表沒食子兒茶素沒食子酸酯egcg抗癌分子機(jī)制及其應(yīng)用的研究進(jìn)展 |
發(fā)布時間:2020-03-07 信息來源:admin 發(fā)布人:admin 點(diǎn)擊次數(shù):2370 |
癌癥迄今仍是醫(yī)學(xué)界一個難以攻克的難題,是人類健康的巨大威脅,據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì),癌癥發(fā)病率在逐年上升,預(yù)計(jì)到2025年,全世界每年會產(chǎn)生2 000萬的新增癌癥病例[1]。因此,尋找惡性腫瘤的有效防治方法刻不容緩,然而目前的外科手術(shù)、化學(xué)藥物及放射治療等常規(guī)手段療效有限,有時還會導(dǎo)致嚴(yán)重的副作用和耐藥性等問題。
表沒食子兒茶素沒食子酸酯egcg 45-98% 上禾生物 0731-84213302 www.csnutilities.com www.staherb.cn
天然抗癌產(chǎn)物因其副作用小、分布廣的特點(diǎn)而備受關(guān)注。諸多研究[3-6]證實(shí),綠茶的多酚類物質(zhì)具有預(yù)防和控制癌癥的功效。兒茶素類是綠茶中主要的多酚類物質(zhì),具有多種生物活性,其中的表沒食子兒茶素沒食子酸酯(epigallocatechin-3-gallate,EGCG)約占綠茶兒茶素總量的50%~80%,并且生物活性最高[7]。EGCG屬于黃烷醇類,其分子結(jié)構(gòu)中含有3個芳香環(huán)(A、B、D),3者由1個吡喃環(huán)(C)連接在一起。EGCG的這種結(jié)構(gòu)使其具有強(qiáng)抗氧化性,這種抗氧化活性源自B和/或D環(huán)上羥基的氫原子或單電子轉(zhuǎn)移[8]。EGCG是1個兩性分子,具有既親水又親脂的特點(diǎn)[9],此特點(diǎn)使其不僅可在體液環(huán)境中充分溶解并廣泛分布,而且可使其穿過細(xì)胞膜與細(xì)胞內(nèi)的靶點(diǎn)相結(jié)合。EGCG這種特有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)賦予了其抗癌特性,使其不僅可在癌變起始階段發(fā)揮預(yù)防癌癥的作用,而且在控制癌癥的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移過程中也具有重要意義,EGCG可作用于多種癌癥類型如肝癌[10]、肺癌[11]和前列腺癌[12]等。
本文從抗氧化、促氧化、阻滯癌細(xì)胞周期、抑制腫瘤細(xì)胞血管形成、誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡和調(diào)控micro RNA等幾方面綜述了近年來國內(nèi)外EGCG抗癌分子機(jī)制的研究現(xiàn)狀。需著重強(qiáng)調(diào)的是本文歸納總結(jié)了影響EGCG抗氧化和促氧化作用轉(zhuǎn)變的因素。筆者認(rèn)為EGCG兼具抗氧化作用和促氧化作用,而在不同的生理環(huán)境下,這2種作用的著重性有所不同,從而可在不同的癌變階段發(fā)揮不同的功能:在預(yù)防癌變發(fā)生的階段,其增加機(jī)體內(nèi)源性抗氧化能力進(jìn)而清除活性氧起主導(dǎo)作用;而在控制癌癥發(fā)展階段則是促氧化殺傷癌細(xì)胞作用更為重要。另外,為解決EGCG生物利用度低的問題,本文概述了目前改善此問題的3種策略:納米包裝技術(shù)、EGCG的協(xié)同聯(lián)用和分子修飾技術(shù)(例如乙;疎GCG等等,本公司可以提供EGCG乙;,甲基化,糖苷化修飾等服務(wù),歡迎咨詢)。本文旨在對EGCG抗癌分子機(jī)制及其應(yīng)用改善策略的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述和展望,以期為進(jìn)一步探索EGCG抗癌機(jī)制及其應(yīng)用,以及癌癥治療藥物或輔助治療藥物開發(fā)利用的發(fā)展方向提供參考。
1 EGCG的抗癌分子機(jī)制
1.1 調(diào)控氧化應(yīng)激
自由基是人體內(nèi)的一類非;钴S的基團(tuán),包括過氧化氫(H2O2)、超氧陰離子自由基和羥基自由基(•OH)等,若自由基的產(chǎn)生和清除失去平衡,活性氧(ROS)系列物將長期存在,進(jìn)而引起細(xì)胞的氧化應(yīng)激反應(yīng)。ROS影響機(jī)體內(nèi)一些蛋白質(zhì)和酶的活性并導(dǎo)致DNA發(fā)生氧化損傷,ROS還可激活核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB),NF-κB調(diào)節(jié)癌癥相關(guān)細(xì)胞因子和相關(guān)酶的表達(dá),如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、環(huán)氧合酶(COX)和基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)等,最終引發(fā)細(xì)胞癌變[13]。
EGCG是一種常用的抗氧化劑,可減輕ROS的氧化損傷,在防癌和控癌方面有著重要作用。目前有較多的研究發(fā)現(xiàn)EGCG存在促氧化作用[14-16],表明EGCG不僅具有較強(qiáng)的抗氧化作用,而且在某些情況下顯示出促氧化的特性。
1.1.1 抗氧化 EGCG的結(jié)構(gòu)中含有多個鄰位或間位酚羥基,這些羥基是其抗氧化和清除自由基的主要活性官能團(tuán)[17]。EGCG減輕ROS脅迫的途徑包括:(1)直接清除過多的ROS[18];(2)提高抗氧化物酶活性,使相關(guān)酶更高效地清除ROS;(3)螯合金屬離子;(4)調(diào)控細(xì)胞信號傳導(dǎo)通路?寡趸δ艿幕緳C(jī)制是抑制氧化還原敏感性轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá),如NF-κB、核內(nèi)激活蛋白1(AP-1)等[19]。高文波等[20]發(fā)現(xiàn)EGCG通過抑制促氧化酶的活性和上調(diào)抗氧化酶 [如谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)等] 的活性達(dá)到抗氧化的目的。EGCG能通過螯合Zn2+、Cu 2+、Fe3+等金屬離子形成非活性化合物,防止金屬離子發(fā)生氧化作用,避免自由基的產(chǎn)生[21]。EGCG可激活大鼠體內(nèi)的核轉(zhuǎn)錄因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)/Kelch樣ECH相關(guān)蛋白1(Keap1)通路,進(jìn)而消除氟化物引起的氧化性肺損傷[22]。
1.1.2 促氧化 EGCG作為一種抗氧化劑,其自身也可發(fā)生氧化。EGCG自氧化機(jī)制是基于EGCG醌、EGCG二聚醌等相關(guān)化合物的形成[23]。EGCG不穩(wěn)定,B環(huán)和D環(huán)都可以發(fā)生氧化,EGCG在自氧化過程中的主要氧化位點(diǎn)是B環(huán),EGCG的自氧化進(jìn)一步導(dǎo)致ROS的形成[24]。有研究發(fā)現(xiàn)不論培養(yǎng)基中有無細(xì)胞,EGCG都可自動氧化產(chǎn)生H2O2,添加SOD和過氧化氫酶(CAT)可抑制EGCG的自氧化和二聚作用[25]。
EGCG促氧化能夠產(chǎn)生ROS,造成細(xì)胞氧化逆境,對于損傷及殺死癌細(xì)胞具有重要作用。EGCG產(chǎn)生的ROS中至少包括H2O2和超氧陰離子自由基2種自由基[26]。EGCG產(chǎn)生ROS的方式:通過鄰苯三酚部分產(chǎn)生H2O2;激活芬頓(Fenton)反應(yīng)[27];對Ca2+/鈣調(diào)素依賴性蛋白激酶(CaM kinase)的作用[28]。EGCG的促氧化作用所產(chǎn)生的高濃度的ROS可以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡,并有助于減小腫瘤大小,其促氧化作用所產(chǎn)生的低濃度ROS通過誘導(dǎo)內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)來保護(hù)機(jī)體免受致癌侵?jǐn)_[29]。ROS作為上游分子可觸發(fā)信號通路,如ROS/腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信號的調(diào)控是EGCG抗腫瘤的機(jī)制之一[30]。N-乙酰半胱氨酸(NAC)具有清除自由基的活性,據(jù)報(bào)道其能保護(hù)H2O2誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性,但不能保護(hù)EGCG誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡[27]。因此,EGCG誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞毒性還包括誘導(dǎo)線粒體損傷的腫瘤特異性機(jī)制。
1.1.3 抗氧化和促氧化 EGCG具有抗氧化作用和促氧化作用,這2種作用的性質(zhì)截然相反,EGCG實(shí)際發(fā)揮何種作用取決于細(xì)胞類型、濃度和所處環(huán)境的pH值[31]。
眾多研究表明細(xì)胞類型影響EGCG作用的發(fā)揮,通常EGCG在正常細(xì)胞組織中發(fā)揮抗氧化作用,而在腫瘤細(xì)胞中表現(xiàn)出促氧化特性,即EGCG對不同細(xì)胞存在差異性作用,如EGCG在正常細(xì)胞中具有抗氧化作用,但在口腔癌細(xì)胞中誘導(dǎo)氧化應(yīng)激[15];EGCG減輕了化療對正常細(xì)胞的毒性,但卻導(dǎo)致了對癌細(xì)胞的毒性[14];EGCG在正常結(jié)腸上皮細(xì)胞NCM460中發(fā)揮抗氧化作用,而在結(jié)腸癌細(xì)胞中表現(xiàn)出促氧化特性[32]。而EGCG這種差異性的具體機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。研究發(fā)現(xiàn),與正常細(xì)胞相比,癌細(xì)胞中的ROS水平升高[33]。然而,高水平的ROS也會對癌細(xì)胞造成損傷,因此,它們可能依賴于一個強(qiáng)大的內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠減輕氧化應(yīng)激,從而促進(jìn)癌細(xì)胞增殖[34]。因此,EGCG對腫瘤細(xì)胞的促氧化特性對于癌癥的治療有著重要意義。
EGCG在低濃度時主要發(fā)揮抗氧化作用,高濃度時主要發(fā)揮促氧化作用。EGCG對不同細(xì)胞存在差異性作用,低濃度的EGCG可發(fā)揮抗氧化作用從而抑制氧化應(yīng)激,使正常組織細(xì)胞免受致癌損傷[16]。研究表明大鼠攝入0.1% EGCG可以降低氧化應(yīng)激,在0.2%或0.5%EGCG則無此作用,表明EGCG的有效濃度是其促氧化或抗氧化的決定因素之一[35]。多項(xiàng)研究表明,高濃度的EGCG可發(fā)揮促氧化作用誘導(dǎo)ROS水平升高,最終致使腫瘤細(xì)胞凋亡[36-38]。另有研究發(fā)現(xiàn)[39],EGCG較溫和的生物濃度為1~10 μmol/L,此濃度范圍的EGCG可產(chǎn)生低水平的ROS,進(jìn)而刺激多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,觸發(fā)正常細(xì)胞的保護(hù)機(jī)制。此外,EGCG所處環(huán)境的pH值也是影響其作用發(fā)揮的一個因素,如EGCG在pH 7時發(fā)揮抗氧化作用,而在酸性條件下表現(xiàn)出促氧化作用[40]。
EGCG兼具抗氧化和促氧化作用,其可在不同的癌變階段發(fā)揮不同的功能,如增加機(jī)體內(nèi)源性抗氧化能力在預(yù)防癌癥階段更為重要,而在清除體內(nèi)轉(zhuǎn)化細(xì)胞和限制腫瘤生長方面則是促氧化殺傷細(xì)胞作用更為重要。
1.2 阻滯腫瘤細(xì)胞周期
細(xì)胞周期是連續(xù)分裂的細(xì)胞從上一次有絲分裂結(jié)束到下一次有絲分裂完成所經(jīng)歷的整個過程,包含DNA合成前期(firstgap,G1期)、DNA合成期(synthesis,S期)、DNA合成后期(second gap,G2期)和細(xì)胞分裂期(mitosis,M期)。與正常細(xì)胞一樣,腫瘤細(xì)胞具有一定的細(xì)胞周期,而腫瘤細(xì)胞的周期調(diào)控機(jī)制發(fā)生紊亂,引起細(xì)胞無限增殖。因此誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞周期阻滯有望成為腫瘤防治的有效途徑。
在正常的細(xì)胞生理進(jìn)程中,細(xì)胞周期的調(diào)控涉及到周期蛋白(Cyclin)和周期蛋白依賴性激酶(CDKs)結(jié)合形成的復(fù)合物Cyclin D/CDK4、6和Cyclin E/CDK2,它們聯(lián)合驅(qū)動細(xì)胞周期。同時,Cyclin D依賴性CDK將視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白(retinoblastomaprotein,Rb)磷酸化,打破其與轉(zhuǎn)錄因子E2F的結(jié)合,則E2F可誘導(dǎo)表達(dá)調(diào)控細(xì)胞周期的相關(guān)基因[41]。一般情況下,腫瘤細(xì)胞中的Cyclin和CDKs都會過度表達(dá)[42]。Kruppel樣因子4(KLF4)是哺乳動物KLF家族成員之一,是一種DNA結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子,可調(diào)節(jié)多種細(xì)胞過程,包括增殖、分化、凋亡和運(yùn)動等[43]。研究發(fā)現(xiàn)KLF4可通過下調(diào)Cyclin D1以及上調(diào)p21的表達(dá)而顯示出治療癌癥的功能[44]。在多種癌組織中發(fā)現(xiàn)KLF4的抑癌作用,如胃癌[45]、前列腺癌[46]、肺癌[47]和膀胱癌[48]等。在KLF4抑癌作用的研究中,目前僅在胃癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)EGCG可通過介導(dǎo)調(diào)控KLF4的表達(dá)而發(fā)揮抑癌作用,將EGCG處理胃癌細(xì)胞系NCI-N87,發(fā)現(xiàn)EGCG可劑量依賴性地上調(diào)KLF4的表達(dá),從而增加p21并減少CDK4和Cyclin D1的表達(dá),使癌細(xì)胞阻滯于G0/G1期[45]。此外,張春霞等[49]研究發(fā)現(xiàn),EGCG可將HT29細(xì)胞阻滯于S期,阻礙其向G2期轉(zhuǎn)化,從而發(fā)揮抗結(jié)腸癌細(xì)胞的作用。張勇等[50]研究發(fā)現(xiàn),EGCG可通過影響相關(guān)炎癥信號分子的表達(dá),如上調(diào)TNF-α蛋白、下調(diào)血紅素氧合酶(HO-1)蛋白和白細(xì)胞介素-10(IL-10)水平,從而將細(xì)胞阻滯于G2/M期,最終導(dǎo)致肝癌細(xì)胞凋亡。因此,在癌細(xì)胞周期的4個階段,EGCG均可發(fā)揮阻滯效應(yīng),以G0/G1期的阻滯作用最為明顯。
1.3 抑制腫瘤血管生成
腫瘤難以治療的原因之一是腫瘤轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤的基本特征。血管生成是一個從已有血管中形成新血管網(wǎng)絡(luò)的過程,其為癌細(xì)胞提供養(yǎng)分、氧氣以及處理代謝廢物,對腫瘤的發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移產(chǎn)生重要作用[51]。研究表明[52-53],良性腫瘤血管生成疏少且緩慢;而惡性腫瘤血管生成密集且迅速。因此,抑制腫瘤血管生成是治療腫瘤的重要策略之一。
在血管生成過程中,血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(VEGF)發(fā)揮著關(guān)鍵作用,VEGF促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂,對于刺激血管的形成具有較強(qiáng)的作用[54]。因此VEGF有望成為治療癌癥的靶點(diǎn),EGCG對VEGF顯示出顯著作用:抑制VEGF的形成,包括抑制細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶-1(ERK-1)和ERK-2的激活及抑制轉(zhuǎn)錄活化因子(State 3)等;抑制VEGF與其受體結(jié)合;抑制VEGF的受體磷酸化。ERK-1/2具有抑制細(xì)胞凋亡,促進(jìn)細(xì)胞生長的功能,ERK-1/2的激活這一過程可通過信號傳導(dǎo)引起VEGF mRNA的過度表達(dá),而ERK-1和ERK-2受體酶的激活需要二價(jià)金屬離子。EGCG可鰲合二價(jià)金屬陽離子阻滯ERK-1和ERK-2的激活,進(jìn)而抑制VEGF的表達(dá),最終抑制血管的生成[55]。EGCG可明顯抑制轉(zhuǎn)錄活化因子(Stat3)的活性,使VEGF的mRNA和蛋白表達(dá)受到影響,并且呈現(xiàn)出劑量依賴性關(guān)系[56]。此外,VEGF的信號傳導(dǎo)過程可形成多元復(fù)合物,引起蛋白激酶B(PKB,又稱Akt)通路的激活,進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞因子IL-8表達(dá),促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖。若PKB通路失活,則會嚴(yán)重抑制其磷酸化,進(jìn)而抑制VEGF mRNA的轉(zhuǎn)錄[57]。Rodriguez等[58]研究發(fā)現(xiàn),EGCG能抑制VEGF與其受體結(jié)合,影響多元復(fù)合物的形成,實(shí)現(xiàn)對PKB通路的抑制,并且會下調(diào)IL-8基因的表達(dá),綜合作用抑制血管生成進(jìn)而控制腫瘤的轉(zhuǎn)移。
研究表明,表皮生長因子受體(EGFR)是VEGF的上游調(diào)節(jié)器,表皮生長因子(EGF)激活EGFR信號通路后,下游因子磷酸化,導(dǎo)致核轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白-1(AP-1)過表達(dá),進(jìn)而結(jié)合VEGF并使其被激活[59]。因此,EGCG靶向EGFR信號通路對于抑制血管生成、預(yù)防和治療癌癥具有重要意義。研究顯示EGCG可通過調(diào)節(jié)Wnt/Hh信號通路下調(diào)CyclinD1、c-myc、EGFR的表達(dá),抑制肝癌的發(fā)生[60]。上述研究表明,EGCG可能會通過下調(diào)EGFR的表達(dá)而發(fā)揮抑制VEGF的作用,最終抑制癌組織的血管生成。
1.4 誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡
細(xì)胞凋亡被認(rèn)為是一種正常的生物學(xué)現(xiàn)象,凋亡是維持機(jī)體正常生理平衡的重要過程,在特定內(nèi)源、外源信號的誘導(dǎo)下被激活,是一種由細(xì)胞內(nèi)凋亡系統(tǒng)精細(xì)調(diào)控而發(fā)生的程序性死亡,能夠有效清除不必要或受損的細(xì)胞,在機(jī)體的發(fā)育過程中扮演著重要角色。引起惡性腫瘤的原因之一是腫瘤細(xì)胞喪失自發(fā)凋亡能力,所以最有效的抗癌途徑之一可能是誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡,目前大多數(shù)化療藥物都是通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡達(dá)到清除腫瘤細(xì)胞的作用。EGCG的抗腫瘤作用與其誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡有關(guān),其誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的具體途徑與細(xì)胞類型、狀態(tài)、信號途徑中效應(yīng)器活性及功能等有關(guān)。
1.4.1 線粒體途徑 線粒體途徑在細(xì)胞凋亡中發(fā)揮著非同尋常的作用,眾所周知線粒體是真核細(xì)胞的能量代謝中心,也是ROS的主要代謝部位[61],因此若線粒體受損,最直接的結(jié)果是細(xì)胞正常功能的喪失。過多的ROS會改變線粒體的通透性,導(dǎo)致具有水溶性的細(xì)胞色素C(CYC)釋放到細(xì)胞質(zhì),同時線粒體正常的跨膜電位(Δψm)也將受到破壞,最終活化caspase級聯(lián)造成細(xì)胞凋亡[62]。Li等[63]研究發(fā)現(xiàn),體外用EGCG處理肝癌SMMC 7721細(xì)胞后,CYC從線粒體被釋放到細(xì)胞質(zhì),Δψm衰減,Bcl-2家族蛋白發(fā)生改變,caspase-3和caspase-9蛋白活化,最終誘導(dǎo)SMMC-7721細(xì)胞凋亡。EGCG在癌細(xì)胞中存在促氧化性,EGCG可通過促進(jìn)ROS的生成,引起氧化應(yīng)激導(dǎo)致線粒體釋放CYC,并激活caspase-3,最終誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞凋亡[64]。
1.4.2 Bcl-2途徑 Bcl-2是一種常見的凋亡抑制基因(凋亡抑制基因家族有Bcl-2、c-myc等,促進(jìn)細(xì)胞凋亡的基因有Fas、Bax、Bak、p53等),在生長旺盛的細(xì)胞及多數(shù)腫瘤細(xì)胞中均有表達(dá)或異常表達(dá),其過度表達(dá)可使正常的細(xì)胞凋亡受到抑制從而延長細(xì)胞壽命[65],使本應(yīng)死亡的細(xì)胞繼續(xù)生存,最終導(dǎo)致細(xì)胞過度增殖而引發(fā)癌變。細(xì)胞內(nèi)Bcl-2和Bax的表達(dá)比率決定細(xì)胞是否存活,兩者比率升高,細(xì)胞不易發(fā)生凋亡,若比率降低則引起細(xì)胞凋亡。在EGCG對宮頸癌HeLa細(xì)胞凋亡的研究中發(fā)現(xiàn),EGCG可以通過調(diào)節(jié)Bcl-2家族蛋白的表達(dá)激活capsase的活性,使Bax蛋白表達(dá)量升高,并下調(diào)Bcl-2蛋白的表達(dá),使得Bcl-2/Bax值減小,并呈劑量依賴性,提高capsase-3的表達(dá)水平,最終誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[66]。
1.4.3 溶酶體途徑 溶酶體具有大量的酸性水解酶,可將大分子和非功能細(xì)胞器分解成小顆粒,并將其作為新材料加以利用。正常情況下,溶酶體蛋白酶保存于溶酶體中。然而,溶酶體膜損傷會導(dǎo)致溶酶體膜浸透性(LMP)增強(qiáng),導(dǎo)致酸性物質(zhì)和蛋白酶釋放,過度的溶酶體膜損傷可導(dǎo)致細(xì)胞死亡。LMP介導(dǎo)的細(xì)胞死亡是依賴于組織蛋白酶而不是caspase[67]。EGCG可通過組織蛋白酶-D胞質(zhì)轉(zhuǎn)位(cathepsin-D cytosolictranslocation)和胞質(zhì)酸化(cytosolicacidulation)等方式觸發(fā)LMP,然后將溶酶體蛋白酶釋放到胞質(zhì)中,誘導(dǎo)人宮頸癌HeLa細(xì)胞死亡[68]。ROS是LMP的主要誘導(dǎo)因子,EGCG的促氧化特性導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)ROS形成,進(jìn)而觸發(fā)LMP和胞質(zhì)酸化,最終促進(jìn)細(xì)胞凋亡[68]。
1.4.4 其他 EGCG也可通過一些細(xì)胞信號傳導(dǎo)通路發(fā)揮其誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡的作用。①p53信號通路:在正常的細(xì)胞周期中,p53蛋白通過阻止細(xì)胞從G1期進(jìn)入S期而使得受損的DNA或染色體得以修復(fù);而當(dāng)DNA或染色體的損傷過于嚴(yán)重時,p53可觸發(fā)凋亡機(jī)制清除受損細(xì)胞,最終發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。EGCG通過誘導(dǎo)p53的活性并調(diào)節(jié)p53下游靶點(diǎn)如Bax蛋白等,誘導(dǎo)p53介導(dǎo)的細(xì)胞死亡,大多數(shù)研究都將此歸因于p53的絲氨酸殘基的磷酸化[18]。②死亡受體途徑:死亡受體是一組細(xì)胞表面標(biāo)記,屬于腫瘤壞死因子受體超家族(TNFR),其與相應(yīng)的配體結(jié)合后,可將凋亡信號向細(xì)胞內(nèi)部傳遞,導(dǎo)致活化的caspase蛋白酶酶解相應(yīng)底物,最終引起細(xì)胞凋亡,F(xiàn)as是腫瘤壞死因子受體(TNFR)中的一員,F(xiàn)as-Fas配體系統(tǒng)是細(xì)胞凋亡過程中的主要途徑之一[69]。研究表明EGCG通過死亡受體通路和線粒體通路,上調(diào)Fas和Bax表達(dá),下調(diào)Bcl-2表達(dá),激活caspase-8、9,誘導(dǎo)淋巴瘤細(xì)胞凋亡[70]。此外,EGCG還可以調(diào)節(jié)絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路[71]、磷脂酰肌醇-3-羥激酶(PI3K)/Akt通路[72]、核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)/抗氧化反應(yīng)元件(ARE)信號通路[73]、Wnt通路[74]和Notch通路[75]等其他信號傳導(dǎo)通路,通過影響基因表達(dá)或蛋白質(zhì)磷酸化等影響細(xì)胞功能,最終誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。
1.5 調(diào)節(jié)microRNA的表達(dá)水平
MicroRNA是一類長度為22~23個核苷酸組成的內(nèi)源性非編碼單鏈RNA分子,可通過與靶基因3’非編碼區(qū)的不完全互補(bǔ)配對,從而調(diào)控基因的表達(dá),導(dǎo)致mRNA降解或蛋白質(zhì)翻譯受到抑制。目前,已知有超過2 000種microRNA控制著約1/3的人類基因[76]。MicroRNA在生物體內(nèi)保守,參與多種病理、生理過程,研究發(fā)現(xiàn)其與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[77]。在人類的許多癌癥類型中發(fā)現(xiàn),一些抑癌或致癌的相關(guān)基因發(fā)生失調(diào),microRNA可以靶向作用于這些基因[78]。眾多microRNA可對一些癌變進(jìn)程產(chǎn)生影響,如細(xì)胞增殖和分化、細(xì)胞凋亡和轉(zhuǎn)移、細(xì)胞耐藥性的產(chǎn)生等,因此,microRNA成為腫瘤治療的重要靶標(biāo),藥物調(diào)控microRNA已成為癌癥研究的一個新興熱門領(lǐng)域。MicroRNA可發(fā)揮抑癌或致癌活性,即microRNA可分為抑癌性microRNA和致癌性microRNA。
EGCG可調(diào)節(jié)多種microRNA從而發(fā)揮其抗癌活性。目前的多數(shù)研究是利用EGCG上調(diào)抑癌性microRNA的表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)在非小細(xì)胞肺癌A549/CDDP細(xì)胞中,抑癌性miR-485的表達(dá)顯著降低,而過表達(dá)的miR-485可降低A549/CDDP干細(xì)胞特性,EGCG可上調(diào)miR-485的表達(dá),從而抑制A549/CDDP干細(xì)胞特性[79]。胰島素樣生長因子-2結(jié)合蛋白(IGF2BPs)是一種致癌的RNA結(jié)合蛋白,研究發(fā)現(xiàn)IGF2BPs在肝癌細(xì)胞中過表達(dá),最近證實(shí)IGF2BPs是抑癌性miR-1275的直接靶點(diǎn)。EGCG處理肝癌細(xì)胞可顯著上調(diào)miR-1275表達(dá),從而抑制IGF2BPs mRNA表達(dá)[80]。EGCG通過上調(diào)抑癌性miR-1的表達(dá)抑制骨肉瘤細(xì)胞的生長,還可通過上調(diào)抑癌性miR-126的表達(dá)誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞凋亡[81-82]。EGCG處理前列腺癌細(xì)胞后,致癌性miR-21和AR(雄激素受體)信號被抑制,而抑癌性miR-330表達(dá)被上調(diào),最終抑制前列腺腫瘤生長[83]。EGCG還可下調(diào)致癌性microRNA的表達(dá)從而發(fā)揮抗癌作用,如EGCG可下調(diào)肝癌HepG2細(xì)胞中的致癌性microRNA(miR-30、miR-453)等[84]。EGCG還可下調(diào)非小細(xì)胞肺癌A549細(xì)胞中的致癌性miR-98-5p,引起順鉑對這些腫瘤細(xì)胞的敏感性,起到輔助增敏作用[85]。EGCG和維甲酰酚胺聯(lián)合作用于人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞,可下調(diào)一些致癌性micro RNA(miR-92、miR-93、miR-106b)的表達(dá)[86]。
2 改善EGCG生物利用度的策略
EGCG在癌癥的預(yù)防及治療方面均具有巨大的潛力,但其生物利用度低、生理環(huán)境下易分解、體內(nèi)吸收緩慢的特點(diǎn)限制了其在臨床中的作用。EGCG的口服生物利用度受多因素影響,如pH、生物代謝轉(zhuǎn)化、金屬離子、溫度和氧濃度等[84]。因此,急需采取措施來提高EGCG的口服生物利用度、穩(wěn)定性和治療效果。目前采取的策略主要包括:(1)設(shè)計(jì)和開發(fā)有效的遞送系統(tǒng),如納米顆粒,此方法有助于提高EGCG的生物有效性及利用度;(2)EGCG與其他藥物和治療方法的聯(lián)合使用,相比于單獨(dú)使用藥物,這種聯(lián)合作用產(chǎn)生更有效的治療效果;(3)結(jié)構(gòu)修飾,合成更多基于EGCG的類似物或前體藥物,以找到更有效、穩(wěn)定、特異的活性分子。
2.1 納米粒子
近些年來,納米材料技術(shù)的發(fā)展為充分利用發(fā)揮EGCG 的抗癌活性提供了新的研究方向。經(jīng)納米封裝后,納米級EGCG微粒較普通EGCG具有更大的優(yōu)勢,其不僅可改善其脂溶性、穩(wěn)定性及抗氧化性等,還具備靶向性輸送、緩釋藥物、延長半衰期及降低毒副作用等優(yōu)點(diǎn)。目前研究開發(fā)出的納米級EGCG主要有以金屬為載體的納米粒、以聚合物為載體的納米粒、以脂質(zhì)體為載體的納米粒和其他載體的納米粒。
2.1.1 金屬納米粒子 納米金粒子是研究最多的金屬納米粒子,具有體積小,能穿透組織并聚集在腫瘤部位及具有光學(xué)性質(zhì),可用于光熱抗癌治療等諸多特點(diǎn)[87]。納米金粒子與EGCG結(jié)合治療癌癥效果明顯。此外,EGCG-納米銀粒子[88]和EGCG-納米鎘粒子[89]也得到了開發(fā)。
2.1.2 聚合物納米粒子 聚合物納米粒是由高聚物組成的實(shí)體結(jié)構(gòu),特別適合于水溶性差的藥物。聚合物EGCG納米粒應(yīng)用研究也較多。聚合物納米?赏ㄟ^淋巴細(xì)胞釋放治療藥物以此免受肝代謝,還可在腸道高pH值和酶的環(huán)境中保護(hù)藥物使其產(chǎn)生穩(wěn)定藥效,還具有高滲透性的特點(diǎn)。常見的封裝材料有殼聚糖、聚乳酸(PLA)、聚乙二醇、聚乳酸羥基乙酸共聚物(PLGA)和明膠等。
2.1.3 脂質(zhì)體納米粒子 脂質(zhì)體是磷脂雙分子層分散在水中自然形成的多層囊泡,這種結(jié)構(gòu)特性使得親脂性和親水性藥物得以包封。脂質(zhì)體具有生物可降解性、低毒性、靶向性和緩釋性的特點(diǎn)。研究顯示EGCG脂質(zhì)體的抗癌效果明顯好于EGCG。
2.1.4 其他納米粒子 目前一些其他類型的材料也用于EGCG納米顆粒的設(shè)計(jì),如碳水化合物和蛋白等。
不同類型的納米級EGCG的抗癌活性見表1。
2.2 與其他物質(zhì)聯(lián)合作用
目前最重要的癌癥治療方法是化療,但是某些化療藥物的副作用極大降低了人們的生活質(zhì)量。因此,急需開發(fā)低副作用的化療藥物,而另一種有效的方法是尋找具有協(xié)同作用的藥物以減少化療藥物的副作用。EGCG具有安全性高、易獲取、多靶點(diǎn)和多通路的優(yōu)點(diǎn),這種特性使其成為輔助治療癌癥的較佳選擇。EGCG與其他抗癌藥物或癌癥治療方法聯(lián)合使用,可產(chǎn)生協(xié)同增效、減少毒副作用和降低耐藥性等效果。
EGCG可作為一種輔助劑與多種抗癌藥物或治療手段產(chǎn)生協(xié)同增效的作用,如芳香維甲酸類藥物Am80、阿霉素、紫杉醇、多西他賽、無創(chuàng)低強(qiáng)度脈沖電場(PEF)和放療等;煶R鹞改c毒性、腎毒性、心臟毒性和肺纖維化等不良反應(yīng),EGCG聯(lián)合化療可減輕抗癌藥物的副作用,如順鉑、喃氟啶和阿霉素等。耐藥性是癌癥治療的典型的障礙,EGCG在藥物聯(lián)合使用中的另一重要作用是降低癌細(xì)胞對藥物的耐藥性,如三苯氧胺和奧沙利鉑等。然而,EGCG與抗癌藥物結(jié)合使用還可能產(chǎn)生降低抗癌療效的作用(表2),表明在這些藥物治療期間應(yīng)禁用綠茶產(chǎn)品。
EGCG在改善患者臨床癥狀和化療后生活質(zhì)量方面發(fā)揮了不容忽視的作用。EGCG 與其他物質(zhì)或治療手段的協(xié)同作用也是通過干擾腫瘤細(xì)胞的生長、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和作用于信號途徑等重要機(jī)制實(shí)現(xiàn)的,而不同作用方式的協(xié)同作用為癌癥的治療提供了新的思路和理論基礎(chǔ)。
2.3 結(jié)構(gòu)修飾
EGCG分子結(jié)構(gòu)中含有多個活性酚羥基,這些酚羥基在中性或堿性介質(zhì)中易發(fā)生去質(zhì)子化反應(yīng)而迅速分解[115],這使得其存在脂溶性差、生物利用度低、生理環(huán)境下易分解、體內(nèi)吸收緩慢等缺點(diǎn),從而嚴(yán)重降低了其生物活性及利用率,這都嚴(yán)重限制了EGCG的應(yīng)用和開發(fā)。隨著研究的不斷深入,研究者發(fā)現(xiàn)經(jīng)過一定的結(jié)構(gòu)修飾所獲得的EGCG衍生物具有更好的穩(wěn)定性,生物利用度也顯著改善,新基團(tuán)的引入賦予新的生理功能,從而擴(kuò)充了EGCG的適用范圍。目前EGCG的分子結(jié)構(gòu)修飾方法主要分為2類:一是脂溶性衍生化修飾,主要包括乙;图谆;二是水溶性衍生化修飾,主要有糖苷化。
EGCG分子中富含親水性的羥基,因此表現(xiàn)較差的脂溶性,使其較難滲透細(xì)胞膜的雙脂層結(jié)構(gòu),從而降低了EGCG的生理活性[116]。脂溶性衍生化修飾主要是將親脂性基團(tuán)接至EGCG,改善其脂溶性。乙;抢靡阴;M(jìn)行EGCG的分子修飾,從而改善EGCG的脂溶性、穩(wěn)定性及生物利用度。全乙;頉]食子兒茶素沒食子酸酯(乙;疎GCG,AcEGCG),在HeLa細(xì)胞中的測定發(fā)現(xiàn)AcEGCG的抗癌活性大于EGCG,并且AcEGCG與阿霉素聯(lián)用可以明顯提高阿霉素對癌細(xì)胞的抑制作用[117]。甲基化修飾是將EGCG的酚羥基部分或全部轉(zhuǎn)化成甲基醚而生成一系列衍生物。研究表明EGCG的羥基被更穩(wěn)定的甲氧基取代后,其穩(wěn)定性及脂溶性得到提升,進(jìn)而提高衍生物的生物利用度并改善生物活性[118]。
EGCG分子中含有多個疏水性的苯環(huán)影響其水溶性,目前通用的方法是采用糖苷化修飾將親水性的單糖分子接至EGCG分子上,以此提高EGCG的水溶性及其在人體內(nèi)的代謝活性。EGCG經(jīng)糖苷化修飾后,其水溶性提高了50~100倍,葡萄糖苷元的甜味可減輕EGCG的澀味,其抗氧化能力未受影響并提升了穩(wěn)定性,這為EGCG的口服利用研究提供了理論基礎(chǔ)[119]。此外,前體藥物EGCG(peracetate-protectedEGCG,pro-EGCG)通過醋酸乙酯基團(tuán)對EGCG的活性羥基進(jìn)行修飾,合成了過醋酸乙酯保護(hù)的EGCG[120]。模擬體液環(huán)境發(fā)現(xiàn)在pH值8左右的培養(yǎng)基(RMPI)中,pro-EGCG的穩(wěn)定性是EGCG的6倍[120]。研究顯示,在作用于乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞時,pro-EGCG比EGCG具有更顯著抑制作用[121]。
3 展望
過多化學(xué)品的使用給人類健康生存帶來的負(fù)面影響逐步擴(kuò)大,造成當(dāng)代社會癌癥的發(fā)病率日益上升,各類癌癥已成為人類健康的頭號殺手,傳統(tǒng)治療手段不僅價(jià)格昂貴而且造成不同程度的副作用,影響患者的生活質(zhì)量[122-123]。天然產(chǎn)物EGCG因其副作用小和抗癌活性良好而受到關(guān)注。隨著研究的深入,EGCG的抗癌活性逐漸被發(fā)現(xiàn),如圖1所示,其可從抗氧化、促氧化、阻滯腫瘤細(xì)胞周期、抑制腫瘤血管生成、誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡及調(diào)控microRNA等方面多途徑、多靶點(diǎn)地發(fā)揮防癌抑癌作用。
目前利用氧化應(yīng)激應(yīng)對癌癥的策略主要包括:在預(yù)防癌癥發(fā)生的階段增強(qiáng)內(nèi)源性抗氧化能力,在癌癥治療的階段提高ROS水平致使癌細(xì)胞死亡,具有抗氧化性及促氧化性的EGCG較好地適配了此策略。高濃度的EGCG治療癌癥是目前存在的一種趨勢,然而由于細(xì)胞類型和細(xì)胞情況的不同,依賴EGCG濃度抗癌的數(shù)據(jù)很難進(jìn)行分類,因此還需在代表不同癌變階段的動物模型中進(jìn)行細(xì)致的劑量反應(yīng)及機(jī)制研究。此外,EGCG從促生存到促凋亡的機(jī)制尚不清楚,有研究指出這可能與快速的細(xì)胞代謝和不受調(diào)控的信號通路有關(guān),這些通路為EGCG誘導(dǎo)產(chǎn)生ROS提供了一個特殊的微環(huán)境[31],而這種假設(shè)仍需進(jìn)一步研究論證。EGCG抗癌作用具有多通路和多靶點(diǎn)的特性,在每個通路中都有EGCG可作用的靶點(diǎn),而EGCG作用于某些通路的具體機(jī)制仍不清楚,未來需要構(gòu)造更加完善的模擬環(huán)境來深入研究其在人體中的系統(tǒng)作用機(jī)制,還應(yīng)探索發(fā)現(xiàn)可被EGCG調(diào)控的新通路,進(jìn)而繪制更完善的EGCG介導(dǎo)的抗癌細(xì)胞信號通路圖譜,為靶向治療提供更多的可能性。此外,EGCG具有細(xì)胞類型和環(huán)境特異性反應(yīng),因此,未來需要確定更多的對EGCG生理濃度有反應(yīng)的分子靶點(diǎn)或生物標(biāo)記物。
EGCG分子機(jī)制的研究為其實(shí)際抗癌應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ),然而EGCG在應(yīng)用中存在生物利用度低的問題,為解決此問題,相關(guān)研究已取得了一定進(jìn)展,其中一部分歸功于納米粒載體系統(tǒng)的發(fā)展,更重要的是以納米粒為基礎(chǔ)的靶向治療是克服傳統(tǒng)化療藥物特異性差的具有前景的治療策略。通過在納米粒上加入一種特定的配體來進(jìn)行主動靶向治療有望成為最有效的治療方法。就生物學(xué)靶點(diǎn)而言,腫瘤相關(guān)抗原似乎是進(jìn)行治療干預(yù)的較佳靶點(diǎn)。這些生物偶聯(lián)物的臨床應(yīng)用有望很快實(shí)現(xiàn)。盡管這些藥物載體系統(tǒng)為靶向抗癌治療提供了更多的選擇,但理解這些載體的內(nèi)在特征是一個亟需解決的問題,因此,研究人員在未來應(yīng)投入更多的精力來開發(fā)新型的EGCG載體,以探究載體藥物的藥物動力學(xué)和治療效果及其靶向性。此外,納米技術(shù)支持的封裝系統(tǒng)存在局部過量效應(yīng)及相關(guān)的安全問題,因此,應(yīng)深入探究確定納米粒中EGCG的實(shí)際劑量與其實(shí)際的藥理作用之間的關(guān)系;熀头暖熤委煱┌Y具有時間依賴性及各種副作用,甚至導(dǎo)致患者終止治療,克服這一缺陷的一個策略是開發(fā)更多的可與EGCG聯(lián)合的新組合療法,以減少常規(guī)抗癌藥物或方法的副作用。此外,使用EGCG前藥如pro-EGCG可有助于解決的生物利用度低問題,但還需要進(jìn)一步的研究。分子修飾雖然能夠獲得既定的目標(biāo)產(chǎn)物,但是空間結(jié)構(gòu)的改變與功效的內(nèi)在關(guān)系仍需進(jìn)行深入研究。未來的研究不僅需要充分闡明EGCG的分子機(jī)制,還需要設(shè)計(jì)更多的策略來開發(fā)應(yīng)用EGCG,使其成為更好的癌癥預(yù)防和治療藥物。
參考文獻(xiàn)(略)
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