张双双(综述) 方 芳(审校)
(复旦大学附属金山医院皮肤科 上海 201508)
茶多酚(TP)与皮肤病治疗的研究进展
张双双(综述) 方 芳△(审校)
(复旦大学附属金山医院皮肤科 上海 201508)
绿茶是一种日常饮料,其中的茶多酚(tea polyphenols,TP)为有效活性成分。TP取材于纯天然绿色植物,成本低廉且易得,不良反应小。研究发现,TP有抗衰老、抗辐射、抗氧化、抗肿瘤、美容保健等多方面作用,可显著改善皮肤病的病理损伤,因此认为TP在皮肤病治疗方面有广泛的应用前景和研究价值。
绿茶; 茶多酚(TP); 皮肤病; 治疗
茶多酚(tea polyphenols,TP)是从茶叶中分离提纯的一类多羟基酚类化合物,约占茶干重的30%。TP以儿茶素为主,约占TP总量的65%~80%,包括表没食子儿茶素没食子酸酯[(-)-epigallocatechin-3-gallate,EGCG]、表没食子儿茶素[(-)-epigallocatechin,EGC]、表儿茶素没食子酸酯[(-)-epicatechin-3-gallate,ECG]和表儿茶素[(-)-epicatechin,EC],其中EGCG的含量最高,约占80%[1]。大量研究表明,TP在抗氧化、抗肿瘤、抗紫外线辐射、抗过敏、抗菌消炎、保健美容等方面均有作用[2],因而具有广泛的应用前景及皮肤病治疗相关的研究价值。目前已有临床病例研究表明,TP在皮肤病治疗上有明显的效果。Jung等[3]研究了30例轻度至中度痤疮患者,局部应用含有TP的洗剂(20 mg/mL),分别统计治疗前后皮损数量的改变,结果显示TP对减少开放型粉刺(黑头粉刺)及脓疱的数量有明显效果。Elmets等[4]对6例健康志愿者的皮肤进行TP预处理后暴露于紫外线,结果发现TP可有效消褪紫外线照射后的红斑,说明TP有抗紫外线作用。此外,史继寅[5]证实61例黄褐斑病例中,服用TP的35例皮疹淡化效果明显好于26例对照组病例,推测TP具有显著的抗氧化及清除自由基作用。此外,通过临床观察研究分别证实,局部使用TP制剂可以促进放射性皮炎溃疡、麻风溃疡等的愈合,缩短皮损修复的时间[6-7]。本文就TP在治疗痤疮、紫外线导致的皮肤恶性肿瘤、银屑病、抗氧化等方面的效果及机制进行综述,并对其今后研究和应用提出展望。
痤疮的发病机制 痤疮是一种毛囊皮脂腺的慢性炎症,是由于皮脂腺管与毛孔的堵塞导致皮脂外流不畅所致。其主要发病机制包括雄激素刺激皮脂分泌亢进、皮脂排泄受阻、毛囊内痤疮丙酸杆菌繁殖及炎性反应。激素分泌过多或5-α还原酶活性过强会导致皮脂腺肥大、皮脂分泌旺盛并且淤积,形成酸脂从而形成痤疮,毛囊内淤积的皮脂有利于寄生在其内的痤疮丙酸杆菌增殖,增殖的痤疮丙酸杆菌产生大量的酶,这些酶能分解皮脂产生的游离脂肪酸,进而刺激毛囊引起炎性反应[8]。已有临床疗效观察及动物实验表明,不同剂型的TP在痤疮治疗方面均有显著的疗效,且具有不良反应小、价格低廉等优点[8-11]。
TP的抑制皮脂分泌作用 体内雄性激素过多,能刺激皮脂大量分泌、排泄受阻,这是促进痤疮发生的一大原因。研究证实,5-α还原酶能通过结合一种特殊的核雄激素受体,促进正常的睾丸激素(睾酮),转换为活性更强的双氢睾酮[12],这样就使雄激素的作用更强,刺激大量皮脂分泌。5-α还原酶有两种类型,其中与皮脂分泌密切相关的是Ⅰ型,它主要存在于毛囊、皮脂腺、汗腺和皮肤角质形成细胞中[1]。TP中的儿茶素成分可以有效减弱5-α还原酶活性。Liao[12]研究发现儿茶素中具有抑制5-α还原酶活性作用的成分应具有儿茶酸结构,尤其是三羟基苯酚部分,EGCG和ECG均具有这种结构,而EGC和EC则无,这就说明起关键性作用的是EGCG和ECG。EGCG和ECG在浓度低于30 mmol/L时,仅选择性抑制Ⅰ型5-α还原酶的作用,并不抑制Ⅱ型5-α还原酶的作用[1,12-13]。Ⅱ型5-α还原酶主要存在于前列腺及附睾中(与男性生殖器官的发育和成熟有关),这尤其有利于痤疮的治疗。TP通过抑制5-α还原酶的活性,减少睾酮转化为双氢睾酮,从而减少皮脂的产生乃至减轻痤疮的发生。Yoon等[14]实验研究表明,EGCG可以通过调节腺苷酸活化蛋白激酶-固醇调节元件结合蛋白-1(adenosine monophosphate-activated protein kinase-sterol regulatory element-binding protein-1,AMPK-SREBP-1)信号通路来减少皮脂的合成,且主要是降低胆固醇和三酰甘油的水平。
TP的抗痤疮丙酸杆菌作用 痤疮丙酸杆菌是引起痤疮的另一个重要因素,它可以通过依赖Toll样受体2(Toll like receptor 2,TLR2)的通路,诱导单核细胞释放促炎因子,包括肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)和白细胞介素-8(interleukin-8,IL-8)等,从而促进痤疮的炎性反应[3,15]。Jung等[3]研究证明多元酚-60(一种儿茶素化合物)可以通过下调细胞外信号调节激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase 1/2,ERK1/2)通路和活化蛋白-1(activated protein-1,AP-1)通路来抑制人类单核细胞系中的TLR2表达,从而大大降低痤疮丙酸杆菌的作用,减少促炎因子的释放,而这很有可能是多元酚-60阻断促炎因子IL-8产生的机制。与此同时,EGCG通过调节AP-1和核转录因子κB(nuclear transcription factor-κB,NF-κB)信号通路降低皮脂腺细胞及痤疮丙酸杆菌相关的HaCaT细胞(人类角质形成细胞)的炎性反应[14]。Yoon等[14]用不同浓度的EGCG作用于痤疮丙酸杆菌菌落,计算平均菌落形成单位,结果发现,EGCG可有效地减少痤疮丙酸杆菌平均菌落形成单位,且这种效果呈浓度依赖性。这表明EGCG不仅能作用于痤疮丙酸杆菌产生的生物化学作用,抑制炎性反应,同时也能抑制菌体自身的生长,两者协同作用,从而更有效地抗痤疮形成。TP通过抑制5-α还原酶活性来降低皮脂的分泌及对抗痤疮丙酸杆菌的生长和生化效应,对痤疮的皮损有很好的控制作用。
TP治疗紫外线诱导的皮肤恶性肿瘤的作用机制 紫外线辐射分为3类:短波紫外线UVC(200~280 nm)、中波紫外线UVB(280~320 nm)和长波紫外线UVA(320~400 nm)。UVC几乎被臭氧层所吸收而无法到达地球,UVB和UVA照射大约占紫外线辐射的5%和95%,可引起DNA光损伤、氧化应激、免疫抑制、损坏细胞结构等不良生物效应[16-17]。UVA甚至可穿透人类皮肤的真皮层,因此皮肤与紫外线的慢性接触是导致皮肤恶性肿瘤的主要致病因素之一,尤其是暴露于UVB和UVA中。国内外大量研究表明,TP可以通过DNA修复、抗免疫抑制、抗肿瘤血管生成、抗氧化等一系列效应对抗皮肤恶性肿瘤的发生发展。
TP的DNA修复作用 紫外线造成DNA的直接损伤是形成紫外线相关皮肤肿瘤的关键。其中嘧啶二聚体光产物是最主要的DNA光损伤形式,主要包括cis-syn环氧嘧啶二聚体(cis-syn epoxy pyrimidine dimmer,CPD)和6-4光产物(6-4PP)[18]。动物实验表明,EGCG对紫外线诱导的CPD的修复并非即刻发挥作用,而是通过刺激IL-12的生成而发挥作用[17]。IL-12已被证实具有强大的抗肿瘤活性,可以诱导DNA修复。有IL-12分泌缺陷的小鼠比正常小鼠具有更高的患紫外线相关皮肤肿瘤的风险,其体内产生的促炎因子(如TNF-α、IL-1β和IL-6等)水平高于正常小鼠[19]。
核苷酸切除修复(nucleotide excision repair,NER)是目前认为的修复UVB所致DNA光损伤的主要途径,而TP可以通过促进此途径来修复DNA光损伤,从而有效对抗紫外线所致的皮肤恶性肿瘤。Katiyar等[20]通过对比着色性干皮病互补群A(xeroderma pigmentosum complementation group A,XPA)阳性和阴性小鼠(XPA阴性小鼠即患XP小鼠,其缺乏核苷酸修复基因)来探究TP治疗后CPD阳性细胞数的差异,实验结果显示,对于缺乏XPA的XPA阴性小鼠皮肤样本,无论是否给予TP治疗措施,CPD阳性细胞数无显著差异;而对于XPA阳性的小鼠皮肤样本,给予TP治疗措施后CPD阳性细胞数显著减少。这说明TP通过诱导NER基因的表达,降低DNA光损伤产物CPD的生成,从而抑制紫外线诱导的皮肤恶性肿瘤的发展。
TP的抗免疫抑制作用 UVB辐射可以引起机体的免疫受抑制,破坏机体的免疫系统对肿瘤细胞的免疫排斥作用,增加肿瘤发生的危险性,这可能与朗格汉斯细胞及其他抗原递呈细胞功能受抑制、局部细胞因子TNF-α的产生、光源性DNA损伤等机制有关[18]。在TP的DNA修复作用中提到了EGCG可刺激IL-12的生成,而IL-12增强核苷酸切除修复的能力不仅能修复DNA损伤,也可以防止紫外线引起的免疫抑制,且IL-12可拮抗紫外线引起的免疫抑制因子IL-10的释放[18,20]。CD8+T细胞又称细胞毒性T细胞,是参与细胞毒性反应的最主要的效应细胞。Mantena等[21]通过免疫荧光分析发现,同时给予紫外线照射和TP的小鼠体内免疫荧光染色的CD8+T细胞数目远多于单纯给予紫外线照射的小鼠,说明TP可以通过增加肿瘤微环境中CD8+T细胞的数量来促进免疫反应,从而抑制肿瘤生长;此外,还发现TP诱导肿瘤组织中半胱氨酸蛋白酶-3被活化,而半胱氨酸蛋白酶-3在细胞凋亡过程中的信号传导途径方面发挥重要的作用。
TP的抗肿瘤血管生成作用 肿瘤组织的生长离不开血管提供的养分,抑制肿瘤血管生成可以有效抑制肿瘤生长。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)是介导血管生长的一类重要细胞因子,在给予紫外线照射处理的小鼠中,通过免疫组化分析血小板内皮细胞黏附分子(platelet endothelial cell adhesion molecule-1,PECAM-1/CD31)的表达强度。结果显示,有TP治疗的实验组中VEGF的表达作用弱于无TP治疗的对照组,说明TP在抑制VEGF促肿瘤血管生成方面起到重要作用,有利于抑制肿瘤的生长[21]。
TP的其他抗肿瘤作用 紫外线诱导皮肤恶性肿瘤的生成机制复杂多样,不仅损伤DNA、抑制免疫和促进肿瘤血管生成,对炎性反应、氧化应激等也起到重要作用。在暴露于紫外线之前局部应用TP可以明显降低表皮和皮下组织中紫外线诱导的过氧化氢和一氧化氮的生成,从而抑制氧化应激及氧化损伤[22]。Ellis等[23]研究证实EGCG可通过降低IL-1β和NF-κB的活性抑制黑色素瘤的细胞生长。另外,TP在抑制长波紫外线诱导的HaCaT细胞氧化损伤和凋亡方面也有显著作用[24]。TP通过促进各种具有抗炎、抗肿瘤效果的细胞因子(如IL-12)的释放,从而促进NER基因表达及抗肿瘤血管生成、免疫调节,发挥抗紫外线诱导皮肤肿瘤的作用。
银屑病的发病机制 银屑病是一种常见的慢性炎症性皮肤病,属多基因遗传的疾病,可由多种激发因素(如创伤、感染、药物等)在易感个体中诱发。银屑病主要的组织学改变包括:(1)角质形成细胞迅速增殖和分化异常引起的表皮增厚;(2)颗粒层变薄或缺失;(3)真皮乳头层的血管显著扩张、迂曲及新生血管;(4)炎性细胞浸润,包括真皮中的树突状细胞、巨噬细胞和T淋巴细胞及表皮中的CD8+T细胞和中性粒细胞[25-27]。早在1972年,Folkman就提出银屑病是一种血管生成依赖性疾病,并提出抗血管生成的药物可用于治疗银屑病,现已发现银屑病患者真皮层血管扩张发生在疾病的早期,早于角质形成细胞的过度增生[28],因此,血管新生也是银屑病的主要发病机制之一。血管新生由促血管生成因子以及抗血管生成因子相互协调控制。抗血管生成因子包括色素上皮衍生因子(pigment epithelium-derived factor,PEDF)、凝血酶反应蛋白-1(thrombospondin-1,TSP-1)等。促血管生成因子包括VEGF、低氧诱导因子-1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)和促血管生成素(angiopoietin,Ang)等,其中VEGF是最主要的生理性和病理性血管生成调节因子[26]。TP可减弱VEGF的表达,具有抗肿瘤血管生成的作用,因此,抗VEGF表达,抑制血管新生可能是TP可用于治疗银屑病的另一重要机制。研究表明TP对诱导半胱天冬酶-14(caspase-14)的表达有相关作用,后者与表皮细胞分化、凋亡及皮肤屏障形成等密切相关[29-30]。
TP抗微血管异常增殖的作用 银屑病在病理上具有高度血管源性的特点,表现为血管内皮细胞增生、毛细血管床扩张、毛细血管袢迂曲、皮肤血流量增加以及毛细血管通透性增加。表皮屏障破坏和缺氧等诱因能促进角质形成细胞释放促血管生成因子(如VEGF)。VEGF是生理性和病理性血管生成的主要调控因素,属于生长因子(growth factors,GF)中的一个家族,包括VEGF-A、-B、-C、-D、-E和胎盘生长因子(placental growth factor,PIGF),其生物学作用是通过血管内皮生长因子受体(VEGF receptors,VEGFR)介导而发挥的,比如VEGFR-1、VEGFR-2、VEGFR-3[31]。VEGFR-1和VEGFR-2在银屑病皮肤角质形成细胞中能被检测到,且与表皮角质形成细胞的增殖、迁移密切相关,而在正常表皮中,它们仅存在于基底和基底上层[32]。VEGF不仅与血管新生有关,也与角质细胞增殖及表皮屏障稳定有关,表皮VEGF表达缺陷的小鼠在受到外界持续损害时,缺少表皮增生及血管新生反应,并且在应激反应后,表皮渗透性的修复显著延迟,真皮血管的密度也有所下降[26]。这说明生理性的VEGF产生与表皮正常增殖分化有关,而VEGF过度产生则与表皮异常增厚有关。Schonthaler等[33]在慢性银屑病样皮肤炎症的小鼠模型中应用抗VEGF抗体G6-31作为治疗手段,有效地逆转了皮肤的炎症表现,这些小鼠真皮层炎性细胞浸润显著减少,且小鼠的疾病活动度有所降低。这表明抑制VEGF表达能逆转银屑病样皮肤表型,从而抑制炎症的发展。TP的抗肿瘤作用机制也体现了其具有抗VEGF表达的作用,因此推测TP可能通过抗VEGF表达而有效抑制银屑病的微血管异常增殖,从而控制银屑病的病情。
TP诱导caspase-14的正常表达 半胱天冬酶家族中的caspase-14的正常表达对于皮肤细胞的分化及功能表达都有相当大的作用。Hsu等[30]用动物实验证明EGCG在正常人角质形成细胞表达caspase-14的过程中起到重要作用,它通过丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase,MAPK)信号通路发挥效用。在给予实验小鼠EGCG前30 min分别阻抑角质形成细胞中p38、JNK、和MEK信号通路,Western blot分析方法显示,在多种MAPK信号通路中,介导TP诱导caspase-14正常表达的是p38信号通路。这些研究提示TP通过诱导caspase-14的表达而发挥治疗银屑病的作用。
TP降低PUVA疗法的致癌危险性 补骨脂素联合紫外线(psoralen plus ultraviolet A,PUVA)疗法是治疗银屑病的一种重要方法,但这种疗法增加了皮肤鳞状细胞癌和黑色素瘤的危险性,口服TP和局部应用TP可减少这种危险性[34]。Zhao等[34]分别在PUVA治疗前后给予实验小鼠TP喂养,对比无TP处理的对照组小鼠皮肤,无论在PUVA治疗前后给予TP均能够减少病变皮肤的炎性反应及红斑、水肿的形成,而这种效果在重组人类皮肤中也同样适用。这一发现对银屑病的治疗有重大意义,通常使用的PUVA方案虽能对抗银屑病损伤,但其较大的皮肤致癌作用限制了广泛使用,结合TP治疗可大大降低其致癌作用。
TP通过诱导caspase-14的正常表达来修复表皮细胞的正常分化功能和屏障作用,从而缓解银屑病皮损。TP可降低银屑病PUVA疗法的致癌危险性,为此疗法的进一步普及提供了一定的保障。有望通过在血管水平上的TP干预来缓解银屑病患者的皮肤病变,从而控制炎症发展。
TP的抗氧化作用 人体在代谢活动中受到外界不利因素影响下,会产生大量活性氧(reactive oxygen species,ROS),包括超氧阴离子、过氧化氢和羟基自由基,可诱发机体内分子发生氧化,促使某些慢性疾病发生,同时,皮肤过度暴露于紫外线下会引起炎症、皮肤免疫抑制及接触超敏反应等生物反应[1,35-36],TP的抗氧化作用主要体现在清除ROS及光保护方面。
Katiyar等[22]证实应用TP可明显降低暴露于紫外线下的表皮和皮下组织中ROS的产生,从而抑制氧化应激及氧化损伤。另一方面,TP还可抑制皮肤中紫外线诱导的炎性白细胞的浸润,而白细胞浸润又是一氧化氮和过氧化氢产生的主要来源[37],这就说明TP不仅可以直接减少ROS的生成,还可通过减少白细胞浸润间接减少ROS产生。TP也有显著的光保护作用,Elmets等[4]将TP的不同成分分别涂于健康志愿者的皮肤,30 min后暴露于2倍最低红斑量下,结果显示5%浓度的TP对紫外线辐射后产生的红斑有显著消褪作用,且EGCG和ECG的效果好于EGC和EC。国内多项临床观察也显示TP对白癜风及黄褐斑的皮损有显著的治疗作用[5,38],这些效果可能与TP的抗氧化作用有一定的关系。
结语 综上所述,TP对皮肤病的治疗作用广泛而有效,且具有多途径、多靶点的特点。国内外大量研究证实TP具有抗炎、抗菌、抗肿瘤、抗氧化、抗紫外线等作用,这些作用可显著改善皮肤病的病理性损伤。但是TP对于部分皮肤病(如银屑病、黄褐斑等)的治疗作用研究较少,国内仅局限于临床疗效观察,国外对于其机制的研究亦很有限。由于TP具有多方面的功效,且取材于纯天然绿色植物,成本低廉且易得,不良反应小,因此深入研究其疗效机制对于将来应用临床具有重要意义。
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Advances of tea polyphenols (TP) in the treatment of skin diseases
ZHANG Shuang-shuang, FANG Fang△
(DepartmentofDermatology,JinshanHospital,FudanUniversity,Shanghai201508,China)
Tea is a kind of common beverage in our daily life,the active component of it is tea polyphenols (TP).TP is easy to obtained from natural green plants with low cost and slight adverse reaction.TP have many effects,such as anti-aging,anti-radiation,anti-oxidation,anti-tumor,aesthetic health care,etc,which can obviously relieve pathological injury of skin disease.Therefore,it was believed that polyphenols had wide applications in the treatment of skin diseases.
tea; tea polyphenols (TP); skin diseases; treatment
上海市卫生局资助项目(2013-355)
R 751
B
10.3969/j.issn.1672-8467.2015.02.023
2014-05-06;编辑:段佳)
△Corresponding author E-mail:fht291@sina.com
*This work was supported by the Shanghai Municipal Health Bureau Project (2013-355).