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颠覆!绿茶不抗氧化!那喝绿茶还能延年益寿抗衰老吗?

作者:LILYMED 来源:MedSci 日期:2021-11-17
导读

         大量临床试验和流行病学研究表明,饮用绿茶对健康有益,包括显著降低收缩压和空腹血糖,以及减轻2型糖尿病患者和中央型肥胖女性的体重。

关键字:  线粒体 |  | ECG |  | 抗氧化 |  | 绿茶 |  | EGCG |  | 绿茶多酚 

        大量临床试验和流行病学研究表明,饮用绿茶对健康有益,包括显著降低收缩压和空腹血糖,以及减轻2型糖尿病患者和中央型肥胖女性的体重。绿茶叶中最丰富的多酚是表皮酸盐(EGCG)、甲酸胆(ECG)、表皮酸盐(EGC)和叶酸(EC),占绿茶固体提取物的30%-42%。其中EGCG 约占绿茶叶中儿茶素总量的 50%,ECG占 20%。

        然而,哺乳动物中绿茶儿茶素的生物利用率低,使得在人类口服后很很难达到抗氧化的有效浓度。 然而,一些独立的临床试验证实,饮用绿茶的确改善了各种健康参数。在口服4.5 g无咖啡因的绿茶固体后,人体内绿茶儿茶素最大血浆浓度达2.5µM。然而,一些独立的临床试验报道了EGCG和ECG对健康参数方面的有益作用。因此,本研究旨在测试 2.5 μM 浓度下是否仍然足以在秀丽隐杆线虫中通过诱导线粒体反应来延长寿命。

        1、EGCG和ECG在低剂量使用时,可促进寿命、健康和抗压力

        哺乳动物的绿茶儿茶素的口服吸收和绝对生物利用度很低,在给人口服4.5 g无咖啡因的绿茶固体后,绿茶儿茶素最大血浆浓度达2.5µM。然而,一些独立的临床试验报道了EGCG和ECG在健康参数方面的有益作用。因此,本研究假设较低浓度的EGCG和ECG仍然有效,并改善线虫的寿命和抗逆性。事实上,在浓度2.5µM下应用EGCG和ECG是足以显著延长秀丽隐杆线虫的寿命(表1),EGCG能延长28.8±0.3至30.8±0.1天(图1),而ECG则延长28.8±0.3至30.6±0.3天(图1B),即EGCG和ECG分别引起6.9%和6.2%的寿命延长。EGCG治疗后最大寿命由35.7±0.6天延长至36.9±0.1天(表1)(图1A), ECG治疗后最大寿命由35.7±0.6天延长至37.1±0.3天(表1)(图1B), 即EGCG治疗延长3.4%,ECG治疗延长3.9%。

        接下来,本研究测试了延长寿命是否也与改善健康和抗压能力有关。其中,运动能力是健康的一个合适的标志。EGCG和ECG处理在培养7天后改善了线虫的运动能力(图1C)。此外,ECGC(图1D)和ECG(图1E)处理线虫7 d后,显著提高了对自由基产生物百草酯的耐受性(表2)。因此,EGCG和ECG增强了健康和抗压能力,这两个指标都是健康的关键。

        2、EGCG和ECG对复合物I的抑制会暂时抑制线粒体呼吸,并诱导短暂的ROS信号

        先前的研究表明,绿茶儿茶素通过增加ROS水平诱导SIRT1/SIR-2.1和FOXO/DAF-16信号通路,然而ROS的来源仍未确定。本研究证实,ROS对于儿茶素诱导的寿命延长至关重要,这表明抗氧化剂丁基羟基苯甲醚(BHA)阻止了ECGC(图2A)和ECG(图2B)的寿命延长作用。本研究还发现25µM的EGCG和ECG显著抑制小鼠肝脏线粒体复合物I的活性(图2C)和大鼠肝脏分离出的线粒体呼吸(图2D)。这些发现与暴露于2.5µM EGCG(图2E)或ECG(图2F) 6-12小时后线虫线粒体呼吸减少的发现相一致。

        值得注意的是,用EGCG(图2E)和ECG(图2F)处理24 h和120 h后线粒体呼吸恢复,表明最初受损的线粒体功能得到了补偿。线粒体呼吸最初的减少和随后的复苏时间进程与ROS水平相关:ECGC处理6 h后(图2 g)和ECG处理12 h(图2 h)后显著增加,儿茶素治疗24 h和120 h后大幅下降(图2 g, 2 h)。

        3、AMPK和SIRT1对儿茶素诱导的寿命延长至关重要

        抑制复合物I减少NADH氧化为NAD+,这是糖酵解过程中甘油醛3-磷酸转化为1,3 -二磷酸甘油酸所必需的。因此,降低NAD+水平会阻碍糖酵解和丙酮酸的产生,丙酮酸进入克雷布斯循环转化为水和CO2。与这些报告一致,ECGC使放射性标记的葡萄糖氧化降低了20%,C-14标记的CO2产生受损(图3A)。ECG也倾向于减少葡萄糖的周转,但效果不显著(图3A)。

        与儿茶素诱导的线粒体呼吸抑制(图2E, 2F)和糖酵解抑制(图3A)一致,EGCG处理6 h(图3B)和ECG处理12 h(图3C)后线虫总ATP水平下降,24 h后恢复。ATP缺乏会导致AMP / ATP比值升高,会激活AMP依赖的激酶AMPK。AMPK、AAK-2参与糖酵解受损和胰岛素/IGF-1信号的寿命延长。而EGCG(图3D)和ECG(图3E)在AKK-2缺陷突变体中未能延长寿命。值得注意的是,AMPK通过增加细胞内NAD+水平来增强NAD+依赖的III型去乙酰化酶sirtuin 1活性。在sir-2.1缺陷突变体中,EGCG(图3F)和ECG(图3G)没有实现寿命延长,证明EGCG和ECG通过AMPK-和sirt1依赖的方式延长寿命。这些发现与之前的报告一致,表明儿茶素的寿命延长依赖于AMPK、SIRT1和FOXO。

        4、p38 MAPK、NRF2 和 FOXO 是儿茶素延长寿命所必需的

        如图2所示,EGCG和ECG阻断复合物I的活性,从而诱导ROS水平短暂升高。ROS和AMPK是p38 MAP激酶通路的潜在介质。哺乳动物p38 MAPK的同源物PMK-1已被确定为线虫寿命延长的关键组成部分。根据之前的报道,本研究发现无论是EGCG(图4A)还是ECG(图4B)治疗都延长了pmk-1缺陷突变体的寿命。接下来,测试转录因子SKN1是否参与儿茶素引发的寿命延长。SKN1是NRF2的蠕虫同源物,也是氧化应激条件下PMK1的下游靶点。同样,在skn-1突变体蠕虫中没有观察到EGCG(图4C)或ECG诱导的寿命延长(图4D)。DAF-16是哺乳动物FOXO的同源物,能对环境应激作出反应。Daf-16突变体蠕虫对氧化应激敏感,并缩短了寿命。

        此外,DAF-16可以激活或抑制与线虫的寿命、抗逆性和脂肪储存相关的靶基因的转录。EGCG和ECG分别使daf-16缺陷线虫的平均寿命从20.1±0.1下降到19.8天(图4E),从20.1±0.1下降到19.4±0.2天(图4F)。EGCG治疗组最大寿命从22.5±0.3天降低到22.2±0.2天(图4E), ECG治疗组最大寿命从22.5±0.3天降低到21.7±0.6天(图4F)。这些结果表明,DAF-16对于EGCG和ECG的寿命延长是必不可少的,并且表明DAF-16缺陷线虫尤其容易受到儿茶素诱导ROS水平升高。

        5、EGCG和ECG诱导ROS的适应性反应

        mampk /SIRT1和p38MAPK/NRF2/FOXO信号级联与抗氧化防御机制相关。线虫体内主要的抗氧化酶包括五种不同的超氧化物歧化酶,它们将超氧化物转化为过氧化氢,以及两种过氧化氢酶,它们确保过氧化氢随后转化为水。EGCG处理24h后SOD活性增加(图5A), 7d后CTL活性增加(图5B)。同时,ECG处理在24 h和7d后,SOD活性没有显著增加(图5A),但CTL活性增加(图5B)。SOD和CTL活性的增强与EGCG和ECG治疗24小时后ROS水平的下降有关。

        值得注意的是,EGCG和ECG延长寿命的效果依赖于SOD-2(图5C)和过氧化氢酶2 (CTL-2)(图5D)。如图3所示,EGCG和ECG对复合物I的抑制也伴随着葡萄糖氧化的降低。与这一发现相一致的是,在EGCG或ECG治疗120小时后,脂肪含量显著降低(图5E),表明儿茶素诱导了细胞代谢的长期重编程。

        总的来说,应用绿茶儿茶素EGCG和ECG可以通过诱导细胞分裂反应延长线虫的寿命。抑制复合物I引起短暂的ROS升高,刺激抗氧化防御酶SOD和CAT,激活PMK-1/SKN-1/DAF-16通路(图6)。此外,复合物I抑制导致细胞ATP水平暂时下降,从而激活AAK-2/SIR-2.1信号。从长远来看,这些依赖能量和ROS的通路的重新连接会减少脂肪含量,延长健康和寿命。

        而该研究通讯作者、ETH健康科学与技术系能量代谢中心Michael Ristow教授指出:“这意味着绿茶儿茶素实际上不是抗氧化剂,而是一种促氧化剂,可以激发机体提高自我保护能力,这个作用与接种疫苗类似。”但他建议不要服用绿茶提取物或浓缩物:“达到一定的浓度后,它就会变成有毒物质。高剂量儿茶素会抑制线粒体,导致细胞死亡,这在肝脏中尤其危险。任何过量摄入这些多酚的人都有损伤器官的风险。”

        原文来源:

        Jing Tian, et al. Green tea catechins EGCG and ECG enhance the fitness and lifespan of Caenorhabditis elegans by complex I inhibition.AGING 2021, Vol. 13, No. 19.

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