Studies on the anti-carcinogenic effects of tea |
韩 驰 中国疾病预防控制中心营养与食品安全所,北京 100050 中国是茶叶的原产地,世界其它地区对茶叶的种植、加工和饮用都直接或间接来源于中国;我国饮茶至少有3000多年历史,早就有饮茶健身的记载。最早的是“神农尝百草,遇七十二毒,得茶而解之”的传说;汉代《神农本草》把茶列入365种药物之中;东汉著名医学家华佗在《食论》中说:“苦茶之食,益意思”;唐代陆羽著有《茶经》,认为“茶有解毒、治病、醒酒、兴奋解渴之功效”;李时珍《本草纲目》中记载:“茶苦而寒,阴中之阳,沉也降也,最能降火,火为百病,火降则上清矣”。饮茶一来“涤昏”、“清神”、“得道”,二来健身、防病、治病,人人皆知,“开门七件事,柴米油盐酱醋茶”,把饮茶提到日常生活必需的地位。 近年来茶叶防癌作用在国内外的实验研究(包括试验动物模型和体外试验)中均已得到充分证明。对动物的化学致癌或移植性肿瘤,无论哪种茶都有不同程度的抑制作用。无论是饮用茶水或茶的提取物,还是腹腔注射茶水提取物或涂抹皮肤,均能有效地抑制多种诱癌剂诱发的食管癌、胃癌、肝癌、肺癌、胰腺癌、十二指肠癌、肠癌、乳腺癌和皮肤癌,或者表现为肿瘤块缩小,或肿瘤发生迟缓,或恶性程度减轻等。这方面的结果比较一致,证据充分。在茶叶防癌作用的机制方面也有一些学说,一般认为是由于茶叶的抗氧化作用,激活多种具有清除自由基、抗氧化损伤作用的抗氧化酶和Ⅱ相代谢酶的活性;抑制癌基因表达;抑制致癌剂与靶器官共价结合,因许多致癌剂均是强烷化剂,进入体内后经酶的代谢活化生成亲电子化合物,进而与细胞中大分子DNA进行共价结合而生成加合物。 然而,要充分证实茶叶作为人类癌症的化学预防剂,尚有以下3方面的问题需要阐明,即茶叶中的有效成分、茶叶的作用机制以及对人的防癌效果。特别是后者国内外流行病学调查的结果不甚一致,尚缺乏人体的直接证据。 1 有效成分的筛选 过去国内外主要着重于茶多酚和儿茶素EGCG方面的研究,而茶叶中成分多达 400余种。我们用8种短测试验对茶叶中各种主要成分进行了筛检。试验样品包括:绿茶水提取物、茶多酚(40%、70%、90%纯度)、儿茶素单体(EGCG、ECG、EGC、EC)、茶色素、茶多糖、咖啡碱、维生素C、维生素E、锌、硒、锰、钼。试验项目包括:对丝裂霉素C诱发的V79细胞基因正向突变及微核发生的影响;V79细胞代谢协作试验及HeLa细胞存活和软琼脂生长试验。主要发现为: 1.1 各种成分在短测试验中均显示出不同程度的效果。根据作用强度和在茶叶中的含量,我们认为主要有效成分为茶多酚及儿茶素单体和茶色素。这些成分作用的重复性好,且呈明显的剂量-反应关系。茶多糖和咖啡碱等也有一定的作用,但在茶叶中含量很少。结果还表明,如以同样的含量进行比较,则无论是茶多酚及其儿茶素单体,或是茶色素,其作用强度均不如茶的水提取物。 1.2 首次证明茶多酚的氧化产物茶色素与茶多酚同样有效。茶色素是红茶的主要成分,其主要成分是茶红素和茶黄素;已有报道,茶色素也具有很强的抗氧化作用。 2 整体动物试验 2.1 茶叶阻断N-甲基苄基亚硝胺(NMBzA)在大鼠体内合成与防止大鼠食道肿瘤发生的研究其目的是观察茶叶能否防止NMBzA的两种前体物(亚硝酸钠和甲基苄胺)引起的大鼠食道肿瘤。将Wistar雄性大鼠分为7组,每周两次灌胃给予两种前体物,阴性对照组仅灌亚硝酸钠,其余6组均灌亚硝酸钠和甲基苄胺,其中除阳性对照组外,其余5组分别与甲基苄胺同时灌以5种不同茶浓缩汁,即海南红茶和绿茶,杭州绿茶以及福建铁观音和花茶。结果阳性对照组癌前病变及肿瘤发生率达95%,而饮茶仅为5%~19%,阴性对照组未见有癌前病变及肿瘤。本试验证实5种茶均可通过阻断甲基苄基亚硝胺在大鼠体内的合成,从而抑制食道肿瘤的发生。 2.2 茶叶对N-甲基苄基亚硝胺(MNBzA)诱发大鼠食道肿瘤的影响本试验给Wistar大鼠饮与前一试验相同的5种茶水,并每周两次灌胃强致癌物甲基苄基亚硝胺。12周后,肉眼所见乳头状瘤的发生率同样是阳性对照组(90%)高于各饮茶组(42%~62%),肿瘤大小及患瘤鼠的平均瘤数也有相同的趋势。结果证实饮茶可明显抑制亚硝基化合物的致癌作用。 2.3 用二乙基亚硝胺(DEN)和肝切除+CCl4诱发大鼠肝癌癌前期病变。结果表明, 绿茶组及混合茶组大鼠肝r-GT组化表型异常的肝细胞病灶数明显少于阳性对照组,其中,混合茶的作用较绿茶水更为明显。 2.4 另以二甲基苯并蒽(DMBA)诱发雄性金黄色地鼠口腔肿瘤。结果表明,阳性对照组动物在涂DMBA后,均表现为口腔上皮细胞微核发生率、DNA含量、每核银染核仁组织区(AgNOR)颗粒数目、每核总银染核仁组织区颗粒面积(TVNOR)和表皮生长因子受体(EGFR)表达增高;口腔粘膜组织EGFR基因扩增;100%的地鼠均发生口腔粘膜肿瘤。而在涂DMBA的同时,分别饮绿茶、茶色素和混合茶的动物的微核发生率、DNA含量、AgNOR数目和TVNOR面积均明显低于阳性对照组,并见到EGFR基因扩增和表达的抑制。3个饮茶组的平均瘤数及平均瘤负荷降低;以上结果表明,饮茶可保护DMBA引起的金黄色地鼠粘膜组织DNA损伤并抑制其增殖,对DMBA诱发的动物口腔肿瘤有明显的预防作用。 3 茶叶防癌机制的探讨 过去国外在茶叶的抗氧化作用以及DNA加合物方面有过一些报告。我们所获得的主要结果为: 3.1 抑制致癌剂与靶器官DNA共价结合; 3.2 抗氧化作用:能显著减少多种脂质过氧化小分子产物的生成,茶可诱导多种具有清除自由基、抗氧化损伤作用的抗氧化酶和Ⅱ相代谢酶的活性。 3.3 抑制癌基因表达:饮茶或涂抹EGCG对促癌物(TPA)及香烟中特异性亚硝胺NNK诱发小鼠 c-myc、PKC、c-raf、c-H-ras以及ODC基因表达均有抑制作用; 3.4 抑制肿瘤细胞增殖:对细胞的DNA合成有抑制作用,主要抑制细胞由G1期向S期移行; 3.5 免疫调节:茶和茶成分对移植性肿瘤和化学致癌物引起的体液免疫和细胞免疫功能失调均有明显调节作用; 3.6 对HIV和乙肝病毒在体外实验中均无明显抑制作用,提示茶叶及其成分可能主要对化学致癌过程有预防作用。 根据所获结果,我们认为抗氧化、预防DNA损伤以及免疫调节是主要的机制,尽管在各种机制之间可能存在着相互作用。这些结果为今后进一步阐明茶的防癌机制指明了方向,同时也为验证茶及其成分的防癌效果提供了有力的依据。 4 癌症高危人群的干预试验 癌症高危人群的干预试验是当前膳食与癌症以及癌症预防的关键领域。茶的防癌作用已有比较充分的实验证据包括体外试验和动物试验。然而,茶的防癌作用最终还需要人体证据的支持。 人群流行病学研究结果目前尚有不同结论。影响癌症发生的因素又很多,在流行病学调查中很难控制除饮茶以外的众多混杂因素。因此,只有进行人群干预研究才能得到确切的结论。但人群干预研究需要的人力、财力很可观,还需要很长时间。因此,迄今尚无具有说服力的人群干预研究结果。为了解决这类困难,我们试图对癌症高危人群进行干预,以生物学标志为主要终点,取得了一些很有意义的结果。 4.1 口腔粘膜白斑患者的干预研究 本次干预试验用混合茶作为受试物,以口腔癌癌前病变口腔粘膜白斑患者为研究对象,以其癌变过程中的中间标志物,如微核形成、细胞增殖抗原、银染核仁组织区等中间标志物作为观察终点,进行饮茶对口腔癌前病变的随机化双盲干预试验。研究对象干预组29人,对照组30人,口服混合茶作为受试物(绿茶水冻干物、茶多酚和茶色素的混合物),口服胶囊 3g/d,同时局部涂抹混合茶甘油于患处。经半年观察,发现在临床表现、病理形态学和DNA损伤方面均有明显效果。其中突出的结果为口腔粘膜白斑缩小37.9%以及脱落粘膜上皮微核细胞发生率和外周血淋巴细胞染色体畸变率分别减少48.7%和31.8%。表明饮茶对人体口腔粘膜上皮细胞的DNA损伤有保护作用。此外,试验前后PCNA增殖指数和AgNOR数目均降低,且与对照组有显著性差异,提示饮茶在保护组织DNA损伤的同时,也降低了组织增殖活性。PCNA为36kD蛋白,是一种DNA聚合酶辅助蛋白,与DNA复制密切相关,AgNOR是细胞核内含主要rDNA的染色体片段,在RNA聚合酶作用下,rDNA转录生成 rRNA 。研究表明,其PCNA指数和AgNOR数目和形态及分布反映细胞增殖活性,以此可对组织进行异常增生程度的分级并可鉴别良、恶性肿瘤。鉴于在试验期间,患者没有服用其它药物,试验组与对照组日平均蔬菜、水果摄入量无显著性差异;因此,口腔粘膜微核细胞率的降低、组织PCNA增殖指数和AgNOR数目的减少,以及病损区的缩小,均很可能与茶对口腔粘膜组织DNA损伤的保护作用和对口腔粘膜组织增殖的抑制作用有关。由此可推论,饮茶可阻断口腔癌癌前病变的发展,降低其癌变的危险性,从而对口腔癌有预防作用。本次结果提供了饮茶可能预防人类肿瘤的直接依据,填补了国内外这方面的空白。 4.2 吸烟引起氧化损伤和DNA损伤的干预研究 本次选158名习惯性吸烟者分别饮绿茶、红茶、混合茶和茶多酚片,并设吸烟不饮茶和不吸烟不饮茶的对照组。研究结果表明,饮混合茶组血、尿样中儿茶素单体 EGC、EC、EGCG 含量均最高,同时血浆总抗氧化性也最强、抗氧化延迟时间最长。可见,血浆抗氧化性与其儿茶素,特别是 EGC、EGCG 的水平密切相关。另外,饮用不同茶对血中多种维生素(如VE、胡萝卜素等)含量没有显著影响。在绿茶组、红茶组及茶多酚片组,吸烟者尿中 8-OHdG 均有明显降低,与尿中MDA水平下降结果相一致 。尿中总自由基(23-DHBA)绿茶组、混合茶组明显降低。此外,吸烟可明显升高口腔粘膜微核细胞率(6倍)和外周血淋巴细胞染色体畸变率(7.5倍),而饮用各种茶均可降低吸烟所致的这两种遗传损伤的增加。其中饮混合茶对口腔粘膜微核细胞率、外周淋巴细胞染色体畸变的保护作用均具有统计学显著性(P<0.01)。综合以上结果,可以认为几种茶和茶制剂均能保护吸烟所致的氧化损伤和DNA损伤,其中尤以混合茶和绿茶的作用更为突出。鉴于吸烟与人类癌症的关系已得到公认,而氧化损伤和DNA损伤又被认为是吸烟致癌的重要机制;因此,本次研究的结果为茶对人体化学性致癌的保护作用提供了有意义的依据。 5 茶色素是一种值得进一步研究和开发的茶组分 长期以来,国内外学者都认为茶多酚是茶的保健作用的主要成分,而且认为茶多酚的抗氧化作用是茶发挥其保健作用的主要成分。茶色素是茶多酚的氧化产物。如果说茶多酚是绿茶和花茶的主要成分,茶色素则是红茶和乌龙茶的主要成分。原来认为茶色素既然是茶多酚的氧化产物,就不太可能保留茶多酚的抗氧化作用。然而,我们的研究结果表明: 5.1 在短筛试验茶色素对丝裂霉素C诱发的V79细胞基因正向突变、V79细胞代谢协作试验及HeLa细胞存活和软琼脂生长试验表现出与茶多酚相同的抑制作用; 5.2 在小鼠S180肿瘤模型中,茶色素显示出明显的抑癌作用。这些结果与过去国外和我们得到的红茶也具有防癌效果(NMBzA大鼠食道癌模型)的结果相一致。最近,我们以醌还原酶为指标进行体外试验,也发现茶色素的抗氧化作用至少不弱于茶多酚。考虑到茶色素几乎与茶多酚在茶中的含量(30%~40%)相当,而且其化学性质远比茶多酚稳定,我们认为茶色素是一种很值得进一步研究和开发的茶组分。如同茶多酚一样,茶色素是一个混合物,主要包括茶红素、茶黄素和茶褐素。在进一步研究茶色素的作用时,有必要同时对茶色素各种单一组分的作用进行比较。同时,鉴于国内在茶色素预防心血管病的临床观察方面已取得初步结果,我们建议同时开展茶色素预防癌症和心血管病的应用基础研究。 参考文献: [1]Yang CS, Wang ZY. 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