EGCG对高血压的调节功能及其作用机理研究进展

张一帆，叶江成，龚明秀，李定国，赵 进,3*

1. 中国计量大学 生命科学学院，浙江 杭州 310018；2. 浙江三农茶业有限公司，浙江 永嘉 325101；3. 中国计量大学 食品加工与质量控制研究所，浙江 杭州 310018

高血压是一种主要由机体内皮功能障碍和血管张力改变引发的疾病，并且伴有很高的致死率[1]。目前，对于高血压的治疗主要以服用抗高血压药物为主，但事实上药物治疗的效果不明显，只有约十分之一的高血压患者通过药物完全实现对血压的控制[2]；同时，抗高血压的药物可能对患者产生较强的副作用，如长期服用抗高血压药物可能会增加患者患癌和意外摔倒的风险[3-4]。

茶是我们日常生活中最常见的功能性饮料之一，富含茶多酚等多种生物活性物质。茶多酚主要为儿茶素，其中表没食子儿茶素没食子酸酯（Epigallocatechin gallate，EGCG）是儿茶素中最具生物活性的化合物。EGCG主要具有抗氧化[5]、抗癌[6]、抗糖尿病[7]、抗应激[8]和抗炎症[9]等多种有益功能。目前，尽管不断有研究显示EGCG有助于预防高血压和减轻与其相关的慢性心血管疾病[10]。然而，EGCG对高血压的作用机制仍不清晰，有待进一步阐明其调控机理。

1 EGCG的结构

EGCG是一种多酚类的结构（如图1），包括两个芳香结构和三个碳桥结构。EGCG可以利用氢键调节与其它物质的相互作用，还能依赖特有的邻苯二酚结构进行自氧化作用，这使EGCG具有较强的抗氧化活性和清除自由基的能力[11]。并且，EGCG的自氧化作用还能产生大量活性氧（ROS），ROS主要由单态氧、羟基自由基、超氧化物和过氧化物等物质组成[12]。

图1 EGCG的结构式Figure 1 The structural formula of EGCG

EGCG是茶叶中主要的生物活性成分，对人体健康有许多益处[13]。但研究发现EGCG在水溶液中不稳定，在油脂中也不容易溶解[14]，这种较差的稳定性和溶解度直接导致其生物利用度很低[15]。此外，EGCG还易受多种生物转化的影响，如甲基化主要发生在肝脏和小肠中，由特定的酶介导EGCG在肠道上皮细胞中的吸收率也不高[16]，并且还易在碱性pH环境中降解[17]。

2 EGCG对高血压的调控作用

2.1 体外细胞干预试验

肥胖是高血压最重要的诱因之一，约70%的高血压患者属于超重或肥胖[18-19]。小鼠前脂肪细胞（3T3-L1）是研究肥胖及其相关疾病常用的细胞，Kim等[20]研究发现EGCG对3T3-L1有明显的抗氧化和抗成脂作用，能显著抑制3T3-L1脂质积累和成脂特异性蛋白的表达，并且降低3T3-L1内ROS的生成，表明EGCG通过提高3T3-L1抗氧化酶的活性和表达抑制脂质的积累。此外，该研究还发现EGCG能抑制3T3-L1自由基的产生，这可能与EGCG通过抗氧化作用抑制脂肪细胞分化有关。Lu等[21]研究表明EGCG对脂肪细胞分化和成熟的抑制效果与影响3T3-L1脂肪酸合成酶活性有关。Wu等[22]试验发现EGCG通过调节脂肪细胞中有丝分裂的进程，显著降低3T3-L1中脂肪的生成。Guan等[23]试验发现，EGCG对3T3-L1脂滴积累和脂质代谢的抑制作用是通过激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）进而抑制PPAR-γ（过氧化物酶体增殖物激活受体的一种亚型）表达实现的。Oruganti等[24]以3T3-L1为研究对象，发现胡椒碱（PIP）和EGCG的协同作用对3T3-L1的细胞分化、脂滴沉积和甘油释放效果明显更好，该作用是通过调节参与脂肪形成和脂质代谢的关键脂肪因子实现的。Ahmed等[25]发现大豆中染料木素（G）、绿茶中EGCG（E）和葡萄中白藜芦醇（R）组合使用能明显抑制3T3-L1的分化，该研究认为G、E和R对3T3-L1的作用与PPAR-γ有关。上述研究表明EGCG对高血压的预防和治疗作用是通过抑制机体内脂肪生成实现的。

内皮细胞主要分布于血管周围，是氧气和营养物质输送的重要通道，能有效调控血压的变化以及维持血管正常舒张与收缩。Meng等[26]用不同浓度的EGCG预处理人血管内皮细胞，结果发现经EGCG预处理后过氧化氢诱导的人血管内皮细胞存活率明显改善。Zhong等[27]以缺氧条件下培养的人脐静脉内皮细胞为研究对象，发现EGCG通过抑制高迁移率族蛋白B1（HMGB1）表达，保障内皮功能正常。C反应蛋白（CRP）与高血压等心血管疾病的发生密切相关，Li等[28]发现，EGCG可以抑制由血管紧张素 II（Ang II）和白细胞介素 6（IL-6）诱导的U937巨噬细胞中CRP的表达。

2.2 体内动物干预实验

因与人类基因组具有高度的同源性，小鼠和大鼠作为模式动物被广泛应用于高血压等心血管疾病的研究中。Nomura等[29]发现EGCG通过影响大鼠体内NO信号转导，显著降低了高盐饮食喂养的自发性高血压大鼠的血压。通过肝脏转录组和蛋白质组联合研究[30]，发现EGCG通过抑制机体内氧化应激、脂肪酸转运和胆固醇代谢的激活，显著改善了高脂饮食诱导的肥胖大鼠血压水平和血脂含量，降低了总游离脂肪酸含量。Lee等[31]研究表明，EGCG可减轻高脂高糖饮食大鼠体内的氧化应激，降低线粒体和内皮细胞中凋亡信号的过度高表达。Hsieh等[32]以自发性高血压大鼠为研究对象，发现EGCG治疗的自发性高血压大鼠收缩压、舒张压和平均血压显著降低。Luo等[33]研究表明，EGCG通过保护大鼠肾脏免受损害，缓解大鼠体内收缩压的升高。Sabri等[34]试验表明，EGCG对注入血管紧张素II的高血压小鼠有降压作用。Yi等[35]试验发现EGCG能降低自发性高血压大鼠体内的血压，并且缓解机体内的氧化应激反应。Lamothe等[36]发现，向怀孕母鼠体内注射地塞米松（一种人工合成的皮质类固醇）后会增加后代子鼠患高血压的风险，但怀孕母鼠经EGCG治疗干预后能够降低这种患高血压疾病风险。

2.3 EGCG与其它物质的协同调控功效

许多研究证实EGCG对高血压的治疗有显著作用，为提高EGCG在体内的生物利用率，研究人员开始将其他物质与EGCG协同使用，以增强EGCG在体内的活性和作用效果。Xie等[37]研究显示，EGCG与维生素C（Vc）及甘油联合使用可提升EGCG在高温、碱性环境和人体胃肠液中的稳定性和生物活性。Kim等[38]发现EGCG和咖啡因具有与去甲肾上腺素发生协同作用，能够调节与脂质合成和分解代谢有关的各种酶活性（如脂肪酸合成酶、胰脂肪酶和胃脂肪酶），刺激棕色脂肪组织的产热。Liu等[39]用15种不同浓度的EGCG和咖啡因同时饲喂小鼠8周，结果发现EGCG和咖啡因的联合治疗能强烈抑制小鼠体重增加和脂肪积累，其中 0.1% EGCG + 0.1%咖啡因处理组对体重和脂肪积累的抑制效果最为明显。Xin等[40]试验发现，咖啡因和EGCG联合使用可显著改善高碳水化合物饮食诱导的小鼠体重增加、肝脏脂质沉积和糖代谢水平。Pathak等[41]研究发现EGCG与胰高糖素样肽-1激动剂（exendin-4）联合使用可降低高脂糖尿病小鼠的体重和脂肪含量，改善总胆固醇水平和甘油三酯含量。Most等[42]发现EGCG和白藜芦醇协同使用可促进肥胖人群的脂肪氧化和分解水平。Sharma等[43]研究显示，EGCG与益生菌的联合作用可显著改善小鼠体内的氧化应激。Shi等[44]发现硝苯地平（NIF）+EGCG组控制血压所需时间显著缩短，并且有效控制血压所需的治疗剂量也较低。Zhu等[45]发现低剂量的EGCG和咖啡因联合使用可以产生协同抗肥胖效果，该机制可能是通过改善生物体内肠道微生物群落多样性来实现的，如增加β多样性。Yang等[46]研究表明，EGCG和柠檬酸联合可显著增加细胞内ROS和过氧化氢生成。Yoo等[47]发现，富含EGCG的绿茶提取物与绿茶加工过程中获得的黄酮醇和多糖等副产物的联合使用可降低脂肪细胞中脂质在肠道的吸收率，减少脂质积累。

3 EGCG对高血压的调控作用机理

3.1 EGCG调节生物体内NO信号转导

血管内皮细胞是一层扁平的鳞状细胞，能连续覆盖在血管腔表面。它不仅是血液和血管壁之间的重要屏障，还能分泌多种血管活性物质，在调节血管张力和维持血管功能方面发挥重要作用[48]。在内皮细胞中，一氧化氮（NO）是维持血管稳态的关键分子，当机体中NO浓度因某些异常生理条件而失衡时就可能诱发内皮功能障碍[49]。血管内皮功能障碍与高血压的发生密切相关，血管内皮功能障碍引起的NO失衡在高血压的发生发展中起着重要作用，而高血压本身又能加重血管内皮功能障碍，进而导致恶性循环[50]。

健康的血管内皮细胞能调节血管张力和通透性，保证血管正常的舒张和收缩，并且产生血管活性物质如NO[51]，而血管损伤后血管内皮NO合酶（eNOS）产生的NO会显著减少[52]。NO由一氧化氮合酶（NOS）以L-精氨酸为底物产生，NOS有3种不同类型的亚型，包括诱导型NOS（iNOS）、神经元型NOS（nNOS）以及内皮型NOS（eNOS）。研究发现，作为血管舒张物质，NO在心血管系统中能发挥巨大作用[53-55]。血管内皮中NO含量的稳定主要靠eNOS维系，但当机体因外界环境改变而发生应激后会激发iNOS活性，导致NO过量产生，从而导致内皮功能障碍，并在后期诱发高血压等心血管疾病[56]。Jamwal等[57]发现高血压会导致血管内皮中L-精氨酸和eNOS的失调，从而降低NO的生物利用度，诱发血管内皮功能障碍。

通常而言，与健康人群相比高血压患者体内NO水平明显失衡[58]。研究发现，EGCG能改善机体内NO的失调[59]。作为一种抗氧化剂，EGCG能在内皮细胞中诱导NO释放并减少内皮素的生成，并且EGCG通过降低内源性NO抑制剂的水平来提高正常NO的生物利用度[60]。Palai等[61]发现，EGCG可能通过调控eNOS的表达，促进血管平滑肌舒张。Huei 等[62]发现EGCG在骨骼肌中的血管舒张作用依赖于NOS，并且这种作用不会剧烈影响健康大鼠体内其他正常代谢活动，这表明EGCG可以作为血管舒张剂。Nomura等[63]发现，EGCG可通过抑制高盐饮食喂养的自发性高血压大鼠体内尿NO代谢物（NOx）的水平影响大鼠体内NO的含量。Xie等[64]研究表明，EGCG能缓解尿酸诱导的内皮细胞功能障碍并且抑制iNOS的表达。Potenza等[65]认为，EGCG对自发性高血压大鼠内皮功能障碍的调节是通过激活磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3-K）通路刺激内皮细胞产生NO实现的。Chen等[66]发现EGCG可以显著抑制由利血平（RES）引起的大鼠NO水平的升高，但加入NO前体（L-精氨酸）后EGCG对大鼠体内NO的调控作用明显减弱，再加入NOS抑制剂（硝基精氨酸甲酯）后ECCG又恢复对NO的调控作用，该结果表明ECCG对NO通路的调节作用可能与NO前体和NOS抑制剂有关。

3.2 抑制血管紧张素 II活性

研究表明肾素-血管紧张素系统（RAS）通过调节血压和电解质平衡，在高血压等心血管疾病发生中起着重要作用[67-68]。一般认为，RAS诱发的高血压与血管紧张素II的血管收缩作用有关[69]。血管紧张素II是一种肾血管收缩剂，血管紧张素II在RAS中由血管紧张素I产生，是导致高血压等心血管疾病的重要诱因[70]。Mondaca 等[71]和 Klatt等[72]发现 Ang II可促进机体内血管平滑肌细胞肥大，诱导高血压的发生。Cai等[73]和Yang[74]试验结果表明，EGCG能干扰Ang II在小鼠体内的表达，当注入血管紧张素II的小鼠经EGCG处理后小鼠体内血压迅速下降。

Ma等[75]研究表明，EGCG通过调节Hippo信号通路抑制血管紧张素II的表达。Zhan[76]和Zhao[77]等研究发现，EGCG对血管紧张素II的抑制作用可能是通过可以抑制AT-1受体（血管紧张素II1型受体）的表达来实现的。Masi等[78]研究显示，Ang II对机体的调控作用主要与Ang II 1型（AT1）和2型（AT2）受体有关，AT1受体能在心血管系统中普遍表达，而AT2受体在成人体内的活性很低。Liu[79]发现EGCG对血管紧张素II的抑制作用可能与血管紧张素转换酶（ACE）有关，ACE能促进血管紧张素I（Ang I）转化为Ang II[80]，EGCG可能通过自身氧化转化为亲电的醌后再与ACE结合从而对ACE活性产生变构抑制作用。Korystova等[81]证实EGCG可以抑制ACE活性，并且EGCG的浓度越高，对ACE的抑制效果更显著[82]。Yang等[83]证实EGCG可以改善由Ang II引起的人脐静脉内皮细胞功能障碍，发现EGCG能抑制p38蛋白通路的表达，而p38蛋白通路可能是治疗高血压等心血管疾病的重要靶点。

3.3 调控脂质代谢通路

肥胖是由于机体摄入和消耗的热量不平衡，导致脂肪细胞的过度生长和沉积[84]。肥胖与遗传、日常习惯等诸多因素有关，是高血压的重要诱因之一[85-86]。研究发现，肥胖儿童患高血压的概率与体内脂质的堆积程度呈线性关系[87]。Kapoor等[88]实验显示EGCG可加速机体内能量消耗，加快代谢率，从而促进脂肪氧化。Santamarina等[89]发现，EGCG通过刺激线粒体呼吸链增加能量消耗，特别是加快脂肪氧化，从而抑制高脂饮食喂养的小鼠肥胖。Zhou[90]发现EGCG通过促进小鼠体内棕色脂肪组织产热从而抑制高脂饮食诱导的小鼠肥胖。Bae[91]和Suzuki[92]研究发现，EGCG能有效缓解由高脂饮食诱导的机体内脂肪堆积作用。表明EGCG对高血压的治疗作用可能与调控脂质代谢通路有关。

Ushiroda[93]和Ning[94]研究发现，EGCG对小鼠体内脂质的抑制作用可能与改善小鼠体内肠道微生物群落失调有关，这与Adnan等[95]发现自发性高血压大鼠血压变化与体内肠道菌群的调节作用有关的结论一致。Tecce等[96]和Yuan等[30]的试验发现，EGCG通过降低乙酰辅酶A羧化酶的活性抑制脂质在体内的分化以及胆固醇的积累。Javaid[97]、Zhang[98]和Yamashita等[99]研究发现EGCG对脂肪的抑制作用可能与PPAR-γ蛋白有关，EGCG可以与PPAR-γ蛋白在活性位点特异性结合并阻断其活性，EGCG可以作为PPAR-γ蛋白在人体中潜在的靶点抑制人体内脂肪积累和脂肪细胞分化进而抑制肥胖。Liu[100]、Muhammed[101]、Park[102]和 Huang[103]试验均发现，EGCG能够显著降低小鼠体重和脂肪重量，并且还改善了小鼠体内的血清脂质代谢，降低甘油三酯、总胆固醇和高密度脂蛋白胆固醇的表达，减少肝脏和脂肪细胞中脂肪的积累。Liu[104]发现EGCG通过抑制线虫体内ATGL-1（编码脂肪甘油三酯脂肪酶的同源物）和ACS-2（编码酰基辅酶A合成酶的同源物）基因的表达，有效缓解线虫体内脂肪的堆积。Li[105]实验发现，EGCG可通过调控SREBP-2蛋白（调节胆固醇合成的重要因子）的表达，抑制体内肝脏胆固醇的合成。Yen等[106]发现EGCG能抑制高脂饮食诱导的肥胖大鼠体内脂质积累，减轻腹部脂肪的堆积，该机制可能与EGCG增加前脂肪细胞因子1（Pref-1）活性有关。Li[107]研究表明，EGCG能通过激活AMPK活性来降低小鼠肥胖和体内白色脂肪组织的增加。

3.4 调控 ROS 表达

活性氧是细胞正常代谢的中间产物，在细胞信号转导中起着至关重要的作用[108]，可以调节内皮细胞和平滑肌细胞的生长，维持血管张力以及促进新血管的形成[109]。ROS是一种含有氧的化学反应分子，是氧气正常代谢的一种自然副产品。氧化应激是指机体内ROS和抗氧化防御之间的平衡失调。在健康机体中，ROS作为第二信使参与细胞生长、炎症、凋亡和细胞分化等各种转录因子和激酶的激活和调控[110]。但在病理状态下，机体内的ROS的含量往往不受调控，过量的ROS会引发机体产生严重的氧化应激[111]，对细胞大分子如DNA、脂质和蛋白质造成严重损伤[112]并且引发脂质过氧化[113]以及导致机体新陈代谢障碍[114]，最终诱发高血压等多种慢性心血管疾病[115-117]。Rodríguez[118]和Senoner[119]等实验表明，高血压患者体内的氧化应激水平往往较高，减少机体内的氧化应激可以显著降低高血压等心血管疾病的死亡率。

研究者发现，ROS是高血压的重要诱因之一[120]，而NADPH氧化酶是ROS的重要来源[121]，在血管平滑肌和内皮细胞中NADPH氧化酶通过促进ROS的生成，调控机体内血压的变化[122]。天然酚类化合物（如EGCG）能通过扰乱NADPH氧化酶亚基的组装来阻止ROS的产生[120]，EGCG通过调控机体内ROS的含量在预防和治疗高血压等心血管疾病方面发挥重要作用[123]。EGCG具有强抗氧化活性，能在体外进行超氧催化自氧化，产生可诱导细胞死亡的ROS。但是在正常的生理条件下，EGCG这种自氧化并不会广泛发生[124]。Yi[125]研究显示，EGCG可以减缓肾血管性高血压引发的氧化应激的反应从而减少ROS的生成。Liang[126]发现，EGCG可显著减轻由吸烟诱发心肌细胞中的氧化应激反应，减少细胞内和线粒体ROS的产生。Rasheed等[127]发现，EGCG显著降低了小鼠体内的NADPH氧化酶的含量，增强了小鼠体内总抗氧化能力，从而抑制了小鼠体内ROS生成。Sarkar等[128]研究表明，EGCG通过降低细胞膜上p47phox和p67phox（NADPH氧化酶复合体的组成成分）的表达，抑制NADPH氧化酶的活性。Ma等[129]发现高糖显著刺激细胞中ROS的产生，而EGCG能降低ROS的表达。Casanova[130]研究发现，EGCG通过调节线粒体参与的自噬、增加抗氧化酶的表达和改善过度的肌肉自噬，逆转肥胖骨骼肌中ROS生成、内质网应激和蛋白质降解的增加。Yi等[131]发现，EGCG对ROS的作用与抗氧化酶、超氧化物歧化酶（SOD）活性的增加有关。Yi等[35]试验发现，添加EGCG后可以缓解神经递质之间的失衡，从而缓解ROS的生成。核因子2（Nuclear factor 2, Nrf 2）是一种转录因子，可以通过调节某些基因的表达，缓解机体内的氧化应激反应[132-133]，调控血管血压的异常变化[134]。Wada等[135]试验发现，EGCG通过Nrf 2通路抑制胰岛细胞中抗氧化酶的表达和ROS的产生。Xie等[136]研究发现，EGCG通过激活Nrf 2信号通路降低小鼠体内ROS的水平。Singh等[137]试验认为，EGCG对砷中毒小鼠体内氧化应激的缓解作用与Nrf 2信号通路的改变有关。

EGCG在高血压中的作用机制见图2。

图2 EGCG在高血压中的作用机制Figure 2 The regulation mechanism of EGCG on hypertension

4 研究展望

EGCG可以有效调控高血压，其作用机理主要包括调节NO浓度、抑制血管紧张素II活性、影响脂质代谢通路和调控体内ROS表达。EGCG显示出了良好的治疗高血压的特性，但目前对EGCG的临床药物研发仍存在一些问题。

一是EGCG的安全性。作为茶叶中的主要功效成分之一，Yates等[138]和Zhang等[139]研究发现，摄入过高剂量的EGCG可能会对人体产生一定危害，这与Peng等[140]发现高剂量EGCG会导致秀丽隐杆线虫寿命缩短的结论相类似。研究发现[141-143]成人每日摄入EGCG的安全剂量约为 300 ～ 700 mg，需要对 EGCG 在人体内的安全性进行更为深入系统的研究。

二是EGCG的生物利用度。EGCG在机体内的生物利用度不高，易受浓度、环境等因素的影响[144]。EGCG的生物利用度在很大程度上取决于它们在肠道中的转化率，研究发现大多数被摄入的EGCG会被肠道微生物代谢成各种衍生物[145]。因此，如何将EGCG有效地在机体内降解和吸收，是应用EGCG进行高血压治疗领域亟待解决的问题。