EGCG抗心血管疾病及其作用机制的研究进展

EGCG抗心血管疾病及其作用机制的研究进展

伍行，罗诗意，涂碧涛，吴凯鹏，朱元玉，丁文文，夏鸿

（荆楚理工学院 医学院，湖北 荆门 448000）

0 引言

心血管疾病是一种由于心脏和血管功能异常而引起疾病的总称，包括脑卒中、冠心病、肺源性心脏病、心力衰竭、高血压等。根据发布的《中国心血管健康与疾病报告2020》显示，我国心血管病患病率一直处于持续上升趋势，目前患病人数高达约3.3亿，其中脑卒中1300万、冠心病1139万、肺源性心脏病500万、心力衰竭890万、高血压2.45亿。近十几年来，我国城乡居民心血管病死亡率呈不断上升状态，其死亡率高居首位。2018年的调查显示，心血管疾病死亡率在乡村占比为46.66%，城市为43.81%[1]。因此，防治心血管疾病，已成为人类的头等大事。

近年来，越来越多的科研工作者正在研究和关注多酚类化合物在心血管系统防治中的作用，研究报道白藜芦醇、姜黄素等均可有效预防心血管疾病的发生发展。它们多数来源天然植物，不良反应少，并且往往具有多个作用靶点，其在机体自稳调控中具有“高者抑之，下者举之；有馀者损之，不足者补之”的功效[2]，对多种慢性、复杂疾病具有较好的疗效。这些天然植物化学物由于动物毒性实验证实无致崎、致突变等作用，且生物利用度高、成本低、具有巨大的临床应用研究价值，其潜在的发展空间巨大。

茶多酚是绿茶中的多酚类物质，也称儿茶素，主要包括表儿茶素（epicatechin,EC）、表没食子儿茶素（（-）-epigallocatechin，EGC）、表儿茶素没食子酸酯（（-）-epicatechin gallate，ECG）和表没食子儿茶素没食子酸酯（（-）-epigallocatechin-3-gallate，EGCG）。其中EGCG是绿茶中含量最多且活性最强的多酚物质，EGCG分子包含3个芳香环、1个吡喃环，8个酚羟基，其独特的化学结构使EGCG比其他的儿茶素具有更强的抗氧化能力[3-4]，结构见图1。EGCG通过抑制酶活性和多种与心血管相关的信号传导通路参与对抗心血管疾病[5]，并作为潜在的预防心血管的药物研究受到广泛关注。

我们将从以下方面对近年来有关EGCG改善心力衰竭、动脉粥样硬化、心肌梗死的机制进行综述，为今后EGCG在心血管领域的研究提供系统的参考。

1 EGCG改善心肌肥厚与心力衰竭

心肌肥厚是高血压、缺血性心脏病等其他疾病会出现的一种共同病理过程。在各种病理刺激下，心肌产生的代偿适应性反应，短期内通过增加心输出量维持机体供血。表现为心肌细胞体积增大、重量增加以及间质的纤维化等[6]。得益于其化学结构中的多个酚羟基，早在2007年，研究者就报道了EGCG预防心肌肥厚[7]。现将EGCG参与心力衰竭的机制综述如下。

1.1 EGCG与心肌纤维化

在心脏中，结缔组织生长因子（CTGF）水平的过量增加会直接促进成纤维细胞增殖和细胞外基质（ECM）积累，从而加剧心肌肥大和随后的衰竭。Cai Y[8]研究发现EGCG可以显著降低血管紧张素Ⅱ（AngII）刺激得心脏成纤维细胞的胶原蛋白合成，纤连蛋白（FN）表达和细胞增殖，还改善了腹主动脉缩窄（AAC）诱导的心脏纤维化。此外，EGCG减弱了CTGF的过量表达，并显著减少了核因子kappaB（NF-κB）下游的p65亚基的核易位和抑制蛋白（IκBα）的降解。Sheng R等[9]在培养的新生大鼠心脏成纤维细胞中，EGCG还降低了肥厚性心肌中增殖细胞核抗原表达，并且显著改变了心肌亚硝酸盐的水平，同时上调了诱导型一氧化氮合酶蛋白的表达。这些结果表明，心肌成纤维细胞的增殖被EGCG抑制了，同时EGCG还能诱导NO产生发挥其心脏保护作用。还有报道表明，EGCG抑制淀粉样蛋白原纤维的形成用于转甲状腺素蛋白淀粉样变心肌病（wtATTRCM）患者的治疗，提高患者左心室质量[10]。2018年，Chen K[11]报道EGCG还可通过TGF-β1/smad3信号通路干预成纤维细胞的纤维化，延缓心肌重构。

1.2 EGCG与氧化应激和凋亡

氧化应激是导致心血管疾病的重要因素之一。ROS是机体正常心血管活动和信号传导的关键参与者，但许多氧化还原敏感途径在疾病发展过程中也会被激活。如血流中断、细胞降解或分散代谢物质能力降低导致局部ROS产生增加，氧化应激的增强反过来影响细胞迁移、增殖、衰老、凋亡和自噬的信号通路，从而引发心血管疾病。如内皮细胞和平滑肌细胞暴露于生长因子（VGEF）和AngII可刺激局部ROS的产生，并修饰特定的信号分子或者改变谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽（GSH/GSSG）比值干预了磷酸戊糖循环，影响细胞的生长发育。

Sheng等[12]将EGCG与槲皮素、卡托普利、氯沙坦和卡维地洛比较。它们对肥厚型心肌的心脏重量和凋亡指数具有显著的降低作用，但对不同的凋亡相关蛋白作用不一致。EGCG、槲皮素和卡维地洛具有强大的抗氧化作用，MDA（丙二醛）含量降低和超氧化物歧化酶（SOD）活性恢复可以有效的证明这一点。EGCG、槲皮素和卡维地洛可以防止端粒磨损和端粒重复序列结合因子2（TRF2）的损失，而卡托普利和氯沙坦非此机制。EGCG的使用可以抑制阿霉素诱导的心脏毒性，这可以通过EGCG减轻小鼠ROS的产生和心肌钙超载，随后减弱细胞凋亡和乳酸脱氢酶（LDH）释放介导来证明[13]。EGCG增加了糖尿病大鼠心脏谷胱甘肽含量和SOD、过氧化氢酶活性，说明EGCG具有抗氧化能力。此外，EGCG通过增加B淋巴细胞瘤-2（Bcl-2）水平，降低p53、Bax、细胞色素c、半胱氨酸蛋白酶-3（caspase-3）和9水平，阻断糖尿病大鼠心肌线粒体凋亡途径，表明EGCG具有抗凋亡作用[14]。

1.3 EGCG与钙离子及其调节蛋白

迄今为止，心肌肥厚的发生涉及多种信号通路参与。其中，钙离子及其调节蛋白在病理性肥大的发展中的作用不言而喻。心力衰竭发生的根本原因是心脏舒张功能障碍，心肌肌钙蛋白I（cTnI）在心脏功能尤其是舒张功能的调节中起关键作用。研究证实，组蛋白乙酰化修饰诱导的cTnI低表达是导致衰老心脏舒张功能障碍的原因之一[15]。

Pan B等[16]研究EGCG是否会修饰组蛋白乙酰化以调节cTnI表达并进而改善小鼠的心脏功能。EGCG抑制组蛋白脱乙酰基酶1（HDAC1）和HDAC3的表达，并抑制cTnI近端启动子中HDAC1的结合水平。此外，EGCG导致转录因子GATA4和MEF2C与cTnI的启动子的结合水平上升。数据表明EGCG可能通过组蛋白乙酰化修饰上调cTnI来改善衰老小鼠的心脏舒张功能，为EGCG治疗的组蛋白乙酰化机制提供了新的见解。肥厚型心肌病（HCM），伴有左心室肥大，间质纤维化和舒张功能障碍是最常见的遗传性心肌病，肌丝Ca2+敏感性增加可能是舒张功能障碍的根本原因。EGCG报道可在cTnI突变的HCM模型中降低肌丝对Ca2+敏感性[17]。心房纤颤（AF）会增加心力衰竭和死亡的风险，是常见的持续性心律失常，Ca2+超负荷和氧化应激被认为与AF的发病机制有关。EGCG降低了细胞内Ca2+瞬变和肌浆网内Ca2+含量，通过Ca2+/钙调蛋白或cGMP依赖性蛋白激酶直接调节左心房的电生理特性和Ca2+稳态，抑制异丙肾上腺素（ISO）引起的心律失常[18]。

2 EGCG与动脉粥样硬化

动脉粥样硬化是由炎性血管细胞和脂质蓄积导致内皮功能障碍引起的动脉疾病。斑块主要成分是脂肪物质胆固醇、甘油三酸酯、脂蛋白等，它可以部分或完全阻塞动脉中的血液流动。动脉粥样硬化的危险因素主要有血脂异常、吸烟、高血压和糖尿病。如血脂异常引发低密度脂蛋白（LDL）在动脉中积累，而高血压通过修饰血管壁的反应来增强保留LDL[19-20]。

Xu X[21]通过高脂蛋白饮食复制模型，发现EGCG治疗后的大鼠总胆固醇（TC）、甘油三酸酯（TG）、LDL和极低密度脂蛋白胆固醇（VLDL）的比例减少了，并增加了高密度脂蛋白胆固醇（HLDL），并且脂质过氧化显著降低，非酶抗氧化剂和酶抗氧化剂的水平增加。另一项研究通过apoE缺陷小鼠复制模型，经EGCG处理后，TC和TG含量分别比对照组低27%和50%，主动脉弓和股骨分叉处的动脉瘤区域和主动脉重量均显著降低了23%，并且没有明显改变apoE缺陷小鼠的血浆脂质水平，机制取决于EGCG抗氧化作用[22]。由牙龈卟啉单胞菌感染复制的动脉粥样硬化模型，经EGCG处理后，降低了C反应蛋白、单核细胞趋化蛋白1（MCP-1）和LDL的产生，并且诱导型血红素氧化酶（HO-1）mRNA水平升高，表明EGCG通过抗炎和抗氧化作用有效的抑制了牙龈卟啉单胞菌引起的动脉粥样硬化[23]。EGCG经过纳米囊化后，降低巨噬细胞胆固醇含量和MCP-1表达来抑制动脉粥样硬化病变发展[24]。EGCG还可通过Jagged-1/Notch信号通路防止氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）诱导的内皮功能障碍。此外，EGCG通过减少内皮型一氧化氮合酶（eNOS）的表达并促进诱导型一氧化氮合酶（iNOS）的表达减轻内皮细胞的损伤和凋亡[25]。而临床一项针对82例早期动脉粥样硬化双盲研究的结果表明，食用EGCG减少白细胞的数量，可显著改善内皮功能[26]。

3 EGCG与心肌梗死（MI）

MI是一种缺血性心脏病，由于心肌代谢需求和血流量之间不平衡造成心肌细胞缺氧继而死亡。动脉粥样硬化组织LDL水平升高、血管痉挛、血栓形成或循环系统改变导致灌注不足影响心肌血流[27]。

Lin C M[28]研究评估，EGCG在心肌纤维化中对内皮糖蛋白的影响。实验结果显示，使用EGCG（50mg/kg）治疗后，心肌纤维化面积减少了53.4%和64.5%，并且明显减弱左心室舒张末期和收缩期的口径大小，其抑制作用是通过JNK/AP-1（激活子蛋白-1）途径介导的。Aneja R[29]研究了EGCG在心肌再灌注损伤中的作用，在缺血期结束时用EGCG治疗大鼠，在再灌注期间连续输注EGCG。EGCG治疗可减少心肌损伤和髓过氧化物酶（MPO）活性，血浆中的IL-6和肌酸磷酸激酶水平降低，EGCG的这种有益作用与减少NF-κB和AP-1的结合有关。Devika P T研究了EGCG对ISO诱发的MI大鼠的体重，心脏酶标志物（肌酸激酶、肌酸激酶-MB、LDH、天冬氨酸转氨酶和丙氨酸转氨酶），ATP酶和电解质的作用。实验结果显示，在ISO诱导地MI大鼠中，Na+/K+ATP酶的活性显著降低，而Ca2+/Mg2+ATP酶的活性显著升高，用EGCG进行为期21天的治疗，可以降低ISO对体重，心脏酶标志物、升高Na+/K+ATP酶活性以及电解质水平，这种效果可能归因于EGCG抗氧化和膜稳定作用[30]。Lee S K证实EGCG缓解心肌梗死的作用与腺苷受体（ADR）的激活有关，而不是阿片类受体（OPR）[31]。Dae-Kyu S[32]研究了ATP敏感性钾通道（KATP）通道在EGCG治疗心肌梗死中的作用。实验数据支持EGCG通过KATP保护心脏。Zeng X[33]评估了EGCG和锌联合应用对缺氧/复氧（H/R）损伤的大鼠心肌细胞的保护作用，实验结果显示，EGCG +锌通过激活PI3K/Akt途径保护心肌细胞免于H/R损伤。

4 EGCG参与心血管保护的其他机制

一磷酸腺苷（AMP）激活的蛋白激酶（AMPK）是机体能量代谢的关键激酶，研究表明，AMPK的激活可通过抑制p70S6激酶（p70S6K）和真核延伸因子2（eEF2）信号通路来抑制心肌肥大[34]。Cai Y[35]等发现EGCG可以显著降低脑钠肽（BNP）mRNA的表达，并减少苯氧肾上腺素（PE）刺激的H9C2心肌细胞的细胞表面积，并证明EGCG对抗心肌肥大的作用可能归因于其对AMPK依赖性信号通路的激活。AngII诱导心钠肽（ANP）和BNP表达水平显著上调，并且H9c2细胞体积变大，而EGCG通过调节Hippo信号通路抑制AngII诱导得心肌肥大[36]。因此，EGCG是预防心脏肥大的有效药物。

心血管疾病与机体炎症反应密切相关[37]。炎症过程确立为心血管疾病发展和并发症的中心。炎症涉及许多血细胞及其释放的分子，如细胞因子、趋化因子和抗体等。源自单核细胞或巨噬细胞系的细胞以及在脉管系统或脂肪组织中表达的许多趋化因子、细胞因子和黏附分子也参与动脉粥样硬化的形成。炎症标志物水平升高被临床研究证明可用于预测未来的许多心血管疾病事件。实验模型中特异性阻断炎症信号通路已显示出减轻心肌和动脉损伤，减少疾病发展进程并促进愈合的作用。EGCG通过蛋白酶体降解途径，下调Notch靶基因的转录，减轻炎症反应。Toll样受体4（TLR4）通过炎症细胞因子的诱导在先天免疫中起重要作用。最近的研究表明，TLR4的过度激活在肥胖引起的炎症中起关键作用，肥胖引起的炎症与多种疾病有关，包括高胰岛素血症，高甘油三酯血症和心血管疾病。EGCG通过上调E3泛素蛋白连接酶216（RNF216）抑制了TLR4的表达，以减轻肥胖引起的炎症[38]。此外，Liu D证实EGCG可以部分通过NF-κB调节的炎症基因的表观遗传调控来预防多氯联苯（PCB）诱导的内皮炎症[39]。

5 总结与展望

心血管疾病发生是一个复杂的病理和生理变化过程。经过多年的努力，迄今为止已发现多种引起心血管疾病的机制和相应的抑制剂，但临床心血管疾病有效的治疗药物仍然只限于b-受体阻滞剂、肾素-血管紧张素抑制剂和醛固酮拮抗剂、他汀类、扩张血管药物等。因此，研发摒除上述缺点的有效新药一直是该领域研究的热点。酚类物质是一种广泛存在于植物膳食中的天然抗氧化剂，可以有效预防和干预糖尿病、神经退行性疾病、心血管疾病和癌症等疾病，植物提取物取自天然，不良反应少，并且往往具有多个作用靶点。因此，植物提取物的有效成分可能在未来心血管疾病的防治中打开突破口。

目前针对EGCG研究已经有了较大进展，但在不同疾病模型中EGCG在机体内信号转导途径并不完全一致。即便在相同的疾病模型，作用机制也具有较大差异。这表明目前EGCG在心血管领域的研究仍需反复验证，值得继续研究与探讨。总之，EGCG已被证明对机体可以发挥有益作用，特别是对治疗包括动脉粥样硬化，心肌肥大和心肌梗死等心血管疾病。EGCG通过调节抗炎、抗氧化和抗凋亡等多种途径参与心血管疾病。本文综述EGCG防治心血管疾病及其作用的相关机制，但今后需要从以下几个方面进一步阐明其作用机制：①EGCG生物利用度、潜在的副作用以及剂量需要进一步研究；②研究EGCG代谢途径及产物与心血管疾病发生发展的关系；③EGCG在临床试验中的效果需要更多的实验数据支持。