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茶黄素抗肿瘤作用研究进展

2022-06-11陈晓晶朱晋纬周正江余莉惠方崇业

食品工业科技 2022年12期
关键词:黄素细胞周期淋巴瘤

陈晓晶,朱晋纬,张 晨,周正江,余莉惠,方崇业

(云南农业大学茶学院,云南省茶深加工工程技术研究中心,云南昆明 650201)

肿瘤是细胞在致瘤因素干扰下发生基因改变,失去正常的代谢调控而发生异常增生的一种基因病。茶黄素(TFs)是红茶中由黄烷-3-醇转化而来的次生多酚中的一种,其广泛存在于发酵茶中,可作为分子量最小的茶色素,提高红茶浸渍的醇和鲜度,决定红茶的质量和等级。由于茶黄素具有的独特的苯骈卓酚酮结构和较高功能活性的酚羟基团(如图1所示),使其在抗菌、降血脂、抗炎、抗突变性、抗肿瘤等领域表现出良好的活性,被认为是从茶中分离出来的“黄金分子”[1]。

图 1 茶黄素的化学结构[1]Fig.1 The chemical structure of theaflavins[1]

植物源化合物已经被用于生产药物或作为治疗肿瘤的化疗化合物,如紫杉醇和多西紫杉醇等紫杉醇类药物。茶黄素由于其特殊的分子结构特别是其没食子基,可以影响这些酶或相关因子的活性,从而能够发挥一定的抗肿瘤作用,已经有体外细胞培养和动物体内实验证明了茶黄素可以抑制许多肿瘤细胞的增殖、存活和转移,同时促进细胞凋亡,进一步验证了其抗肿瘤潜能,具有深远的研究前景[2]。

1 乳腺瘤

1.1 体外实验

茶黄素能够发挥芳香酶抑制剂的作用,调节诱发乳腺瘤的相关芳香化酶的表达从而达到一定的预防效果,Way等[3]用茶黄素TF1、TF2a/b和TF3处理乳腺瘤细胞MCF7,发现几种单体均可抑制MCF7芳香化酶的活性,促使MCF7细胞发生凋亡,验证了该说法。茶黄素还能够抑制乳腺瘤细胞凋亡并抑制其增殖和转移,温旭烨[4]使用茶叶里的几种化合物对人乳腺瘤MCF-7细胞的作用效果进行研究。结果表明在同等剂量条件下,其对肿瘤细胞的抑制率由高到低排序如下:茶黄素>EGCG>咖啡碱>茶多酚>茶色素>茶氨酸。Adhikari等[5]的研究结果显示了茶黄素以浓度依赖的方式抑制乳腺瘤细胞Wt-p53 MCF-7和ZR-75-1细胞的迁移,同时上调ROS的水平,并进一步增强了MCF-7、ZR-75-1和MDA-MB-231细胞中p53的表达,以及脯氨酸氧化酶的水平,同时降低了表达Wt-p53的MCF-7细胞中MnSOD的水平。在此研究基础上,林玲[6]发现茶黄素对人乳腺瘤细胞MDA-MB-4682呈剂量依赖关系抑制其增殖,并且对其增殖抑制率的影响与茶黄素的干预浓度呈正相关,其对乳腺瘤细胞凋亡的诱导比例为20.66%,与正常组细胞凋亡(3.18%)相比,显著诱导了乳腺瘤细胞的凋亡。以上实验均证明了此说法以此对肿瘤的控制及治疗提供了理论参考和新的方向,但由于均为茶黄素混合物,对其发挥作用的关键成分还没有进一步阐释。Lahiry等[7]使用TF1对两种p53突变型乳腺瘤细胞系MDA-MB-231、T47D以及几种乳腺瘤细胞系(MCF7、MDA-MB-231和ZR-75-1)进行处理,发现MDA-MB-231细胞凋亡的时间依赖性增加并且细胞活力呈剂量依赖性降低,在表达野生型p53的MCF-7细胞中观察到的影响更大,而在p53突变表达的MDA-MB-231细胞中影响较小[8]。该实验具体到了TF1这个单体结构,克服了之前使用化合物的局限,明确TF1对乳腺瘤细胞有明显的诱导凋亡的作用,有助于更加高效的预防或控制乳腺瘤的发生与发展。

1.2 作用机制

茶黄素可增强肿瘤细胞中p53的表达,促进Caspase-3蛋白前体进行活化,减少Caspase-3蛋白的表达水平,进而增加活化后Caspase-3蛋白的表达水平,诱导Caspase级联反应的最后执行[9],以此诱导乳腺瘤细胞凋亡;另外TF1可以使Bax向线粒体的移位增加,同时导致Bax细胞质水平降低,并促进mito-软骨电位的丧失,促使caspase-9、caspase-6和caspase-7的激活,并以不依赖于p53的方式诱导肿瘤细胞凋亡。

2 前列腺瘤

2.1 体外及体内实验

茶黄素可以通过干扰相关蛋白的表达或是抑制线粒体作用及糖酵解途径中的某些介质,如Akt等来抑制癌细胞的营养供应,从而抑制前列腺瘤细胞增殖,以达到阻止其发展成为前列腺癌的目的。Ren等[10]使用茶黄素处理前列腺瘤细胞LNCaP,通过免疫印迹检测到雄激素受体蛋白减少,表明其表达明显受到抑制。Siddiqui等[11]使用TFs分别处理了两种不同的人前列腺瘤细胞系DU145(雄激素无应答前列腺癌细胞)和LNCaP,随后观察到LNCaP和DU145的PI3K和Akt显著抑制以及磷酸化的细胞外信号调节激酶(ERK1/2)显著上调,这项研究也证明了TFs对PI3K/Akt和Erk1/2途径的组成型激活的调节。Kobalka等[12]用TFs处理人前列腺瘤DU 145细胞7 d后,观察到其细胞集落形成呈剂量依赖性减少,说明TFs对前列腺瘤细胞的形成有一定的抑制作用。Prasad等[13]使用TFs处理PC-3细胞后发现其以剂量和时间依赖性的方式导致细胞活力下降,抑制细胞增殖。Chen等[14]研究了茶黄素对PC-3细胞增殖和线粒体的影响,验证了茶黄素可影响PC-3细胞的形态并诱导PC-3细胞凋亡甚至坏死。以上几个实验均证明了该理论,但均未对前列腺瘤发挥了主要作用的关键成分有进一步的阐释,存在一定的局限性。Lee等[15]分别使用TF1、TF2a、TF2b和TF3四种单体处理前列腺瘤LNCaP细胞后,与对照组相比,观察到其活性受到剂量依赖的抑制。四种茶黄素中,TF3对细胞活力的抑制作用最大,TF1的抑制作用最小。茶黄素处理后,睾酮诱导的细胞生长和雄激素受体表达降低。TF3对睾酮介导的雄激素受体表达有最大的抑制作用,同时也抑制睾酮诱导的前列腺特异性抗原(PSA)的分泌。该研究分别使用了四种茶黄素单体对前列腺瘤细胞进行处理,明确了其对前列腺瘤发挥主要作用的关键成分为TF3。Siddiqui等[16]在雄性无胸腺裸鼠体内植入对雄激素敏感的人前列腺瘤细胞CWR22Rnu1,细胞植入两天后,注射茶黄素1 mg/d,观察到其可显著抑制植入的前列腺肿瘤的生长,显著降低血清前列腺特异性抗原的水平。体内实验再次验证了茶黄素对前列腺瘤是具有抑制作用的,为研究其作用机制提供了理论依据。

2.2 作用机制

茶黄素下调前体caspase-3和Bcl - 2蛋白表达,上调活性caspase-3,cleaved PARP和Bax蛋白表达抑制前列腺瘤细胞增殖。研究还发现茶黄素可明显降低肿瘤裂解液中的血管内皮生长因子(VEGF)水平,表明其抑制了血管生成。此外,TFs还可导致肿瘤的显著消退,提示其在人可达到的浓度下具有治疗作用。

3 肺肿瘤

3.1 体外及体内实验

茶黄素可以促进肺肿瘤细胞凋亡或是诱导肺肿瘤细胞周期阻滞抑制肿瘤细胞增殖来对肺肿瘤进行治疗。Yang等[17]用四种茶黄素(21.4% TF1, 29.9%TF2a, 15.2% TF2b, 27.5% TF3)制备茶黄素制剂溶解于乙醇中加入培养基用于四种人肺肿瘤细胞HT-29、NCI-H661、NCIF-H441和NCI-H1299的培养与处理,发现茶黄素可显著抑制细胞生长,降低细胞活力;将H661、H441和HT-29细胞暴露于茶黄素中48 h,发现高剂量的茶黄素(100 μmol/L)明显降低了细胞的存活率;用茶黄素处理H661细胞系,发现高剂量的茶黄素(100 μmol/L)明显诱导细胞凋亡(凋亡率77%)。Ganguly等[18]用茶黄素处理了人非小细胞肺肿瘤(NSCLCs)细胞NCI-H460,通过BrdU标记的增殖细胞测得对照组的增殖指数为24.9,而经过茶黄素处理的增殖指数降低到了10.1。Imran等[19]使用茶黄素处理HT 460人肺肿瘤细胞,结果发现其以剂量依赖性最大程度抑制了HT 460的细胞活性;TFs的处理导致HT 460细胞在G2/M期表现出明显的细胞周期阻滞,诱导了细胞凋亡。Lu等[20]用茶黄素处理了人肺肿瘤细胞WI38VA (由SV40病毒转化的肺成纤维细胞),发现与未转化的WI38VA细胞相比,TF2可剂量依赖性抑制转化的WI38VA细胞增长,并可诱导其全部凋亡,而不影响未转化的WI38VA细胞,这表明凋亡至少部分与TF2的差异性生长抑制有关。以上实验为茶黄素治疗肺肿瘤提供了研究方向,但没有具体明确对肺癌发挥主要作用的关键成分,还有待进一步研究。Li等[21]研究了TF2A、TF3和TF2B+TF3对人肺腺肿瘤细胞SPC-A-1的细胞活力和细胞周期的影响,结果显示TF2B+TF3和TF3对SPC-A-1细胞均有显著的抑制作用。此外,TF3导致G0/G1期细胞数量显著增加,说明TF3可导致显著的G0/G1期细胞周期阻滞。Gao等[22]通过Hoechst 33258染色在激光扫描共聚焦显微镜下分析了经过24 h TF3处理的SPC-A-1细胞的核形态变化,结果发现TF3诱导了SPC-A-1肿瘤细胞的凋亡。这两个实验在已知茶黄素对肺肿瘤有抑制作用的基础上均具体到了茶黄素的某一单体,在对各单体对肺肿瘤的作用的分析与比较后发现对肺肿瘤有主要作用的关键成分是TF2B+TF3和TF3,但是相较之下,TF3不仅能够诱导肺肿瘤细胞凋亡,还可以诱导肺肿瘤细胞在G0/G1期发生周期阻滞,从而更加高效的阻断肺肿瘤发生进程。Banerjee等[23]探究了茶黄素对肺肿瘤形成后初始阶段细胞增殖和凋亡的影响,以及其对实验小鼠模型原位癌的影响。通过免疫组织化学精确检测和定量增殖细胞和凋亡细胞,与对照组相比,茶黄素处理而对肺肿瘤细胞产生的抑制率是72.07%;茶黄素在抑制肺肿瘤细胞增殖的同时还诱导细胞凋亡,对照组的肿瘤细胞凋亡指数为1.86%,而在茶黄素处理组中增加了3.26%。这些结果均表明茶黄素可以下调肺肿瘤细胞增殖并上调细胞凋亡,从而显著抑制小鼠的肺肿瘤的发展过程,为肺肿瘤的预防和治疗提供巨大的研究前景。

3.2 作用机制

茶黄素上调细胞中p53肿瘤抑制基因(p53是一种原型抑癌基因,是人类癌症中最常见的遗传病变,并在超过三分之二的肺癌中发生了突变)的表达,同时下调抗凋亡蛋白Bcl-2和c-Myc来诱导肺肿瘤细胞凋亡。

4 淋巴瘤

4.1 体外及体内实验

茶黄素可以通过增加细胞毒性来抑制淋巴瘤细胞的营养供应,或是干扰细胞内泛素-蛋白酶体途径与20S蛋白酶体结合抑制其活性及诱导淋巴瘤细胞周期阻滞来抑制淋巴瘤细胞增殖从而达到对白血病有一定的治疗作用。Kundu等[24]使用茶黄素处理了人淋巴瘤LH-60和K-562细胞,结果表明茶黄素赋予了LH-60和K-562细胞毒性并抑制其增殖。Halder等[25]用茶黄素处理人淋巴瘤U937和K562细胞,观察到经处理的细胞在G0/G1期出现了细胞周期停滞。Mujtaba等[26]研究了红茶提取物(>80%茶黄素)和纯化的TF1对肿瘤细胞蛋白酶体功能的影响,使用红茶提取物处理人多发性骨髓Arp和Opm1细胞发现其明显抑制纯化的20S蛋白酶体活性;细胞增殖数据还表明,TF1以剂量依赖的方式抑制肿瘤细胞增殖。总之,这些数据表明TF1可能是红茶提取物抑制肿瘤蛋白酶体的原因。这几个实验证明了该理论,但没有对茶黄素化合物各单体对淋巴瘤的作用具体分析比较,只能较为笼统得知茶黄素对淋巴瘤有抑制作用而缺乏对于关键成分的进一步说明。Seaki等[27]用TF1和TF3处理人组织溶解性淋巴瘤U937细胞,对经茶黄素处理后的U937细胞进行溴化乙锭染色,可明显观察到形成的凋亡小体和染色质冷凝增加等细胞凋亡的清晰指标,说明TF1和TF3一定程度上诱导了淋巴瘤U937细胞的凋亡。Pan等[28]用TF1、TF2a/b和TF3处理U937细胞,12小时后结果显示,TF1和TF2a/b对细胞生长的抑制程度大致相同,TF3诱导细胞凋亡的能力则相对较弱,抑制活性与U937细胞呈剂量依赖性,能一定程度降低细胞增殖。与对照组相比,经茶黄素处理后在U937细胞中可以观察到染色体凝聚、DNA片段化以及PARP的切割等形态学变化,说明茶黄素可以诱导U937细胞凋亡。Lung等[29]用四种茶黄素(TF1、TF2A、TF2B和TF3)处理小鼠骨髓淋巴瘤WEHI-3B JSC细胞,结果四种茶黄素均以剂量依赖性方式对WEHI-3B JSC细胞发挥有效的抗增殖和细胞毒性作用,各异构体的相对抗增殖和细胞毒性作用效力如下:TF2B>TF3>TF2A>TF1。Tu等[30]分别用茶黄素复合物(TFs)和茶黄素单体TF-2B处理了急性早幼粒淋巴瘤LH-60细胞,结果发现TF2B能够显著抑制LH-60细胞的生长,而TFs对LH-60细胞活性的影响却很小。以上实验均使用了茶黄素的某一单体成分,在各个单体作用进行了分析比较后,能够明确对淋巴瘤有最大治疗作用的关键成分是TF2B。Lung等[29]分别用四种茶黄素异构体对小鼠骨髓淋巴瘤WEHI-3B JSC细胞进行预处理,然后腹腔注射到同基因BALB/c小鼠中,结果表明TF2B能最大程度地抑制肿瘤的形成,而TF1的作用最差,并且TF2B和TF3降低WEHI-3B JCS细胞在小鼠体内致瘤的能力远强于TF1和TF2A;该体内实验也再次验证了对于抑制淋巴瘤最有效的茶黄素成分为TF2B,为研究茶黄素抗淋巴瘤的机制提供了较为明确的方向。

4.2 作用机制

茶黄素增强了p21、p19和p27的表达,同时抑制了细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)2、CDK4、CDK6、细胞周期蛋白D1和Hsp90的表达,下调Akt信号传导和Akt下游靶点GSK - 3b的磷酸化水平,导致β- catenin表达降低,并上调FOXO1蛋白的表达来诱导淋巴瘤细胞凋亡。

5 卵巢瘤

5.1 体外实验

茶黄素可以通过抑制生长因子受体信号通路介导的细胞增殖即血管生成或是增加细胞毒性来有效抑制卵巢瘤细胞增殖并促进其凋亡来达到治疗卵巢瘤的作用。Ying等[31]研究证实,TF1、TF2a、TF2b和TF3均可显著抑制卵巢瘤细胞OVCAR-3和A2780/CP70的增殖并诱导其凋亡;并且四种茶黄素均优先抑制卵巢瘤细胞,对正常卵巢细胞的细胞毒性很小;随后其通过HUVEC管形成实验和CAM法,发现与对照组形成的高度血管化结构相比,TF3处理后血管密度明显降低,证实了TF3确实抑制了人卵巢瘤OVCAR-3细胞诱导的体内血管生成[32]。Tu等[33]的研究也证实了与正常卵细胞IOSE - 364相比,TF3对卵巢瘤细胞A2780/CP70表现出更强的细胞毒性和有效的生长抑制作用。Pan等[34]检测了TF3在A2780/CP70和OVCAR3细胞中的作用,再次证实了TF3处理后,两株细胞的活力均呈浓度依赖性(0~22.5 mm)下降;随后研究了TF3在A2780/CP70和OVCAR-3细胞中的作用以及相关的潜在机制,结果显示,TF3降低细胞活力和集落形成;荧光显微镜观察到两种细胞系在TF3处理后细胞凋亡增加[35];进一步的研究表明,TF3降低了A2780/CP70 ALDH+细胞的百分比,但以浓度依赖方式增加OVCAR3 ALDH+细胞的百分比,表明与非肿瘤干细胞相比,TF3对A2780/CP70肿瘤干细胞具有更强的抑制作用[36]。Gao等[37]的另一项研究表明,TF3剂量依赖性地抑制OVCAR-3细胞的通过能力,同时上调细胞凋亡。Pan[38]研究了TF2a和TF2b对卵巢瘤A2780/CP70细胞株的抑制作用,在浓度依赖的情况下,TF2a和TF2b处理抑制了细胞增殖,明显增加了LDH释放,并增加了早期和晚期凋亡细胞的百分比。以上实验证明了该理论,并且在已知TF3为抑制卵巢瘤发展的关键成分的基础上多次验证了TF3对卵巢瘤细胞的抑制作用最佳。

5.2 作用机制

所有四种茶黄素衍生物均增加了促凋亡/抗凋亡BCL2家族蛋白的比例,从而激活OVCAR-3和A2780 / CP70细胞的内在途径。但是TF1主要通过内在途径介导凋亡,而TF2a,TF2b和TF3通过内在和外在的凋亡途径触发凋亡。TF3靶向抑制了Akt/mTOR/p70S6K/4E-BP1途径和Akt/c-Myc途径,上调了Bax、Bcl-2相关死亡启动子(Bad)、cleaved caspase-9和-8、DR5和FADD的蛋白表达,同时抑制Bcl-xL和procaspase-9和-8[33]。TF2a下调CDK2和CDK4的表达,上调p21的表达,而TF2b下调CDK2和cyclin E1的蛋白表达,上调p21的蛋白表达。

6 子宫颈瘤

6.1 体外实验

茶黄素可增加子宫颈瘤细胞的凋亡或是通过增加细胞毒性,诱导子宫颈瘤细胞发生周期阻滞。Singh等[39]研究了茶黄素对人乳头瘤病毒阳性Hela宫颈瘤细胞的抗增殖和凋亡作用的机制;结果显示出与对照组和未处理组相比,TFs处理后HeLa细胞显示出浓度和时间依赖性的增殖抑制和凋亡增加。Gosslau等[40]研究发现TF2a/b以剂量依赖的方式诱导HeLa细胞的细胞毒性和细胞收缩;这与较高TF2剂量(100 μmol/L)下的DNA碎片配对。Chakrabarty等[41]的研究中,TF1处理后可诱导HeLa细胞凋亡并降低其存活率;与对照相比,观察到G2/ M期细胞数量更多,线粒体膜电位降低。以上实验在证明该理论的基础上明确了TF2和TF1单体均可有效抑制子宫颈瘤细胞增殖,但仍缺乏各个单体作用的比较,还有待进一步研究发挥作用的关键成分。

6.2 作用机制

TFs通过阻断磷酸化和随后κBα和κBβ亚基抑制剂的降解来抑制Akt和核因子-κB(NF-κB)的激活,从而下调Cox-2。细胞周期蛋白D1(NF-κB的转录靶标)的蛋白水平也显著降低。所以茶黄素可能通过诱导凋亡和调节NF-κB和Akt来抑制宫颈瘤细胞的生长。

7 皮肤瘤

7.1 体外实验

茶黄素对皮肤瘤有一定的抑制作用。Halder等[42]用茶黄素处理人皮肤瘤细胞A431和A375,结果显示茶黄素以剂量依赖的方式降低了其细胞存活率,同时促进了凋亡和DNA片段化;而相同条件下,茶黄素不能诱导正常人表皮NHEK细胞凋亡。Bhattacharya等[43]用茶黄素处理A375细胞后,发现其细胞活力降低。Liang等[44]用TF1、TF2a、TF2b和TF3分别处理A431表皮样瘤细胞后发现,TF3对细胞生长的抑制作用最大。Mizuno等[45]用TF3处理人A431表皮样瘤细胞后发现EGFR在EGFR过表达细胞中内化;TF3处理显著降低了EGFR的细胞表面表达,与对照组相比减少了50%。以上实验在证明该理论基础上通过各个单体之间的比较,明确了能够对皮肤瘤发挥主要作用的茶黄素成分为TF3,并且明确TF3可以抑制EGFR信号通路介导的皮肤瘤细胞增殖或是促进皮肤瘤细胞凋亡从而对皮肤瘤有一定的抑制和治疗作用,并且其对正常细胞没有毒性作用,为开发安全有效的皮肤瘤预防或治疗的药物提供了依据。

7.2 作用机制

TF3以剂量依赖的方式减少了EGF与其受体的结合,由此TF3可能通过降低EGFR的激酶活性来发挥抗促增殖作用。茶黄素增加磷酸化JNK和p38 MAPK、caspase-3的活性,增强磷酸化MKK3、MKK6、MKK4和ASK1。此外,茶黄素的处理还增加了NAC(抗氧化剂)处理ROS的水平,从而消除了茶黄素对细胞死亡、p-JNK、p-p38、MAPK、p-ASK1和caspase-3活性的影响。p38和JNK的上游调控因子ASK-1可以在茶黄素诱导的ROS对p38和JNK的上调中发挥作用。

8 结肠瘤

8.1 体外及体内实验

茶黄素能有效促进结肠瘤细胞凋亡,或是通过增加细胞毒性,诱导结肠瘤细胞G2/M期细胞周期阻滞来抑制结肠瘤细胞的增殖,由此发挥对结肠瘤的预防和治疗作用。Yang等[17]用茶黄素处理HT-29人结肠瘤细胞后发现茶黄素可显著抑制细胞生长,降低细胞活力,其IC50值约为20 μg/mL。并且高剂量的茶黄素(100 μmol/L)明显降低了细胞的存活率,诱导细胞凋亡,其凋亡指数高达77%。Imran等[19]通过MTT检测发现茶黄素对HCT 116结肠瘤细胞活性有剂量依赖性的抑制作用并导致明显的G2/M期细胞周期阻滞及诱导细胞凋亡。Tan等[46]用茶黄素处理人结肠瘤细胞SW620和SW480后,发现其细胞凋亡增加。Bhattacharya等[47]的研究发现茶黄素可剂量依赖性地诱导HCT-116细胞的细胞毒性,而对正常的胚胎肾细胞HEK-293不产生影响。TF3在细胞培养条件下通常是不稳定的,所以Ding等[48]研究了TF3和O-TF3 (TF3已在37 ℃预孵育3 h)对HCT-116结肠瘤细胞的影响;结果显示TF3和OTF3均抑制细胞生长,诱导细胞凋亡和细胞周期阻滞;但与TF3相比,O-TF3的抗肿瘤作用更大,这表明TF3的降解产物增加了抗肿瘤作用。Lu等[20]的研究表明TF2处理可抑制基础和血清诱导的人结肠瘤细胞Cox-2 mRNA表达[49]。Gosslau等[40]的研究显示,TF2a/b以剂量依赖的方式降低Caco-2和HT-29细胞的活力。Lahiry等[7]用25 μg/mL TF1处理HCT-15和HT-29结肠瘤细胞4~8 h后,结果显示TF1以时间依赖性诱导了肿瘤细胞死亡。以上几个实验分别表明TF1、 TF2或是TF3及其降解产物均对结肠瘤有一定的抑制作用,但缺乏几个单体之间作用差异的比较,还没有具体到对治疗结肠瘤最有效的关键成分的进一步阐述。Bhattacharya等[47]将EAC结肠瘤细胞移植到瑞士雄性白化小鼠体内,随后用茶黄素处理10 d(腹腔注射或口服),结果显示茶黄素减缓了EAC肿瘤异种移植物的生长速率,肿瘤体积和重量减少。腹腔注射和灌胃对肿瘤生长的影响相似;此外,在茶黄素处理的小鼠中,血红蛋白和总红细胞的比例增加,白细胞和多核肿瘤细胞的数量减少;小鼠组织样本中的DNMT活性显著降低,同时DNMT1的表达降低。该体内实验证明了茶黄素对结肠瘤的生长和增殖是具有显著的抑制作用的,对研究其对结肠瘤细胞的作用机制提供理论依据。

8.2 作用机制

TF上调p53、p21、p15和p18,裂解的caspase-3和细胞周期蛋白 D1、D3、CDK4和CDK6的表达,下调细胞周期蛋白E、COX-2、iNOS和ERK1/2的水平来诱导肿瘤细胞凋亡。

9 肝脏肿瘤

9.1 体外及体内实验

茶黄素对肝脏肿瘤细胞有抑制和促凋亡作用。Shao等[50]用茶黄素处理人肝脏肿瘤细胞HCCLM3、Huh-7和LO2后,细胞的存活率降低,HCCLM3和Huh-7细胞凋亡且其迁移受到抑制;结果显示茶黄素处理可以抑制肝脏肿瘤细胞的生长和转移。Tu等[33]分别用TF1、TF2B和TF3处理人肝脏肿瘤细胞BEL-7402,其IC50值分别为180、110和160 μmol/L,相比之下TF2B能够明显抑制BEL-7402肿瘤细胞的生长。以上实验在证实该理论的前提下,分别对茶黄素的几种单体促凋亡作用进行了比较,得出对于肝脏肿瘤最有效的茶黄素成分是TF2B。Shao等[50]将HCCLM3肿瘤细胞移植的小鼠体内后,每日注射茶黄素,结果显示肿瘤大小显著减小,肿瘤组织中凋亡细胞的数量显著增加;茶黄素处理后HCCLM3细胞的转移能力也发生下降。Sur等[51]研究了茶黄素对NDEA诱导同一只小鼠的舌肿瘤和肝脏肿瘤发生的抑制作用;结果表明在舌肿瘤和肝脏肿瘤的所有处理组中,TFs处理降低了增殖细胞的百分比,增加了细胞凋亡;随后其研究了TFs对暴露在NDEA致癌物中的雌性瑞士白化小鼠肝肿瘤发生过程中Wnt和Hh途径的化学预防和治疗效果;结果显示在所有处理组中,TFs处理均降低了细胞增殖,增加了细胞凋亡,提示相关的Wnt和Hh通路基因在肝肿瘤发生过程中可能是重要的[52]。综上所述,茶黄素能抑制肝脏肿瘤细胞增殖,并且能控制肿瘤生长和转移,对研究其作用机制提供了有效的基础。

9.2 作用机制

TFs通过下调β-catenin/激活β-catenin表达和上调sFRP1和APC表达来调控Wnt通路。TFs降低Gli和SMO的表达,同时上调PTCH1的表达来调控Hh通路。TFs进一步降低了细胞周期蛋白D1、c-Myc和EGFR的表达,同时增加了E-钙黏蛋白的表达。

10 鼻咽瘤

10.1 体外实验

茶黄素可显著诱导鼻咽瘤细胞周期阻滞来抑制其增殖,或是诱导鼻咽瘤细胞凋亡而对鼻咽瘤有一定的抑制能力。黄夏宁等[53]研究了茶黄素对人鼻咽瘤细胞CNE1、CNE2的作用及其分子机制;结果显示TFs能够以剂量和时间依赖性抑制CNE1和CNE2细胞的增殖,增加细胞凋亡;并且发现TFs处理后,CNE1和CNE2细胞出现了核固缩等现象,在周期检测中还发现CNE1细胞被阻滞在S和G2/M期,CNE2细胞被阻滞在G2/M期。该实验证明了此理论,但还缺乏对其发挥主要作用的关键成分的研究。

10.2 作用机制

TF能够上调凋亡相关基因bax和caspase-3的表达水平以及细胞周期相关基因p21和p53的表达量,下调bcl-2和survivin的表达水平以及CDK1和CDK2的表达量来降低鼻咽瘤细胞的克隆能力,抑制细胞迁移和侵袭。关于鼻咽瘤的体内实验目前尚无相关报道。

11 食管瘤

11.1 体外及体内实验

TF3能够通过ERK和JNK途径诱导食管瘤细胞凋亡,以达到对食管瘤细胞的抑制作用。Gao等[22]使用TF3与抗坏血酸(VC)组合共同作用于食管瘤细胞Eca-109,结果通过核碎裂和凝结发现TF3诱导了Eca-109细胞凋亡,而VC通过p38途径增强了TF3诱导的食管瘤细胞凋亡,这种作用涉及到了caspase-3和-9的激活。该实验不仅证明了该理论,同时还证明其可以通过与VC结合发挥协同作用进一步增强其诱导食管瘤细胞凋亡的能力,为食管瘤的预防与治疗开辟新方向,但由于缺乏其他单体对食管瘤作用的比较,未能明确TF3就是治疗食管瘤的关键成分。Morse等[54]研究了茶黄素对食道致癌物N-亚硝基甲基苄胺(NMBA)诱导的大鼠食管肿瘤模型的抑制作用;在喂食茶黄素25周后切除食管对肿瘤进行分析,发现高浓度(1200 ppm)的TFs能够明显降低食管肿瘤的多样性;并且360和1200 ppm浓度的TFs均能明显降低食管瘤的形成率。该体内实验明确了茶黄素能够降低食管肿瘤的形成率,为研究其具体的作用机制提供了基础。

11.2 作用机制

茶黄素通过上调caspases-3和-9的活性诱导食管瘤细胞凋亡,并且MAPKs在TF诱导的凋亡中可能发挥作用。

12 胃肿瘤

12.1 体外实验

茶黄素能显著促进胃肿瘤细胞凋亡并抑制其增殖。Hibasami等[55]用红茶茶黄素提取物、TF1和TF3处理人胃肿瘤细胞KATO III,与未处理对照相比,显示出更大的凋亡水平,这可以通过凋亡小体的存在和DNA片段化来证明。Surmi等[56]使用茶黄素处理了人胃肿瘤细胞系AGS,结果发现茶黄素显著抑制了AGS的增殖,并诱导其凋亡。Tu等[33]用TF1、TF2b和TF3对胃肿瘤MKN-28细胞进行处理,结果发现三种茶黄素成分均对MKN-28的增殖有抑制作用,IC50值分别为1.11、0.22和0.25 mmol/L,可以看出TF2b的抑制作用最为明显。以上实验证实了该说法,并且在对各单体作用进行比较后明确了对胃肿瘤有主要作用的茶黄素成分为TF2b。

12.2 作用机制

TFs的存在诱导了ROS的产生,而ROS又随着cyt c水平的升高、caspase-9、caspase-3和PARP切割的激活而改变了MMP。TFs改变了Bax/Bcl2比例,并上调p53的表达。因此,TFs通过线粒体介导通路以及促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白参与诱导胃肿瘤细胞凋亡。而关于胃肿瘤的体内实验目前尚无相关研究报道。

13 结论与展望

茶黄素是化学预防肿瘤的一种非常有前途的药物。目前已有大量实验证明其能降低肿瘤细胞增殖、存活和转移,同时促进细胞周期停滞和细胞凋亡,且在大多数机制研究中发现这些作用与裂解的PARP和裂解的caspase-3、-7、-8、-9水平增加有关,一些研究还证明茶黄素的抗增殖作用与促凋亡蛋白Bax的表达增加以及抗凋亡蛋白Bcl-2的表达减少一致,进一步证实其促进肿瘤细胞凋亡的作用。此外,部分研究表明在肿瘤中均表达上调的磷酸化Akt、磷酸化mTOR和c-Myc水平均显著降低,并且在肿瘤中趋于突变和/或下调的肿瘤抑制因子p53的表达增加了,还有部分研究显示了MMP的表达降低,这可能是茶黄素诱导的迁移和侵袭性降低的原因。尽管如此,目前关于茶黄素抗肿瘤的研究和应用还是存在一定的局限性,主要在于茶黄素的体内生物利用度不高。一般而言,肿瘤细胞必须暴露于微摩尔浓度的茶黄素中才能观察到抗癌效果,但若是直接摄入化合物其本身是无法达到微摩尔浓度的,即便如此,相对于其他一些抗肿瘤药物来说,茶黄素调节信号通路和促进癌细胞凋亡的能力仍不可小觑,只是目前还需要更多的基础研究和临床研究,以最大化茶黄素的生物利用度和生物可溶性[2]。

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