EGCG 抗心血管疾病及其作用機制的研究進展

伍行，羅詩意，涂碧濤，吳凱鵬，朱元玉，丁文文，夏鴻

（荊楚理工學院 醫學院，湖北 荊門 448000）

0 引言

心血管疾病是一種由于心臟和血管功能異常而引起疾病的總稱，包括腦卒中、冠心病、肺源性心臟病、心力衰竭、高血壓等。根據發布的《中國心血管健康與疾病報告2020》顯示，我國心血管病患病率一直處于持續上升趨勢，目前患病人數高達約3.3億，其中腦卒中1300萬、冠心病1139萬、肺源性心臟病500萬、心力衰竭890萬、高血壓2.45億。近十幾年來，我國城鄉居民心血管病死亡率呈不斷上升狀態，其死亡率高居首位。2018年的調查顯示，心血管疾病死亡率在鄉村占比為46.66%，城市為43.81%[1]。因此，防治心血管疾病，已成為人類的頭等大事。

近年來，越來越多的科研工作者正在研究和關注多酚類化合物在心血管系統防治中的作用，研究報道白藜蘆醇、姜黃素等均可有效預防心血管疾病的發生發展。它們多數來源天然植物，不良反應少，并且往往具有多個作用靶點，其在機體自穩調控中具有“高者抑之，下者舉之；有馀者損之，不足者補之”的功效[2]，對多種慢性、復雜疾病具有較好的療效。這些天然植物化學物由于動物毒性實驗證實無致崎、致突變等作用，且生物利用度高、成本低、具有巨大的臨床應用研究價值，其潛在的發展空間巨大。

茶多酚是綠茶中的多酚類物質，也稱兒茶素，主要包括表兒茶素（epicatechin,EC）、表沒食子兒茶素（（-）-epigallocatechin，EGC）、表兒茶素沒食子酸酯（（-）-epicatechin gallate，ECG）和表沒食子兒茶素沒食子酸酯（（-）-epigallocatechin-3-gallate，EGCG）。其中EGCG是綠茶中含量最多且活性最強的多酚物質，EGCG分子包含3個芳香環、1個吡喃環，8個酚羥基，其獨特的化學結構使EGCG比其他的兒茶素具有更強的抗氧化能力[3-4]，結構見圖1。EGCG通過抑制酶活性和多種與心血管相關的信號傳導通路參與對抗心血管疾病[5]，并作為潛在的預防心血管的藥物研究受到廣泛關注。

我們將從以下方面對近年來有關EGCG改善心力衰竭、動脈粥樣硬化、心肌梗死的機制進行綜述，為今后EGCG在心血管領域的研究提供系統的參考。

1 EGCG改善心肌肥厚與心力衰竭

心肌肥厚是高血壓、缺血性心臟病等其他疾病會出現的一種共同病理過程。在各種病理刺激下，心肌產生的代償適應性反應，短期內通過增加心輸出量維持機體供血。表現為心肌細胞體積增大、重量增加以及間質的纖維化等[6]。得益于其化學結構中的多個酚羥基，早在2007年，研究者就報道了EGCG預防心肌肥厚[7]。現將EGCG參與心力衰竭的機制綜述如下。

1.1 EGCG與心肌纖維化

在心臟中，結締組織生長因子（CTGF）水平的過量增加會直接促進成纖維細胞增殖和細胞外基質（ECM）積累，從而加劇心肌肥大和隨后的衰竭。Cai Y[8]研究發現EGCG可以顯著降低血管緊張素Ⅱ（AngII）刺激得心臟成纖維細胞的膠原蛋白合成，纖連蛋白（FN）表達和細胞增殖，還改善了腹主動脈縮窄（AAC）誘導的心臟纖維化。此外，EGCG減弱了CTGF的過量表達，并顯著減少了核因子kappaB（NF-κB）下游的p65亞基的核易位和抑制蛋白（IκBα）的降解。Sheng R等[9]在培養的新生大鼠心臟成纖維細胞中，EGCG還降低了肥厚性心肌中增殖細胞核抗原表達，并且顯著改變了心肌亞硝酸鹽的水平，同時上調了誘導型一氧化氮合酶蛋白的表達。這些結果表明，心肌成纖維細胞的增殖被EGCG抑制了，同時EGCG還能誘導NO產生發揮其心臟保護作用。還有報道表明，EGCG抑制淀粉樣蛋白原纖維的形成用于轉甲狀腺素蛋白淀粉樣變心肌病（wtATTRCM）患者的治療，提高患者左心室質量[10]。2018年，Chen K[11]報道EGCG還可通過TGF-β1/smad3信號通路干預成纖維細胞的纖維化，延緩心肌重構。

1.2 EGCG與氧化應激和凋亡

氧化應激是導致心血管疾病的重要因素之一。ROS是機體正常心血管活動和信號傳導的關鍵參與者，但許多氧化還原敏感途徑在疾病發展過程中也會被激活。如血流中斷、細胞降解或分散代謝物質能力降低導致局部ROS產生增加，氧化應激的增強反過來影響細胞遷移、增殖、衰老、凋亡和自噬的信號通路，從而引發心血管疾病。如內皮細胞和平滑肌細胞暴露于生長因子（VGEF）和AngII可刺激局部ROS的產生，并修飾特定的信號分子或者改變谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽（GSH/GSSG）比值干預了磷酸戊糖循環，影響細胞的生長發育。

Sheng等[12]將EGCG與槲皮素、卡托普利、氯沙坦和卡維地洛比較。它們對肥厚型心肌的心臟重量和凋亡指數具有顯著的降低作用，但對不同的凋亡相關蛋白作用不一致。EGCG、槲皮素和卡維地洛具有強大的抗氧化作用，MDA（丙二醛）含量降低和超氧化物歧化酶（SOD）活性恢復可以有效的證明這一點。EGCG、槲皮素和卡維地洛可以防止端粒磨損和端粒重復序列結合因子2（TRF2）的損失，而卡托普利和氯沙坦非此機制。EGCG的使用可以抑制阿霉素誘導的心臟毒性，這可以通過EGCG減輕小鼠ROS的產生和心肌鈣超載，隨后減弱細胞凋亡和乳酸脫氫酶（LDH）釋放介導來證明[13]。EGCG增加了糖尿病大鼠心臟谷胱甘肽含量和SOD、過氧化氫酶活性，說明EGCG具有抗氧化能力。此外，EGCG通過增加B淋巴細胞瘤-2（Bcl-2）水平，降低p53、Bax、細胞色素c、半胱氨酸蛋白酶-3（caspase-3）和9水平，阻斷糖尿病大鼠心肌線粒體凋亡途徑，表明EGCG具有抗凋亡作用[14]。

1.3 EGCG與鈣離子及其調節蛋白

迄今為止，心肌肥厚的發生涉及多種信號通路參與。其中，鈣離子及其調節蛋白在病理性肥大的發展中的作用不言而喻。心力衰竭發生的根本原因是心臟舒張功能障礙，心肌肌鈣蛋白I（cTnI）在心臟功能尤其是舒張功能的調節中起關鍵作用。研究證實，組蛋白乙酰化修飾誘導的cTnI低表達是導致衰老心臟舒張功能障礙的原因之一[15]。

Pan B等[16]研究EGCG是否會修飾組蛋白乙酰化以調節cTnI表達并進而改善小鼠的心臟功能。EGCG抑制組蛋白脫乙酰基酶1（HDAC1）和HDAC3的表達，并抑制cTnI近端啟動子中HDAC1的結合水平。此外，EGCG導致轉錄因子GATA4和MEF2C與cTnI的啟動子的結合水平上升。數據表明EGCG可能通過組蛋白乙酰化修飾上調cTnI來改善衰老小鼠的心臟舒張功能，為EGCG治療的組蛋白乙酰化機制提供了新的見解。肥厚型心肌病（HCM），伴有左心室肥大，間質纖維化和舒張功能障礙是最常見的遺傳性心肌病，肌絲Ca2+敏感性增加可能是舒張功能障礙的根本原因。EGCG報道可在cTnI突變的HCM模型中降低肌絲對Ca2+敏感性[17]。心房纖顫（AF）會增加心力衰竭和死亡的風險，是常見的持續性心律失常，Ca2+超負荷和氧化應激被認為與AF的發病機制有關。EGCG降低了細胞內Ca2+瞬變和肌漿網內Ca2+含量，通過Ca2+/鈣調蛋白或cGMP依賴性蛋白激酶直接調節左心房的電生理特性和Ca2+穩態，抑制異丙腎上腺素（ISO）引起的心律失常[18]。

2 EGCG與動脈粥樣硬化

動脈粥樣硬化是由炎性血管細胞和脂質蓄積導致內皮功能障礙引起的動脈疾病。斑塊主要成分是脂肪物質膽固醇、甘油三酸酯、脂蛋白等，它可以部分或完全阻塞動脈中的血液流動。動脈粥樣硬化的危險因素主要有血脂異常、吸煙、高血壓和糖尿病。如血脂異常引發低密度脂蛋白（LDL）在動脈中積累，而高血壓通過修飾血管壁的反應來增強保留LDL[19-20]。

Xu X[21]通過高脂蛋白飲食復制模型，發現EGCG治療后的大鼠總膽固醇（TC）、甘油三酸酯（TG）、LDL和極低密度脂蛋白膽固醇（VLDL）的比例減少了，并增加了高密度脂蛋白膽固醇（HLDL），并且脂質過氧化顯著降低，非酶抗氧化劑和酶抗氧化劑的水平增加。另一項研究通過apoE缺陷小鼠復制模型，經EGCG處理后，TC和TG含量分別比對照組低27%和50%，主動脈弓和股骨分叉處的動脈瘤區域和主動脈重量均顯著降低了23%，并且沒有明顯改變apoE缺陷小鼠的血漿脂質水平，機制取決于EGCG抗氧化作用[22]。由牙齦卟啉單胞菌感染復制的動脈粥樣硬化模型，經EGCG處理后，降低了C反應蛋白、單核細胞趨化蛋白1（MCP-1）和LDL的產生，并且誘導型血紅素氧化酶（HO-1）mRNA水平升高，表明EGCG通過抗炎和抗氧化作用有效的抑制了牙齦卟啉單胞菌引起的動脈粥樣硬化[23]。EGCG經過納米囊化后，降低巨噬細胞膽固醇含量和MCP-1表達來抑制動脈粥樣硬化病變發展[24]。EGCG還可通過Jagged-1/Notch信號通路防止氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）誘導的內皮功能障礙。此外，EGCG通過減少內皮型一氧化氮合酶（eNOS）的表達并促進誘導型一氧化氮合酶（iNOS）的表達減輕內皮細胞的損傷和凋亡[25]。而臨床一項針對82例早期動脈粥樣硬化雙盲研究的結果表明，食用EGCG減少白細胞的數量，可顯著改善內皮功能[26]。

3 EGCG與心肌梗死（MI）

MI是一種缺血性心臟病，由于心肌代謝需求和血流量之間不平衡造成心肌細胞缺氧繼而死亡。動脈粥樣硬化組織LDL水平升高、血管痙攣、血栓形成或循環系統改變導致灌注不足影響心肌血流[27]。

Lin C M[28]研究評估，EGCG在心肌纖維化中對內皮糖蛋白的影響。實驗結果顯示，使用EGCG（50mg/kg）治療后，心肌纖維化面積減少了53.4%和64.5%，并且明顯減弱左心室舒張末期和收縮期的口徑大小，其抑制作用是通過JNK/AP-1（激活子蛋白-1）途徑介導的。Aneja R[29]研究了EGCG在心肌再灌注損傷中的作用，在缺血期結束時用EGCG治療大鼠，在再灌注期間連續輸注EGCG。EGCG治療可減少心肌損傷和髓過氧化物酶（MPO）活性，血漿中的IL-6和肌酸磷酸激酶水平降低，EGCG的這種有益作用與減少NF-κB和AP-1的結合有關。Devika P T研究了EGCG對ISO誘發的MI大鼠的體重，心臟酶標志物（肌酸激酶、肌酸激酶-MB、LDH、天冬氨酸轉氨酶和丙氨酸轉氨酶），ATP酶和電解質的作用。實驗結果顯示，在ISO誘導地MI大鼠中，Na+/K+ATP酶的活性顯著降低，而Ca2+/Mg2+ATP酶的活性顯著升高，用EGCG進行為期21天的治療，可以降低ISO對體重，心臟酶標志物、升高Na+/K+ATP酶活性以及電解質水平，這種效果可能歸因于EGCG抗氧化和膜穩定作用[30]。Lee S K證實EGCG緩解心肌梗死的作用與腺苷受體（ADR）的激活有關，而不是阿片類受體（OPR）[31]。Dae-Kyu S[32]研究了ATP敏感性鉀通道（KATP）通道在EGCG治療心肌梗死中的作用。實驗數據支持EGCG通過KATP保護心臟。Zeng X[33]評估了EGCG和鋅聯合應用對缺氧/復氧（H/R）損傷的大鼠心肌細胞的保護作用，實驗結果顯示，EGCG +鋅通過激活PI3K/Akt途徑保護心肌細胞免于H/R損傷。

4 EGCG參與心血管保護的其他機制

一磷酸腺苷（AMP）激活的蛋白激酶（AMPK）是機體能量代謝的關鍵激酶，研究表明，AMPK的激活可通過抑制p70S6激酶（p70S6K）和真核延伸因子2（eEF2）信號通路來抑制心肌肥大[34]。Cai Y[35]等發現EGCG可以顯著降低腦鈉肽（BNP）mRNA的表達，并減少苯氧腎上腺素（PE）刺激的H9C2心肌細胞的細胞表面積，并證明EGCG對抗心肌肥大的作用可能歸因于其對AMPK依賴性信號通路的激活。AngII誘導心鈉肽（ANP）和BNP表達水平顯著上調，并且H9c2細胞體積變大，而EGCG通過調節Hippo信號通路抑制AngII誘導得心肌肥大[36]。因此，EGCG是預防心臟肥大的有效藥物。

心血管疾病與機體炎癥反應密切相關[37]。炎癥過程確立為心血管疾病發展和并發癥的中心。炎癥涉及許多血細胞及其釋放的分子，如細胞因子、趨化因子和抗體等。源自單核細胞或巨噬細胞系的細胞以及在脈管系統或脂肪組織中表達的許多趨化因子、細胞因子和黏附分子也參與動脈粥樣硬化的形成。炎癥標志物水平升高被臨床研究證明可用于預測未來的許多心血管疾病事件。實驗模型中特異性阻斷炎癥信號通路已顯示出減輕心肌和動脈損傷，減少疾病發展進程并促進愈合的作用。EGCG通過蛋白酶體降解途徑，下調Notch靶基因的轉錄，減輕炎癥反應。Toll樣受體4（TLR4）通過炎癥細胞因子的誘導在先天免疫中起重要作用。最近的研究表明，TLR4的過度激活在肥胖引起的炎癥中起關鍵作用，肥胖引起的炎癥與多種疾病有關，包括高胰島素血癥，高甘油三酯血癥和心血管疾病。EGCG通過上調E3泛素蛋白連接酶216（RNF216）抑制了TLR4的表達，以減輕肥胖引起的炎癥[38]。此外，Liu D證實EGCG可以部分通過NF-κB調節的炎癥基因的表觀遺傳調控來預防多氯聯苯（PCB）誘導的內皮炎癥[39]。

5 總結與展望

心血管疾病發生是一個復雜的病理和生理變化過程。經過多年的努力，迄今為止已發現多種引起心血管疾病的機制和相應的抑制劑，但臨床心血管疾病有效的治療藥物仍然只限于b-受體阻滯劑、腎素-血管緊張素抑制劑和醛固酮拮抗劑、他汀類、擴張血管藥物等。因此，研發摒除上述缺點的有效新藥一直是該領域研究的熱點。酚類物質是一種廣泛存在于植物膳食中的天然抗氧化劑，可以有效預防和干預糖尿病、神經退行性疾病、心血管疾病和癌癥等疾病，植物提取物取自天然，不良反應少，并且往往具有多個作用靶點。因此，植物提取物的有效成分可能在未來心血管疾病的防治中打開突破口。

目前針對EGCG研究已經有了較大進展，但在不同疾病模型中EGCG在機體內信號轉導途徑并不完全一致。即便在相同的疾病模型，作用機制也具有較大差異。這表明目前EGCG在心血管領域的研究仍需反復驗證，值得繼續研究與探討。總之，EGCG已被證明對機體可以發揮有益作用，特別是對治療包括動脈粥樣硬化，心肌肥大和心肌梗死等心血管疾病。EGCG通過調節抗炎、抗氧化和抗凋亡等多種途徑參與心血管疾病。本文綜述EGCG防治心血管疾病及其作用的相關機制，但今后需要從以下幾個方面進一步闡明其作用機制：①EGCG生物利用度、潛在的副作用以及劑量需要進一步研究；②研究EGCG代謝途徑及產物與心血管疾病發生發展的關系；③EGCG在臨床試驗中的效果需要更多的實驗數據支持。