茶葉兒茶素的癌癥化學(xué)預(yù)防增效機(jī)制研究進(jìn)展

喬小燕， 陳 棟， 劉仲華

（1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 茶學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖南 長(zhǎng)沙410128；2. 國(guó)家植物功能成分利用工程技術(shù)研究中心，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙410128；3. 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 茶葉研究所，廣東 廣州510640）

癌癥是因細(xì)胞生長(zhǎng)調(diào)控機(jī)制失控而引起的疾病，全球每年有超過1 000 萬人被確診為癌癥，超過600 萬人的死亡與癌癥相關(guān)， 約占全世界總死亡人數(shù)的12%[1]。 傳統(tǒng)的治療手段之一是通過化學(xué)藥物有效滅殺癌細(xì)胞和阻止癌細(xì)胞增殖，但往往會(huì)帶來毒副作用、大面積創(chuàng)傷和多藥耐藥等不良結(jié)果。 研究表明，30%～40%的癌癥是可以預(yù)防的[2]，其中20%的癌癥可通過合理的植物性膳食來預(yù)防[3]。 流行病學(xué)和前瞻性研究也證實(shí)植物性膳食（水果、蔬菜和茶葉等）與降低癌癥發(fā)病率存在一定的相關(guān)性[4-5]。因此，利用膳食營(yíng)養(yǎng)或安全有效的天然產(chǎn)物抑制癌癥的發(fā)生發(fā)展是預(yù)防癌癥的有效手段之一，也是癌癥化學(xué)預(yù)防研究的熱點(diǎn)。

類黃酮化合物廣泛存在于蔬菜、水果和茶葉等植物性膳食中，從蔬菜和水果中攝入高含量類黃酮化合物可降低胃癌的發(fā)生率[6]。 茶葉是世界三大無酒精飲料之一， 茶葉中含有豐富的類黃酮化合物，其中兒茶素占綠茶干質(zhì)量的20%，遠(yuǎn)高于其他的植物性膳食[7]。 據(jù)現(xiàn)存最早的藥物典籍《神農(nóng)本草》和《本草拾遺》記載，茶葉最早是被作為藥物來使用，目前在湖南江華、廣東陽山、廣東龍門和廣東梅州等山區(qū)仍保留有這一習(xí)慣。 兒茶素屬于黃烷3-醇，是茶葉中最重要的類黃酮化合物。 流行病學(xué)、體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)和臨床研究均證實(shí)綠茶具有化學(xué)預(yù)防癌癥的功效，兒茶素是主要的活性成分[8]。 作者對(duì)茶葉中兒茶素組分的生物學(xué)活性進(jìn)行比較分析，重點(diǎn)對(duì)表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）化學(xué)防預(yù)癌癥的增效機(jī)制研究進(jìn)展進(jìn)行歸納總結(jié)，以期為天然產(chǎn)物應(yīng)用于癌癥化學(xué)預(yù)防提供參考。

1 茶葉兒茶素生物學(xué)活性

2008 年，Song 和Chun 通過分析8 809 名美國(guó)成年人膳食結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)[9]，人體攝入的類黃酮中83.5%為兒茶素，其中96.9%的兒茶素來自于茶葉。茶葉中兒茶素有6 種組分，分別是EGCG、表沒食子兒茶素（EGC）、表兒茶素沒食子酸酯（ECG）、沒食子兒茶素（GC）和兒茶素（C）和表兒茶素（EC），其分子結(jié)構(gòu)式見圖1。 Wang 等[10]對(duì)綠茶水提物的HPLC 分析表明，水提物中EGCG 占11.16%，ECG 占2.25%，EGC占10.32%，EC 占2.45%，C 占0.53%。EGCG 是綠茶中占比最高的兒茶素組分。 Zamora-Ros 等[11]通過分析8 個(gè)歐洲國(guó)家的340 234 名成年人的兒茶素?cái)z入量進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)， 兒茶素平均攝入量為41.4 mg/d，其中EGCG 的貢獻(xiàn)最大 （45.6%）， 其余依次為ECG（14.2%）、EGC（13.8%）、EC（13.2%）、C（9.2%）、CG（2.5%）和GC（1.5%）。ABTS、FRAP 和DPPH 試驗(yàn)表明，抗氧化活性依次為EGCG≥GCG≥ECG>EGC≥GC≥EC≥C，EGCG 抗氧化活性最高[12]。 Du 等[13]以EGCG、ECG、EGC、EC、C、CG 和GC 分別處理人類大 腸 癌HCT-116 和SW480 細(xì) 胞，EGCG、ECG、EGC、CG 和GC 均可抑制癌細(xì)胞分化且表現(xiàn)出劑量依賴性，其中EGCG 抑制癌細(xì)胞分化和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的能力最強(qiáng)。體外細(xì)胞試驗(yàn)表明，EGCG 是兒茶素中預(yù)防癌癥最有效的成分。EGCG 的臨床實(shí)驗(yàn)表明，90 名感染宮頸子宮瘤病毒 （HPV） 的女性口服EGCG 400 mg/d 12 周之后，超過50%的患者宮頸癌病變的損傷程度顯著下降，活體檢測(cè)病變組織完全消失，沒有出現(xiàn)副作用[14]。 60 名有高度前列腺上皮瘤變（HG-PIN）的男性患者口服600 mg/d 綠茶提取物（51.88% EGCG）1 年后，呈陽性的男性患者患前列腺癌的幾率降低了90%， 沒有出現(xiàn)明顯的副作用[15]。 因此，EGCG 可預(yù)防宮頸癌和前列腺癌。

因此，EGCG 是兒茶素組分中最有潛力的預(yù)防癌癥的天然產(chǎn)物。大量的研究表明，EGCG 癌癥化學(xué)預(yù)防作用主要分為抑制癌細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡和抑制血管生成3 個(gè)方面[16]。 EGCG 不僅在單獨(dú)使用有預(yù)防癌癥的功效，與其它潛在的天然抗癌成分和臨床藥物聯(lián)用時(shí)具有增效作用。

2 EGCG 與天然產(chǎn)物的協(xié)同增效作用

水果、 蔬菜和茶葉等含有很多抗氧化化合物，如染料木黃酮、番茄紅素、白藜蘆醇和蘆丁等，這些天然化合物具有化學(xué)預(yù)防癌癥的功效[17]。 EGCG 被認(rèn)為是最具潛力的化學(xué)預(yù)防癌癥的藥物前體，體內(nèi)和體外試驗(yàn)證明，EGCG 有協(xié)同增強(qiáng)或加成天然產(chǎn)物抑制癌細(xì)胞增殖、促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡的作用，詳細(xì)信息見表1。

圖1 兒茶素化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig. 1 Chemical structures of catechins

Wnt/β-鏈蛋白 （Wnt/β-catenin） 和音猬因子（Sonic hedgehog） 信號(hào)通路是保持癌細(xì)胞干性的重要通路[38]。 EGCG 通過下調(diào)肺癌A549 和H1299 干細(xì)胞中的Wnt/β-catenin 信號(hào)通路來抑制干細(xì)胞分化，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[39]。EGCG 也可通過調(diào)節(jié)Hedgehog信號(hào)通路，抑制胃癌MGC-803 細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)其凋亡[40]。 茶黃素具有與兒茶素類似的酚羥基結(jié)構(gòu)[41]，茶黃素通過抑制人白血病U937 和K562 細(xì)胞中蛋白激酶B 的信號(hào)來抑制Hsp90 和Wnt/β-catenin 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，上調(diào)細(xì)胞周期轉(zhuǎn)錄因子FOXO1，最終誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[42]。 當(dāng)EGCG 與茶黃素聯(lián)用時(shí)，可協(xié)同調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin 和hedgehog 兩條信號(hào)通路， 減少肝癌SMMC-7721 干細(xì)胞數(shù)量， 有效抑制大鼠肝癌細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[43]。

AP-1 是癌癥預(yù)防中最重要的靶向目標(biāo)， 體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)均證實(shí)，AP-1 在正常細(xì)胞發(fā)育或腫瘤向癌癥發(fā)展的過程中起關(guān)鍵作用[44]，其中核因子kappa B（NFκB）轉(zhuǎn)錄激活蛋白AP-1，在細(xì)胞的轉(zhuǎn)化和腫瘤的發(fā)生中起關(guān)鍵作用。 Sen 等[45]用EGCG 處理乳腺癌MDA-MB-231 細(xì)胞， 一方面下調(diào)粘著斑激酶（FAK）和細(xì)胞外調(diào)節(jié)激酶（ERK）活性，導(dǎo)致FAK/ERK 誘導(dǎo)的MMP-9 分泌中斷；另一方面核因子kappa B（NFκB）的表達(dá)和NFκB 和激活蛋白1（AP-1）與MMP-9 啟動(dòng)子的DNA 結(jié)合活性顯著降低，MMP-9 轉(zhuǎn)錄失調(diào)，抑制癌細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。 蘿卜硫素（SFN）是西蘭花中分離得到一種異硫氰酸鹽化合物，具有預(yù)防癌癥的功效[46]。 Nair 等[34]將SFN（25 mmol/L）和EGCG（100 mmol/L）同時(shí)處理人結(jié)腸癌HT-29 細(xì)胞，AP-1 顯著激活并抑制細(xì)胞增殖， 但AP-1 啟動(dòng)子下游基因或細(xì)胞周期調(diào)節(jié)基因表達(dá)不顯著。 SFN 和EGCG 聯(lián)用后可減緩EGCG誘導(dǎo)的細(xì)胞程序性死亡。 當(dāng)SFN （10 μmol/L）和EGCG（20 μmol/L）處理卵巢癌SKOV3 細(xì)胞，EGCG協(xié)同增強(qiáng)SFN 對(duì)紫杉醇敏感性細(xì)胞 （SKOV3-ip1）和紫杉醇耐藥性細(xì)胞（SKOV3TR-ip2）的抑制作用，通過下調(diào)hTERT 和Bcl-2 表達(dá)，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。 與SKOV3-ip1 相比，EGCG/SFN 對(duì)SKOV3TR-ip2 的抑制作用和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的能力更顯著，SFN/EGCG特異性增強(qiáng)SKOV3TR-ip2 DNA 損傷， 阻滯細(xì)胞停留在S 期[34]。

表1 EGCG 與天然產(chǎn)物的協(xié)同增效作用Table 1 Synergistic effect of epigallocatechin-3-gallate combined with natural products

3 EGCG 與臨床藥物的協(xié)同增效作用

5-氟尿嘧啶、卡培他濱、順鉑和阿霉素等是臨床常用的癌癥預(yù)防藥物，長(zhǎng)期使用后人體會(huì)產(chǎn)生耐藥性并產(chǎn)生毒副作用，嚴(yán)重者引起血液及實(shí)質(zhì)臟器毒性。 減少藥物使用量和逆轉(zhuǎn)癌細(xì)胞耐藥性是癌癥化學(xué)預(yù)防中亟待解決的問題。研究表明，EGCG 可與許多床抗癌藥物聯(lián)用，協(xié)同抑制多種癌細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)其凋亡，也可增強(qiáng)癌細(xì)胞的敏感性，緩解細(xì)胞毒性，見表2。

Cisplatin 是臨床上使用廣泛的抗腫瘤藥物，Cisplatin 通過與DNA 交聯(lián)， 阻斷DNA 轉(zhuǎn)錄和復(fù)制來達(dá)到抑制腫瘤生長(zhǎng)[68]。 腎臟毒性是Cisplatin 臨床應(yīng)用時(shí)最顯著的副作用， 當(dāng)單獨(dú)使用Cisplatin 時(shí)，小鼠細(xì)胞中核基因Nrf2 和血紅素加氧酶-1（HO-1）表達(dá)顯著降低，NFκB 表達(dá)增加， 引起小鼠腎臟毒性。當(dāng)EGCG 與Cisplatin 聯(lián)用時(shí)，Nrf-2 和HO-1 表達(dá)增強(qiáng)，NFκB 表達(dá)降低，小鼠腎毒性減弱[69]，EGCG可通過抑制Fas-l、Bax 和p53 表達(dá)來增加Bcl-2 的表達(dá)， 從而增加細(xì)胞血清肌酐和BUN， 改善Cisplatin 誘導(dǎo)的腎臟細(xì)胞凋亡[70]。EGCG 與Cisplatin可以抑制宮頸癌細(xì)胞中環(huán)氧化酶-2（COX-2）表達(dá)，增強(qiáng)Nrf-2 和HO-1 蛋白積累，降低mTOR 途徑相關(guān)基因表達(dá)，減弱Cisplatin 細(xì)胞毒性，誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡[50]。

Celecoxib 是COX-2 的選擇性抑制劑， 可以預(yù)防多種癌癥。 GADD153 是Celecoxib 誘導(dǎo)宮頸癌細(xì)胞細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵因子[71]。EGCG 與Cisplatin 聯(lián)用，專一性地協(xié)同上調(diào)肺癌PC-9 細(xì)胞中GADD153 基因的高表達(dá)及蛋白質(zhì)合成，誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡[62]。單獨(dú)使用Celecoxib 時(shí)，Celecoxib 可誘導(dǎo)尿路上皮癌細(xì)胞停滯于G1 期和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。當(dāng)與EGCG 聯(lián)用時(shí)，EGCG 通過抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分子伴侶葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78（GRP78）表達(dá)來增強(qiáng)細(xì)胞凋亡[72]。5-fluorouracil 是一種胃癌常用的預(yù)防藥物，臨床上有超過50%的病人會(huì)出現(xiàn)耐藥性[73]。 轉(zhuǎn)錄因子TFAP2A 在癌細(xì)胞增殖中有關(guān)鍵作用，TFAP2A 可靶向調(diào)控癌細(xì)胞中VEGF/VEGFR2 信號(hào)通路[74]。MDR-1 和P-gp 通過調(diào)控信號(hào)通路抑制癌細(xì)胞凋亡和增強(qiáng)癌細(xì)胞耐藥性[75]。當(dāng)EGCG 和5-fluorouracil 聯(lián)用時(shí)，EGCG 一方面通過抑制TFAP2A/VEGF 信號(hào)通路來抑制癌細(xì)胞增殖； 另一方面下調(diào)胃癌SGC7901 和MGC803 細(xì)胞中耐藥性相關(guān)蛋白MDR-1 和P-gp 表達(dá)，逆轉(zhuǎn)5-fluorouracil 的耐藥性[51]。

表2 EGCG 與臨床藥物聯(lián)用的增效作用Table 2 Synergistic effect of epigallocatechin-3-gallate combined with clinical reagents

由上述可知，EGCG 對(duì)大部分臨床癌癥預(yù)防藥物有協(xié)同增效作用。也有研究指出，EGCG 與硼替佐米（Bortezomib）和舒尼替尼（Sunitinib）聯(lián)合使用時(shí)，則表現(xiàn)出拮抗作用。 Bortezomib 是26S 蛋白酶選擇性抑制劑，可抑制多發(fā)性骨髓瘤和套細(xì)胞淋巴瘤細(xì)胞的增殖，促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡[76]。 體外試驗(yàn)表明，Bortezomib 與 EGCG 聯(lián) 合 使 用 時(shí)，EGCG 與Bortezomib 反 應(yīng) 形 成 復(fù) 合 物，5.0 nmol/L EGCG 可100% 抑制Bortezomib 對(duì)RPMI/8226、U266 和MM1細(xì)胞的凋亡作用。小鼠試驗(yàn)進(jìn)一步表明，EGCG 可顯著減弱Bortezomib 對(duì)多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞的凋亡作用。 EGCG 也可有效拮抗Bortezomib 對(duì)套細(xì)胞淋巴瘤細(xì)胞LN229 和U251 的毒性[77]。 Sunitinib 是治療胃癌的臨床抗癌藥物，體外和體內(nèi)研究證實(shí)，EGCG與Sunitinib 可在胃中形成黏性復(fù)合體， 阻礙Sunitinib 的吸收，臨床表現(xiàn)為患者的治療癥狀不明顯[78]。

4 展 望

EGCG 是植物中最有潛力的可預(yù)防癌癥的天然產(chǎn)物之一。 EGCG 是通過調(diào)控多靶點(diǎn)協(xié)同增強(qiáng)臨床癌癥藥物的功效來促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡。 EGCG 也可與癌癥藥物直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)[77-78]，通過調(diào)節(jié)藥物代謝酶和藥物轉(zhuǎn)運(yùn)體的活性[79-83]來影響藥物吸收和生物活性起到降效作用。因此，EGCG 與抗癌藥物在聯(lián)合使用時(shí)增效或降效機(jī)制還需要更加深入研究，才能有效發(fā)揮EGCG 在臨床應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和潛力。

茶葉是人體攝入EGCG 的重要來源，高劑量攝入EGCG 會(huì)對(duì)肝臟產(chǎn)生毒性。 流行病學(xué)和臨床研究表明，飲用綠茶和茶飲料不會(huì)對(duì)人體肝臟產(chǎn)生毒性，EGCG 攝入量建議每人不超過704 mg/d[84-85]。動(dòng)物試驗(yàn)表明，EGCG 以膳食補(bǔ)充劑（膠囊和藥片）的形式攝入會(huì)產(chǎn)生肝臟毒性[86]，人體對(duì)EGCG 最大安全攝入量為每人300～338 mg/d[85，87-88]。通過合理且科學(xué)的攝入EGCG，可促進(jìn)人體產(chǎn)生活性氧，激活Nrf2依賴性酶系統(tǒng)，發(fā)揮自身細(xì)胞的保護(hù)作用，可達(dá)到對(duì)癌癥的預(yù)防作用[89]，這也正是精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)的實(shí)質(zhì)，通過精準(zhǔn)化的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充來預(yù)防和干預(yù)慢性疾病 （癌癥）。因此，EGCG 或兒茶素類作為膳食補(bǔ)充劑，在實(shí)現(xiàn)個(gè)體化精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)中有很大的應(yīng)用前景。