茶多酚及其抗癌机理的研究进展

茶多酚及其抗癌机理的研究进展茶多酚及其抗癌机理的研究进展 【关键词关键词】 茶多酚；抗肿瘤；清除自由基；抗氧化 摘要：茶叶不仅具有提神清心、清热解暑、消食化痰、去腻减肥、清心除 烦、解毒醒酒、生津止渴、降火明目、止痢除湿等药理作用，还对现代疾病， 如辐射病、心脑血管病、癌症等疾病，有一定的药理功效。而茶叶中的茶多酚 (tea polyphenols，TP)具有很强的生物学活性，除了抗氧化、清除自由基、抑 制致癌物引起的突变外，还可以抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡和阻遏细胞周期 等，是一种很有前途的抗癌药物。它能抑制各种肿瘤细胞的生长，甚至直接杀 伤这些肿瘤细胞。本文就茶多酚的抗氧化、清除自由基、抗癌特性做一综述。 正文： 茶多酚是从绿茶中提取出来的最主要的对人体最有益成分，是一类存在于茶树 中的多羟基酚类化合物的混合物，俗名茶单宁、茶鞣质。其主要组分为儿茶素 类(黄烷醇类)、黄酮及黄酮醇类、花色素类和酚酸及缩酚酸类多化合物的复合 体。其中儿茶素类约占总量的 80 ，包括 4 种形式的儿茶素：没食子儿茶素 没食子酸酯(EGCG)、没食子儿茶素(EGC)、儿茶素没食子酸酯(ECG)、儿茶素(EC)， 结构式如图所示： 茶多酚纯品为白色无定形粉末，易溶于热水、乙醇、醋酸乙酯，微溶于油 脂，难溶于苯、氯仿、石油醚；略有吸湿性；耐热性及耐酸性好；在 pH=27 范 围内均十分稳定，在碱性介质中不稳定，易氧化褐变1。近年来经科学研究 和临床验证，表明茶多酚具有广泛的药理作用，主要集中在抗氧化、抗衰老、 抗肿瘤等方面，本文主要综述近年来有关茶多酚的药理研究进展。 1 1 清除自由基和抗氧化作用清除自由基和抗氧化作用 人在生命代谢过程中会产生有害自由基，自由基极强的氧化能力会氧化不 饱和脂肪酸形成 LPO(过氧化脂质)，累积的 LPO 会削弱生物膜的正常功能，影 响活性物质的正常代谢，诱发肝炎、癌症、衰老、心血管等疾病。而 TP 因多酚 羟基极易被氧化为醌类而产生 H+，故有强抗氧化能力。清除自由基和抗氧化作 用是 TP 最重要的生物活性，是其抑癌抗癌药理作用的基础2。 1.1 清除自由基从上面的结构式可以看出，TP 具有多个邻位酚羟基结构， 这极易被氧化成醌类而提供质子 H+ ，故具有较强的供氢能力，使其能够显著 地清除体内的有害自由基。同时 TP 自身生成稳定的自由基中间体，抑制原来的 自由基链锁反应，从而保护细胞成分不受损伤，与其他抗氧化剂相比，TP 清除 氧自由基具有高效性与自由基清除剂超氧化物歧化酶(SOD)相比，1 mg TP 清 除 O2 的效能相当于 9 g Cu，ZnSOD；与强抗氧化剂 VitC，VitE 相比，其 清除 O2 , OH 效能要高几倍甚至几十倍以上3。 1.2 抗氧化作用 TP 具有极强的抗氧化作用：它一方面可通过抑制氧化酶减 少自由基的生成以提高其抗氧化作用，（它对生物体内多种和自由基生成相关 的氧化酶有抑制作用。如 TP 对体内、外脂氧化酶，黄嘌呤氧化酶，环氧酶，细 胞色素 P450 酶系，髓过氧化物酶，均有抑制作用）；另一方面，不但能通过灭 活自由基保护抗氧化酶，还能提高体内抗氧化酶的活性进而增强抗氧化作用。 TP 具有 SOD 样活性，可直接升高过氧化物酶 GSHPX 等抗氧化酶活力4；另 外，通过螯合金属离子，TP 的抗氧化作用发挥得更为显著。众多体内外实验均 已证明 TP 通过螯合 Fe2+ 可减轻自由基对机体的损伤，并且 TP 不抑制食物中 铁的吸收，也不会争夺络合 Fe2+，还可以通过螯合 Cu2+而抑制黄嘌呤氧化物的 生长，起抗氧化作用；再者，TP 与 VitC，VitE 有极好的协同作用。它可以再 生和保护体内 VitC，VitE，提高体内 VitC，VitE 的含量（VitC，VitE 分别是 体内水溶性、脂溶性强抗氧化剂），而且 TP 可能同时以水溶性和脂溶性两种方 式清除自由基，比单一的还原剂更有效地保护 VitE3。 2 2 抗肿瘤机理抗肿瘤机理 茶多酚对肿瘤形成的每个阶段都有抑制作用，不仅有促进细胞 DNA 损伤修 复功能，也有减少诱变剂活化表现抗诱变功能；既可作为去诱变剂，又可作为 生物抗诱变剂。在防癌抗突变上有开发应用价值5。接下来，从以下几个方 面阐述茶多酚的抗肿瘤机理。 2.1 诱导肿瘤细胞凋亡细胞凋亡或称细胞程序性死亡，是细胞死亡的一种 形式。它在肿瘤发生、发展及抗肿瘤药物方面有重要作用6。细胞凋亡的发 生是一个级联式(cascade)基因表达的结果。贾旭东、Kang、Jia 等研究表明茶 多酚可通过抑制 Bcl2 蛋白的表达，诱导 Bax 蛋白的表达而诱导细胞凋亡的发生： Bcl2 蛋白是 bcl2 基因表达的产物，又称为“ 抗凋亡蛋白”，是一种膜结合蛋 白，定位于线粒体膜、核膜及部分内质网膜，发挥抗凋亡特性；Bax 蛋白 （bcl2 associated X protein)是 bax 基因（亦属 bcl2 基因家族）表达的产物。 二者以同二聚体或异二聚体形式存在。当 Bax 同二聚体形成时，诱导细胞凋亡； 当 Bc12 蛋白表达量增加，致使 Bax 同二聚体分开，而与 Bc12 形成比 BaxBax 更 稳定的 BaxBc12 异二聚体，抑制凋亡的发生8。而且，茶多酚还可能通过改 变细胞内 Ca2+浓度、FTEN 蛋白和 Cyclin D1 蛋白的表达9、通过对拓扑异 构酶的抑制、通过引起多种蛋白激酶 C 同工酶水平的下调调控、通过影响 P53 的表达、通过活化 caspase3CPP32 样蛋白酶10等各种途径诱导细胞的凋 亡。另外，研究表明，TP 诱导细胞凋亡具有选择性，如 EGC 可诱导亚 G1 期白 血病细胞凋亡，却不能诱导 low S，highG 和 G2M 期白血病细胞凋亡7。 2.2 抑制肿瘤细胞的增殖茶多酚对肿瘤的生长具有明显的抑制作用。不仅 可以抑制多种肿瘤的形成，还可以降低已形成的肿瘤数量，减小肿瘤大小，抑 制肿瘤的侵袭和转移等11。抗肿瘤增殖作用主要有以下几种： 2.2.1 阻遏信号传导通路 TP 对信号传导通路有选择性阻断作用，从而抑制 肿瘤生长。TP 可干预激活蛋白 1(AP1)和核转录因子 B(NFKB)为主的信号传导通 路：通过作用于 MAPKJNK 通路抑制促癌物诱导的 AP1 活性、降低抑制蛋白 IvJ3 磷酸化从而调节 NFKB 的活性、抑制上皮生长因子(EGF)与相应受体的结合 和受体的磷酸化等3多种方式实现。研究表明 EGCG 可抑制 EGF 引起的 EGFR 自体磷酸化并阻止 EGF 与其受体结合，从而阻止有丝分裂的信号传导，达到抗 肿瘤细胞增生的作用。EGFR 是原癌基因 cerB 的表达产物，可借助信号传导促 进细胞增殖或转化，在肿瘤发生、发展过程中起重要作用。EGFR 的过度表达可 激活 ras 胞外信号调节蛋白激酶(ERK)、信号转导子及转录激活子(STAT3)。而 STAT3 可上调抗凋亡基因 BclX 和 Bcl2 的表达，使肿瘤细胞免于凋亡；rasERK 和 STAT3 又能通过激活 cfos 和 cyclinDl 加快细胞从 G1 期进展到 S 期。另外， EGCG 本身即可减少抗凋亡基因 BclX 和 Bcl2 的表达和增加前凋亡基因 Bax 的表 达11。 NFkB 与 AP1 又称为氧应激转录因子，其活性受细胞内氧化还原状 态的调控。而（上文也略有提到）茶多酚是超氧阴离子自由基和羟自由基很强 的捕获剂，是很强的金属离子螯合剂，能结合并降低在 Fenton 和 HarberWeiss 反应中产生反应氧自由基所必须的游离铁和铁离子，还能增强谷胱甘肽过氧化 物酶、过氧化氢酶、酯还原酶和谷胱甘肽 S 转移酶的活性。所以，它能抑制细 胞内的活性氧，影响细胞内氧化还原状态，如此，它可干预 NFkB 与 AP1 参与的 信号转导通路。细胞的应激和增殖与细胞内的活性氧有关，故茶多酚能通过干 预 NFkB 与 AP1 信号转导通路抑制细胞的增殖12；干预 AP1 信号转导通路。 AP1 是一类由早期基因编码的核转录因子， AP1 信号转导通路的活化能促使细 胞周期的异常启动，与肿瘤细胞的增殖密切相关。除了 EC,所有的茶多酚都能 抑制 AP1 活性，都显示较强的细胞生长抑制作用，且是儿茶素 B 环上的没食子 一价羟基结构和没食子酸部分能抑制细胞生长和 AP1 活性13。茶多酚可通 过下调 AP1 的反式激活活性，抑制与 AP1 信号转导通路有关的基因转录，促使 细胞周期素的蛋白表达下调；或通过抑制细胞物质的磷酸化抑制 AP1 活化；或 通过抑制 AP1 信号转导通路，导致 cyclinD1 和 cyclinE 依赖的激酶活性极低， 细胞不能通过 G1/S 检查点，使细胞存在严重的增殖缺陷。许多生长因子都是通 过 AP1 信号转导通路参与细胞的增殖，因此，茶多酚抑制 AP-1 的活化是其抗肿 瘤细胞增殖的重要机制之一。干预 NFB 信号转导通路。NFB 转录因子与 细胞的增殖、分化等多种生物学功能有关。茶多酚能通过抑制 NFB 信号转导 通路而抑制细胞的增殖12。 茶多酚还可能干预 MAPK 信号转导通路。MAPK 是脯氨酸调节的蛋白激酶，具有使脯氨酸富含区内的丝氨酸和苏氨酸残基磷酸 化的功能。茶多酚能与富含脯氨酸的蛋白质结合，因此可能干扰 MAPK 与底物的 相互作用13。另，TP 能显著抑制细胞外信号调节的蛋白激酶（ERK）和 cJun 氮端激酶（JNK），通过干预 MAPK 信号转导通路抑制肿瘤细胞的增殖 12。 另外，在 NIH3T3 细胞，TP 也能抑制 TPA 诱导 PKC 信号转导通路的活 化12。 2.2.2 抑制肿瘤细胞 DNA 的复制 致癌物可通过改变 DNA 而诱导突变， 又通过突变 DNA 的复制不断增加突变细胞，最终导致肿瘤的发生。TP 一方面可 通过影响修复系统，促进 DNA 损伤的修复，并通过与 DNAPol相互作用而增加 DNA 复制的准确性；另一方面还可通过抑制 DNA 拓扑异构酶和抑制与 DNA 合 成有关的酶与 DNA 结合而抑制肿瘤细胞 DNA 复制，从而抑制肿瘤生长11。 研究已发现，TP，150 g/ml 浓度，对 DNA 拓扑异构酶有显著的抑制作用， 在 50 g/mL 浓度则能完全抑制酶的活性，促使 DNA 链解旋障碍，抑制 DNA 合 成有关的酶与 DNA 结合。另，在 DNA 复制过程中，也需要 DNA 引物酶的作用， 研究表明 TP 对肿瘤细胞 DNA 引物酶多聚酶 复合体有抑制作用12。 2.2.3 阻滞肿瘤细胞的细胞周期细胞周期的调控有赖于细胞周期素依赖激 酶（CDK），细胞周期的驱动是以 CDK 为核心的网络调控系统调控的， G1/S 和 G2/M 是两个主要的限制点。细胞周期素（cyclin）具有激活 CDK 的功能，是 CDK 的正调节子,其中，Cyclin D 就是调节 G1/S 行进的重要正性调节蛋白 14； p21，p27，p16，p18 等是 CDK 的抑制子，具有使 CDK 失活的功能， 为其负调节子12。EGCG 能明显促进 CDK 的抑制子 WAF1/p21，KIP1/p27，p16，p18 的蛋白表达，下调 CDK 的正调节子细胞周期素 D1, CDK4 和 CDK6 的表达，由此抑制与细胞周期素 E 和 D1，CDK2 和 CDK4 相关 的激酶（如视网膜细胞癌蛋白(pRB)激酶）活性，导致细胞周期阻滞11。罗 非君等就通过实验研究证明：茶多酚处理鼻咽癌细胞 CNE1LMP1 24 h 后， cyclinD1 基因启动子转录活性显著下调，cyclinD1 蛋白表达水平明显降低；裂 相细胞显著减少，细胞增殖受到抑制，生存率下降；S 期细胞明显减少， G0/ G1 细胞所占百分率增加，细胞出现 G1S 阻滞14。野生型 p53 基因是一种 肿瘤抑制基因，能抑制细胞恶性转变，控制细胞增殖，是细胞生长的负调节因 子。TP 还能诱导 p53 表达，这是肿瘤细胞周期阻滞另一重要机制。 2.2.4 抑制端粒酶活性端粒是真核线性染色体的末端结构，端粒 DNA 与结 构蛋白形成的复合物有多种功能， 本文来自论文资源库 ，转载请保留此标记。 如保护染色体不被降解、 丢失及避免端对端融合，帮助细胞识别完整或受损的染色体等。缺少端粒的染 色体是不能稳定存在的。端粒酶是核糖核酸的酶，具有依赖 RNA 的 DNA 合成酶 活性，具有重新合成端粒重复序列的功能。若端粒酶去调节，可导致肿瘤发生 和细胞永生化。一般，肿瘤细胞获得永生必须经过两个阶段：死亡期(M1)和 死亡期(M2)。目前，人类肿瘤缺少检测 DNA 损害的能力，它能顺利通过 M 期 进入 M1M2 间期，在此期间，一方面，存在端粒缺陷的染色体的不稳定性通过 促其半合子化、转位、扩增及重组装而加速肿瘤进程；另一方面，端粒的磨耗 最终活化端粒酶，而以弥补端粒的丢失而使细胞无限增殖，成为永生细胞。另， 端粒酶的活化是在肿瘤的晚期，这是细胞永生的关键一步15。研究表明， EGCG 对端粒酶有抑制作用，且在存有无毒浓度 EGCG 的情况下，肿瘤细胞生命 周期会受限制，同时出现端粒变短，染色体异常，与衰老有关的 半乳糖苷酶 表达等现象16。 2.2.5 抑制肿瘤血管的形成血管发生的调节也是肿瘤生长的重要决定因素。 VEGF 是肿瘤内皮细胞的生存因子，在人类大肠癌中，与新生血管的诱导及维持 关系密切。已知，ErK1 和 ErK2 的激活可通过信号连锁反应介导 VEGF mRNA 的 过度表达，而二价金属离子是 ErK1 和 ErK2 受体酶的辅助因子，EGCG 又是强效 的金属阳离子螯合剂，于是通过鳌合二价金属阳离子，EGCG 可抑制这些酶的活 性。也就是说 EGCG 通过阻滞 ErK1 和 ErK2 的激活，抑制了 VEGF 的表达从而抑 制了血管的生成，最终产生抑制肿瘤的效应13。 2.2.6 其他抗癌作用有研究发现茶多酚还能通过阻止肿瘤促进剂、激 素、生长因子与受体的相互作用12，抑制致癌物前体的代谢活化、逆转肿 瘤细胞的多药耐药性（MDR）等来实现抗癌效果13。不仅如此，研究显示， TP 还能增强 T 淋巴细胞杀伤肿瘤细胞的作用16。另外，TP 对人细胞有一定 的选择杀伤作用。谢冰芬等实验研究表明 TP 可诱导人癌细胞 Bel7402 凋亡，使 其周期停滞于 SG2M 期，而对人体正常细胞 CLC 无此作用。也就是说，TP 对 人癌细胞的细胞毒作用显著高于对人体正常细胞的作用17。 3 总结 茶多酚可通过各种途径对各种癌症进行抗预。茶多酚对皮肤癌、肺癌、胃癌、 肝癌、食道癌、口腔癌、胰腺癌、结肠癌、乳腺癌、黑色素癌等皆有极好的预 防作用，有较好的应用前景。 参考文献： 1 盛 丽，任爱梅.天然抗氧化剂茶多酚J.化学教育，2004，25(11): 8，29. 2 汪 新.茶多酚的应用研究与皖南茶竹资源的开发J.中国资源综合 利用，2004，9:26. 3 刘少锋，韩 真.茶多酚的生物活性及其对实验性肝损伤的保护作用 J.世界华人消化杂志，2004，12(10):2429. 4 刘淑红，李 ，王 美，等.茶多酚对 Lewis 肺癌的生长抑制、抗氧化 及免疫调节作用的究J.中国肿瘤生物治疗杂志，2003，10（3）:206. 5 陈留记，杨贤强.茶提取物和茶多酚抗突变机理研究进展J.天然产 物研究与开发，2001，2:84. 6 陈清勇，钱利生.茶多酚抗肿瘤的