表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)的体内外转化及产物活性研究进展
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研究进展
天然产物研究与开发NatProdResDev2010。22:351-355,318
文章编号:1001-6880(2010)02-0351-06
表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)的
体内外转化及产物活性研究进展
李博,吴媛媛,屠幼英’
浙江大学茶学系,杭州310029
摘要:表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)是绿茶中含量最为丰富、性质最为活泼的儿茶索类物质。体内外转化研究发现,其在体内外可转化为多种产物,其中一些较EGCG具有更高的生物活性。这些研究对于明确茶的保健机理、开发新药具有重要意义。
关键词:表没食子儿茶素没食子酸酯;转化;生物活性中图分类号:Q59l;R285
文献标识码:A
ResearchProgress
of(-)-Epigallocatechin-3-gallate
Transformation/nvitroandinvivoandBioactivitiesofItsProducts
UBo,WUYuan yuan,.I’UYou—ying’
Department
of
Tea
Science,撕略Univen毋,Hangzhou,310029,China
principal
Abstract:(一) Epigalloeateehin-3-gallate(ECA:G),the
greenhigher
eateehin,isthemostabundantandactiveconstituentin
tea.ManycompoundsderivedfromEGCGhavebeenfoundinvitroandinvivosystemsandsometimespossess
activities咖paredwith
tea
EGCG.Alldrugs.
these麟ea∞l地8
8地neeem脚'y
to
investigate
the
mec崩s鹏of
the
health
functionof
anddevelop
new
Keywords:(-)-Epigalloeateehin-3一gallate;transformation;bioactivity
儿茶素是茶叶中多酚类物质的主体,具有抗氧化、抗突变、防辐射、抗菌消毒等活性,并对多种疾病如癌症、心脑血管疾病、糖尿病、炎症等有预防保护作用¨.2l,是茶叶的重要功能成分。对儿茶素转化的研究主要包括茶叶加工过程中的酶促氧化还原和体外细胞及动物和人体内代谢的研究。近年发现儿茶素的氧化聚合产物具有多种生物功能,且某些方面的生物活性高于儿茶素各单体∞o;儿茶素的代谢途径多样,对其生物学功能的发挥具有重要作用}4J。
表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)占茶鲜叶中儿茶素含量的45%一65%bI,是研究茶色素形成途径、茶叶医药保健机理的理想单体成分。李大祥等对儿茶素的氧化机理做了详尽的总结【6l,其中EGCC可发生苯骈环化(茶黄素)、氧化聚合等多种反应。许多生物活性试验表明,EGCG在相对较高浓度下能够抑制多种疾病相关靶标,干扰细胞病程。
同时EGCG的代谢产物可能具有更强的生物活性,其在体内组织细胞中的积累浓度可能远远高于临床
中的血清样本¨1。
对儿茶素生物转化及生物利用度的研究有助于明确其作用机理,进行相关新药、保健品及化妆品的研制开发。本文就近年来EGCG的体内外转化研究及其产物的生物活性做~综述,并对茶叶功能成分的研究做迸一步展望。1
EGCG的体外转化
众多研究发现EGCG的体外转化产物非常复
杂。结构难以确定。至今已明确的体外转化产物见图1。EC,CG是对碱性条件十分敏感的儿茶素,在体外模拟的胃和小肠的消化系统中生成TheasinensinA、D和P2,两个EGCG分子反应生成P2的结果是净损失两个氢原子和一分子甲醛。在肠液中,补.
easineminA生成最快,5
min时达到最高值,之后逐
收稿日期:2009..02-25
接受日期:2009-05-20
渐减少,TheasinensinD和P2形成较慢,最终P2产
通讯作者Td:86-571-86971743;E mail:youym@zju.edu.∞
量最高。与在肠液中相比,在小鼠血浆中EGCG的消耗及产物的生成都相对较慢,最终Theasinensin
A
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天然产物研究与开发
产量较肠液中低,TheasinensinD和P2较高。有研
Oolongtheanins,P2结构与Oolongtheanin相似,可能
究推测Theasinensins通过脱氢和脱羧进一步形成
由TheasinensinA转化而来‘8 91。
OH
图1
EGCG的体外转化产物
Fig.1
transformedproductsofEGCG/nv/tro
Sang等认为自氧化和差向异构是影响EGCGEGCG在细胞中的浓度。进一步研究表明,EGCG稳定的主要因素。EGCG在细胞混合培养基Ham’s在活性氧或酶的作用下转化为醌或半醌类物质,与
F12和RPMI-1640中(50:50)半衰期为30
rain,30一
NAC的硫醇基团发生加成反应,生成EGCG-2'-NAC60
rain内主要生成TheasinensinA、P2以及微量的
(5)‘11I。
二者差向异构体。所有产物均不稳定,6h后都未在pH7.4的条件下,EGCG的半衰期为0.56
能检测到。超氧化物歧化酶(SOD)能够抑制二聚体小时。加入金属螯合剂和二乙基三胺五乙酸能够延的生成,表明该过程需要过氧化物介导;用氮气置换长其半衰期,三价铁离子能加速其降解。这表明金出磷酸缓冲液(pH7.4)中的氧气,则没有二聚体生属离子参与EGCG在溶液中的转化。在含痕量金属
成,EGCG十分稳定。由于活体组织中SOD、谷胱甘离子的中性溶液中,EGCG很快通过五种途径反应:
肽过氧化物酶和抗坏血酸的存在以及较低的氧分(1)水解生成没食子酸(Gallicacid);(2)C-2发生压,EGCG发生自氧化的概率很小【IOl。
差相异构生成没食子儿茶素没食子酸酯(GCC);EGCG与N 乙酰半胱氨酸(NAC)的混合物对(3)B环氧化裂解生成EGCG.MOx—M1,并进一步转
肺癌细胞的体外抑制作用大于各单体的效果总和。化为M2;(4)B环氧化偶合生成TheasinensinsA和NAC的存在增强了EGCG的稳定性,同时提高了
.D;(5)B环氧化EGCG—MOx—D1、D2和D3u“。
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李博等:表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)的体内外转化及产物活性研究进展353
EGCG的体外转化产物结构如图I所示。2
理剂量为50或2000mg/kg的小鼠和摄人3g脱咖啡因绿茶的人体尿液样本中却并未发现。表明在
EGCG的体内转化
甲基化、葡萄糖醛酸化、硫酸化是儿茶素生物转
EGCG的日常摄人条件下该类物质不会在人体内达
到可检测水平¨”。
化的主要途径。反应顺序及酶活性的不同影响产物
的结构和数量。连续注射三天EGCG的小鼠血浆中
Kohri等证实EGCG被大鼠小肠内细菌降解为
5一(3’,5’一dihydroxyphenyl)一叮一valemlactone(M—1)和
并未发现其氧化聚合产物,主要代谢产物是单甲基
EGCG(monomethylatedEGCG),单硫酸甲基EGCG(monosulf:ated
methyl
EGC,前者一部分在小肠黏膜或肝部转化为5一(5
hydroxyphenyl)一3,-valerolactone
7一
3'-O-fl—glucuronide
EGCG),单葡糖苷EGCG
EGCG)。其中单甲基
EGCG
(M-2),另一部分与EGC随粪便排出体外。M-2进入血液,最终随尿液排出Ll¨。
在人的血浆和尿液中发现EGCG的主要甲基化
(monoglucuronideEGCG),单葡糖苷甲基EGCG(monoglucuronide
methyl
EGCG和单葡糖苷EGCG主要是4”一O—methyl
和4"-0一ducuronyl
EGCG‘13l。
产物为4’,4”一二一甲基一EGCG(4’,4"-DiMeEGCG),EGCG在血浆中远高于4’,4“一DiMeEGcG,后者在尿液中浓度更高,这可能是人肾中儿茶酚一O一甲基转移酶(COMT)活性较高的缘故。单甲基EGCG在人的血浆和尿液中含量很少,而在小鼠中却是主要的
EGCG甲基化产物。这一结果可能是由于物种间的
Kida等在大鼠胆汁中发现了五种EGCG代谢
产物,3-0一methyl.EGCG、4.0.methyl.EGCG、3-0.
methyl—EGCG、4-0一methyl ECCG、4.4一di一0 methyl—
EGCG。其中4一O—methyl.EGCG和4,4…di
的形式存在【l引。
0methyl.
EGCG只以硫酸化的形式存在,其余三种代谢物以葡萄糖醛酸化、硫酸化或硫酸盐/葡萄糖醛酸结合物
EGCG在过氧化物酶和过氧化氢酶作用下能够与谷胱甘肽或半胱氨酸生成EGCG硫醇偶合物。在
EGCG处理剂量为200或400mg/kg小鼠尿液中发现2'-cysteinylEGCG和2"-cysteinylEGCG,但在处
差异,也可能是由于人体和动物试验的处理剂量不同。此外在人和大小鼠体内发现了三种EGCG环裂变降解产物(一)-5一(3’,4’,5'-Trihydroxyphenyl)1一
valerolactone(M4)、(一).5-(3’,4'-dihydroxyphenyl)-1一valemlactone(M石)、(-)-5-(3’,5’-dihydroxyphe-nyl).^y.valerolactone(M-67)DTI
o
EGCG的体内转化
产物结构如图2所示。
EGCG:R'-R产R产RfR产RfH
3'-O-methyl-EGCG:Rl=CH,肛R产睁R产R产H4'.-O-methyl—EGCG:R,=睁睁睁即H.RpCH33.Lo朔ethyI--EGCG:Rf=肛R‘=f净RfH.R产CHs4"-O-methyl EGCG:R,=R产R3=睁R产RfH,Fk=CH3
4。.4’'如li-O-methyl—EGCG:R1=R3=R5=fi6=H.Rz=R:-CH3
矿-咖lucuronylEGCG:R1=瞄R产睁即H。睁Glu
础
图2
Fig.2
Z-cysteinylEGCG=R,=R产RfRFfiFH,R.5=cys
T-cystoinyI
EGCG=R1=R产R产睁R产H.Recys
5-(3'.5'-dihydroxyphenylHIvalerolactone:R1=R产0H.Rz=H
5-(5'-hydroxyphenylH-valerolactone3'-O-fl-glucuroaideRt=oGlu,RfH.&;OH5-(3'.4。,5。-Trihydroxyphenyl)-r-valerolactone:R1=Rz=R3=OHs-(3.,4'-dihydroxyphenylH-valerolactone:R产H,R产RpOH
EGCG的体内转化产物
TransformedProductsofEGCGinvivo
3
EGCG转化产物的生物活性
多酚类物质具有多种生物功能,某些方面的活
了多种茶黄素类物质的抗炎和细胞抑制作用,对于一些化合物而言,分子量越大,苯酚基团越多,其抗炎效果较EGCG越好;但对于另一些化合物却并非如此,推测可能是苯骈卓酚酮结构在抗炎过程中起决定性作用‘191。EGCG是绿茶中酚羟基最多的儿茶素类物质,含量丰富,其聚合产物以及苯骈环化产生的茶黄素类物质在很多方面表现出良好的生物活
性与其聚合程度及酚羟基数量呈正相关。如Nakai筹研究了乌龙茶中44种多酚类物质对胰脂肪酶的抑制作用,结果表明,没食子基团的存在和多酚类物质的聚合可以显著提高抑制活性‘培1。Sang等研究
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性。
在抗菌方面,TheasinensinA对金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaul℃us)有一定的抑制作用,且能显
著提高其对口-内酰胺类和氨基糖苷类抗生素的敏感性。当TheasinensinA浓度为3.5×10。5M时,苯
唑西林(oxacillin)、青霉素(penicillinG)、氨苄青霉素(ampicillin)、链霉素(streptomycin)的对金黄色葡萄球菌的最小抑制浓度(MlCs)都显著下降ⅢI。茶黄素对导致龋齿的细菌GTF(葡萄糖基转移酶)有很强的抑制作用,其抑制作用强度为茶黄素一3,3’.
没食子酸酯(TFDG)>茶黄素-3一没食子酸酯(W'2A)>茶黄素-3’一没食子酸酯(TF2B)>茶黄素(TFl)>儿茶素没食子酸酯(CG)>没食子儿茶素没食子酸酯(C,CG)>表儿茶素没食子酸酯(ECG)>表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG);对与龋齿有关的仅-淀粉酶的活性抑制强度为TFDG>TF2A
>TF2B>TFI[2lI。
在抗心脑血管疾病方面,Sugatani等比较了31种多酚类物质(19种从绿茶、红茶和大黄中提取,12种人工合成)对血小板聚集和血小板激活因子(PAF)生物合成的影响,结果表明茶黄素能有效抑制PAF的生物合成及血小板聚集,效果强于儿茶素单体。其中TFDG抑制PAF生成的活性最强,但抑制血小板凝集的能力却低于TFl。Theasinensin
A
体外能有效抑制溶血血小板活化因子乙酰基转移酶
(1ysoPAFAT)的活性,但在细胞中活性较低∞J。三
十六碳烯环氧酶(SE)是胆固醇生物合成中的限速酶,Abe等证实绿茶多酚EGCG、GCG、ECG和n-
easinensinA对该酶都有显著的抑制作用,n—easinensin
A作为绿茶中的微量物质,抑制活性最
高。这可能是绿茶能够降低胆固醇的重要机制之
一【23l
o
在抗肿瘤方面,屠幼英等研究了茶黄素混合物
(ms)及其两个单体(TF2B,TFDG)对人肝癌细胞
BEL-7|402、胃癌细胞MKN-28和急性早幼粒细胞性
白血病细胞LH-60的抑制作用,结果表明TF2B对三种细胞抑制效果明显,TFs和TFDG对BEL-7402和MKN-28也有抑制作用Ⅲl。Pan等报道Th.
easinensinA、TFl和TF2对淋巴瘤细胞系U937都有很强抑制作用,而TFDG和EGCG则相对较弱。
ROS参与诱导过程,同时发现TheasinensinA使质膜不对称性和线粒体跨膜电势降低,细胞色素C从线粒体进入细胞质,激活半胱天冬蛋白酶9和3
(Caspase-9、3),使PARP(polyADP—ribosepolymer-
ase)和DFF45(DNA
fragmentation
factor)水解,最
终激活核酸内切酶,降解染色体。这一报道对茶色
素抗癌机理的研究具有重要意义协l。Hou等发现EGCG对表皮生长因子受体(EGFR)磷酸化的抑制
作用可被超氧化物歧化酶阻断,推测是EGCG自氧化的产物对EGFR磷酸化起作用惭I。此外TFDG
和Epitheaflagallin3-gallate对人食道鳞状上皮细胞
也有较强的抑制作用¨引。YamamotoM.M.等研究了茶多酚对纤维肉瘤细胞HTl080侵袭力的抑制及对基质金属蛋白酶(MMP)的影响,结果表明n-
easinensin
D和TFDG对细胞侵袭力的抑制作用远
低于ECG、EGCG和TFl,后三种物质能够显著
MMP-2和MMP-9的活性,从而抑制肿瘤细胞对基底膜胶原质的降解,减弱其侵袭转移能力。这一结果表明,多酚类物质的生物活性与聚合程度和分子量并无绝对的相关性[271。游离的zn“能够增强
EGCG对前列腺癌细胞PC-3的抑制作用,而znn与EGCG的复合体的抑制能力显著降低。这可能是游
离Zn“有助于EGCG的跨膜ⅢJ。
在抗氧化方面,EGCG的两个邻苯三酚环均能和金属离子形成配位键,但没食子基团(D环)强于B环旧珈I。铁离子螯和及自由基清除能力反映了多酚类物质的抗氧化活性。TheasinensinA、D和P2的铁离子螯和能力均显著高于EGCG。P2清除自由
基的能力显著强于EGCG,TheasinensinA、D活性与
EGCG相近。这提示EGCG在体内外研究中所显示的抗氧化活性有很大一部分要归功于这些聚合产
物【9J。Yoshida等研究了茶中类黄酮抑制细胞低密
度脂蛋白的能力,强弱顺序为TFDG>TFl>EGCG
>EGC>GA,其机理可能是抑制过氧化物的产生并络合铁离子【3¨。TFDG抑制NO的能力也优于TFl、
TF2和EGCG,这与对一氧化氮合成酶的抑制作用有关【32I。Yang等研究表明茶黄素各单体对羟自由基和1,卜二苯基苦基苯肼(DPPH)都有较强的抑制作用,TFDG对H:02在HPF.1细胞中诱导的伤害具有保护作用”31o目前Theasinensins、Theaflavins以及Assamieain类物质已作为脂肪酶抑制剂被日本三得利株式会社申请为专利Ⅲl。
4结语
茶叶的保健功能已得到广泛认可,功能成分也较为明确,但对其功能的研究主要集中在体内外的
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生物活性测定,对体内的代谢转化、分子靶标及相关信号传导的研究有待于进一步深入。EGCG是主要的儿茶素类物质,在绿茶中含量丰富,具有多种生物活性,是研究茶叶保健功能和机理的理想成分。
EGCG的体外转化研究有利于发现新的具有高生物
活性的物质,对开发新药和保健品具有重要意义,同时对其体内代谢研究具有参考价值。EGCG的体内代谢研究是明确其保健机理的必经途径。只有明确了其吸收、分布、生物转化、排泄等问题,才能在器官、细胞和分子水平阐明其保健机理。
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tea
chrome
in
releaseandactivationofcaspase-9andcaspase-3
humanU937cells..,AgdeFoodChem,2000,48:6337-
6346.
flavonoids
on
theabilityofcells
to
oxidizelowdensity
26HouZ,SangS,YouH,盯a1.Mechanismofactionof( )-epi
gallocatechin-3-gallate:auto-oxidation--dependentinactivation
of
lipoprotein.8iochemPharmacol,1999,58:1695-1703.
32LinYL,TsaiSH,Lin-Shi鲫SY,甜a/.Theaflavin-3,3'-digal-
late
epidermalgrowthfactorreceptoranddirecteffects
humanesophageale&rlcerKYSE
on
fromblack
tea
blocksthenitricoxidesynthasebydown—
macrophages.EurJ
growthinhibitionin
150regulating
theactivationofNF kBin
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activities
on
Pharmacol。1999。367:379.388.
of
tea
H,仙哪N,甜耐.Effects
33YangZ,JieG,DoIlgF,税a/.Radical—scavengingabilitiesand
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esters
theinvasionandmatrixmetalloproteinases
in
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