林勇,黃建安,王坤波,陳美艷,劉仲華
國家植物功能成分利用工程技術(shù)研究中心 湖南農(nóng)業(yè)大學茶學教育部重點實驗室,410128
過敏反應自從被里柴特(Charles Robert Richet)第一次發(fā)現(xiàn)以來一直沒有國際公認的定義,直到2005年“過敏反應定義和管理第二次討論會”的召開才賦予它明確的定義:“過敏反應是一系列快速開始并有可能導致死亡的變態(tài)性反應”[1]。目前,醫(yī)學上過敏反應是指已產(chǎn)生免疫的機體在再次接受相同抗原刺激時所發(fā)生的組織損傷或功能紊亂的反應,屬于異?;虿±硇缘拿庖叻磻7磻奶攸c是發(fā)作迅速、反應強烈、消退較快,多在1~10 min后出現(xiàn),但也有在幾日后出現(xiàn)的;一般不會破壞組織細胞,也不會引起組織嚴重損傷,有明顯的遺傳傾向和個體差異[2]。臨床上的過敏反應可根據(jù)發(fā)病類型分為速發(fā)型(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型)和遲發(fā)型(Ⅳ型)兩大類4 個分型。其中Ⅰ型過敏反應一般被認為是在抗體IgE 參與下,由特定抗原刺激所引起的。
在全球范圍內(nèi)特別是工業(yè)化國家,過敏性疾病患者的數(shù)量正在逐年增加[3]。據(jù)文獻報道,過敏性疾病患者的人數(shù)已經(jīng)超過世界總?cè)丝诘?/4[4]。世界變態(tài)反應組織公布的30個國家過敏性疾病流行病學調(diào)查結(jié)果顯示:在這些國家的12億總?cè)丝谥?,約22%(約2.5 億人)患有IgE 介導的過敏性疾病,如過敏性鼻炎、哮喘、特應性皮炎、過敏性結(jié)膜炎等[5]。近年來,過敏性鼻炎在全球的發(fā)病率呈現(xiàn)連年增長趨勢,患者保守預計有5 億以上[6],占世界總?cè)丝诘?0%~20%[7]。據(jù)報道,美國有四五千萬人有過敏問題,其中3 950萬人患有季節(jié)性過敏性鼻炎,已有170多種食物引起IgE介導的過敏[8]。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計,全球約有1.5億哮喘患者,并呈逐年上升趨勢,其中50%的成人及至少80%的兒童均由過敏因素如花粉引發(fā)[9]。隨著環(huán)境的變化,我國的過敏性疾病患者越來越多,患病比例由20 世紀50年代的10%~20%上升到近年來的30%~50%[10]。
近幾十年來,世界范圍內(nèi)過敏性疾病的日益流行已成為一種健康問題,世界衛(wèi)生組織高度重視過敏性疾病的預防和治療[11]。茶是世界上僅次于水的第二大飲料,我國是世界第一大產(chǎn)茶國和第一大茶葉消費國。已有研究表明,茶多酚、兒茶素、甲基化兒茶素、茶皂素、茶黃素等茶葉功能成分具有一定的抗過敏作用,因此,人們可能通過科學飲茶以預防和治療過敏癥。
茶多酚大多屬于縮合單寧,是茶葉的主要有效成分,占茶葉干重的20%~30%,主要由兒茶素、黃酮及黃酮醇、花色素、酚酸及縮酚酸4 類化合物組成。兒茶素屬于黃烷醇類化合物,是茶葉中多酚類物質(zhì)的主體,在茶葉中的含量為干重的12%~24%,主要成分為EC、EGC、ECG 和EGCG 等。研究表明,茶多酚與兒茶素的抗過敏作用尤其是抗速發(fā)型過敏反應的作用效果明顯。茶多酚抗過敏作用主要通過以下途徑實現(xiàn):①茶多酚抑制化學物質(zhì)誘導的過敏反應。ECG、EGC、EGCG、綠茶、烏龍茶、紅茶可抑制被動性皮膚過敏(PCA),其中EGC、EGCG的抑制作用比常用的抗過敏藥物曲尼斯特(Tranilast)強,表明茶多酚對I 型過敏有顯著的防護作用[12]。RBL-2H3 細胞具有肥大細胞的許多生物學特性,活化后可以發(fā)生脫顆粒反應,近年來多用于藥物致敏性篩選和機制研究。王啟隆等[13]研究茶屬植物及茶多酚類成分對抗原誘導RBL-2H3 細胞過敏反應的抑制作用,結(jié)果表明茶屬植物和EGCG 均有抑制RBL-2H3 細胞脫顆粒作用,具有明顯的抗過敏功效。潘增烽等[14]探討兒茶素對過敏性哮喘小鼠炎癥反應的治療作用及其機制,發(fā)現(xiàn)兒茶素可有效緩解雞卵清蛋白(OVA)所致的過敏性哮喘小鼠的Th2 型炎癥反應及其過敏癥狀,其作用可能是通過調(diào)控NF-κB 通路,抑制胸腺基質(zhì)淋巴生成素(TSLP)表達而實現(xiàn)的。②茶多酚抑制組胺及過敏介質(zhì)的釋放。組胺是過敏的誘導因子之一,它廣泛存在于全身的組織細胞(肥大細胞和嗜堿性細胞)中;當組織發(fā)生過敏反應時,會引起肥大細胞破裂釋放組胺,引起毛細血管和微靜脈的擴張及管壁通透性增加,血漿漏入組織,導致局部組織紅斑水腫、風團、哮喘、腹痛甚至休克 等 癥 狀[15]。Sugiyama 等[16]利 用EC、EGC、ECG、EGCG對化合物48/80誘導大鼠肥大細胞組胺的釋放進行研究,結(jié)果表明EGC 和EGCG 能強烈抑制組胺的釋放,比目前常用的抗過敏藥曲尼斯特的抑制效果強2~10 倍,可預防過敏癥的發(fā)生。江濤等[17]利用小鼠PCA 實驗、組胺引起正常豚鼠離體回腸收縮試驗、豚鼠Schultz-Dale回腸收縮反應,以及測定過敏豚鼠肺臟慢反應物質(zhì)(SRS-A)含量等方法,研究發(fā)現(xiàn)茶多酚的抗過敏作用可能與抗組胺及抑制SRS-A 生成有關(guān)。③茶多酚還能抑制活性因子如抗體、腎上腺素、酶等引起的過敏反應。Ohmori 等[18]研究了兒茶素(EGCG、EGC、ECG、EC、C 和GCG)對IgE 抗體被動敏感大鼠腹腔肥大細胞組胺釋放的抑制作用,結(jié)果表明,除EC外其他兒茶素均有明顯的抑制活性。透明質(zhì)酸酶是過敏的誘導因子之一,具有將組胺從肥大細胞中釋放出來的作用。日本山本前田等[19]研究發(fā)現(xiàn),茶多酚對透明質(zhì)酸酶具有顯著的抑制作用。Ratnasooriya 等[20]通過體外實驗也指出EGCG 具有顯著地抑制透明質(zhì)酸酶作用。④腎上腺對發(fā)炎因子組胺具有很好的拮抗作用,茶多酚促進腎上腺、垂體的活動而具有消炎作用[21]。
將其他基團引入兒茶素結(jié)構(gòu)中,可有效提高兒茶素的穩(wěn)定性和生物利用率,并能特異性地增強兒茶素的藥理作用。其中,甲基化兒茶素抗過敏藥性表現(xiàn)突出,而且它們的生物學功能已經(jīng)在體外和體內(nèi)實驗中得以證實。近年來,甲基化的EGCG 相繼從茶葉和EGCG 的體內(nèi)代謝物中被檢測出來,其結(jié)構(gòu)式如圖1所示[22]。日本佐野等[23]研究發(fā)現(xiàn), 茶葉中兒茶素的甲基化產(chǎn)物EGCG3"Me、EGCG4"Me可抑制I型過敏反應,且抑制效應強于EGCG。鈴木等[24]的研究也顯示,4種兒茶素EGCG、ECG、EGC和EC對唑酮誘導的小鼠Ⅳ型過敏有較強的抑制效果,EGCG 和ECG抑制作用最強,同時EGCG 的兩種甲基化衍生物EGCG3"Me、EGCG4"Me 對小鼠Ⅳ型過敏的抑制效果明顯優(yōu)于EGCG。日本喜則等[25]研究指出,甲基化EGCG 具有通過抑制IgE 受體蕁麻疹(FcεRI)的表達,達到抑制嗜堿細胞的作用,而嗜堿細胞是釋放組胺的血液細胞,很多抗過敏藥的作用就在于阻止組胺的釋放。山本前田等[26]的研究也指出,口服甲基化EGCG可抑制小鼠I型過敏反應,甲基化EGCG 抑制小鼠皮膚被動過敏反應的效果是EGCG 的兩倍。甲基化EGCG 可通過抑制多個蛋白質(zhì)酪氨酸激酶(PTK)活性而抑制肥大細胞的活性,從而也抑制組胺及白細胞三烯釋放。
此外,吉野等研究顯示C-2 差向異構(gòu)體GCG、GCG3"Me 和GCG4"Me 對小鼠Ⅳ型過敏有較強的抑制作用,抑制率分別為52.1%、53.3%和54.8% , 要低于相對應的兒茶素(EGCG、EGCG3"Me 和EGCG4"Me),這3 種兒茶素的抑制率分別為88.0%、73.2%和77.6%[27]。吉野等人研究也指出了C-2 差向異構(gòu)體GCG 和GCG3"Me 對OVA 誘導的小鼠Ⅰ型變態(tài)反應的抗過敏作用與相應的兒茶素相當,特別是在I 型變態(tài)反應過程中,GCG3"Me 對2 型T 輔助細胞和肥大細胞活性具有顯著影響。這些結(jié)果表明,茶兒茶素在高溫熱處理過程中產(chǎn)生的C-2 表觀化對Ⅰ型變態(tài)反應的預防作用并無不利[28]。甚至有文獻報道不同兒茶素在相同劑量的條件下對肥大細胞組胺釋放的抑制作 用 順 序 為GCG3"Me>EGCG3"Me>GCG>EGCG[29]。
茶黃素最早在紅茶的發(fā)酵過程中被發(fā)現(xiàn),是一類由多酚類物質(zhì)經(jīng)氧化聚合反應而形成的具有苯并卓酚酮結(jié)構(gòu)的色素,最主要的成分為茶黃素(TF)、茶黃素-3-沒食子酸酯(TF-3-G)、茶黃素-3'-沒食子酸酯(TF-3'-G)和茶黃素-3,3'-雙沒食子酸酯(TFDG)4 種茶黃素[30]。吉野等研究發(fā)現(xiàn)茶黃素-3-沒食子酸酯(TF-3-G)和茶黃素-3,3'雙沒食子酸酯(TFDG)兩種茶黃素通過經(jīng)皮注射和口服都能預防惡唑酮誘導的雄性ICR 小鼠IV 型過敏反應;同時口服50 mg/kg 劑量的茶黃素可抑制IV 型變態(tài)反應小鼠血清和/或耳中某些促炎細胞因子、白細胞介素-12(IL-12)、干擾素-γ(IFN-γ)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)水平的升高,也可防止有過敏癥狀的小鼠血清抗氧化活性下降;其抗過敏作用機制包括抑制細胞因子的波動和維持過敏小鼠的抗氧化狀態(tài)[31-32]。也有文獻報道茶黃素對透明質(zhì)酸酶具有顯著的抑制作用,其中茶黃素雙沒食子酸酯的抑制活性達99.1%[21]。
圖1 甲基化EGCG的結(jié)構(gòu)式
茶皂素作為一種性能優(yōu)良的天然非離子表面活性劑,廣泛應用于日化、建材、紡織、醫(yī)藥、農(nóng)藥等領(lǐng)域。20世紀90年代起,相繼有學者研究了茶葉皂苷的抗變態(tài)反應作用。阿卡吉等[33]研究認為,茶葉皂素(Tea-leaf Saponin,TLS)具有明顯的抗過敏活性,動物實驗表明TLS 可抑制豚鼠實驗誘發(fā)的過敏性哮喘,ID50為61.7 mg/kg,呈劑量效應關(guān)系;還可抑制48 h 的大鼠被動皮膚過敏反應,其效果與傳統(tǒng)藥物曲尼司特相似。0.01~0.50 μg/mL TLS 對化合物48/80 誘導的大鼠腹腔肥大細胞組胺釋放有抑制作用,1~100 μg/mL TLS還能抑制致敏豚鼠肺組織中抗原誘發(fā)的白三烯釋放,其穩(wěn)定肥大細胞膜和抑制過敏介質(zhì)釋放可能與其對實驗性哮喘和PCA 反應的抑制作用有關(guān)。森川等[34]通過體外細胞培養(yǎng)實驗研究表明,茶葉皂苷Foliatheasaponin II和III能抑制RBL-2H3細胞中的β-己糖胺酶的釋放,脫顆粒反應可以通過β-己糖胺酶的釋放來表現(xiàn)。此外,來源于茶樹花的6個茶花皂苷Floratheasaponin A、B、C、D、E 和F也顯示出能抑制RBL-2H3 細胞中的β-己糖胺酶的釋放[35]。這些結(jié)果提示TLS 在臨床上可能作為變態(tài)反應的拮抗劑。
日本Benifuuki綠茶以其EGCG3"Me含量高和抗過敏性受到了專家和學者的重視[36]。山本前田等[37-38]研究表明,飲用Benifuuki 綠茶對于緩解過敏性鼻炎癥狀十分有效;在花粉飄散的季節(jié)前,喝Benifuuki 綠茶1.5 個月可以減輕花粉癥。佐野等[23]的研究表明,凍頂烏龍茶兒茶素由于含有較高含量的甲基化兒茶素對小鼠Ⅰ型過敏抑制作用最強,紅譽綠茶(Benihomare)次之,藪北種(Yabukita)最弱。蘇學素等[39]采用透明質(zhì)酸酶體外抑制研究不同茶類的抗過敏能力,結(jié)果表明,甜茶、紅茶、綠茶和烏龍茶均有較強的抗過敏能力;不發(fā)酵茶的抗過敏能力大于半發(fā)酵茶,半發(fā)酵茶大于發(fā)酵茶,說明抗過敏能力與未被氧化的多酚類物質(zhì)的含量成正比。李晚誼等[40]對不同茶葉的研究表明,11 種云南大葉種市售茶葉(包括綠茶、紅茶、青茶等)均具有較強的抗過敏活性,其抗過敏活性高于福建烏龍茶和廣西甜茶。王蕾等[41]通過研究表明,不同加工方式的同種茶葉,抗過敏活性存在差異,紅茶抗過敏作用較綠茶強。這可能與茶葉加工過程中生成除兒茶素外的其他抗過敏有效成分有關(guān),如茶黃素。
茶葉提取物由于其諸多藥理功效已廣泛應用于醫(yī)藥、化妝品、保健品及食品添加劑等領(lǐng)域[42]。據(jù)英敏特公司最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,2011—2014年中國與全球市場面部護膚品草本原料中綠茶提取物分別以占據(jù)全樣本統(tǒng)計的12.9%與11.1%高居榜首,其主要原因歸于綠茶提取物清淡溫和且功效強。EGCG 作為綠茶提取物中生物活性最強的兒茶素類化合物,賦予了化妝品延緩光老化、美白、抗敏、祛痘、收斂、保濕等多重功效[43]。目前日本已經(jīng)利用甲基化兒茶素含量較高的茶樹品種“Benifuuki”和“紅譽”等,開發(fā)出具抗過敏作用的綠茶和茶飲料,目前還在開發(fā)具有抗過敏作用的茶食品[44]。羅正飛通過對我國西部大量茶樹資源的調(diào)查研究,篩選出了一些高含量的EGCG3"Me 的茶樹品種, 分析得出EGCG3"Me 在中葉種中含量較高,尤其是適合做烏龍茶、綠茶的一些中葉型品種[45]。醫(yī)學界近年來將透明質(zhì)酸酶作為抗I型過敏藥物篩選的測試對象,因此茶多酚可用于抗過敏藥物。日本申請了一種以茶多酚為活性配料的透明質(zhì)酸酶抑制劑,該制劑可作為化妝品,用于防治過敏和發(fā)炎。
現(xiàn)代醫(yī)藥學研究成果表明,茶葉含有茶多酚、兒茶素、茶色素、茶皂苷、茶氨酸、生物堿等多種成分,構(gòu)成了其生津回甘、抗炎抑菌、清熱解毒、抗過敏等作用和功效的物質(zhì)基礎[46]。其中,茶葉中兒茶素的甲基化產(chǎn)物展現(xiàn)了更為顯著的抗過敏功效,這也是研究人員利用甲基化兒茶素含量較高的茶樹品種開發(fā)具抗過敏作用的綠茶、茶飲料及食品的原因。同時,一些發(fā)酵型茶葉的抗過敏能力優(yōu)于綠茶,這可能與茶葉加工過程中生成除兒茶素外的其他抗過敏有效成分有關(guān),如茶黃素。此外,一系列的研究結(jié)果表明茶葉及茶葉中的茶多酚、兒茶素等對速發(fā)型過敏反應的抑制作用更為顯著,其主要通過抑制化學物質(zhì)誘導的過敏反應、抑制組胺及過敏介質(zhì)的釋放、抑制活性因子如抗體、腎上腺素、酶等引起的過敏反應,以及促進腎上腺、垂體的活動而有消炎作用等途徑起到抗過敏的作用。