劉苗苗,潘 越,范 鑫,黃峻榕,曹云剛
(陜西科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,陜西 西安 710021)
表沒食子兒茶素沒食子酸酯(epigallocatechin gallate,EGCG)是未發(fā)酵茶葉中的主要活性成分,約占茶葉中兒茶素總量的50%~80%。諸多研究證實,EGCG富含酚羥基結(jié)構(gòu),具有抗氧化、抗紫外線、抑菌、抗動脈粥樣硬化、降血糖血脂、抗癌等廣泛的生物活性。但EGCG的多羥基結(jié)構(gòu)使其存在化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定、極易氧化變質(zhì)、脂溶性差、生物利用度低等問題,且其在體內(nèi)易發(fā)生生物轉(zhuǎn)化或者被腸道菌群降解,因而限制了EGCG的深度開發(fā)利用。
結(jié)構(gòu)修飾是改善EGCG理化特性的有效手段,其中乙?;揎検墙鼇韨涫荜P(guān)注的修飾方法之一。研究表明,EGCG經(jīng)小分子乙酰基(CH—CO—或Ac—)酯化后,脂溶性、穩(wěn)定性及生物利用度均得到改善;同時相比其他修飾基團,乙?;臻g位陰效應(yīng)較小,不會影響周圍酚羥基參與反應(yīng),因而生物活性得以有效發(fā)揮。全乙?;頉]食子兒茶素沒食子酸酯(total acetylated epigallocatechin gallate,AcEGCG)是在EGCG的8 個芳環(huán)氧原子上均引入乙?;纬傻孽ヮ惢衔?。由于EGCG的酚羥基最大程度地受到乙?;谋Wo,因而AcEGCG的脂溶性和穩(wěn)定性顯著提高,其生物利用度更高,且在細胞內(nèi)有效成分的濃度和半衰期也相對較高和較長。就生物活性而言,AcEGCG的抗紫外線、抗癌以及細胞損傷修復(fù)等功能均優(yōu)于EGCG。因此,AcEGCG在保健食品、抗癌藥物、化妝品等方面較EGCG更具應(yīng)用潛力和開發(fā)前景。目前,AcEGCG的來源主要依靠化學(xué)手段合成,但受到工藝、成本及安全性多因素的制約,尚無較為成熟、綠色的制備方法。AcEGCG的生物活性已得到廣泛證實,進一步探究和明確其內(nèi)在作用機制對于AcEGCG的科學(xué)應(yīng)用至關(guān)重要。本文調(diào)研了大量文獻,對現(xiàn)有AcEGCG的合成純化方法進行綜述,論述其優(yōu)勢和不足;同時介紹AcEGCG的理化性質(zhì)以及抗紫外線、細胞損傷修復(fù)、抗炎癥、抗癌等生物活性的研究進展,并對今后AcEGCG的研究及開發(fā)利用提出建議,以期為相關(guān)研究提供參考。
EGCG分子結(jié)構(gòu)中有多個反應(yīng)活性基團和活性部位,其中酚羥基是最具特征性的活性基團。乙?;磻?yīng)是在EGCG芳環(huán)酚羥基的氧原子上引入乙?;戳u基氫原子被?;〈甚ヮ惢衔锏倪^程,因此也稱為酯化反應(yīng),屬于-?;?。該反應(yīng)通常以乙酸酐((CHCO)O)為酰化試劑,反應(yīng)時必須加入路易斯酸或者質(zhì)子酸等催化劑以增強?;噭┑挠H電能力,使反應(yīng)得以順利進行。通過控制反應(yīng)物濃度比、催化劑、反應(yīng)溶劑、反應(yīng)時間等反應(yīng)條件可以調(diào)控EGCG乙?;潭?。當EGCG芳環(huán)的8 個酚羥基被完全?;?,即可生成AcEGCG。目前,AcEGCG的合成主要利用化學(xué)合成法,酶法合成尚處于部分乙?;A段。
化學(xué)合成AcEGCG的反應(yīng)體系中常包含吡啶、乙酸酐以及目標產(chǎn)物AcEGCG等物質(zhì),其組成復(fù)雜,因而需要經(jīng)過系列純化步驟(圖1)。在純化過程中,通常需要依次使用水、碳酸鈉/碳酸氫鈉溶液、飽和氯化鈉溶液、無水硫酸鈉等試劑。水可以終止反應(yīng),因為酸酐遇水生成對應(yīng)的酸,且水也可以洗去催化劑吡啶。碳酸鈉/碳酸氫鈉溶液的主要目的是中和反應(yīng)液中的酸類物質(zhì);飽和氯化鈉溶液可以吸收反應(yīng)液中的水,使有機層澄明;無水硫酸鈉可吸收溶液中多余的水分,再經(jīng)濃縮、干燥得到初產(chǎn)物。初產(chǎn)物經(jīng)柱層析純化后,即可得到純度較高的AcEGCG。
圖1 化學(xué)合成法制備AcEGCG的主要過程[8,13-14]Fig. 1 Preparation of AcEGCG by chemical synthesis method[8,13-14]
AcEGCG的合成主要采用化學(xué)合成法,現(xiàn)有研究大多利用乙酸酐為EGCG的?;噭?,在吡啶催化下直接合成(圖1)。Kohri等于2001年報道了利用吡啶和乙酸酐合成AcEGCG的具體方法:向1 g EGCG(2.18 mmol)中加入14 mL吡啶和16 mL乙酸酐(157 mmol),45 ℃攪拌反應(yīng)20 h。反應(yīng)液經(jīng)預(yù)冷、攪拌、靜置、抽濾后得到白色沉淀,再經(jīng)洗滌、減壓干燥、硅膠柱層析后,獲得1.7 g AcEGCG(2.14 mmol),產(chǎn)物得率為98%。經(jīng)高效液相色譜(high performance liquid chromatography,HPLC)檢測,樣品純度為99%。Lam等在此基礎(chǔ)上,以吡啶為催化劑,將EGCG和乙酸酐在室溫下攪拌過夜后得到AcEGCG,產(chǎn)物得率為82%。隨后Utenova等以N為保護劑,以30 mL二氯乙烷作為溶劑,向70 mg EGCG(0.15 mmol)中加入186 mg,-二甲氨基吡啶(1.52 mmol)和0.14 mL乙酸酐(1.52 mmol),于0 ℃和室溫下分別攪拌1 h和4 h。反應(yīng)液經(jīng)50 mL三氯甲烷稀釋后,用30 mL硫酸銅洗滌4 次,30 mL飽和碳酸氫鈉溶洗滌2 次,濃鹽水洗滌1 次。經(jīng)無水硫酸鎂干燥后減壓蒸干,最后使用HPLC進行純化,共得到66 mg產(chǎn)物,產(chǎn)物得率為55%。
近年來,國內(nèi)學(xué)者也對AcEGCG的化學(xué)合成方法進行了系統(tǒng)研究,酸酐用量、催化劑用量、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度等對AcEGCG的合成和純度均具有重要影響。劉曉輝在乙酸乙酯溶液(200 mL)中依次加入0.920 g質(zhì)量分數(shù)98% ECCG、20 mL乙酸酐和2 mL吡啶,室溫下300 r/min攪拌反應(yīng)5 h,經(jīng)稀酸、飽和碳酸氫鈉溶液洗滌后,產(chǎn)物純度為89.53%,經(jīng)柱層析再純化后,得到純度為96.04%的AcEGCG。王金妮等在500 mL乙酸乙酯中加入3.7 g EGCG、20 mL乙酸酐、20 mL吡啶,于30 ℃下反應(yīng)12 h,經(jīng)體積分數(shù)0.5% HCl溶液、質(zhì)量分數(shù)4%碳酸氫鈉溶液及蒸餾水洗滌,減壓蒸干溶劑后得到AcEGCG產(chǎn)物,經(jīng)HPLC檢測其純度為99%。葉敏通過研究發(fā)現(xiàn)合成AcEGCG的最適條件:184 mg EGCG溶于20 mL乙酸乙酯,酸酐用量是EGCG物質(zhì)的量的80 倍,催化劑用量為100 μL,反應(yīng)時間為5 h。反應(yīng)液經(jīng)水、0.5 mol/L碳酸鈉溶液、飽和氯化鈉溶液反復(fù)洗滌,無水硫酸鈉過濾,真空濃縮及干燥處理后,得到AcEGCG。該條件下AcEGCG純度為98.42%。張建勇等也發(fā)現(xiàn)乙酸酐用量0.4~0.8 mL、吡啶用量0.1~0.2 mL、乙酸乙酯用量5~10 mL、反應(yīng)溫度25~40 ℃、反應(yīng)時間5~9 h的條件有利于取代度7~8的乙酰化EGCG生成。
除以EGCG為反應(yīng)底物與酸酐反應(yīng)直接合成AcEGCG外,也可利用EGCG結(jié)構(gòu)類似物來間接合成AcEGCG。Kuhn等以全芐基化保護的表沒食子兒茶素為原料,通過加入二氯甲烷、甲基化沒食子酰氯、二甲氨基吡啶、氫氧化鉛、甲醇、四氫呋喃、乙酸酐、吡啶等系列試劑,經(jīng)過3 步反應(yīng)后最終生成AcEGCG。
相比直接合成法,間接合成AcEGCG所用化學(xué)試劑較多,步驟繁瑣,不適宜工業(yè)化應(yīng)用。直接化學(xué)合成AcEGCG的體系相對簡單,但也存在一定問題。直接化學(xué)合成法的合成路線較為單一、反應(yīng)耗時長,且酰化位點不明確,導(dǎo)致反應(yīng)所得到的產(chǎn)物多為不同酰化程度的EGCG衍生物的混合物,副產(chǎn)物較多,對產(chǎn)物的純化等后期處理要求較高;另外,?;玫倪拎さ扔卸净瘜W(xué)試劑也給AcEGCG在食品和藥品領(lǐng)域的應(yīng)用帶來不利影響。因此,探究AcEGCG的可控、定向、綠色的合成方法及?;?guī)律是具有潛力的研究方向。
EGCG的酶法乙酰化修飾通常采用脂肪酶。朱松確立了以乙烯酯作為?;w的AcEGCG酶法合成路線,最優(yōu)反應(yīng)條件如下:脂肪酶RM IM的添加量為2.1%(以底物質(zhì)量計),反應(yīng)溶劑體系為乙腈和異丙醇(質(zhì)量比1∶1),EGCG與乙酸乙烯酯物質(zhì)的量比為1∶1,40 ℃反應(yīng)12 h。在該條件下,EGCG乙?;D(zhuǎn)化率為90.32%。經(jīng)高速逆流色譜純化,液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用鑒定,乙?;疎GCG的反應(yīng)產(chǎn)物為單-(5’’--乙酰基EGCG)、二-(3’,5’-2--乙?;鵈GCG)和三-(5’,3’,5’-3--乙酰基-EGCG)取代乙?;疎GCG的混合物(圖2)。可見,目前利用脂肪酶進行EGCG乙?;瘍H能得到部分乙?;a(chǎn)物,鮮見利用酶法制備得到AcEGCG的研究報道。同時,酶法分子修飾EGCG的成本較高,產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率不高,后期分離純化困難,且對于酰化位點的確定也無規(guī)律性的結(jié)論。因此,酶法合成AcEGCG尚需系統(tǒng)深入研究。
圖2 EGCG酶法乙?;a(chǎn)物[19]Fig. 2 Enzymatic acetylation products of EGCG[19]
固體AcEGCG為白色粉末狀物質(zhì)。相比EGCG,AcEGCG的水溶性降低,幾乎不溶于水,油-水分配系數(shù)增大,脂溶性增強,易溶于有機溶劑,但溶解度與溶劑極性并不完全一致,由高到低為甲醚>二乙氧基乙醇>丙氧基乙醇>丁氧基乙醇>乙醇>丙醇>仲丁醇>甲醇>異丙醇>正丁醇>正戊醇>正己醇。在生物活性分析研究中,AcEGCG的常用溶劑為聚乙二醇300/乙醇/吐溫-80/水(2∶1∶0.98∶0.02,/)、二甲基亞砜/氫化蓖麻油/乙醇(60∶20∶20,/)等。另外,AcEGCG的光譜吸收特性較EGCG也發(fā)生顯著變化。紫外光譜全波長掃描結(jié)果顯示,EGCG在210 nm和280 nm波長處有較大吸收,而AcEGCG的最大吸收波長為250 nm。
表1 AcEGCG和EGCG的穩(wěn)定性Table 1 Stability of AcEGCG and EGCG
在模擬人體環(huán)境的培養(yǎng)基質(zhì)(pH 8、溫度37 ℃)中,EGCG在20 min內(nèi)很快降解消失,而AcEGCG在2 h內(nèi)才完全降解,穩(wěn)定性較EGCG提高約5 倍。在人工模擬胃液中,AcEGCG和EGCG均能保持一定的穩(wěn)定性,處理2 h后二者的降解率均維持在10%左右;在人工模擬腸液中,EGCG則迅速發(fā)生變化,處理1 h后在設(shè)定的HPLC檢測條件下幾乎檢測不到,而AcEGCG在處理2 h后,剩余含量仍在50%以上。相比EGCG,AcEGCG的穩(wěn)定性明顯提高,可抵抗光照、溫度、pH值、氧氣等體外環(huán)境以及體內(nèi)腸道環(huán)境的破壞作用,從而有利于機體吸收。
“利平斯基規(guī)則”指出,一個化合物違背以下任意兩條就很難被生物體吸收:相對分子質(zhì)量在500以下;油-水分配系數(shù)小于5;氫鍵供體不超過5 個;氫鍵受體不超過10 個。EGCG分子結(jié)構(gòu)中含氫鍵供體8 個,氫鍵受體11 個,且其極性分子表面區(qū)域較大,因而很難被生物體吸收利用。Nakagawa等研究證實,EGCG的生物利用度極低,小鼠口服EGCG 56 mg 30 min、人口服EGCG 97 mg 1 h后,吸收率僅分別為0.012%和0.32%。除分子結(jié)構(gòu)原因?qū)е碌纳锢枚鹊屯猓珽GCG在體內(nèi)(如肝臟、結(jié)腸等)還會受到葡萄糖醛酸化、甲基化和硫酸化以及微生物降解等作用,進一步導(dǎo)致有效含量的降低。Lu Hong等發(fā)現(xiàn),在人尿苷二磷酸葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶(uridine diphosphate-glucuronosyltransferase,UDPGT或UGT)作用下,EGCG在體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為EGCG-4’--葡糖苷酸、EGCG-3’--葡糖苷酸、EGCG-7--葡糖苷酸等物質(zhì);且3 種人UGT同工酶(UGT 1A1、1A8、1A9)的催化活性均較高。陳欣發(fā)現(xiàn),EGCG在腸道菌群作用下含量迅速下降,代謝轉(zhuǎn)化為沒食子酸、3--甲基沒食子酸或4--甲基沒食子酸、對羥基苯丙酸及表兒茶素沒食子酸酯等物質(zhì)。因此,通過改善EGCG的理化性質(zhì)或減少其生物轉(zhuǎn)化的化學(xué)修飾可能有助于提高其生物利用度。
AcEGCG的脂溶性較好,能夠透過雙脂層細胞膜,在靶向作用點大量聚集,因而生物利用度高于EGCG。Lambert等研究發(fā)現(xiàn),AcEGCG在KYSE150人食管癌細胞和HCT116結(jié)腸癌細胞內(nèi)的濃度是相同處理下EGCG的2.8~30.0 倍,可見其體內(nèi)生物利用度大幅提高。同時,AcEGCG可以抑制脂多糖刺激引起的小鼠RAW264.7巨噬細胞一氧化氮的產(chǎn)生及花生四烯酸的釋放,抑制能力分別是EGCG的4.4 倍和2.0 倍。對小鼠進行灌胃實驗發(fā)現(xiàn),AcEGCG組小鼠血漿中血藥質(zhì)量濃度-時間曲線下面積(area under concentration-time curve,AUC)(反映藥物在體內(nèi)的暴露特性)(AUC=465.0 μg/(mL·min)顯著高于EGCG組(AUC=194.6 μg/(mL·min);小腸和結(jié)腸組織中AcEGCG組AUC分別是EGCG組的2.8 倍和2.4 倍。這充分說明AcEGCG在小鼠體內(nèi)的生物利用度高于EGCG。綜上,乙?;梢栽鰪奅GCG的生物效價及生物利用度。
EGCG在低濃度時具有較好的生物活性,但濃度過高則表現(xiàn)出一定生理毒性。王東旭研究發(fā)現(xiàn),小鼠多次腹水注射55 mg/kg和75 mg/kgEGCG(亞急性模型)以及單次腹水注射200 mg/kgEGCG(急性毒性模型)后,出現(xiàn)昏睡、立毛、弓背和活動減少等毒癥現(xiàn)象;解剖發(fā)現(xiàn)肝臟出現(xiàn)白斑、淤血等損傷變化,且高劑量下更加明顯,表明高濃度EGCG可以引起小鼠肝毒性。雖然按照GB 15193.3—2014《食品安全國家標準 急性經(jīng)口毒性試驗》規(guī)定,EGCG屬于低毒范圍,但其生理毒性在一定程度上影響其開發(fā)應(yīng)用。
AcEGCG的生物安全性也受到關(guān)注。王金妮等對小鼠連續(xù)灌胃AcEGCG和EGCG 14 d,結(jié)果發(fā)現(xiàn)AcEGCG組小鼠無死亡,病理檢查結(jié)果與正常對照組無差異,最大耐受量為8 300 mg/kg,而EGCG組小鼠給藥后第1~5天出現(xiàn)死亡,半數(shù)致死量為761.5 mg/kg。Ou Bingning等在細胞水平探究了AcEGCG的生理毒性,結(jié)果表明AcEGCG對BEL-7402/5-FU的細胞毒低于EGCG??梢?,AcEGCG的生物安全性高于EGCG,因此更具開發(fā)應(yīng)用潛力。
紫外線對機體的損傷主要體現(xiàn)在:一方面,紫外線作為光能量易被DNA、蛋白質(zhì)等直接吸收,造成DNA鏈的損傷及蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的破壞;另一方面,機體在紫外線誘導(dǎo)下會產(chǎn)生大量活性氧(reactive oxygen species,ROS),ROS積累可直接攻擊DNA、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等生物大分子,造成氧化損傷,進而引起一些氧化應(yīng)激類疾病。研究表明,AcEGCG能夠預(yù)防和修復(fù)紫外線造成的機體損傷。在修復(fù)模式中,AcEGCG可抑制因紫外線照射引起的HaCaT細胞存活率下降,且10 μmol/L AcEGCG修復(fù)效果顯著優(yōu)于同濃度EGCG。在預(yù)防模式中,紫外線輻射前施加EGCG和AcEGCG均可有效抑制因紫外線照射導(dǎo)致的細胞存活率下降,顯著提高細胞內(nèi)的抗氧化酶活性,抑制脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛的產(chǎn)生,且一定濃度下,AcEGCG的保護效果顯著優(yōu)于同濃度EGCG。因此,AcEGCG在紫外線損傷預(yù)防及修復(fù)方面具有應(yīng)用潛力。
黑色素細胞損傷、功能消退或數(shù)量減少在白癜風的發(fā)生發(fā)展中占據(jù)重要地位。研究表明,在氧化應(yīng)激條件下,人表皮黑色素細胞的存活率降低,胞內(nèi)乳酸脫氫酶(lactic dehydrogenase,LDH)泄漏量增加,胞內(nèi)ROS水平明顯升高,Caspase-9和Caspase-3表達量升高。目前認為ROS引起的氧化應(yīng)激參與了白癜風的發(fā)病,而抗氧化治療是防治白癜風的有效途徑之一。Wang Siyu等研究發(fā)現(xiàn),40 μmol/L AcEGCG可以提高HO處理下黑色素細胞存活率(91%),顯著高于同濃度EGCG(黑色素細胞存活率67.6%)、全丙?;疎GCG及全丁?;疎GCG。Ning Weixuan等研究發(fā)現(xiàn),AcEGCG對HO誘導(dǎo)的黑色素細胞氧化應(yīng)激損傷有顯著的保護作用。AcEGCG能夠提高細胞存活率,降低LDH泄漏量、細胞內(nèi)ROS產(chǎn)生量以及Caspase-9和Caspase-3表達量,且其活性顯著高于EGCG,提示AcEGCG能夠通過抗氧化應(yīng)激和抗凋亡作用保護人黑素細胞。同時,初步臨床觀察顯示,AcEGCG和EGCG治療白癜風療效與商用藥物愛寧達相當,但AcEGCG起效快、作用濃度低、安全性更佳。因此,AcEGCG可能成為治療白癜風的新藥。
AcEGCG的抗癌活性已得到廣泛證實,其對人子宮內(nèi)膜癌、食管癌、結(jié)腸癌、乳腺癌、宮頸癌、肺癌、肝癌等均展示出較好的抑制活性,且活性均高于EGCG(表2)。AcEGCG的抗癌機制涉及多個方面,包括抑制蛋白酶體、誘導(dǎo)癌細胞凋亡、影響癌癥相關(guān)基因的表達、抑制血管生成等:1)泛素-蛋白酶體通路是蛋白質(zhì)降解的重要途徑,該通路的陰斷可以影響細胞內(nèi)多個短周期蛋白的降解,進而誘導(dǎo)癌細胞凋亡。Lam等研究發(fā)現(xiàn),AcEGCG抑制蛋白酶體和誘導(dǎo)MCF7乳腺癌細胞凋亡的活性強于EGCG,是一種潛在的EGCG蛋白酶體抑制劑和抗癌的藥物前體。Landis-Piwowar等也發(fā)現(xiàn),相比EGCG,AcEGCG對人乳腺細胞MDA-MB-231蛋白酶體抑制活性、生長抑制活性及凋亡誘導(dǎo)活性大幅提高。2)在皮膚腫瘤形成的過程中,腫瘤干細胞標記物CD34的表達是干細胞激活和腫瘤形成所必需的,同時蛋白激酶D1(protein kinase D1,PKD1)對于角質(zhì)細胞的增殖和分化過程均具有重要的調(diào)節(jié)作用。Chiou等研究發(fā)現(xiàn),在多期小鼠皮膚癌變模型中,AcEGCG能夠通過抑制CD34的表達和PKD1的激活有效預(yù)防皮膚癌變。3)血管生成對惡性腫瘤的發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移產(chǎn)生重要作用,因此,抑制腫瘤血管生成是治療腫瘤的重要策略之一。血管內(nèi)皮細胞生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)能夠促進血管內(nèi)皮細胞進行有絲分裂,從而刺激血管的形成。而絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)/細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)信號通路中磷酸化蛋白p-ERK1/2、磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphoinositide-3 kinase,PI3K)/絲氨酸/蘇氨酸激酶(serine/threonine kinase,AKT)信號通路中磷酸化蛋白p-AKT的激活以及缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducible factor,HIF)-1α的高水平表達均可引起mRNA的過度表達。陳潤麗研究發(fā)現(xiàn),AcEGCG通過降低p-ERK1/2、p-AKT以及缺氧條件下HIF-1α的高表達,減少VEGF的分泌,進而抑制人臍靜脈內(nèi)皮細胞的生成,最終抑制人肝癌血管的生成,其抑制作用強于EGCG(表2)。Wang Jianzhang等發(fā)現(xiàn),AcEGCG一方面通過抑制PI3K/AKT/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)/HIF-1α通路,減少VEGFA的分泌;另一方面通過下調(diào)細胞和趨化因子配體12的表達,限制巨噬細胞的遷移和分化,進而抑制腫瘤相關(guān)巨噬細胞分泌VEGFA,通過雙重作用抑制人子宮內(nèi)膜癌血管的生成。
表2 AcEGCG和EGCG的抗癌活性Table 2 Anti-cancer activity of AcEGCG and EGCG
除抗癌活性外,AcEGCG還可通過抗炎作用實現(xiàn)對癌癥的預(yù)防。諸多研究證實,體內(nèi)炎癥是癌變的重要誘因之一,因此炎癥的防控治療是預(yù)防癌癥發(fā)生的重要途徑。Chiou等研究發(fā)現(xiàn),AcEGCG對炎癥性腸病和可能與結(jié)腸炎相關(guān)的結(jié)腸癌具有潛在的預(yù)防效果。相比EGCG,AcEGCG對右旋糖酐硫酸鹽鈉刺激引起的小鼠結(jié)腸縮短、異常隱窩灶和淋巴樣結(jié)節(jié)的形成具有更好的預(yù)防作用。從分子水平看,AcEGCG可以通過抑制組蛋白3賴氨酸殘基9位乙?;⑾抡{(diào)PI3K/Akt/NF-κB磷酸化和p65乙?;⒓せ頔RK1/2信號通路和乙?;艘蜃覧2相關(guān)因子2、上調(diào)血紅素加氧酶-1的表達量,最終降低促炎介質(zhì)水平及抑制結(jié)腸炎的發(fā)生。進一步的研究也證實,飼喂AcEGCG可以顯著降低小鼠結(jié)腸炎驅(qū)動的結(jié)腸癌。
在癌癥治療中,AcEGCG能夠增強癌細胞的藥物敏感性、逆轉(zhuǎn)癌癥多藥耐藥性。Heyza等在H460肺癌腫瘤移植小鼠模型中發(fā)現(xiàn),60 mg/kgAcEGCG可以顯著增強順鉑的抗癌活性,在研究周期內(nèi)(24 d)小鼠體內(nèi)的腫瘤幾乎未生長。葉敏發(fā)現(xiàn),AcEGCG可以顯著提高阿霉素對癌細胞的抑制作用。Ou Bingning等研究發(fā)現(xiàn),AcEGCG聯(lián)合5-氟脲嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)的抑瘤率為40.53%,與EGCG聯(lián)合5-FU(30.87%)相比具有顯著性差異;在一定劑量范圍內(nèi),AcEGCG聯(lián)合柔紅霉素對人肝癌細胞SMMC-7721的增敏作用較EGCG強。因此AcEGCG在與抗癌藥物協(xié)同作用方面較EGCG更具潛力。
同時,AcEGCG還可緩解抗癌藥物的毒性,減輕臟器損傷。柔紅霉素常用于治療抗腫瘤藥耐藥的急性淋巴細胞或粒細胞白血病,但其心臟毒性可以導(dǎo)致機體心律失常,使血清心肌酶譜和高敏肌鈣蛋白T水平明顯升高,血清和心肌超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性降低,丙二醛含量增多,并造成心肌超微結(jié)構(gòu)損傷。在小鼠模型中,AcEGCG可拮抗上述變化,對柔紅霉素所致的心臟毒性具有保護作用,其作用機制可能與增強SOD活力和抗脂質(zhì)過氧化有關(guān)。環(huán)磷酰胺對惡性腫瘤具有較好的療效,但其毒副作用常導(dǎo)致骨髓抑制、出血性膀胱炎、生殖毒性、心臟毒性和肝毒性等。杜亞俊研究發(fā)現(xiàn),AcEGCG和EGCG對環(huán)磷酰胺引起的肝臟組織損傷有一定的保護作用,且在低劑量時AcEGCG比EGCG的作用更明顯。
-葡萄糖苷酶和-淀粉酶可以將食物中的糖類化合物降解為單糖,促進其吸收利用。但糖尿病患者則需要適當抑制該類酶的活性,減緩糖類代謝,維持血糖平衡。葉敏研究發(fā)現(xiàn),AcEGCG對-葡萄糖苷酶和-淀粉酶具有較高的抑制活性,IC分別為58.73、101.4 μg/mL,高于EGCG(IC分別為291.3、125.0 μg/mL)。脈絡(luò)膜新生血管(choroidal neovascularization,CNV)由脈絡(luò)膜毛細血管過度生長以及視網(wǎng)膜色素上皮向Bruch膜擴散形成,常見于許多眼部疾病,與視力下降密切相關(guān)?;贏cEGCG高效的血管生成抑制作用,其對于CNV引起的眼部疾?。ㄈ缋夏晷渣S斑變性)也具有較好的緩解作用。Xu Jiaowen等研究發(fā)現(xiàn),AcEGCG通過抑制HIF-1α/VEGF/VEGFR2途徑和M1型巨噬細胞/小膠質(zhì)細胞極化,減少血管內(nèi)皮細胞增殖、遷移和血管的形成,最終減緩小鼠眼部CNV的形成。因此,AcEGCG在糖尿病、眼部疾病的預(yù)防及治療中具有一定應(yīng)用潛力。
EGCG含有酚羥基結(jié)構(gòu),能夠為氧化過程中的自由基R·提供H·,結(jié)束自由基的傳播而終止氧化反應(yīng),因而具有較強的抗氧化性。而AcEGCG的酚羥基被?;?,從結(jié)構(gòu)分析看,其抗氧化活性應(yīng)該低于EGCG。王偉偉等研究發(fā)現(xiàn),AcEGCG清除自由基活性與其取代度有一定關(guān)系,總抗氧化活性、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除活性和羥自由基清除活性隨著取代度增加而逐漸減弱,超氧陰離子自由基清除活性隨著取代度的增加呈先升高后降低趨勢。Utenova等發(fā)現(xiàn),AcEGCG的DPPH自由基清除活性顯著低于EGCG。因此,從結(jié)構(gòu)-活性的角度,特別是從自由基清除活性方面考慮,AcEGCG是否存在修飾過當?shù)膯栴}仍有待探究。但值得注意的是,AcEGCG的脂溶性高于EGCG,因而對其抗氧化能力的評價還需考慮所用的溶劑體系及評價方法。朱松利用過氧化值法和Rancimat儀法探究了部分乙?;疎GCG在油脂中的抗氧化活性,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在相同添加量(200 mg/kg)下,部分乙?;疎GCG在油脂中的抗氧化活性高于EGCG以及二丁基羥基甲苯,證實乙?;疎GCG在油脂類食品中的抗氧化潛力。因此,可以推測AcEGCG在油脂(非水相)體系中具有潛在抗氧化活性,但還需進一步研究證實。
EGCG具有廣譜抑菌活性,可通過破壞細胞膜、干擾遺傳物質(zhì)及蛋白質(zhì)的合成、誘導(dǎo)胞內(nèi)氧化應(yīng)激等多層次作用抑制有害細菌的增殖。對EGCG進行乙?;揎?,其抑菌活性也發(fā)生改變。Kalaiselvi等利用瓊脂稀釋法比較了EGCG和AcEGCG的抑菌活性,結(jié)果發(fā)現(xiàn),EGCG對枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、小腸結(jié)腸炎耶爾森氏菌的最小抑菌質(zhì)量濃度(minimum inhibitory concentration,MIC)分別為130、150、200、250 μg/mL,而AcEGCG對這4 種細菌的MIC為100、120、150、200 μg/mL,可見EGCG經(jīng)全乙酰化修飾后抑菌活性顯著提高。朱媛等以乙酸酐為酰化劑,乙酸乙酯為溶劑,吡啶為催化劑,利用回流加熱得到茶多酚乙?;揎棶a(chǎn)物,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)乙?;瓒喾訉Υ竽c桿菌的抑菌圈直徑為8.64 mm,MIC為0.1 mg/mL。抑菌活性顯著高于未改性的茶多酚(抑菌圈直徑小于6.5 mm,MIC=0.15 mg/mL)以及山梨酸鉀和苯甲酸鈉等防腐劑,進一步證實乙?;揎検翘岣叨喾右志ЯΦ挠行Х绞健H欢壳瓣P(guān)于AcEGCG的抑菌作用及抑菌機制研究仍十分有限,其在食品體系中的實際應(yīng)用也需系統(tǒng)探究。AcEGCG和EGCG的生物活性綜合比較分析見表3。
表3 AcEGCG和EGCG的生物活性比較分析Table 3 Comparative analysis of AcEGCG and EGCG
EGCG廣泛的生物活性使其在食品加工與安全、人體疾病的預(yù)防與治療等方面意義顯著。隨著EGCG結(jié)構(gòu)修飾研究的深入,乙?;疎GCG尤其是AcEGCG已經(jīng)引起研究者的關(guān)注。相比EGCG,AcEGCG的穩(wěn)定性、脂溶性及生物利用度顯著改善,且多種生物活性也得到顯著提升,因而是優(yōu)良的食品、化工原料及廣譜藥物。AcEGCG對機體細胞的保護作用使其在保健食品、白癜風類藥物、護眼藥物、修復(fù)類藥物、化妝品等的研發(fā)中具有良好的應(yīng)用潛力。另外,AcEGCG顯著的抗炎癥、抗腫瘤、抗癌活性表明其對于癌癥的預(yù)防和治療有著積極的意義,是潛在的新型抗癌藥物。因此,不斷加大對AcEGCG合成技術(shù)的研究和改進力度,深化AcEGCG生物活性機制的探索,對于我國食品、醫(yī)藥及日用化工領(lǐng)域的發(fā)展均有著積極的促進作用。
目前,AcEGCG的工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用仍處于起步階段,建議對AcEGCG的后期研究從以下幾個方面開展:1)繼續(xù)開發(fā)綠色、可控、高效、可持續(xù)的AcEGCG合成方法,促使實驗研究向生產(chǎn)化的轉(zhuǎn)變,滿足規(guī)?;a(chǎn)的需要。2)進一步完善AcEGCG的生物活性,如探究AcEGCG在非水相體系、真實食品體系以及機體內(nèi)的抗氧化、抑菌等作用,擴展其潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。3)AcEGCG的抗腫瘤、抗癌活性已得到大量證實,但其涉及的內(nèi)在機制仍有待進一步研究,同時還須加強對臨床試驗的探索。4)AcEGCG為EGCG的乙?;苌?,其機體內(nèi)外的代謝和降解機制可能更為復(fù)雜,需要更深入系統(tǒng)的研究。5)更重要的是,需系統(tǒng)比較AcEGCG與部分乙?;蚱渌;?、其他修飾、或乙酰化與其他修飾聯(lián)合得到的EGCG衍生物特性與生物活性,以確證AcEGCG是否存在修飾過當?shù)膯栴},同時為EGCG衍生物的進一步研發(fā)、功效化和市場化提供科學(xué)依據(jù)。綜上,AcEGCG作為安全、有效的EGCG前體物質(zhì)具有巨大的開發(fā)潛力。