茶多酚抗氧化机理研究现状Word文档格式.docx
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黄嘌呤氧化酶系(XO):
缺血时,ATP逐步降解为ADP、AMP、腺苷,最后形成次黄嘌呤;
另外,在Ca2+依赖性蛋白酶作用下黄嘌呤脱氢酶转变为黄嘌呤氧化酶,进而形成尿酸和
[8]。
ESR技术观测表明,缺血再灌注的最初数秒钟内,自由基爆发性增强可能就是由这一途径产生的[9]。
其次,P-450酶系、髓过氧化物酶、脂氧化酶和环氧酶均可催化体内自由基的生成[10]。
已有实验证明:
茶多酚对上述各种氧化酶均有抑制作用。
ChoY.J.等[11]发现韩国绿茶的丙酮提取液能抑制黄嘌呤氧化酶活性,其中酯型儿茶素比简单儿茶素对XO有更强的抑制活性。
....茶多酚对细胞色素P-450的抑制作用研究较多。
人工诱变致癌的研究表明[12]:
茶多酚可抑制肿瘤细胞中NADPH-细胞色素还原酶及细胞色素P-450活化系统的活性。
茶多酚及其单体——EC、EGC、ECG、EGCG对动物肝脏的P-450酶系活性有抑制作用,这种抑制作用被发现是茶多酚及其衍生物与肝脏细胞色素P-450反应,并抑制了皮肤和肝脏中与P-450依存的混合功能氧化酶类的结果[13]。
进一步的实验证明了这一观点:
将上述单体加入到用苯巴比妥酸处理大鼠的肝微粒,导致了光谱学变化——最大吸收波长在400nm,最小吸收在380nm,这是典型的模式Ⅱ结合(反模式Ⅰ)[14]。
可见茶多酚对P-450酶具有显著的抑制作用。
WangZ.Y.等[14]研究发现,儿茶素单体(EC、EGC和EGCG)对P-450及相关的芳烃基氧化酶、香兰素去乙基酶和吩哦唑脱乙基酶有抑制作用,从而有效地减低体内芳烃自由基浓度。
TPA(12-o-tetradecanoylphorobol-13-acate)对老鼠耳皮肤诱导的中性细胞的浸润过程中产生一种天然发生的组分——髓过氧化物酶,在TPA对小鼠耳皮肤点施前用TP处理可以使组织中髓过氧化物酶活性明显降低[15]。
....茶多酚对体内、外脂氧化酶和环氧酶的抑制作用均较明显[16,17]。
JiroSekiya等[18]对这种抑制机理在体外用大豆脂化酶与ECG、EGCG的作用过程进行了探讨,认为ECG和EGCG对脂质过氧化酶的络合沉淀作用是主要的机制。
多酚类沉淀酶的能力以它与被沉淀的酶的重量比表示,比值与沉淀能力成反比。
在pH4~7范围内,使50%的脂氧化酶沉淀的EGCG/LOX(重量比)值为5,远远高于高分子单宁——gelatinpersimmontannis和β-glucosidase-chinesesumac的相应值,分别为0.3~0.6和0.1。
沉淀后的酶活性下降10%~30%,用聚乙烯吡咯烷酮和吐温20透析解吸后酶的稳定性低于初始酶活,说明EGCG和ECG改变了该酶的性质。
EGCG还可沉淀酵母细胞的醇脱氢酶。
其他试验也证明了茶多酚能抑制脂肪氧化酶,5×
10-5mol/L茶多酚即可使酶活性完全丧失[19]。
茶多酚对这些氧化酶系的抑制作用可以预防病理条件下自由基的爆发性发生。
1.2 对抗氧化酶系的激活作用
....生物体抗氧化酶系主要有超氧化歧化酶(SOD)、谷胱甘肽酶(GSH)和过氧化酶(CAT),它们对自由基有着高效清除作用:
....这些酶不但协同地防止活性氧的损伤效应,而且相互间还起着保护作用[10]:
能灭活CAT和GSH-Px,SOD对
的清除就保护了CAT和GSH-Px;
H2O2能灭活Cu-Zn-SOD,CAT和GSH-Px对H2O2的清除就可以保护Cu-Zn-SOD。
一旦这种相互保护系统中某一成员减弱或减少,整个酶性保护系统可能全面崩溃,导致不可逆性细胞损伤。
因此异常生理条件下,外源抗氧化剂的防护作用就显得至关重要。
....杨贤强等[20]在沙土鼠脑缺血再灌流实验中,观察到TP可以防止SOD活性的显著下降和MDA含量的明显上升。
提前60 min用TP处理,可使沙土鼠脑缺血30 min再灌流15min的脑内SOD活性升高54.02%(P<0.001),MDA含量下降21.80%(P<0.001)。
抗衰老试验表明:
TP能增强血和肝GSH-Px活性(P<
0.01)及SOD活性(P<
0.05),降低过氧化脂质在肝和血清中含量(P<
0.01),并抑制脂褐素形成(P<
0.01)[21]。
....TP不仅能防护体内抗氧化酶,还能促进和调动机体内抗氧化酶活性。
0.05%TP饲喂小鼠15天,可明显降低老、青年小鼠血清MDA含量(P<
0.01),提高青、老年小鼠红细胞SOD活性(P<
0.05)和老年小鼠CAT活性(P<
0.05)[22]。
对5~6周龄SKH-Ⅰ雌性无毛小鼠喂0.2%TP30天,可使动物小肠、肝、肺中GSH-Px接触酶和醌还原酶活性明显增强,小肠和肝中GSH-Tr和肝中GSH-还原酶也有一定提高,肺和小肠中抗氧化和Ⅱ阶段酶类活性比肝脏和皮肤中提高得快[23]。
....组织培养实验也证明,TP能促进抗氧化酶活性。
茶液培养细胞能经常维持较高水平的过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化酶活性[24]。
....临床试验进一步证明了TP对抗氧化酶的作用。
测定55例口服茶多酚2个月的中老年患者红细胞SOD、LPO水平,发现LPO降低,SOD活性升高,服药前后SOD/LPO比值上升[25]。
可见,TP具有抗氧化及激活人体内抗氧化酶系能力。
....TP对抗氧化酶的防护作用主要表现在三个方面:
a)TP有效清除自由基,防止自由基对抗氧化酶的灭活,从而防护生物体内生物酶系,保护其整体功能的正常发挥[10]。
b)TP能够防止巯基的氧化,故能保护含-SH的酶如谷胱甘肽酶[26]。
c)TP对抗氧化酶合成的调节,这方面尚无直接的证据,但已知道五味子能够诱导体内抗氧化酶的合成[27]。
TP对于酶的诱导合成是值得研究的一个方向。
2 茶多酚直接作用于自由基
....试验表明:
茶多酚与自由基反应生成较为稳定的酚氧自由基,因而能够灭活自由基[28]。
生物体内自由基有两种类型:
无机自由基和有机自由基。
无机自由基主要指
、.OH、1O2和H2O2等活性氧;
有机自由基包括多元不饱和脂肪酸的氧化产物ROO.、RO.等。
茶多酚通过对这两种自由基的清除而起着不同的抗氧化效果——预防性抗氧化和链阻断式抗氧化。
浙江大学茶学系与中科院生物物理研究所经多年的研究,基本弄清了茶多酚清除自由基的特性。
....2.1 清除无机自由基
....人多形白细胞(PMN)在促癌剂PMA刺激下可发生呼吸爆发而产生大量的
和.OH,TP对该体系有显著的清除效果,且TP对活性氧自由基的综合清除效果呈剂量效应关系[29]。
但TP清除由PMN刺激产生的活性氧自由基的作用比清除由光照核黄素体系产生的自由基的作用要强,说明TP对
和.OH的不同效果。
不同的模型试验证明了这点。
....应用X/XO-lumino反应系统,以化学发光法研究TP对
清除作用,表明TP在0.013~0.375μg/ml浓度范围内表现很强的清除
的作用,且呈高度的量效关系,50%的抑制浓度为0.04μg/ml[30]。
采用电子顺磁共振、化学发光和分光法检测的不同体系中TP清除
的能力均大于90%[31]。
比较茶多酚复合体和EGCG单体清除
效率,发现两者效果相近,但均强于维生素C和维生素E。
....用Fenton反应体系研究TP对.OH的清除效果[32],结果表明在最适浓度(0.043~0.10mg/ml)范围内清除率达到99%,但一般情况下只有4%~20%。
分析这种现象的原因,可能是.OH是一种活性很强的非特异性自由基,儿茶素与羟自由基的反应速度是很快的,而且受扩散所控制[33],很低浓度的TP就可以较为完全地清除.OH,超过上述浓度,TP可能起着助氧化的作用而抵消TP对.OH的清除作用[34]。
TP清除1O2的效果见表1[35]。
从表中可以看出,TP单体清除1O2的反应速度较快。
表1 茶多酚对1O2的清除速率
Table1 Scavengingrateofteapolyphenotson 1O2
样品
K(1O2+Phe-OH)(mol/L.s)-1
样品
C
1.1×
108
ECG
2.2×
EC
9.6×
107
EGCG
EGC
....据清除动力学研究结果,每分子非没食子儿茶素可清除2分子自由基,每分子酯型儿茶素可清除6分子自由基[36]。
因此酯型儿茶素即EGCG具有最强的清除自由基的活力。
但是茶多酚复合体有着与酯型没食子儿茶素相似的清除能力,这与复合体组成成分间自由基顺序修复协同效应有关。
....沈生荣等[37]试验证明:
复合体比单体有更好的清除效果。
因为复合体中含有电位不同的多种物质。
伏安法测定儿茶素第一还原电位次序如下:
EGCG≈TP>
ECG>
EC≈EGC.儿茶素间依第一还原电位递降构成循环,起顺序自由基修复作用:
....上图中以电位较接近的组合增效效果明显,表明协同增效作用与儿茶素的组成及比例有关。
茶叶中天然的儿茶素组成比例具有最好的协同效果。
....2.2 清除脂自由基
....脂质在活性氧或辐射条件下产生自由基,引发脂质自由基链式反应[38]:
....TP可以与脂质链式氧化中间产物——脂自由基或脂氧自由基反应终止链反应而抑制脂质氧化:
TP+L.─→TP.+LH
TP+LO.─→TP.+LOH
TP+LOO.─→TP.+LOOH
....许多体内外试验均证明TP对脂质链式氧化具阻断作用。
....从70年代起,国内外就对茶多酚对油脂(花生油、亚麻油、亚油酸、玉米油、棕榈油、豆油、猪油、鸡油、鱼油和氢化脂肪)进行研究,这些结果都证明TP对抑制氧化的高效性[39]。
添加量相同时,TP对茶油的抗氧化作用为BHA的2.6倍,维生素E的3.2倍;
TP对猪油为BHA的2.4倍,维生素E的9.6倍;
EGCG对亚油酸的抗氧化作用为维生素E的3.9倍。
....模拟体内试验也表明,TP对脂质氧化抑制有显著效果。
如TP和EGCG对由香烟气相物质诱发的大鼠细胞的脂质过氧化有很强的抑制作用[40]。
香烟气相中含活泼烷基、烷氧自由基及NO、NO2等氧化物质使鼠肺细胞表层流动性增大。
预先在鼠肺细胞中加入粗晶态和粉末态TP,鼠肺细胞膜因氧化而导致的流动性增大被抑制,表明TP可以抑制肺细胞膜因自由基诱发的氧化。
ESR试验进一步证明[41]:
EGCG对过氧化心肌线粒体产生的脂类自由基有明显的清除作用,并呈量效关系。
此外,TP对致癌物质多环芳香烃自由基的清除效应比BHT要强。
....当然,TP对脂质过氧化的抑制作用也包括对无机自由基的清除。
首先,TP参与起始反应,有效地清除
等活性氧,预防脂质过氧化的启动;
其次,与脂质过氧化的脂自由基反应,产生断链作用。
这两种作用相结合,使TP表现显著的抗脂质氧化功能。
氧自由基引起的膜脂质氧化在组织缺血、缺氧、再灌注损伤、炎症和休克等病理过程的细胞损伤中具重要发病意义。
清除自由基抗脂质氧化是防治上述病理过程的重要细胞保护措施[42]。
3 茶多酚与诱导氧化的过渡金属离子络合
....TP由于多酚结构,具有较强的络合金属离子的性能。
萧伟祥等研究了茶黄色素(TYP,主要成分是黄酮类化合物及少量儿茶素氧化聚合物)对金属离子的作用[43]。
用1ml0.1%TYP水溶液,加入10ml500×
10-6金属离子,发现TYP遇Zn2+,Cu2+,Mg2+,Co2+,Mn3+等不产生沉淀,对颜色无影响,TYP遇Ca2+产生白色沉淀,遇Pb2+产生黄色沉淀,遇Fe3+和Fe2+产生黑褐色和暗褐色沉淀,但TYP遇Al3+时溶液变得黄亮鲜艳,可见TYP对Ca2+和Fe离子的络合性较强,而对Cu2+的络合性较弱。
郭炳莹等研究结果也证明茶多酚可以络合Ca2+、Cu2+、Fe3+及Fe2+等10种金属离子[44]。
....3.1 对Fe离子的络合及其抗氧化效果
....Fe在机体中有着相当重要的作用。
它在氧应激中的作用主要表现在[10]:
a)催化巯基化合物、肾上腺素的自氧化作用,促使
H2O2的生成。
b)催化Haber-Weiss反应生成毒性更大的.OH
c)与
作用生成很高活性的高Fe酰(FeO2+2)和铁酰(FeO2+)自由基复合物
d)催化脂过氧化物均裂产生ROO.和RO.
....ROO和RO可引发新的脂质过氧化链式反应,分解代谢产生具毒性的醛等。
可见Fe能催化自由基的产生。
....研究表明EGC、EGCG、ECG和EC与Fe(III)的络合比分别为3∶2、2∶1、2∶1和3∶1[45]。
体内外试验均证明TP能有效络合Fe而减轻自由基损伤。
与绿茶和红茶比较,乌龙茶提取液对Fe离子的络合性最强,其抗氧化活性也最强[46]。
单独(4mg/l)或与谷物(4mg/l)一起将茶浸出物喂小鼠,Fe吸收降低0%~45%,进一步分析表明:
红茶和绿茶含有可与Fe键结合并能增强或阻碍通过600~800分子透析膜的物质。
TP使大白鼠体内血清蛋白中血清蛋白铁及全血铁明显降低,显著抑制心脏和肝脏脂质过氧化[47]。
随着TP服用量增大,兔全血铁及血清铁量下降,但服用量对血清铁蛋白含量无明显影响。
另有试验表明,茶提取物通过抑制与衰老有关的铁的吸收,使果蝇寿命延长21.4%[48]。
....儿茶素可防止铁对红细胞的损伤,但儿茶素对铁存在下自由基损伤红细胞的保护作用存在阈值。
不同儿茶素单体阈值不一致,其中EGCG为0.02mmol/L,ECG为0.025mmol/L,EGC为0.028mmol/L,EC为0.05mmol/L[49]。
....儿茶素主要是络合游离的过量Fe,这对于铁过载引起的贫血(地中海贫血)无疑是好的,但儿茶素不会争夺铁蛋白等络合态Fe,故不会使生物体造成缺Fe性贫血[50]。
3.2 对Cu2+的络合及其抗氧化效果
....TP对Cu2+具有一定的络合作用,故可抑制由Cu2+催化的低密度脂蛋白(LDL)的氧化[51]。
TP对Cu2+的弱络合性,又可保证一定浓度范围TP不致影响以Cu2+为中心的SOD酶活性。
因此,TP既可防止氧化,又能保护SOD氧化活性而间接地有益于抗氧化作用。
....3.3 对Ca2+的络合及其抗氧化效果
....TP是Ca2+的较强络合剂,而Ca是钙调蛋白和蛋白激酶的组分。
脑组织缺氧时,线粒体细胞色素氧化酶受损,导致ATP减少,使细胞不能维持跨膜离子梯度,细胞内Ca2+含量升高,激活了能促进黄嘌呤脱氢酶转变成氧化酶的蛋白酶。
TP通过络合细胞内Ca2+,降低Ca2+而抑制黄嘌呤氧化酶的生成,起到抗氧化作用[52]。
另外,TP对Ca2+的络合是否可以诱导或调控与氧化有关的酶类尚未见报道,但已经知道茶多酚能提高ATP酶活性16%~30%[53]。
....4 茶多酚再生体内高效抗氧化剂
....在生物体内的抗氧化系统中,有一类抗氧化剂——维生素C、维生素E和GSH,它们分别位于细胞间质、细胞膜和细胞内,充当细胞的第一道、第二道和第三道抗氧化防线,组成一个防护体系,共同维护着细胞的正常功能[10]。
....维生素C、维生素E和GSH在体内起着重要的抗氧化作用。
它们都能有效地清除
H2O2和1O2。
维生素E更重要的是充当生物膜表面的脂质过氧化的阻断剂。
但抗氧化剂更重要的是在于它们之间的相互作用——协同作用、互补作用、代偿作用等,彼此保护,共同维护和增强细胞的抗氧化系统。
许多研究表明TP对三种抗氧化剂均有保护或再生作用,因而能够保护和修复细胞的抗氧化系统。
....4.1 再生α-生育酚及其抗氧化
....给予高脂肪食物(30%棕榈油)后,白鼠血液中α-生育酚含量显著下降,而添加儿茶素(1%粗儿茶素)后,α-生育酚减少得到了抑制[54]。
在亚油酸反应体系中,发现α-生育酚随时间变化成线性衰变,完全符合抗氧化动力学要求,衰变速率为6.4×
10-9moldm-3s-1。
当EGCG存在时,α-生育酚初期衰变几乎完全被抑制,其速率为1.1×
当大部分EGCG被消耗时,衰变速率适度增加(5.5×
10-9moldm-3s-1),但仍然低于没有EGCG存在时的水平。
另一方面,EGCG衰变呈指数,且不受α-生育酚共存的影响,进一步分析认为在EGCG和其他茶多酚存在时,α-生育酚修复反应是最主要的反应。
α-生育酚(TocH)与茶多酚抗氧化协同作用可表示为:
通过这种协同修复作用可以保持较高的维生素E含量[55]。
4.2 再生维生素C及其抗氧化
....动物和人体实验均证明TP可以使机体保持较高维生素C含量[56]。
1959年,ErofeevaN.N.和ShamraiE.F.等分别在豚鼠上证明维生素P或从果子提取的多酚类物质都有显著增加动物肝、肾、脾等组织中维生素C含量的作用。
王氏介绍以1mg茶叶单宁(茶多酚的旧称)喂给每天吃维生素C10mg的大白鼠45天,使其多种内脏和肌肉中维生素含量比基饲料对照组高数倍,比单给维生素组高一倍左右,可见儿茶素可以维持动物体内维生素C的高含量[57]。
吴瑞荣等[58]研究表明茶叶单宁对人体利用维生素有相似作用。
每日给150mg茶叶单宁,可使人体作饱和维生素C实验过程中,尿中排出的维生素C显著下降。
对负荷维生素C人体饮用乌龙茶,能保持全血总维生素C浓度不下降,同时减少尿中总维生素C排出量;
当停止饮茶后,尿维生素C排出量很快上升。
人体实验,一天二次饮用维生素C+茶,发现体血液中维生素C含量升高,而尿中维生素C含量下降,认为喝茶能滞留人体内维生素C。
StaggG.V.等[59]也证明,茶叶多酚类化合物具如上作用,且指出绿茶能促进体内维生素C贮存量。
....茶多酚能够保留和提高体内维生素C含量,表明TP与维生素C存在协同作用,TP可以再生维生素C。
TP与维生素C协同作用可以表示为:
....4.3 对GSH的影响
....GSH既是GSH-Px和GSH-Tr的底物分子,又可直接充当抗氧化剂清除自由基[10]。
雄性F344大鼠饮用2%绿茶和红茶6周后,GSH-Tr酶活未提高,但血清中GSH含量有明显提高,这表明GSH提高不是GSH-Tr酶的结果,而是茶多酚直接作用的结果[60]。
饲料中添加红茶提取物和α-生育酚,喂给大鼠,21天后大鼠肝脏谷胱甘肽浓度明显提高,说明茶多酚对GSH的提高有一定作用[61]。
....初步试验表明TP能够提高GSH含量,但TP对GSH的直接活性及其可能存在的协同作用还有待进一步的研究。
....总之,TP通过再生体内α-生育酚、抗坏血酸和GSH等抗氧化剂体系,而延长了抗氧化作用。
5 茶多酚与其他成分的协同增效作用
....某些天然物在一定状态下抗氧化能力很弱,但当加入某些无抗氧化活性的物质时,其抗氧化活性大大增加。
黄酮在油脂中所表现的高效抗氧化活性就是磷脂的协同作用结果[62]。
EGCG与柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸和维生素E并用,抗氧化能力增强,其中与抗坏血酸和维生素E的协同作用最为明显[63]。
此外,有试验表明,EGCG对19种氨基酸、几种有机酸和维生素E等抗猪油氧化活性有显著的增效效果[64]。
其中可能的原因是茶多酚某些组分与柠檬酸等之间的氢键缔合形成大而稳定的供氢体,它不仅提高了茶多酚的抗氧化活性,而且能与不饱和脂肪酸的氧化产物自由基结合。
6 茶多酚对机体免疫力的影响
.....Sakanaga等[65]报道,茶多酚可以提高机体的免疫功能。
詹勇等[66]用0.25%TP添加到饲料中喂给14月龄的健康海佩科肉用仔鸡,表明TP对自然感染法氏囊病鸡有明显提高鸡血液中红细胞C3b受体和免疫复合物的含量及保护肝脏正常的免疫功能(P<0.05)。
阎玉森等[67]报道,龙雾茶浸出物能增加T淋巴细胞转化反应和NK细胞活性。
杨贤强等[68]研究发现,茶多酚使荷瘤小鼠的免疫器官胸腺和脾脏的相对重量和细胞数增加,同时免疫淋巴细胞的粘瘤指数(ATI)和钻瘤指数(ETI)明显提高,表明茶多酚促进了免疫力低下的荷瘤小鼠的免疫功能;
以碳粒廓清率、血清溶血素测定和淋巴细胞转化试验为检测手段,表明茶多酚对正常小鼠非特异性免疫功能和大鼠细胞免疫功能有促进作用,而对小鼠体液免疫有一定的抑制作用。
可见,茶多酚是一类有效的免疫功能调节剂。
...在生物体内,茶多酚抗氧化的6种途径是同时起作用的,但作用的效果和地位不同。
其中,清除自由基和络合金属离子是最直接的作用,也是即时有效的抗氧化途径;
而对抗氧化酶和抗氧化剂的调控与再生作用则是间接的、缓效但持久的抗氧化途径。
至于协同增效作用只是一种强化茶多酚抗氧化效果的途径。
两种直接的抗氧化途径在特定的氧化体系中的地位因氧化体系的性质而定。
在非金属离子参与的体系中,清除自由基可能是唯一主要的途径,因而茶多酚表现的抗氧化活性稍弱;
有金属离子参与的氧化体系中,清除自由基和络合金属离子同时起作用,茶多酚表现出异常活跃的抗氧化活性。
根据这种抗氧化特性,可以合理确定茶多酚抗氧化剂的浓度和用量,以充分发挥抗氧化剂的效能。
.....以一定浓度到达靶部位是药物发挥药效的必要条件。
试验表明,给白鼠25~200mgEGCG后,20%进入了血液,参与了体内代谢。
HPLC法测定人体血清中EGCG浓度,2小时后达到高峰,最高含量为63~142ng/ml。
可见,茶多酚能够以一定浓度到达器官发挥其独特的抗氧化作用[69],故茶多酚成为医疗保健新药有着广阔的前景。
而以分子化学修饰为手段,改善抗氧化剂的生物学活性及扩大抗氧化剂的应用范围是前瞻性的研究领域。
如同将维生素C改性为脂溶性的抗坏血酸棕榈酸酯那样,将TP改性为脂溶性的研究也已取得进展[70]。
改善TP在油—水体系中的分配系数,以提高TP在生物体系中的抗氧化活性和TP在细胞膜
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- 茶多酚抗 氧化 机理 研究 现状