EGCG防癌抗癌的药理药效研究进展.doc

EGCG防癌抗癌的药理药效研究进展萘叶JournalofTea2001,27(4):4348EGCG防癌抗癌的药理药效研究进展张星海唐德松沈生荣(浙江大学农业与生橱技术学院茶学系抗州310029)摘要EGCG是绿茶中提取分离出的生物活性物质,毒性低,是一类极具有开发前景的天彝!l产物.本文综述了EGCG的防癌抗癌作用主要机制以及临床药效,研究表明EGCG具有抑制癌细胞生长周期,诱导癌细胞捅亡,影响癌基因表达,调节致癌物代谢,调节有关致癌酶活性,增强机俸免疫功能,保护DNA免受损伤和诱使癌细胞DNA断裂等作用.关键词EGCG;药理药效防癌抗癌中圉分类号:$571.1文献标识码:A文章编号:0577-8921(2001)04一O4306癌症是长期困扰医学界的一个疑难病症,人类在探索癌的发生机制,预防和诊治方面经历了艰难的历程.癌症的病因有多种,但它的发生都经历着由正常细胞通过各种致癌因素的引发而变成变异细胞,再通过各种内在和外在的因素进一步促发,变成前癌细胞,然后再发展成癌细胞.因此,从正常细胞发展成癌细胞都要经过引发和促发两个阶段.变异细胞如果没有经过促发阶段就不会变成前癌细胞和癌细胞,所以具有抑制引发和促发作用的化合物一般也具有防癌,抗癌的效应.茶叶是倍受人们喜爱的饮料之一,与人们的生活息息相关,其中存在众多有效成分,表现出令人兴奋的药理效应,如抗癌,抗突变,抗肿瘤形成,抗炎症,抗病毒及清除自由基和抗氧化等作用.流行病学研究表明,某些肿瘤的发生与茶叶的消费显负相关.目前,有关茶儿茶素尤其是单体EGCG(表没食子儿茶素没食子酸酯)在抗肿瘤方面的研究有了收翦日期20010815作者简介强星海.男(1973年一).安教合肥人.浙江大学礤士生.长足的进展,现就有关EGCG在抗癌药效药理研究的一些新进展作一综述.1EGCG药理研究1+1抑制癌细胞生长周期EGcG可以通过影响肿瘤细胞的生长周期的正常进程而抑制肿瘤细胞的生长,可使肿瘤细胞停留在某一期.当癌细胞生长阻滞在G期达到某一程度和时间仍不能被解除使细胞无法进入s期和M/G期时,将激活细胞内的某机制启动程序,导致细胞无法正常分化而死亡.这就是EGCG抑制癌细胞生长,从而达到防癌抗癌的目的机制.EGcG使PC一9细胞生长停滞在G/M期_l;可以让上皮性癌细胞A431的生长周期阻滞在G./G期口,他们在随后的研究中证实主要是因为EGCG阻断了细胞从G期向s期过度的中间产物的合成4j;EGCG,EGC,ECG可使大肠癌LoVo细胞阻滞在G-期,而EC则使LoVo细胞阻滞在s期EGCG也可以使前列腺癌细胞激素不敏感型Du145和激素敏感型LNcap的生长周期阻断在G./G.期,且阻滞细胞的数量与EGCG的用量浓度成正相剂量关系.4427卷1.2谤导癌细胞凋亡细胞凋亡是细胞在形态学和生物学上的积极死亡,正常的细胞凋亡在维持生物肌体细胞增殖与死亡的平衡过程中起重要作用一般认为恶性肿瘤细胞是肿瘤细胞丧失自发凋亡能力的最终结果,所以最有效的抗癌治疗可能是诱导肿瘤细胞的凋亡,而不是抑制肿瘤细胞增殖.传统的化疗药物是肿瘤细胞凋亡的诱发因素之一.茶多酚及其单体可诱导多种肿瘤细胞包括肺癌细胞0,胃癌细胞,结肠癌细胞上皮癌细胞j,白血病细胞和前列腺癌细胞_等的凋亡,不同的儿茶素诱导肿瘤细胞凋亡的强弱程度不,但通常EGCG诱导肿瘤细胞凋亡的种类较多,诱导凋亡程度较强.诱导后的癌细胞DNA通过凝胶电泳,有明显的梯状带型图谱,这说明EGCG诱导癌细胞凋亡是其抗癌的药理之一.EGCG同样能抑制大肠癌L0Vo细胞的生长和诱导该细胞的凋亡,并可影响细胞内bcl一2和bax蛋白的表达.;EGCG同样也具有抑制胃癌MGC一803细胞和肝癌BEL一7402细胞生长的作用,并诱导这两株肿瘤细胞的凋亡_.EGCG还可引起MGC一803和BEL一7402细胞中bel2蛋白表达水平的下调,并呈时间依赖关系.推测EGCG诱导这两株肿瘤细胞的凋亡可能与bcl一2蛋白表达水平的下调有关.bel一2是一种最常见的凋亡抑制基因,在生长旺盛的细胞以及多数肿瘤细胞中皆有表达或表达异常.其过度表达可抑制细胞的凋亡而延长其生存期,使本应该死亡的细胞得以生存,致使细胞增殖过度而容易发生癌变.有许多抗癌药物也正是通过下调肿瘤细胞内bel一2蛋白表达水平,促进肿瘤细胞的凋亡而达到治疗的目的.1.3影响癌基因的表选细胞癌基因是正常细胞基因组的固有成员,在正常生理情况下,它们不表达或有限表达.其表达产物对正常细胞的生长,分化和发育等过程有调节作用但受一定因素刺激后细胞癌基因得以表达或大量表达,产生异常的蛋白质,从而l起细胞的恶性转化.抗癌基因(Anti0nc0gene)的主要功能是参与细胞的生长和分化过程,它们的失活或丢失可导致细胞的癌变.当抗癌基因受内外各种因素作用而失活时,其基因产物可使细胞生长分化失控,增加了细胞转化的可能性.甲基亚硝胺基吡啶基丁酮(NNK)处理48周后.小鼠肺组织cmyc,craf,cHras基因高表达.而给予2GTE(绿茶提取物),上述基因抑制率分别是50,20和jO.10nmolTPA单独涂抹小鼠皮肤4h后,鸟氨酸脱羧酶基因,蛋白激酶c基因和cmyc基因的转录表达水平明显增强,而使用TPA前1h使用EGCG则会抑制上述基因的表达,且呈剂量依赖关系-.打点杂交研究显示,BALB/3T3细胞经TPA处理,clos和ODC的mt-NA表达,有趣的是,TPA使RbmRNA下调,GTE可轻微提高之.因此,EGCG抗癌机制之一可能是对致癌物诱导的癌基因表达的影响.癌基因bel一2和其家族成员bax基因表达发生相反的改变,EGCG处理后LoVo细胞中的bcl一2表达减弱而其bax基因表达增强.bcl一2基因家族是重要的凋亡相关基因,参与许多因素诱导细胞凋亡的调控机制.其家族成员中,bel2是凋亡抑制基因,过量表达能抑制细胞凋亡;而bax则是凋亡促进基因,过量表达能促进细胞的凋亡.两者常结台成异二聚体共同对细胞凋亡起调控作用【.bel一2与bax的比率决定着细胞命运,其比率增高,细胞不易发生凋亡.而比率降低则导致细胞凋亡.谭晓华等实验研究表明,引起bel一2基因表达下降而bax基因表达增强可能是EGCG诱导LoVo细胞凋亡的机制之一.EGCG不影响正常W138细胞血清诱导第4期张星海等EGCG防癌抗癌的药理药效研究进展45的c一os和cmyc基因的表达,但显着加强转染的W138VA细胞这些基因的表达可能正是因为对某些基因如c一os和cmyc调控上的差异,致使EGCG对癌细胞生长的抑制和诱导其凋亡作用的不同.1_4调节致癌物的代谢茶叶中阻断亚硝胺合成的主要成分是茶多酚,尤为儿茶素.儿茶素的阻断能力与NO摩尔比和自身的抗氧化能力有关,阻断能力为EGCG>ECG,EGCEC.通过检查合成亚硝胺的量,发现6种茶儿茶素特别是EGC能阻止亚硝基化,且强于VitC,而茶叶提取物的抑制作用大部分也归于茶儿茶素,而这种抑制作用是通过亚硝酸盐与茶儿茶素快速反应达到的.某些化学致癌物如苯并芘,亚硝酸盐,二甲肼,黄曲霉毒素等都是强烈的化学致癌物,它们可以引发正常的细胞转变为癌细胞,而EGCG对这些化学致癌物质产生癌症的诱发作用具有强烈的抑制效果.杂环胺(HCAS)是鱼或肉在烹调过程中形成的与多种肿瘤相关的基因毒性致癌物,体外研究表明EGCG可以减少HCAS的形成,并抑制脂多糖(LPS)和7干扰素诱导的小鼠腹腔细胞色素产生亚硝基酸盐.EGCG还能明显抑制细胞色素P450还原酶的催化活性和NNK的代谢活化.EGCG可以抑制TPA诱导的小鼠皮肤表皮鸟氨酸脱羧酶(ODC)活性,ODC的诱导与促癌作用有关;EGCG处理小鼠的肝谷胱苷肽硫转移酶(GST)和超氧化物歧化酶(SOD)活性明显提高,从而导致致癌物的失活和清除;阻断致癌物诱导的小鼠肝细胞问信息抑制;可作为高效的核苷转运抑制剂,阻断内源性核苷的补救途径,与抗代谢药物合用,提高对肿瘤细胞的毒性作用和对小鼠肿瘤的抑制作用.1.5调节有关致癌酶的活性已经知道,生物体内自由基处于生物生成体系与生物防护体系的平衡之中,该两大体系均可由酶来调控c2.EGCG可以抑制生长因子和肿瘤促进剂等作用于酪氨酸激酶的信号传导通路,抑制蛋白酪氨酸激酶的活性,从而使某些酪氨酸蛋白不能磷酸化,抑制细胞生长【;还可抑制肺癌细胞胶原酶的活性,使肺癌IL2和LU3细胞的分泌减少而抑制其转移和浸润.尿激酶是肿瘤生长的关键酶,人肿瘤侵袭转移需要尿激酶等蛋白水解酶的参与,抑制尿激酶可以降低小鼠荷瘤大小,甚至完全消除肿瘤.EGCG可与尿激酶结合,干扰尿激酶与底物结合,从而抑制酶活性.与已知的尿激酶抑制剂阿米洛利比较,尽管EGCG在同等剂量下作用较弱,但毒性更低,可以大大提高使用剂量,从而达到更好效果口.EGCG可通过调节体内一些与癌变有关的酶如鸟氮酸脱羧酶(ODC),超氧化物歧化酶(soD),谷胱苷肽一s一转移酶(GsT)等的活性达到抑制癌基因的表达,从而起到抗癌作用口1.6增强机体免疫功能机体免疫功能与肿瘤的发生发展关系密切,当宿主免疫功能低下或受抑制时,肿瘤发病率高,而在增长率生长时,肿瘤患者的免疫功能可能受抑制.抑制肿瘤坏死因子(TNFa)释放和TNFamRNA表达是抑制肿瘤形成和转移的一个重要机制冈田酸(okadaicacid)类化合物可诱导小鼠BALB/3T3细胞TNFa释放,已证实EGcG可抑制冈田酸的肿瘤促进作用和在各器官中的致癌作用.EGCG能刺激人外周血单核细胞产生ILl和TNF,EGCG诱导的胞内ILl和ILa,明显高于胞外口.EGCG还可刺激牯附细胞产生IL一1.RTPCR法检验与EGCG共同温育的细胞,其1I一lmRNA合成仅有少量增加,而ILl8mRNA的合成则明显增加,因此EGCG可能通过影响免疫系统而对抗肌体肿瘤的发生.癌症病人都存在微循环障碍,主要表现4627卷为血液的高粘血症,EGcG可改善红细胞变形,调整红细胞聚集性与血小板粘附聚集性,降低血浆与全血粘度,可抗凝,促进纤维蛋白原溶解,从而改善微循环,保证血液和氧的正常供应,提高机体的免疫能力和组织代谢水平,减少血栓的形成与向远处转移,从而达到抑制癌细胞的作用.1.7EGcG可以保护DNA免受损伤乖谤使癌细胞DNA断裂DNA的损伤是引发癌变的因素之一,而EGcG具有多羟基结构,能有效清除自由基,具有强还原性,可以保护DNA免受辐射和氧化损伤.同时,它还可以抑制肿瘤细胞DNA的合成,促使癌细胞DNA断列赵玉芳等利用荧光探针溴化乙叮(EB)研究了EGCG与小牛DNA的相互作用,结果表明,EGCGDNA荧光光谱基本不随时间而变化,但随EGCG浓度增加,峰(588.8nm)强度下降,偏振度增加.这可能与EGCG插DNA碱基对平面,双键有序度增加有关.辐照使小牛胸腺DNA发生损伤断列,但加入EGCG后对DNA损伤有一定的保护作用方允中等0用HTDR渗法检测TP对肿瘤细胞SR一1DNA合成的影响,结果表明,TP对肿瘤细胞SRIDNA的生物台成抑制呈明显量效关系,加入10ugTP抑制率可达89.2,而加l00ug,抑制率达98.赵燕等0以EGCG为实验材料,使用噻唑蓝(MTT)还原法+DNA凝胶电泳法,透射电镜技术,观察了EGCG对人急性早幼粒白血病细胞(HL一60)程序性死亡的影响结果表明,0.5510mol/LEGCG作用5h后,琼脂糖凝胶电泳下HL一60细胞呈典型的DNA条带,透射电镜观察到捅亡小体.这一结果为茶抗癌的分子机制提供了一条新依据.2EGCG的药效研究甲基硝基亚硝基胍(MNNG)诱导大鼠胃癌形成的促癌阶段,EGCG可将MNNG诱发的大鼠胃部肿瘤发生率从62降至31%,有明显统计学意义.0.1ng.mLEGcG可以阻断Dsj9细胞的增殖,0.04mg.mI,EGCG处理2d可明显抑制DS19细胞分裂,但4d后又达到无EGCG处理组的细胞密度粱钢等研究表明:EGCG灌胃8O,40mg/kg.d连续7d,对小鼠移植性S-180实体瘤有明显抑制作用;80mg/kgd可延长腹水癌Hep小鼠生命;l6O,80,40,20mg/mL的EGcG对s一180和Hep瘤细胞的体外存活有明显抑制;160,80,40,20nlg/mL的EGcG可完全或部分灭活Hep瘤苗;除10mg/mL浓度组外,其余各浓度组亦可部分灭活Sl80瘤苗;80,40mg/kg可增加荷瘤小鼠胸腺重量.结论:EGCG在实验条件下有一定抗肿瘤作用,能延缓免疫器官衰退.谭晓华等研究表明,EGCG以剂量依赖的方式抑制胃癌MGC一803细胞和肝癌BEI一7402细胞的生长,其Ic5.值分别为l88.52和264.53ug/ml.谭晓华_1又报道EGCG对LoVo细胞抑制作用具有明显的剂量效应关系,其50值为lU.71ug/ml.EGCG诱导LoVo细胞捅亡,EGCG(150ug/mg)处理LoVo细胞24小时,导致LoVo细胞发生凋亡+结果显示:EGcG诱导LoVo细胞凋亡具有明显的时间和剂量效应关系,LoVo细胞的自发凋亡率为3.2+用10和100ug/mI的EGCG处理LoVo细胞24小时,凋亡率分别为5.9,24.2和34.3;用l00ug/ml的EGCG处理LoVo细胞12小时,其凋亡率只有7.5.冯继农口应用大鼠气管上皮细胞体内体外转化模型,初步探讨了EGCG对苯并芘诱导的大鼠气管上皮细胞和微核形成的抑制作用,结果表明,腹腔注射300mg/kgbw,600mg/kgbw剂量的EGcG可以抑制由器官内滴注25mg/kgbwBP诱导的大鼠气管上皮细胞转化(p<o.o1)和降低由BP诱导的大鼠器官上皮细胞微核率(p第4期张星海等EGCG防癌抗癌的药理药效研究进展47<0,o1),BP诱导的大鼠器官上皮细胞转化集落是早期转化细胞,这种转化集落是一种子变前期改变,表明EGCG可以影响癌前期改变.又有文献报道EGCG在1和5umol时对01)c癌基因的表达抑制率分别是16和56,对cmyc和PKC基因表达的抑制在EGCG5umol时分别为24和l2.C:hen等将SV40病毒转染人纤维母细胞(Wl38VA),测得EGcG对两种细胞的Ics.值分别是l0和120mmol.在40mmol的浓度下,EGCO对wl38VA细胞的生长起完全抑制作用,而对N138VA细胞几乎无抑制作用.类似的结果在人结肠癌Caco2细胞系,乳腺癌Ws578T细胞系和它们相对应的正常细胞之间也有发现;给白鼠25200mgEGCG后,20进入了血液,参与了体内代谢.HPIC法测定人体血清中EGCG浓度,两小时后达到高峰,最高含量为63l42ng/ml;在老鼠脾细胞实验中0,EGCG有促进细胞有丝分裂的作用,其作用依赖于红细胞的存在,当红细胞去除后,EGcG不再促进脾细胞分裂,而在2550g/ml表现出毒性.在其他动物如鼠,兔,羊等的实验中有红细胞存在的情况下,EGCG在150g/ml范围内有促进有丝分裂的作用.预先用EGCG孵化后的红细胞,然后去除EGcG,同样表现出对脾细胞分化的促进,因而EGcG是与红细胞的膜结合,然后激发脾细胞分裂.3问题与展望综合国内外研究,EGCG具有抗肿瘤,防治癌症,抗突变等功效.过去所作的大量基础理论工作,尤其是积累的不少流行病学调查结果,为EGCG开展I期临床验证(主治病症为皮肤病),现正在进行1期临床验证提供依据.日本也以同样的适应症开展了临床验证工作.相信在不久的将来FDA会对EGCG开发成治疗用药作出决定.与此相比,国内虽有不少研究人员看好EGcG,而且浙江大学茶学系已完成了EGCG(纯度>95)的工厂化生产工艺研究,并可批量生产,但由于缺乏系统的临床前资料和一定的制药公司的介入,开展EGCG的临床验证及降低生产成本.还有待努力,尤其是生产成本过高将会导致经济价值的丧失.参考文献1OkaleS,SuganumaM,HayashiMeta_lmechanismsofgrowthirrhibitionofhmnanlungcancerceillinepc一9byteapoyphenos(J),JpnJCRCeRes,1997,88:6382MassamiSuganuma,SachikoOkabeetalGreenteaandcancerchemeoprevention,MutationResearch,1999,428:3393419AlnnadN,FeyesDK,NieminenALeta】.Greente8constituentepigaocatechin-3一gallateandinductionofapoptosisandce【cyclearrestmhcarcinomsceils(J),JNatcancerInst,1997,89:18814NihalAhmad,pingyanchentetalCel【CycleDysregulationbyGreenTeaPoyphenoEpigaocatechin3GallateBiochemicalandBiophysicaConmumlcations,2000275:3283345XiaohuaTan.DarongHU.et_lDifferencesoffourcatechmsmcellcyclearrestandinductionDfapoptosisinLovote】Is(J),CancerLetters,2000,158:406SanjayGuptatNihaA】unaltetGmwthInhibition】-cycleDysregnaflontandhductionofApop-tosisbyGreenTeaconstituent)一EpigaIocatechin一3一gaateinAndrogensensitivemidAndrogeninsensitireHumanProstatecarcinomaceils,ToxicologyandAppliedphamacology,2000,l64:827YangGY,LiaoJ,KimK,eta_InhibitionofgrowthmidinductionofapoptossmhumanercellImessbyteapoypheaolsJ.Carcinogenesis,1998,19:61l8HibassmiH,KonfiyaTtAchiwaY,eta1.InductionofapoptoisinhumanstomachCRncrcellsbygreenteacatechins3,OncolRep,1998,5:5279AhmadN.FeyesDK.NieminenAL,eIaIGt曲constituentepiga1ocatechin-3-8a1ateandinductionofapoptosismidce【cycle8rlegtmhumancarcinomseel(J),JNaterlnst,l997,89:l881l0TakeshlOtsuka,TomonoriOgo,TetsuyaEto.eta1.GrowthinhibitionDfeukemicceilsbyf一)一epigalocat48茶叶27卷eb3nga|ate,themainconstituentofgreentea?1998tB3(16):13g71403l1AchlwaY.hlbasanfiIt.KatsuzakiH,eta1lnhihitoryeffectsofpersinmon(Diopyroskaki)ext阻tandrelectedpolypheaolcompoundsongrowthofhumanlymphoidleukemincellsJ:,BiosciBioteeimoBiochem.1997t6l:1099i2AdrianG,Pasehka.etnl_Inductionofapoptosismp$ostateCancercelllinesbythe8teenteacomponent一()-epigaiJccatechin一3一gallate,CancerLetters一1998,130:1713LYChungtT.C.Cheung,SKK.ng,eta1.In-duetionofapoptoslsbygreenteacatechmsinhumanprostatecancerDU145cells.LiteSciences,EOO1.68-1071214l4谭晓华,周殿元等.表没亩于儿茶棠投食于醇于大肠癌LoV0细雅两亡和凋亡相关基因表达的改变()一中华医学杂志,1999,79(4)i330915潭小华等EGCG诱导胃癌和肝癌缅胞搏亡厦bcl一2表达下调的研究癌症.20007:363864116Park.1r.HoekenberyDM,BCL-2,anovelregulatorofap.pt05isJj,JGellBioehen,199660(1)121717HuG,HartCtChenJ,hthibitionofoncogeneexpressionbygreenteaand(一)一epigallocatechingallateinmice,Nutrcncer,1995,24(2):2o3209i8OhvaiZN,MilliomanCLandKomeverSJBCI一2heterodmerizesinvlvowithaconservedhomoloa,Bax,thataccelr&tegprogranunedcelldeath,Cell,1993,74:6096lg19ChertZP.Schel1.IB,HoCT,etal,Greenteaepigallocateehmgallateshowsapronouncedgrowthin-hibitoryeffect0ncancerouscellsbutnotontheirn.r.realcounterpartsJ,CancerLett,1998,129:17320RajeshAgarwal,CellSiglatorsofcellcycleasmolecu【artargetsforprostatecancepventionbydietaryagents,BiochemicalPharmacology-2000-60,1051】05921TaakaK,eta1.BioseiBioteclmolBiochem,1098,412(1t012ZZhenY,CaoS,XueY,etalgenteaextractinhlbitsnucleosidetraatsI:ortandpotentiatesfhantitumoFeffectofantimetabolites,ClinMedscience(),1097.6(1):15z3祁克系.王林安.自由基和生橱抗氧化系统理论与外科学的关系.安徽农业大学,1996;23(2):17117424KennmeedynO.etalChemBiolInteract,1998,110:15925SazukaM,MmakalniS.1semttraM,etalinhibko5effectsof8reenteainfusion0ninvitroinvasionandinvivometastasisofmouselungcarcinomacellsJ,CancerLett