綠茶茶多酚防癌作用的分子機制及其藥代動力學的研究進展

　　綠茶中富含的茶多酚具有強力的抗氧化能力，能能誘導腫瘤細胞凋亡。茶葉氣味芬芳，是世界上僅次于水的第二大飲料。按加工工藝的不同可分為綠茶、紅茶和烏龍茶。占干重30％的綠茶茶多酚(以下簡稱茶多酚)主要為黃烷醇，通常稱兒茶素。其中以表沒食子兒茶素沒食子酸酯[(－)-epigallocatechin-3-gallate(EGCG)]含量最高，占兒茶素的80％左右。一杯200ml綠茶(中國杭州)約含142mgEGCG、65mgEGC、28mgECG、17mgEC和76mg咖啡因。飲茶是否有益于健康?這是一個重要而復雜的問題。茶葉與腫瘤發(fā)生的流行病學研究已有大量正相關、負相關和無相關的文獻報告〔1～2〕。結論如此紛紜，可能與各地區(qū)地質條件、居民生活習慣(如飲茶量、種類、溫度、還有吸煙和飲酒習慣等)，甚至茶葉本身的定義不盡相同有關。七十年代以來，許多國家對茶葉的防癌作用進行了廣泛的研究，越來越多的實驗室研究證實茶葉確能抑制腫瘤。本文將就其研究新進展分子機制和藥代動力學方面作一綜述。

　　1、茶葉的生物學活性和藥理學作用

　　黃烷醇類易被氧化為相應的O-醌類，二者可作為氫受體和氫供體。在黃烷醇的結構中，5位和7位二羥基團和1位氧能使6位和8位碳原子產(chǎn)生強烈的親核性，C-O或C-C骨架的形成可使黃烷醇發(fā)生氧化聚合。茶多酚對金屬離子、生物堿和生物大分子，如脂類、碳氫化合物、蛋白質和核酸有高度的親和力。這是茶多酚多種作用的結構基礎。

　　茶多酚有高于VitC、E的強烈抗氧化、清除自由基的作用，主要通過以下四個機制：①因茶多酚具有“Catechol”結構，從而是很強的金屬離子螯合劑，能結合并降低在Fenton和Haber Weiss反應中產(chǎn)生反應氧自由基所必須的游離鐵和鐵離子；②茶多酚是超氧陰離子自由基和羥自由基很強的捕獲劑，這兩種自由基引起DNA和其它細胞內分子的損傷及脂質過氧化反應；③反應氧自由基能損傷DNA，改變基因表達，在腫瘤發(fā)生中起重要作用。黃烷醇類能與過氧自由基發(fā)生反應，從而終止脂質過氧化鏈反應；④增強谷胱甘肽過氧化物酶、過氧化氫酶、酯還原酶、谷胱甘肽-S-轉移酶的活性。

　　茶多酚能誘導腫瘤細胞凋亡。謝冰芬等用流式細胞術發(fā)現(xiàn)茶多酚可使鼻咽癌CNE2細胞停滯于G1期，并誘導其凋亡。另有學者發(fā)現(xiàn)EGCG誘導人肺癌細胞PC-9停滯于G2-M期，誘導Molt4B人淋巴細胞性白血病細胞的凋亡。茶葉中的咖啡因對不同的腫瘤細胞凋亡有雙向性的作用。茶堿也能誘導細胞凋亡。

　　腫瘤的形成是多因素、多階段、多基因突變的過程。已知有許多化學致癌物及物理因素能誘發(fā)和促進腫瘤的形成。人們發(fā)現(xiàn)綠茶及其組分茶多酚對多種腫瘤形成的各個階段都有預防和抑制作用。在大量動物模型中，茶多酚不僅可抑制各種致癌物的致癌發(fā)生率，還可降低已形成腫瘤的大小、數(shù)目及其侵襲和轉移。

　　另外，茶多酚還有阻止亞硝基化反應、抗突變、放射防護、抑菌、提高免疫力、抗老化、降壓、降脂、抗血栓和體外殺精等作用。本室劉宗潮等證實綠茶提取物對DNA拓撲異構酶Ⅱ、DNA引物酶多聚酶α復合體有抑制作用，與其抗腫瘤作用有密切關系。

　　2、茶多酚防癌作用的分子機制

　　茶多酚防癌作用的機制尚未完全清楚。目前的研究進展有：增強抗氧化酶(谷胱甘肽過氧化物酶、過氧化氫酶和醌還原酶)和Ⅱ相酶(如谷胱甘肽-S-轉移酶)的活性；抑制放射線或TPA誘導的上皮鳥氨酸脫羧酶(ODC)和環(huán)氧化酶；抑制蛋白激酶C和細胞增殖；抗炎活性和加強細胞間和縫隙連接等；抑制上皮生長因子(EGF)與其受體的相互作用；抑制腫瘤細胞的核苷轉運，阻斷外源性核苷對于抗代謝藥的抵消作用，增強阿糖胞苷、氨甲喋呤對腫瘤細胞的殺傷作用。另外，最近還有報道EGCG還能強烈抑制端粒酶的活性，引起腫瘤細胞端粒的縮短、染色體的改變和對與細胞壽命相關的β－半乳糖苷酶的表達的抑制。

　　2.1茶多酚抑制一氧化氮合成酶(NOS)的誘導

　　亞硝酸鹽能引起亞硝基化，是腌制食品中的致癌物。哺乳動物也能產(chǎn)生內源性的亞硝酸鹽。NO在體內由L精氨酸在NAPDH和氧原子參與下經(jīng)NOS催化合成。分子克隆及序列分析示NOS至少存在3種異構體：Ⅰ和Ⅲ異構體由Ca2＋鈣調素激活，產(chǎn)生生理條件下的低水平的NO。它有廣泛的生物學效應。Ⅱ異構體即iNOS(誘導性NO合成酶)，一旦產(chǎn)生就能長期激活，持續(xù)產(chǎn)生高濃度的NO。后者在體外使脫氧核苷酸和堿基發(fā)生脫氨基，在體內是致突變的。胞內高濃度的NO導致基因毒性的機制是：NO與氧原子反應形成NO2，再聚合為N2O4，并在水中自發(fā)歧化為硝酸鹽與亞硝酸鹽。硝酸鹽在體內也能還原為亞硝酸鹽。亞硝酸鹽與食物中氨基酸或酰胺反應生成致癌物N亞硝酸鹽復合物，直接對DNA堿基亞硝基化而脫氨基、DNA鏈的斷裂和過氧化亞硝酸鹽和/或羥自由基的形成而氧化DNA。

　　已克隆出鼠iNOS基因5′端的一部分。它的啟動子含有TATA盒及轉錄因子(NKκB和干擾素調節(jié)因子)的結合位點。NFκB是從免疫球蛋白的κ輕鏈基因增強子的κ位點(5′-GGGACTTTCC-3′)處發(fā)現(xiàn)特異性結合的轉錄因子?，F(xiàn)已知許多與免疫和炎癥相關的基因調控區(qū)均含此順式作用元件。NFκB屬于Rel族，一般指P50/P55雜二聚體。NFκB在胞漿中存在，并被IκB(inhibitorofNFκB)結合抑制。IκB有IκBα和IκBβ等6種異型體。當IκBα上的Ser32、Ser36磷酸化后就從NF-κB上脫離下來，并經(jīng)泛素途徑分解。釋放出的NF-κB與HMG-1(HighmobilitygroupⅠ)形成三元復合物，結合于κ位點激活轉錄。同時IκBα基因也被激活，從而反饋抑制NFκB，保持轉錄平衡。Kleinert等發(fā)現(xiàn)至少存在3種不同的信號傳導通路激活轉錄因子NFκB，從而激活iNOSmRNA的表達：酪氨酸激酶受體通路(由IFN、TNFα、LPS誘導)、蛋白激酶A通路(由8OhdG誘導)和蛋白激酶C通路(由TPA誘導)。ROIs(reactive oxygen intermediate)也參與NF-κB的活化。同時NF-κB的激活機制有細胞特異性。

　　EGCG是目前第一個同時抑制iNOS基因的表達和酶活性的復合物。EGCG以濃度依賴關系特異地抑制iNOSmRNA的表達。EGCG對激活NFκB的信號傳導通路的主要作用機制為：(1)抑制LPS等與其受體的相互作用(sealingeffect)；(2)清除ROIs；(3)抑制蛋白激酶。而且，EGCG還可阻斷信號誘導IκB的磷酸化；阻斷N亞硝酸鹽復合物、過氧化亞硝酸鹽或羥自由基的形成。另外，NOS的結構在氨基端相似于細胞色素P450氧化酶，在羧基端相似于細胞色素P450還原酶。已知綠茶多酚能與不同的肝細胞色素P450s結合并抑制依賴P450的各功能，所以它能抑制NOS的酶活性。

　　2.2茶多酚對腫瘤啟動劑誘導的AP-1(Activator protein1)和細胞轉化的抑制

　　近來，人們發(fā)現(xiàn)絲/蘇氨酸家族的絲原激活蛋白激酶(MAPKs)是蛋白激酶級聯(lián)反應的中間體，是細胞內重要的激酶系統(tǒng)。MAPK包括胞外信號調節(jié)蛋白激酶(extracellular signal-regulated protein kinases,ERKs)和c-JunN-末端激酶(c-JunN-terminal kinases,JNKs)。ERKs主要由生長因子激活，部分也被細胞應激信號激活。JNKs即應激激活蛋白激酶(SAPK)。AP1亦稱Fos/Jun雜二聚體。正常情況下，核內無FOS，僅有少量JUN。fos和jun均屬即早基因。在GFs(生長因子)刺激后15分鐘即呈現(xiàn)FOSmRNA增高，30分鐘達高峰，迅速合成FOS。JUN是由331個氨基酸組成，可由PKC催化其Ser63、Ser73磷酸化而激活?；罨腏UN和新生成的FOS聚合為雜二聚體(即AP-1)。FOS和JUN均含有“LZ”(亮氨酸拉鏈)的保守序列，可結合于TRE(5′-TCACTCA-3′)，促進許多基因的轉錄。

　　轉錄因子AP-1調節(jié)著MAPKs。c-Jun的Ser63/73突變引起的c-Jun對生長因子、佛波酯和紫外線誘導的信號通路的非應答。EGCG或茶黃素對ErK1或ErK2無抑制作用，而是在Ser73位點抑制c-Jun蛋白的磷酸化。EGCG還抑制JNK的活性。因此，茶多酚抑制了腫瘤促進劑誘導的AP-1活性的升高。有學者用兒茶素3種同系物對TPA誘導鼠成纖維細胞的轉化有抑制作用。并發(fā)現(xiàn)在兒茶素類中，有順式結構、在R1位附加有羥基、R2位附加有沒食子酸的衍生物(如EGCG)有更強的抑制效應?？Х纫驅毎D化的抑制很弱。因此EGCG、茶黃素，而不是咖啡因，抑制了TPA-或EGF-誘導的細胞轉化。

　　2.3封閉作用(sealingeffect)

　　EGCG抑制腫瘤促進劑TPA激活PKC是通過以下三方面：①抑制TPA與受體的作用；②EGCG與磷脂雙分子層相互作用；③EGCG阻礙5′-三磷酸腺苷和TPA結合到PKC的能力。綠茶提取物、EGCG抑制腫瘤促進劑teleocidin對PKC的激活。EGCG抑制依賴雌激素的乳腺癌MCF-7細胞中雌激素與其受體的作用。Komori等〔19〕把綠茶提取物、EGCG阻止腫瘤促進劑、激素、生長因子與受體的相互作用，稱為sealingeffect。

　　3、茶多酚的藥代動力學

　　1997年，ChenL.S.等首次報道了EGCG、EGC和EC在嚙齒動物中的吸收、分布、代謝、排泄過程。盡管EGCG、EGC、EC化學結構相似，但藥代動力學卻不盡相同。它們在血漿、組織中的水平采用HPLC測定。靜脈注射DGT(去咖啡因的綠茶)25mg/kg后，EGCG、EGC和EC的血漿濃度符合二室模型。它們的β相半衰期(t1/2B)分別是212、45和41min，清除率(CL)分別是2.0、7.0和13.9ml/min/kg，表觀分布容積(Vd)分別為1.5、2.1、和3.6dl/kg。EGC和EC和k12和k21(中央室與周圍室間的分布速率常數(shù))相似，但EGCG的k12比k21高3倍，提示EGCG更易分布于周圍室。 eGCG的t1/2β較長，CL較小，提示EGCG比EGC和EC在體內能停留更長時間。當用EGCG靜注時，t1/2β為135min，清除率為72.5ml/min/kg，Vd為22.5dl/kg，提示在DGT中有其他物質影響EGCG的濃度和排泄。DGT灌胃給藥(200mg/kg)時，EGCG、EGC和EC的生物利用度分別為13.7％、31.2％和0.1％。

　　靜脈注射DGT(25mg/kg)后，EGCG在小腸組織中濃度最高，其半衰期(t1/2)為175min。EGC和EC在腎中濃度最高，t1/2分別為29min和28min。EGCG的AUC在腸中比腎中高4倍，而EGC和EC的AUC在腸和腎中相似，提示EGCG由膽汁排泄，而EGC和EC既從膽汁也從尿中排泄。他們還認為EGCG經(jīng)加入飲水中給藥比灌胃給藥吸收更好。去咖啡因的綠茶提取物中的EGCG的吸收速率常數(shù)(Kd)比純EGCG高3.6倍。基于每單位EGCG產(chǎn)生的AUC和Cmax，DGT似乎比純EGCG更有效。值得一提的是Yang發(fā)現(xiàn)把1.5g、3.0g、4.5g去咖啡因的綠茶溶于500ml水后給人飲用，隨劑量由1.5g升至3.0g時，茶多酚的血漿Cmax也增加2.7～3.4倍，但當劑量增至4.5g時Cmax卻不能明顯增加。這被稱為飽和現(xiàn)象。

　　結束語

　　近年來，植物來源的藥物倍受青睞。不只因它對發(fā)現(xiàn)新藥有很大潛力，還可為設計更理想的新藥提供獨特的化學結構，后者可被用為創(chuàng)制新藥的先導化合物。眾所周知，癌的發(fā)生至少經(jīng)過三個階段：即始發(fā)(initiation)、促癌(promotion)、演進(progression)。茶多酚的作用機制，特別是促癌階段的分子機制是研究的熱點。茶多酚來源于天然植物，茶葉為平常人家飲用。研究它的藥理機制，特別在防癌抗癌方面，不僅順應了抗癌藥物從傳統(tǒng)人工合成細胞毒藥物向開發(fā)天然產(chǎn)物轉變的大趨勢，也必將促進它的進一步應用。