茶多酚抗氧化机理研究现状胡秀芳分解Word格式文档下载.docx

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途径归纳起来有如下6个方面:

茶叶科学1999,19

（2）:

93）103

JournalofTeaScience1茶多酚作用于与自由基有关

的酶

已经知道,生物体内自由基处于生物生

成体系与生物防护体系的平衡之中,该两大

体系均可由酶调控[6]。

用重金属Cd饲喂小

鼠若干天后,检查鼠肝发现,同时喂绿茶组

的肝中自由基生成酶）））黄嘌呤氧化酶活性

下降,而自由基清除酶）））SOD、GSH-Px、

过氧化物酶和GSH-S-转移酶活性提高,认

为茶多酚可通过强化抗氧化解毒系统的作

用,清除用Cd处理大鼠肝中的Cd和减轻过

氧化损伤[7]。

这就是茶多酚调节生物体内自

由基平衡的结果。

1.1抑制氧化酶系

生物体内许多氧化酶与自由基生成有

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O#2[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。

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ò

结合（反模式?

）[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-tetrade-

canoylphorobo-l13-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

B-glucosidase-chinesesumac的相应值,分别为

013~016和011。

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@10-5

mol/L茶多酚即可

使酶活性完全丧失[19]。

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。

94茶叶科学19卷

112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:

O#2+O#2+2H+SODH2O2+O2

CAT-Fe3++H2O2化合物物?

+H2O2CAT-Fe3++2H2O+O2

H2O2+SCN-乳过氧化物酶OCN-+H2O

ROOH（HOOH）+2GSHSe-GSH-PxROH（HOH）+H2O+GSSG

GSSG+NADPH+H+GSSG-Tr2GSH+NADPH+

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]:

O#2能灭活

CAT和GSH-Px,SOD对O#2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60min

用TP处理,可使沙土鼠脑缺血30min再灌

流15min的脑内SOD活性升高54102%（P&

lt;

01001）,MDA含量下降21180%（P&

01001）。

抗衰老试验表明:

TP能增强血和

肝GSH-Px活性（P&

0101）及SOD活性（P

&

0105）,降低过氧化脂质在肝和血清中含

量（P&

0101）,并抑制脂褐素形成（P&

0101）[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。

0105%TP

饲喂小鼠15天,可明显降低老、青年小鼠

血清MDA含量（P&

0101）,提高青、老年

小鼠红细胞SOD活性（P&

0105）和老年小

鼠CAT活性（P&

0105）[22]。

对5~6周龄

SKH-?

雌性无毛小鼠喂012%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ò

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

952期胡秀芳等:

茶多酚抗氧化机理研究现状

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

O#2、#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。

211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O#2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O#2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O#2清除作用,表明TP在

01013~01375Lg/ml浓度范围内表现很强的

清除O#2的作用,且呈高度的量效关系,

50%的抑制浓度为0104Lg/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O#2的能力均大于90%[31]。

比

较茶多酚复合体和EGCG单体清除O#2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（01043~

0110mg/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。

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

表1茶多酚对1O2的清除速率

Table1Scavengingrateofteapolyphenotson1O2

样品K（1O2+Phe-OH）（mol/L#s）-1样品K（1O2+Phe-OH）（mol/L#s）-1

C111@108ECG212@108

EC916@107EGCG212@108

EGC111@108

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:

EGCGUTP&

gt;

ECG&

ECU

EGC.儿茶素间依第一还原电位递降构成循

96茶叶科学19卷

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。

212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216倍,维生素E

的312倍;

TP对猪油为BHA的214倍,维

生素E的916倍;

EGCG对亚油酸的抗氧化

作用为维生素E的319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O#2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1ml011%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]。

972期胡秀芳等:

311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O#2,H2O2的生成。

2GSH+2O2FeGSSG+2O#2+2H+

b）催化Haber-Weiss反应生成毒性更大

的#OH

O#2+H2O2Feton#OH+OH-+O2

c）与O#2作用生成很高活性的高Fe酰

（FeO2+2）和铁酰（FeO2+）自由基复合物

Fe3++O#2Fe3+O#2Fe2+O2

Fe2+O2Fe2+

2Fe2+O（FeO2+）

d）催化脂过氧化物均裂产生ROO#和

RO#

2ROOHFeROO#+RO#+H2O

ROO1和RO1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3B2、2B1、2B1和

3B1[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

2114%[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0102mmol/L,ECG为01025

mmol/L,EGC为01028mmol/L,EC为0105

mmol/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]。

312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。

313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

98茶叶科学19卷

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

O#2,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。

411再生A-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A-生育酚含量显著下降,而添加儿

茶素（1%粗儿茶素）后,A-生育酚减少得

到了抑制[54]。

在亚油酸反应体系中,发现

A-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614@10-9

moldm-3s-1。

当EGCG存在时,A-生育酚初

期衰变几乎完全被抑制,其速率为111@

10-9moldm-3s-1。

当大部分EGCG被消耗

时,衰变速率适度增加（515@10-9moldm-3

s-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

A-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,A-生育酚修复

反应是最主要的反应。

A-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]。

412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,

ErofeevaN1N.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C

10mg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。

Stag