绿茶中的茶多酚具有清除自由基、抗氧化、抗辐射、抗肿瘤、抗炎、抗病毒和增强机体免疫功能等多种生物学活性和药理效应[1- 2]，其中的表没食子儿茶素没食子酸酯（Epigallocatechin gallate，EGCG）是绿茶的主要成分，结构中含有多个酚羟基，可作为供氢体，是一种强抗氧化剂和自由基清除剂。一定剂量的电离辐射对机体组织造成损伤，主要是射线发射出能量，生成大量自由基，发生氧化应激，引起氧化损伤和脂质过氧化，造成细胞的凋亡坏死。EGCG具有很强的抗辐射作用，作为天然辐射防护剂，广泛用于辐射损伤的防护作用[3]。EGCG通过清除自由基，减少氧自由基过度生成，激活内源性抗氧化应急机制，免疫调节减轻炎症反应，具有很好的减轻氧化应激作用，达到抗辐射作用。通过修饰或纳米载体的装载，形成众多EGCG衍生物，可解决EGCG因固有的不稳定性而导致的生物利用度受限，解决脂溶性，提高EGCG清除自由基的能力[4]，以更好发挥其抗辐射效应。
EGCG的抗辐射作用已得到证实，因含有多个酚羟基，与具有共轭作用的未成对氧原子相互作用，产生未成对单电子。苯环使氢氧键弱化，与不饱和脂肪酸竞争活性氧，并结合形成稳定的二聚体，终止氧化反应，具有很强的抗氧化和清除自由基的特性。EGCG抗辐射作用主要通过以下机制表现：1） EGCG具有“多重自由基”结构，是一种有效的金属离子螯合剂，可以结合和减少反应中产生的游离铁和亚铁[5]；2） EGCG可迅速捕获Fenton和Haber Weiss反馈产生的超氧阴离子自由基和游离碱，对其他细胞内分子造成损伤[6-7]；3） EGCG可与过氧自由基反应，终止脂质过氧化链，造成损害并改变基因表达；4） EGCG 可增强谷胱甘肽、过氧化酶、过氧化氢酶、酯还原酶和谷胱甘肽转移酶的活性，刺激ROS的产生，从而通过磷酸化激活AMPK[8]。本文对EGCG在抗辐射及对重金属离子的吸附方面的研究进行综述。
1 EGCG的抗辐射作用 1.1 抗辐射机制EGCG的抗辐射机制大概分为4种，EGCG通过清除自由基、保护DNA、抗氧化抗炎和抗凋亡等机制来发挥抗辐射作用（如图1）。
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图 1 EGCG辐射防护作用机制 Figure 1 Mechanism of radiation protection by EGCG |
正常情况下，机体会产生多种内源性的抗自由基活性物质，能不断地清除自由基，保护机体免受自由基损害。当电离辐射作用于机体时，产生大量的自由基，过多的自由基无法被机体自身抗自由基物质清除，造成机体损伤。EGCG因特有的多个酚羟基结构，具有强效清除自由基能力，从而起到抗辐射作用。
对受X射线10 Gy照射的HaCaT细胞，EGCG通过清除HaCaT细胞内的自由基起到抗辐射作用[9]。EGCG能够减轻大鼠放射性肺损伤早期炎症反应，通过清除自由基，改善氧化应激状态，延缓晚期肺纤维化发展[10]。
1.1.2 保护DNA细胞遗传物质DNA是电离辐射的主要靶物质。电离辐射常导致细胞DNA结构受损、双链或单链断裂，诱导DNA甲基化改变，以及miRNA差异表达等，对机体正常的生理活动、新陈代谢等产生很大影响。
研究了EGCG对C57 BL/6小鼠5 Gy全身照射（WBI）模型的作用，照后用0.1833 mg/kg EGCG处理后，观察到小鼠多个血液学参数早期已开始恢复，这意味着对骨髓抑制减轻[9]。EGCG处理可减轻辐射引起的DNA损伤，抑制细胞凋亡和铁死亡，并改善全身照射诱导的肠道损伤[11]。另有研究表明慢性低剂量辐射可能通过累积异常的DNA甲基化，成为辐射相关疾病的强烈诱导剂。EGCG可能通过表观遗传学调控DNA甲基化，逆转慢性低剂量辐射所致全基因组低甲基化及MGMT启动子DNA甲基化状态,并上调其表达，成为有潜力的天然辐射防护剂[12]。
1.1.3 抗氧化和抗炎EGCG可显著降低放射性食管炎患者炎性细胞因子TNF-α、IL-6和IL-1的浓度，同时提高超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）和乳酸脱氢酶活性水平，增强抗氧化能力，达到抗辐射的效果[13]。在受4 Gy照射的Wistar雄性大鼠海马体中，EGCG显著改善同型半胱氨酸、β-淀粉样蛋白，抑制血浆TNF-α和IL-6水平升高，抑制辐射引起的4-HNE、蛋白质羰基水平的增加，改善海马中GSH-Px和谷胱甘肽还原酶的活性[14]。60Co γ射线照射的小鼠中，EGCG通过增强SOD和GSH-Px的活性，提高GSH水平，抑制脂质过氧化如丙二醛（MDA），增强抗氧化能力[15]。EGCG主要是通过激活NrF2-ARE信号途径发挥作用，NrF2是调控细胞氧化应激反应的重要转录因子，也是维持氧化还原稳态的中枢调节者。EGCG提高受照机体抗氧化能力，增强SOD和GSH-Px的活性，提高GSH水平；激活了Nrf2及其下游靶点Slc7A11、GPX4和HO-1[11]。学者认为EGCG通过影响氧化状态来提高生殖细胞（germ cell, GC）存活率，EGCG显著抑制了照射后的睾丸氧化应激，几乎使脂质过氧化和蛋白质羰基恢复到正常水平[16]。
1.1.4 抗凋亡Ding等[16]研究了EGCG对C57小鼠的辐射防护作用，小鼠接受2.0 Gy的全身照射剂量后16 h和21 d，分析了小鼠生殖细胞中几种凋亡相关蛋白（MAPKs、Bcl-2、Caspase -3）的表达。EGCG处理有效地抑制了小鼠组织中Caspase-3、MAPKs和BAX的表达，增加Bcl-2的表达。这表明，EGCG可减轻睾丸细胞凋亡，并对辐射诱导生殖细胞的死亡有防护作用。
EGCG预处理4 Gy照射的大鼠海马体，可显著降低Bax、Caspase -3和Caspase -9的表达，表明EGCG具有抗凋亡能力[14]；EGCG可能通过抑制miR-34a，促进Sirt1表达，上调H22细胞抗凋亡蛋白Bcl-2的表达，下调促凋亡蛋白Bax和Caspase-3的表达，减少辐射引起的细胞凋亡，保护机体免受辐射损伤。EGCG预处理10 Gy X射线照射的人皮肤HaCaT细胞，可通过改变凋亡调控蛋白Bcl-2、Bax及氧化应激相关蛋白HO-1的表达，发挥辐射防护作用[10]。
1.2 抗辐射作用 1.2.1 对造血系统辐射保护作用Tiwari[3]研究了EGCG对C57 BL/6小鼠的5 Gy辐射防护作用，观察到EGCG处理的小鼠血液学参数早期开始恢复，骨髓集落形成细胞数量恢复显著。EGCG治疗可减轻辐射引起的DNA损伤，恢复骨髓红细胞微核PCE/NCE比率，抑制小鼠骨髓有核细胞HDAC活性。表明EGCG可减轻小鼠造血系统的辐射损伤，抑制 HDAC酶活性。
1.2.2 对急性放射性食管炎保护作用EGCG作为一种抗炎抗辐射剂，用于放射性食管炎（radiation esophagitis，ARIE）的治疗[13]。研究者对EGCG在晚期肺癌患者的急性放射性食管炎上的保护作用做了I-III期临床试验，通过RTOG评分，对食管炎等级、疼痛和吞咽困难评分等进行评价。在放疗期间和放疗后2周口服 440 μmol/L浓度EGCG，EGCG给予后第1、2、3、4、5周和放疗后1、2周的RTOG评分较原来明显下降，证明口服EGCG是治疗ARIE有效且安全的方法[17]。三期临床试验首次证明预防性应用EGCG可缓解放射性食管炎[18]。
1.2.3 对放射性肺损伤保护作用放射性肺损伤是胸部肿瘤放疗的常见并发症，通常包括早期的放射性肺炎和晚期的放射性肺纤维化，严重影响患者的治疗和预后。目前常用的治疗放射性肺纤维化的方法包括糖皮质激素治疗、抗炎治疗、抗氧化治疗等[19]。
体内研究表明EGCG能够减轻大鼠放射性肺损伤早期炎症反应，延缓晚期肺纤维化发展。通过清除氧自由基，减少氧自由基过度生成，改善机体氧化应激状态。通过激活NrF2-ARE信号途径，增加Ⅱ相抗氧化酶和解毒酶的表达和活性，提高机体抗氧化能力，减轻ROS对肺组织的持续损伤，最终改善肺组织炎症反应和纤维化病变[10]。
1.2.4 对皮肤抗辐射作用人体的皮肤是由表皮层、真皮层、皮下组织构成，放射性皮肤损伤的发生过程包括对基底角质形成细胞和毛囊干细胞产生直接损伤，随后自由基爆发，同时细胞核和线粒体的DNA出现不可逆转的双链断裂以及炎症反应。目前发现其损伤机制主要有如下3种：活性氧（ROS）诱导的氧化损伤、炎症反应及免疫反应[20]。
EGCG对X射线5 Gy、10 Gy照射的HaCaT细胞有抗辐射作用，可能通过清除细胞内的自由基，缓解G2期阻滞，改变凋亡调控蛋白Bcl-2、Bax及氧化应激相关蛋白HO-1的表达等途径发挥抗辐射作用。
1.2.5 对神经系统抗辐射作用El-Missiry[14]发现EGCG预处理4 Gy辐射后的大鼠，随着Bcl-2显着增加，海马中p53、细胞色素-c、Bax和Caspase-3和Caspase-9水平增加得到显著改善，表明EGCG可减轻海马体辐射引起的损伤和细胞死亡。
1.2.6 对胃肠道抗辐射作用Xie[11]发现给予EGCG延长了受照射小鼠的存活时间，改善小肠结构损伤，维持了小鼠肠道干细胞（ISCs）再生，激活了Nrf2及其下游靶点Slc7A11、GPX4和HO-1，减少了辐射诱导的DNA损伤，细胞凋亡和铁死亡。但对于大肠癌细胞，EGCG作用相反，通过抑制细胞增殖，诱导 Nrf2核移位和自噬，增加大肠癌细胞的辐射敏感性[21-22]。表明EGCG在促进肿瘤细胞凋亡的同时，又能抵抗放疗的副作用[23]。
1.2.7 对肝脏胸腺抗辐射作用电离辐射引起小鼠体内miRNA的差异表达,可通过miRNA调控靶基因参与miR-34a/Sirt1/p53信号通路调控的细胞凋亡来进行自我修复。EGCG可促进AML-12（小鼠肝细胞）细胞增殖,有效提高细胞活力,抑制miR-34a促进Sirt1表达量，减少细胞凋亡起到抗辐射作用。但相反，EGCG增强小鼠肝癌细胞H22对60Co γ射线的放射敏感性，下调抗凋亡蛋白Bcl-2的表达，上调促凋亡蛋白Bax和Caspase-3的表达[24]。
1.2.8 对免疫系统的抗辐射作用Yi[15]通过60Co γ射线6 Gy辐射小鼠氧化损伤模型，发现给予EGCG可增强巨噬细胞的吞噬作用，通过增强SOD和GSH-Px的活性，提高GSH水平，保护脾脏免受辐射诱导的氧化还原系统失衡，抑制脂质过氧化，表明EGCG通过免疫调节和抗氧化作用来达到抗辐射效果。
1.2.9 对生殖系统辐射防护作用Ding[16]发现 EGCG改善辐射（剂量为2 Gy）对生殖系统的影响，通过促分裂原活化蛋白激酶/BCL-2家族/Caspase-3途径，减弱辐射引起的睾丸氧化应激和生殖细胞减少。照后第21天，EGCG显著改善睾丸小管损伤，生殖细胞脱落和精子尾部损伤等。长期应用EGCG可改善IR诱导的血睾屏障通透性，抑制睾丸类固醇生成，刺激生精恢复。减轻IR诱导的氧化应激和抑制睾丸甾体生成，在EGCG辐射防护中起关键作用。
2 对重金属离子的吸附作用茶多酚对金属离子、生物碱和生物大分子，如脂类、碳氢化合物、蛋白质和核酸有高度的亲和力。EGCG能够与蛋白质、金属离子形成络合物，影响其各种生理活性功能，如EGCG与Cu（Ⅱ）络合后能够提高EGCG与BSA之间的络合常数[25-26]。EGCG对金属离子的吸附络合作用通过各自不同的吸附作用力来实现。
2.1 重金属离子的吸附螯合机制EGCG对铀离子和铯离子有吸附作用。铀和铯的选择性和高效吸附主要源于特定空穴和库仑吸引、氧化还原、离子交换和络合等多种协同作用。与其他单离子萃取材料相比，双离子印迹吸附剂（Double ion imprinted adsorbent，DIMS）实现了对铀和铯的选择性双离子萃取，这是因丰富的高活性配体EGCG和铀、铯的双离子印迹腔。发生氧化还原作用，铀（VI）能被印迹材料有效捕获，且32% 的铀被EGCG氧化还原为4价铀。ZIF-8与U（VI）的吸附机理，可能U（VI）与ZIF-8表面的-NH-和Zn端羟基配位有关[27]。铯通过与氢的离子交换和含氧官能团的络合作用结合到DIMS上[28]。
2.2 对重金属离子的吸附络合效应通过EGCG与铀/铯的配合物修饰介孔分子筛SBA-15，具备双离子空穴和EGCG配体，得到基于多重相互作用的DIMS，以实现从高盐环境中同时选择性吸附铀和铯，最大吸附量分别为221.7 mgU.g−1和34.5 mg Cs.g−1。在pH 4~8范围内，DIMS-2对U（VI）的去除率几乎达到100%[28]。
3 总结与展望EGCG因特殊的酚羟基基团，具有较强的清除自由基、抗氧化、抗凋亡、螯合重金属、抗辐射等能力。EGCG在抗肿瘤的同时，还可保护正常组织细胞，减轻放疗带来的不良影响。
EGCG作为多酚类物质，可与多种金属络合，发生一系列物理和化学反应，用于去除吸附放射性废液中的多种金属离子，可能也具有潜在的核素促排解毒能力。EGCG的副作用少，易获取，相信随着研究的不断深入，可以解决这些难题，未来有望在更多环境中应用。
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