茶叶儿茶素的癌症化学预防增效机制研究进展

乔小燕， 陈 栋， 刘仲华

（1. 湖南农业大学 茶学教育部重点实验室， 湖南 长沙410128；2. 国家植物功能成分利用工程技术研究中心，湖南农业大学，湖南 长沙410128；3. 广东省农业科学院 茶叶研究所，广东 广州510640）

癌症是因细胞生长调控机制失控而引起的疾病，全球每年有超过1 000 万人被确诊为癌症，超过600 万人的死亡与癌症相关， 约占全世界总死亡人数的12%[1]。 传统的治疗手段之一是通过化学药物有效灭杀癌细胞和阻止癌细胞增殖，但往往会带来毒副作用、大面积创伤和多药耐药等不良结果。 研究表明，30%～40%的癌症是可以预防的[2]，其中20%的癌症可通过合理的植物性膳食来预防[3]。 流行病学和前瞻性研究也证实植物性膳食（水果、蔬菜和茶叶等）与降低癌症发病率存在一定的相关性[4-5]。因此，利用膳食营养或安全有效的天然产物抑制癌症的发生发展是预防癌症的有效手段之一，也是癌症化学预防研究的热点。

类黄酮化合物广泛存在于蔬菜、水果和茶叶等植物性膳食中，从蔬菜和水果中摄入高含量类黄酮化合物可降低胃癌的发生率[6]。 茶叶是世界三大无酒精饮料之一， 茶叶中含有丰富的类黄酮化合物，其中儿茶素占绿茶干质量的20%，远高于其他的植物性膳食[7]。 据现存最早的药物典籍《神农本草》和《本草拾遗》记载，茶叶最早是被作为药物来使用，目前在湖南江华、广东阳山、广东龙门和广东梅州等山区仍保留有这一习惯。 儿茶素属于黄烷3-醇，是茶叶中最重要的类黄酮化合物。 流行病学、体内外实验和临床研究均证实绿茶具有化学预防癌症的功效，儿茶素是主要的活性成分[8]。 作者对茶叶中儿茶素组分的生物学活性进行比较分析，重点对表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）化学防预癌症的增效机制研究进展进行归纳总结，以期为天然产物应用于癌症化学预防提供参考。

1 茶叶儿茶素生物学活性

2008 年，Song 和Chun 通过分析8 809 名美国成年人膳食结构发现[9]，人体摄入的类黄酮中83.5%为儿茶素，其中96.9%的儿茶素来自于茶叶。茶叶中儿茶素有6 种组分，分别是EGCG、表没食子儿茶素（EGC）、表儿茶素没食子酸酯（ECG）、没食子儿茶素（GC）和儿茶素（C）和表儿茶素（EC），其分子结构式见图1。 Wang 等[10]对绿茶水提物的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 是绿茶中占比最高的儿茶素组分。 Zamora-Ros 等[11]通过分析8 个欧洲国家的340 234 名成年人的儿茶素摄入量进一步发现， 儿茶素平均摄入量为41.4 mg/d，其中EGCG 的贡献最大 （45.6%）， 其余依次为ECG（14.2%）、EGC（13.8%）、EC（13.2%）、C（9.2%）、CG（2.5%）和GC（1.5%）。ABTS、FRAP 和DPPH 试验表明，抗氧化活性依次为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 分别处理人类大 肠 癌HCT-116 和SW480 细 胞，EGCG、ECG、EGC、CG 和GC 均可抑制癌细胞分化且表现出剂量依赖性，其中EGCG 抑制癌细胞分化和诱导细胞凋亡的能力最强。体外细胞试验表明，EGCG 是儿茶素中预防癌症最有效的成分。EGCG 的临床实验表明，90 名感染宫颈子宫瘤病毒 （HPV） 的女性口服EGCG 400 mg/d 12 周之后，超过50%的患者宫颈癌病变的损伤程度显著下降，活体检测病变组织完全消失，没有出现副作用[14]。 60 名有高度前列腺上皮瘤变（HG-PIN）的男性患者口服600 mg/d 绿茶提取物（51.88% EGCG）1 年后，呈阳性的男性患者患前列腺癌的几率降低了90%， 没有出现明显的副作用[15]。 因此，EGCG 可预防宫颈癌和前列腺癌。

因此，EGCG 是儿茶素组分中最有潜力的预防癌症的天然产物。大量的研究表明，EGCG 癌症化学预防作用主要分为抑制癌细胞增殖、诱导癌细胞凋亡和抑制血管生成3 个方面[16]。 EGCG 不仅在单独使用有预防癌症的功效，与其它潜在的天然抗癌成分和临床药物联用时具有增效作用。

2 EGCG 与天然产物的协同增效作用

水果、 蔬菜和茶叶等含有很多抗氧化化合物，如染料木黄酮、番茄红素、白藜芦醇和芦丁等，这些天然化合物具有化学预防癌症的功效[17]。 EGCG 被认为是最具潜力的化学预防癌症的药物前体，体内和体外试验证明，EGCG 有协同增强或加成天然产物抑制癌细胞增殖、促进癌细胞凋亡的作用，详细信息见表1。

图1 儿茶素化学结构式Fig. 1 Chemical structures of catechins

Wnt/β-链蛋白 （Wnt/β-catenin） 和音猬因子（Sonic hedgehog） 信号通路是保持癌细胞干性的重要通路[38]。 EGCG 通过下调肺癌A549 和H1299 干细胞中的Wnt/β-catenin 信号通路来抑制干细胞分化，诱导细胞凋亡[39]。EGCG 也可通过调节Hedgehog信号通路，抑制胃癌MGC-803 细胞增殖，诱导其凋亡[40]。 茶黄素具有与儿茶素类似的酚羟基结构[41]，茶黄素通过抑制人白血病U937 和K562 细胞中蛋白激酶B 的信号来抑制Hsp90 和Wnt/β-catenin 信号转导，上调细胞周期转录因子FOXO1，最终诱导细胞凋亡[42]。 当EGCG 与茶黄素联用时，可协同调节Wnt/β-catenin 和hedgehog 两条信号通路， 减少肝癌SMMC-7721 干细胞数量， 有效抑制大鼠肝癌细胞增殖，诱导细胞凋亡[43]。

AP-1 是癌症预防中最重要的靶向目标， 体内和体外实验均证实，AP-1 在正常细胞发育或肿瘤向癌症发展的过程中起关键作用[44]，其中核因子kappa B（NFκB）转录激活蛋白AP-1，在细胞的转化和肿瘤的发生中起关键作用。 Sen 等[45]用EGCG 处理乳腺癌MDA-MB-231 细胞， 一方面下调粘着斑激酶（FAK）和细胞外调节激酶（ERK）活性，导致FAK/ERK 诱导的MMP-9 分泌中断；另一方面核因子kappa B（NFκB）的表达和NFκB 和激活蛋白1（AP-1）与MMP-9 启动子的DNA 结合活性显著降低，MMP-9 转录失调，抑制癌细胞增殖，促进细胞凋亡。 萝卜硫素（SFN）是西兰花中分离得到一种异硫氰酸盐化合物，具有预防癌症的功效[46]。 Nair 等[34]将SFN（25 mmol/L）和EGCG（100 mmol/L）同时处理人结肠癌HT-29 细胞，AP-1 显著激活并抑制细胞增殖， 但AP-1 启动子下游基因或细胞周期调节基因表达不显著。 SFN 和EGCG 联用后可减缓EGCG诱导的细胞程序性死亡。 当SFN （10 μmol/L）和EGCG（20 μmol/L）处理卵巢癌SKOV3 细胞，EGCG协同增强SFN 对紫杉醇敏感性细胞 （SKOV3-ip1）和紫杉醇耐药性细胞（SKOV3TR-ip2）的抑制作用，通过下调hTERT 和Bcl-2 表达，诱导细胞凋亡。 与SKOV3-ip1 相比，EGCG/SFN 对SKOV3TR-ip2 的抑制作用和诱导细胞凋亡的能力更显著，SFN/EGCG特异性增强SKOV3TR-ip2 DNA 损伤， 阻滞细胞停留在S 期[34]。

表1 EGCG 与天然产物的协同增效作用Table 1 Synergistic effect of epigallocatechin-3-gallate combined with natural products

3 EGCG 与临床药物的协同增效作用

5-氟尿嘧啶、卡培他滨、顺铂和阿霉素等是临床常用的癌症预防药物，长期使用后人体会产生耐药性并产生毒副作用，严重者引起血液及实质脏器毒性。 减少药物使用量和逆转癌细胞耐药性是癌症化学预防中亟待解决的问题。研究表明，EGCG 可与许多床抗癌药物联用，协同抑制多种癌细胞增殖并诱导其凋亡，也可增强癌细胞的敏感性，缓解细胞毒性，见表2。

Cisplatin 是临床上使用广泛的抗肿瘤药物，Cisplatin 通过与DNA 交联， 阻断DNA 转录和复制来达到抑制肿瘤生长[68]。 肾脏毒性是Cisplatin 临床应用时最显著的副作用， 当单独使用Cisplatin 时，小鼠细胞中核基因Nrf2 和血红素加氧酶-1（HO-1）表达显著降低，NFκB 表达增加， 引起小鼠肾脏毒性。当EGCG 与Cisplatin 联用时，Nrf-2 和HO-1 表达增强，NFκB 表达降低，小鼠肾毒性减弱[69]，EGCG可通过抑制Fas-l、Bax 和p53 表达来增加Bcl-2 的表达， 从而增加细胞血清肌酐和BUN， 改善Cisplatin 诱导的肾脏细胞凋亡[70]。EGCG 与Cisplatin可以抑制宫颈癌细胞中环氧化酶-2（COX-2）表达，增强Nrf-2 和HO-1 蛋白积累，降低mTOR 途径相关基因表达，减弱Cisplatin 细胞毒性，诱导癌细胞凋亡[50]。

Celecoxib 是COX-2 的选择性抑制剂， 可以预防多种癌症。 GADD153 是Celecoxib 诱导宫颈癌细胞细胞凋亡的关键因子[71]。EGCG 与Cisplatin 联用，专一性地协同上调肺癌PC-9 细胞中GADD153 基因的高表达及蛋白质合成，诱导癌细胞凋亡[62]。单独使用Celecoxib 时，Celecoxib 可诱导尿路上皮癌细胞停滞于G1 期和内质网应激反应，促进细胞凋亡。当与EGCG 联用时，EGCG 通过抑制内质网分子伴侣葡萄糖调节蛋白78（GRP78）表达来增强细胞凋亡[72]。5-fluorouracil 是一种胃癌常用的预防药物，临床上有超过50%的病人会出现耐药性[73]。 转录因子TFAP2A 在癌细胞增殖中有关键作用，TFAP2A 可靶向调控癌细胞中VEGF/VEGFR2 信号通路[74]。MDR-1 和P-gp 通过调控信号通路抑制癌细胞凋亡和增强癌细胞耐药性[75]。当EGCG 和5-fluorouracil 联用时，EGCG 一方面通过抑制TFAP2A/VEGF 信号通路来抑制癌细胞增殖； 另一方面下调胃癌SGC7901 和MGC803 细胞中耐药性相关蛋白MDR-1 和P-gp 表达，逆转5-fluorouracil 的耐药性[51]。

表2 EGCG 与临床药物联用的增效作用Table 2 Synergistic effect of epigallocatechin-3-gallate combined with clinical reagents

由上述可知，EGCG 对大部分临床癌症预防药物有协同增效作用。也有研究指出，EGCG 与硼替佐米（Bortezomib）和舒尼替尼（Sunitinib）联合使用时，则表现出拮抗作用。 Bortezomib 是26S 蛋白酶选择性抑制剂，可抑制多发性骨髓瘤和套细胞淋巴瘤细胞的增殖，促进癌细胞凋亡[76]。 体外试验表明，Bortezomib 与 EGCG 联 合 使 用 时，EGCG 与Bortezomib 反 应 形 成 复 合 物，5.0 nmol/L EGCG 可100% 抑制Bortezomib 对RPMI/8226、U266 和MM1细胞的凋亡作用。小鼠试验进一步表明，EGCG 可显著减弱Bortezomib 对多发性骨髓瘤细胞的凋亡作用。 EGCG 也可有效拮抗Bortezomib 对套细胞淋巴瘤细胞LN229 和U251 的毒性[77]。 Sunitinib 是治疗胃癌的临床抗癌药物，体外和体内研究证实，EGCG与Sunitinib 可在胃中形成黏性复合体， 阻碍Sunitinib 的吸收，临床表现为患者的治疗症状不明显[78]。

4 展 望

EGCG 是植物中最有潜力的可预防癌症的天然产物之一。 EGCG 是通过调控多靶点协同增强临床癌症药物的功效来促进癌细胞凋亡。 EGCG 也可与癌症药物直接发生化学反应[77-78]，通过调节药物代谢酶和药物转运体的活性[79-83]来影响药物吸收和生物活性起到降效作用。因此，EGCG 与抗癌药物在联合使用时增效或降效机制还需要更加深入研究，才能有效发挥EGCG 在临床应用中的优势和潜力。

茶叶是人体摄入EGCG 的重要来源，高剂量摄入EGCG 会对肝脏产生毒性。 流行病学和临床研究表明，饮用绿茶和茶饮料不会对人体肝脏产生毒性，EGCG 摄入量建议每人不超过704 mg/d[84-85]。动物试验表明，EGCG 以膳食补充剂（胶囊和药片）的形式摄入会产生肝脏毒性[86]，人体对EGCG 最大安全摄入量为每人300～338 mg/d[85，87-88]。通过合理且科学的摄入EGCG，可促进人体产生活性氧，激活Nrf2依赖性酶系统，发挥自身细胞的保护作用，可达到对癌症的预防作用[89]，这也正是精准营养的实质，通过精准化的营养补充来预防和干预慢性疾病 （癌症）。因此，EGCG 或儿茶素类作为膳食补充剂，在实现个体化精准营养中有很大的应用前景。