

TRAIL是TNF超家族的成員，可與DR4和DR5結(jié)合來啟動凋亡途徑[37]。Shen等[38]研究發(fā)現(xiàn)EGCG通過增加DR4和caspase-3的表達水平，提高由TRAIL介導的人黑素瘤A375細胞的凋亡。Onoda等[39]研究發(fā)現(xiàn)EGCG 通過活化p73，增加cleaved-PARP、cleaved-caspase-3、Bax和TRAIL的表達水平，降低survivin表達水平，誘導胃癌NUGC-3細胞凋亡。此外，EGCG通過活化caspase-3，提高DR4和DR5的表達水平，降低Bcl-2和細胞型Fas相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域蛋白樣白介素-1β轉(zhuǎn)換酶抑制蛋白（cFLIP）的表達水平，誘導由TRAIL介導的肝細胞癌Hep-G2細胞[40]凋亡。

2.7 其它途徑

EGCG 通過調(diào)節(jié)miR-1/c-MET 的相互作用誘導骨肉瘤OS 細胞凋亡[41]；通過抑制葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78（GRP78）的活性和表達從而促進惡性膠質(zhì)瘤細胞凋亡[42]；通過降低Bmi-1 的表達水平，進而誘導皮膚癌細胞凋亡[43]；通過乙酰化淀粉樣前體蛋白APP 從而誘導神經(jīng)母細胞瘤 SK-N-SH 細胞凋亡[44]；通過Hippo-TAZ 信號通路誘導舌鱗狀細胞癌TSCC 細胞凋亡[45]；通過降低表皮生長因子受體（EGFR）表達水平，抑制ERK1/2 和Mek 的磷酸化，下調(diào)Bcl-2 的表達水平和上調(diào)Bax 的表達水平，誘導唾液腺樣囊性癌細胞凋亡[46]。

綜上所述，EGCG通過p53途徑、STAT3途徑、Akt途徑、p38 MAPK途徑、Wnt/β-catenin途徑、TRAIL途徑和其它途徑誘導腫瘤細胞凋亡。

3 EGCG 和一些化合物協(xié)同誘導腫瘤細胞凋亡及其分子機制

3.1 EGCG 和天然化合物協(xié)同誘導腫瘤細胞凋亡及其分子機制

大量的試驗表明EGCG和天然化合物能協(xié)同誘導腫瘤細胞凋亡。如EGCG 和姜黃素通過增加cleaved-caspase-7、cleaved-caspase-9和cleaved-PARP表達水平，降低Bcl-2和survivin和P-糖蛋白（P-gp）的表達水平，從而誘導乳腺癌MCF-7細胞凋亡[47]；通過降低PI3K（p85）和p-Akt（Ser 473）的表達水平，增加p53、Bax、cleaved-caspase-3和cleaved-PARP表達水平，降低Bcl-2的表達水平，誘導宮頸癌Hela細胞凋亡[48]；另外，EGCG、姜黃素和牛蒡苷元通過協(xié)同作用，顯著增加乳腺癌細胞MCF-7細胞中Bax/Bcl-2比率，抑制NF-κB、Akt和STAT3信號通路的活化，誘導MCF-7細胞凋亡[49]。EGCG和紫杉醇通過協(xié)同作用，降低Bcl-2表達水平，增加cleaved-PARP 表達水平，活化caspase-3，從而誘導人非小細胞肺癌細胞NCI-H460細胞凋亡[50]。D'Angelo等[51]研究發(fā)現(xiàn)，EGCG、二十碳五烯酸游離脂肪酸（EPA-FFA）和原花青素（GS）通過降低磷酸化(p)-p70S6k和磷酸化(p)-4EBP1的表達水平，協(xié)同抑制mTOR信號通路，進而誘導結(jié)腸癌細胞HCT116和SW480凋亡。

3.2 EGCG 和抗腫瘤藥物協(xié)同誘導腫瘤細胞凋亡及其分子機制

研究發(fā)現(xiàn)，EGCG可以和多種抗癌藥物（順鉑、艾洛替尼、帕納替尼、替莫唑胺、阿霉素和博來霉素）協(xié)同誘導腫瘤細胞凋亡。例如，EGCG和順鉑通過抑制非小細胞肺癌細胞中肝癌衍生生長因子（HDGF）的表達，降低線粒體膜電位，活化caspase-3 和caspase-9，誘導A549細胞凋亡[52]；通過抑制DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT）和組蛋白脫乙?；℉DAC）活性，下調(diào)基因GAS1，TIMP4，ICAM1和WISP2表達水平，協(xié)同誘導非小細胞肺癌A549細胞凋亡[53]；通過降低miRNA has-miR-98-5p表達水平，增加p53表達水平，從而誘導非小細胞肺癌A549細胞凋亡[54]。EGCG和艾洛替尼通過提高細胞中Bim、p21和p27的表達水平，降低Bcl-2表達水平，抑制ERK和Akt磷酸化，協(xié)同誘導頭頸部磷狀細胞癌細胞凋亡[55]。EGCG和帕納替尼通過協(xié)同作用增加TGF-β2mRNA 水平，降低CYCLIND1和CDC25AmRNA水平，誘導慢性骨髓白血病CML細胞凋亡[56]。EGCG和替莫唑胺通過降低p-Akt和Bcl-2的表達水平，增加cleaved-PARP的表達水平，協(xié)同誘導神經(jīng)膠質(zhì)瘤干細胞GSLCs凋亡[57]。EGCG和阿霉素通過協(xié)同作用，提高阿霉素誘導肝癌細胞Hep3B凋亡的能力[58]。此外，EGCG和博來霉素協(xié)同誘導胰腺癌MIA PaCa-2細胞凋亡[59]。

3.3 EGCG 和其它化合物協(xié)同誘導腫瘤細胞凋亡及其分子機理

EGCG和甲萘醌通過協(xié)同作用，誘導人白血病細胞凋亡[60]。EGCG和輕肌蛋白B（LMB）通過協(xié)同作用，增加細胞中的ROS和調(diào)控p21信號通路，從而誘導A549肺癌細胞凋亡[61]。EGCG和他噴他多聯(lián)合促進乳腺癌MDA-MB-231細胞凋亡[62]。EGCG和二甲雙胍通過顯著增加caspase-3的表達水平和降低survivin的表達水平，促進肝癌細胞凋亡[63]。

因此，EGCG可通過和天然化合物（姜黃素、牛蒡苷元、紫杉醇、原花青素等）、抗腫瘤藥物（順鉑、艾洛替尼、帕納替尼、替莫唑胺、阿霉素和博來霉素）和其它化合物（甲萘醌、他噴他多和二甲雙胍）通過不同的作用機理協(xié)同誘導腫瘤細胞凋亡。

4 總結(jié)

從以上的研究得知，EGCG主要通過作用p53、STAT3、Akt、p38 MAPK、Wnt/β-catenin和TRAIL等與凋亡相關(guān)途徑誘導腫瘤細胞凋亡。另外，EGCG可以通過和天然化合物、抗腫瘤藥物和其它化合物通過不同的作用機理協(xié)同誘導腫瘤細胞凋亡。此外，對于不同的腫瘤細胞EGCG誘導其凋亡的分子機制是不同的，如鼻咽癌、肝癌和乳腺癌主要通過p53途徑凋亡；白血病細胞主要通過STAT3途徑凋亡；肝癌、結(jié)腸癌和肺癌主要通過Akt途徑凋亡；頭頸癌和胃癌主要通過Wnt/β-catenin途徑凋亡；人黑色素瘤和惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤主要通過TRAIL途徑凋亡等，所以EGCG能誘導多種腫瘤細胞凋亡，同時EGCG誘導腫瘤細胞凋亡的途徑是多樣的。

5 展望

雖然已有很多研究揭示了EGCG誘導腫瘤細胞凋亡的作用機制，但是由于EGCG存在生物利用率低、生物活性不穩(wěn)定等問題，嚴重制約著EGCG的臨床應用。目前科學家們將目光轉(zhuǎn)向了EGCG的改良，已通過化學合成EGCG類似物或衍生物和EGCG納米顆粒，提高了EGCG的生物利用度和生物活性。因此我們在提高EGCG生物利用率和生物活性的同時，仍需進一步研究和明確EGCG誘導腫瘤細胞凋亡的分子機制，明確各個信號通路之間的聯(lián)系和特定類型腫瘤細胞所對應的凋亡途徑，開展更多的EGCG抗腫瘤體內(nèi)試驗和臨床研究。研究和揭示EGCG誘導腫瘤細胞凋亡的機制及其相互關(guān)系，無論對于目前正在開展的EGCG誘導腫瘤細胞凋亡的研究，還是為將來EGCG臨床應用研究和抗腫瘤新藥開發(fā)都有重要的意義。