Xn--c1atere.xn--p1ai



Эпигаллокатехин

EGCG

Лечебные эффекты Кожные болезни

Сахарный диабет

Ожирение

Научные исследования

Укрепления здоровья эффекты зеленого чая.

Зеленый чай изготавливается из листьев растения Camellia sinensis Theaceae и был расценен, обладают анти-рак, анти-ожирение, анти-атеросклеротические, антидиабетические, антибактериальные и противовирусные эффекты. Многие благотворное влияние зеленого чая связаны с деятельностью (-)-эпигаллокатехин галлат (ЭГКГ), основной компонент зеленого чая катехины. Около 20 лет мы были вовлечены в исследования для выявления биологической активности и механизмов действия зеленого чая EGCG. Этот обзор приведены несколько линий доказательств указывают, содействующих укреплению здоровья, свойства зеленого чая, в основном, на основе собственных экспериментальных результатов.

Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci. 2012;88(3):88-101.

Health-promoting effects of green tea.

Suzuki Y1, Miyoshi N, Isemura M.

Author information

• 1Faculty of Human Life Sciences, Nagoya Keizai University, Inuyama, Japan.

Abstract

Green tea is manufactured from the leaves of the plant Camellia sinensis Theaceae and has been regarded to possess anti-cancer, anti-obesity, anti-atherosclerotic, anti-diabetic, anti-bacterial, and anti-viral effects. Many of the beneficial effects of green tea are related to the activities of (-)-epigallocatechin gallate (EGCG), a major component of green tea catechins. For about 20 years, we have engaged in studies to reveal the biological activities and action mechanisms of green tea and EGCG. This review summarizes several lines of evidence to indicate the health-promoting properties of green tea mainly based on our own experimental findings.

Введение

Зеленый чай (Camellia sinensis Theaceae) был обнаружен в Китае в 3000 г. до н.э. или ранее, и, как известно, имеют различные лечебные эффекты.1) Она была завезена в Японию из Китая буддийские священники более тысячи лет назад. В 1211 году, Японский Дзэн-священника, Yeisai, опубликовал книгу “Kitcha-Yojoki” (чай и здоровья) в которой методология сбора чайных листьев, производственных процессов для чая, и Фармакологические эффекты были описаны. В настоящее время, научные данные показывают, что зеленый чай-это действительно полезно для здоровья, и многие из компонентов чая имеют специфические, содействующих укреплению здоровья эффектов.1-12) Например, чай катехинов (Рис. (Рис.1),1), особенно (-)-эпигаллокатехин галлат (EGCG), считаются, связанные с Анти-рак, анти-ожирение, анти-атеросклеротические, анти-диабет, анти-бактериальной, анти-вирусные и анти-кариес эффекты чая. Кофеин стимулирует бодрствование, уменьшается ощущение усталости, и обладает мочегонным эффектом. Теанин и γ-аминомасляной кислоты уменьшают кровяное давление и регулировать мозга и нервных функций. Витамин C является анти-scorbutic, предотвращает катаракту, и укрепляет иммунную систему.

Около 20 лет, мы изучили биологические активности зеленого чая и его основных полифенольные соединения катехины. В настоящей статье, мы рассмотрим, содействующих укреплению здоровья благотворное влияние зеленого чая, главным образом, на основе наших собственных опубликованных результатов.

Антиметастатических и противораковых мероприятий

Много внимания было уделено борьбе с раком активность зеленого чая и чая катехины животных и клеточных экспериментов.1-5,7-12) В 1993 году мы сообщали, что EGCG, основные катехины в зеленом чае, ингибирует адгезию раковых клеток эндотелия клеточных слоев.13) Мы также обнаружили, что EGCG предотвратить раковые клетки от присоединения к фибронектин14) и ламинина,15) два компонента эндотелиальной базальной мембраны.16,17) Эти находки позволили предположить, зеленый чай для антиметастатических эффект (Рис. (Рис.2).2). Действительно, мы обнаружили, что настой зеленого чая было эффективным в предотвращении метастазирования раковых клеток с помощью in vivo и in vitro модели.18) Перорального приема настой зеленого чая уменьшается количество легких колонии мышь клеток карциномы легкого Льюис в спонтанных метастазов системы. Эксперименты с искусственно разведенной базальной мембраны показали, что настой зеленого чая и его составных катехины предотвратить раковые клетки от проникновения через базальную мембрану. Эти выводы согласуются с теми Танигучи et al. который сообщил, что EGCG ингибирует легочных метастазов у мышиных клеточных линий меланомы В16.19)

Поскольку метастатического процесса включает деградации базальной мембраны, содержащие коллаген IV типа (Рис. (Рис.2),2), катехины зеленого чая могут ингибировать коллагеназы или матриксных металлопротеиназ (Mmp). Мы наблюдали, что EGCG был сильным ингибитором ММП-2 и ММП-9, полученных из раковых клеток20,21) и MMP-3 (stromelysin).22) С EGCG связывается с некоторыми белками, включая фибронектин в плазме крови,23,24) он мог бы привязать к Мгэс непосредственно проявляют ингибирующую активность. Это было доказано путем эксперимента с использованием аффинной хроматографии.20) В последующих экспериментах мы обнаружили, что EGCG ингибирует экспрессию генов ММП.25,26)

Апоптоз-это запрограммированная смерть клетки и индуцирует апоптоз в опухолевых клетках, является основным механизмом действия некоторых противоопухолевых препаратов.27,28) Противоопухолевый механизм зеленого чая, кажется, есть индукция апоптоза EGCG через производство H2O2,29) ингибирование клеточного цикла, прогрессии,30) ингибирование ядерного фактора каппа B (NF-b),3,31) активацию митоген-активированной протеинкиназы каскад32) и привязка к 67 кда рецептора ламинина.8) В 1996 году, первым обнаружив, что катехины индуцировать апоптоз был сделан Hibasami et al.33) в лейкоза человека линьки 4B клеток. Мы наблюдали, что EGCG индуцированного апоптоза в человеческой лимфомы U937 клеток, о чем свидетельствуют события, в том числе формирование апоптотических тел и деградации ДНК в нуклеосомной единиц.34) Есть структура-функция отношения в индукции апоптоза, катехины. 5'(3')-гидроксильной группы в B-кольцо играет важную роль и pyrogallol-Тип структуры в молекуле является минимальным требованием для индукции апоптоза35) (см. рис. Рис.11).

В соответствии с выводами in vitro, EGCG снижение числа Толстой аберрантных загадочные фокусы с увеличением апоптоза и расширенные действия препарата сулиндак в azoxymethane-индуцированной модели канцерогенеза толстой кишки.36) Гупта et al.37) показал, что в автохтонных трансгенных аденокарциномы мыши простаты, Оральный настой зеленого чая катехины предстательной железы, ингибирует развитие рака сопровождается повышенной апоптоза.

Кроме того, мы предложили, что привлечение прямых связывания EGCG ФАС, одной из смерти рецепторных белков на поверхности мембраны клеток,38) инициировать трансдукции сигнала апоптоза (Рис. (Рис.3).3). Fas-Fas лиганда системы является одним из основных путей, действующих в апоптозного каскада. В EGCG лечения человека моноцит лейкоз U937 клеток привело к несанкционированному каспазы 8 деятельности и фрагментации каспазы 8. ДНК лестницы формирования, вызванные EGCG лечение тормозится каспазы 8 ингибитора. Эти находки позволили предположить участие Fas-опосредованного каскада в EGCG-индуцированный апоптоз клеток U937. Аффинной хроматографии выявило связи между EGCG и ФАС. Таким образом, результаты показывают, что EGCG-связывания с клеточной поверхностью ФАС инициирует Fas-опосредованного апоптоза в U937 клеток. Это исследование было первым, чтобы продемонстрировать, что EGCG связывается с клеточной поверхности белка оказывать свое биологическое действие и подтвердили полезность аффинной хроматографии с EGCG иммобилизованный на Sepharose 4B узнать EGCG-связывающих белков в качестве используемых для выявления тех, кто в сыворотке крови.23) Метод был успешно использован в ряде более поздних исследований, чтобы идентифицировать белки, участвующие в EGCG-опосредованное угнетение роста и апоптоз раковых клеток.39-44) Недавно, альтернативный метод с использованием агарозы-bound м-aminophenylsulfonyl борной кислоты был разработан для поиска EGCG-связывающих белков.45) Его использование в сочетании с уменьшением окисления Велоспорт окрашивание позволило визуализировать EGCG-связывающих белков. Эти методы23,45) предоставили доказательства того, что EGCG связывает несколько внутриклеточных белков, таких как vimentin и АТФ-зависимой РНК-геликаза DDX5, указывая, что EGCG может войти в клетку.

Документально доказано, что раковые клетки более чувствительны к апоптозу, индуцированных EGCG, чем обычные аналоги.46,47) Есть вероятность, что нормальные клетки выражать более крупные суммы нескольких EGCG-привязки, ФАС-как decoy белки на поверхности клеток, чем раковые клетки, что приводит к уменьшению концентрации EGCG, доступных для привязки ФАС, в результате чего устойчивость к апоптозу.48) Мы также показали, что дифференцированное HL-60 клетки были устойчивы к EGCG-индуцированного апоптоза по сравнению с недифференцированных клеток, предполагая, что EGCG селективно индуцирует апоптоз в раковых клетках.49) Однако, изменения в экспрессии клеточной поверхности Fas-как decoy белки после дифференциации еще предстоит изучить.

В EGCG-индуцированное изменение редокс-состояния раковых клеток32) также могут быть вовлечены в механизм. Важно отметить, что зеленый чай содержит высокий молекулярный вес фракции, которое индуцирует апоптоз в раковых клетках с помощью механизма, в том числе арест клеточного цикла.50,51) Таким образом, наши результаты подтверждают мнение, что пить зеленый чай полезен для предотвращения рака.

Эпидемиологических и интервенционных исследований, являются важным выявить противораковые эффекты зеленого чая и катехины. Первый впечатляющий результат был зафиксирован в 1989 году Oguni et al.52) кто описал, что смертность от рака желудка у мужчин города Nakakawane было около одной пятой среднем для мужчин в Японии в целом и, что такая низкая скорость может быть связана с потреблением зеленого чая. Позже сообщалось, что потребление чая не коррелируют с риском рака желудка.53,54) Однако, другие исследования выявили обратную связь между потреблением зеленого чая и дистального рака желудка среди японских женщин55) и снижением риска рака желудка с приемом зеленого чая.56) Расхождение в результатах может возникнуть от таких факторов, как различия в типе потребляемого чая, в этиологии рака, в путаное образ жизни и генетические факторы. Будущее эпидемиологических исследований должен включать измерение мочевыводящих чай полифенолы, в том числе эпигаллокатехин, эпикатехин и их метаболитов для получения более достоверных данных о связи между потреблением чая и риском развития рака на примере изучения Солнца et al..2)

Более убедительные данные эффекты зеленого чая были представлены Bettuzzi et al.57) кто проведено клиническое исследование с целью оценки безопасности и эффективности катехины зеленого чая для химиопрофилактики рака предстательной железы у лиц с полноценной предстательной интраэпителиальной неоплазии. После 1 года ежедневного лечения, состоящий из трех капсул, содержащих по 200 мг катехина, только одна опухоль была диагностирована у 30-катехин-лечить людей, в то время как 9 раковые заболевания были обнаружены у 30-плацебо мужчин. Недавно, 15% мазь Polyphenon® E, определенный экстракт зеленого чая катехины, оказался эффективным и безопасным в лечении наружных половых бородавок, которые являются доброкачественные эпидермальные опухоли инфекций, вызванных вирусами папилломы человека.58,59) Эти результаты являются обнадеживающими дальнейшие клинические исследования на химические эффекты зеленого чая катехины.

Гепатопротекторный эффекты

Galactosamine известный вызывать поражения печени у крыс, похожее в патофизиологии вирусного гепатита и лекарственно-индуцированного гепатита В человека.60) Зеленый чай, как было показано, подавляют galactosamine-индуцированного поражения печени у крыс61,62) и одним из активных компонентов было определено как гликозидных флавоноиды.62) В нашем исследовании, внутрибрюшинное введение galactosamine (500 мг/кг), индуцированного поражения печени с некрозом в крыс и перорального применения зеленый чай с высоким содержанием катехинов угнетал galactosamine действий. Зеленый чай восстановлены несколько уровней биомаркеров в galactosamine-обработанных крыс возле контрольных значений.63) Эти биомаркеры в интернет сыворотке крови активность трансаминаз, концентрации в сыворотке крови фактора некроза опухоли-α (ФНО-α) и интерлейкина 1-β, и печеночной экспрессии мРНК этих воспалительных цитокинов. В сыворотке крови концентрация в зеленый чай-крыс было около 55% нелеченных крыс после galactosamine инъекций. Поскольку апоптоз клеток печени, участвует в galactosamine-индуцированного поражения печени64) и ФНО-α индуцирует апоптоз,65) модуляция ФНО-α является ключевым действием EGCG (Рис. (Рис.44).

Печеночной ишемии-реперфузии активация клеток Купфера и инициирует тяжелого окислительного стресса с повышенной продукции активных форм кислорода (ROS) и TNF-α. Giakoustidis et al.66) сообщили, гепатопротекторный эффект EGCG у крыс путем ингибирования апоптоза путем ослабления экспрессии NF-b, c-Jun, и каспазы-3 в экспериментальной модели тяжелой печеночной ишемии-реперфузии. Аналогично, Окабе et al.65) показано, что катехины зеленого чая индуцированного ингибирования роста и апоптоза путем снижения ФНО-α экспрессии генов TNF-α-релиз, с помощью человеческой клеточной линии рака желудка KATO III (фиг. (Рис.4).4). В EGCG действий, чтобы подавить TNF-α самовыражения также может оказывать благотворное влияние на сахарный диабет, так как ФНО-α участвует в развитии диабета.67)

Мы также обнаружили, что катехин-богатый зеленый чай предотвратить фиброз печени после поражения печени, индуцированного galactosamine через down-регуляции экспрессии генов коллагенов.68) Таким образом, зеленый чай-видимому, обладают гепатопротекторным действием. С клинической точки зрения, применения катехинов в терапии гепатита C представляется весьма перспективным.69) Однако, следует отметить, что гепатотоксичность, связанные с добавки, содержащие зеленый чай уже сообщалось,70) хотя эксперименты на животных показали никаких доказательств характеристика токсического гепатита у крыс, получавших с очень большими объемами различные экстракты зеленого чая.71)

Антидиабетические эффекты

Исследование взаимосвязи между зеленым чаем и связанных с ожирением инсулинорезистентность, синдром показали, что зеленый чай повышает активность инсулина in vitro,72) повышает чувствительность к инсулину у человека73) и крыс,74) и снижает hypertriacylglycerolaemia в мышей.75) Один из признаков диабета-это неспособность инсулина ингибирует печеночную продукцию глюкозы.76) Увеличение глюконеогенеза является основным источником повышенной печеночную продукцию глюкозы и способность инсулина регулировать транскрипцию курса-контрольный gluconeogenic ферментов, phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK) и глюкозо-6-фосфатазы (G6Pase), могут усугубить эту проблему.

В ходе экспериментов с использованием крысиной гепатомы H4IIE клеток, было показано, что EGCG имитировать клеточные эффекты инсулина, в том числе восстановительное действие на экспрессию генов этих gluconeogenic ферментов.76) Очень важно знать, был ли такой найти in vitro отношение к in vivo ситуации. Мы продемонстрировали, что администрация EGCG вызвало снижение уровня мРНК для этих gluconeogenic ферментов в печени мышей.77) Зеленый чай также было показано, вниз-регулировать экспрессию генов этих gluconeogenic ферментов.77) Wolfram et al.78) сообщается выраженное снижение уровня глюкозы в пище, лишенные db/db мышей, получавших EGCG. Результаты генной экспрессии в печени и жировой ткани db/db мышей, получавшей EGCG 7 недель показали, что PEPCK выражение было значительно вниз-регулируется в жировой ткани, хотя вниз-регулирование не была существенной, статистически в печени.

Наши недавние результаты указывают на то, что EGCG вниз регулирует экспрессию генов этих gluconeogenic ферментов путем уменьшения генной и белковой экспрессии ядерного фактора гепатоцитов (HNF)4α, ключевой фактор транскрипции для PEPCK и G6Pase79) (Рис. (Рис.5).5). Инсулин, как известно, снижает белковой экспрессии HNF4α80) и, таким образом, EGCG оказывает инсулиноподобное собственности в этом смысле. EGCG также снижение кишечной выражение этих gluconeogenic ферментов в ассоциации с вниз-регулирование HNF4α и HNF1α.81)

В более недавнем исследовании мы показали, что EGCG-бесплатная фракции, полученные из зеленого чая, настой имел такие же последствия EGCG.82) Горячий водный настой листьев зеленого чая был отделен в этаноле, растворим фракции и EGCG-бесплатная водорастворимые фракции (GT-W). GT-W снижение экспрессии G6Pase и PEPCK в H4IIE клеток и вызывает снижение экспрессии транскрипционного фактора HNF4α. Снижение уровня PEPCK и HNF4α белки были продемонстрированы в клетках, обработанных GT-W. Администрации GT-W мышам в течение 4 недель сниженной печеночной экспрессии G6Pase, PEPCK, и HNF4α. Однако, механизм действия появляется другая, потому что EGCG действие было действием восстановителя, N-ацетилцистеина,82) что говорит об изменении редокс-состояния клеток, а активность ГТ-W не был затронут этой агента.83) Эти результаты предполагают, что потребление зеленого чая и пищевых добавок с EGCG может потенциально способствовать стратегии питания для профилактики и лечения сахарного диабета 2 типа через их эффекты снижения концентрации глюкозы в крови натощак, вниз-регулирование печеночной экспрессии Гена gluconeogenic ферментов.76,78)

В недавнем крупном ретроспективное когортное исследование показало, что потребление зеленого чая, кофе и всего кофеина связано со снижением риска развития диабета 2 типа диабет.84) Panagiotakos et al.85) сообщается, что длительное потребление чая связано со снижением уровня глюкозы в крови натощак и снижение распространенности сахарного диабета, в когорте пожилых людей, живущих на островах Средиземного моря.

Против ожирения и анти-атеросклеротические эффекты

В книге “Yojokun”, опубликованной в Эдо, Ekiken Kaibara описано, что согласно древней китайской медицины доктор, длительное употребление зеленого чая может привести в худой тела путем удаления жировых отложений. Доказательств накопилось, чтобы показать, что употребление зеленого чая и чая катехины приводят к уменьшению жировых отложений, как описано в недавних обзорах.86-88) Стимуляция печени метаболизм липидов может быть фактором, ответственным за против ожирения эффекты чая катехины. Катехины чая предлагается подавлять рост клеток путем подавления липогенеза в человека MCF-7 клеток рака молочной железы путем вниз-регулирование синтазы жирных кислот в экспрессии генов в ядре и стимуляция клеточной расхода энергии в митохондриях.89) Экспериментальные данные показали, что подавление синтазы жирных кислот в экспрессии генов, полифенолы чая могут привести к down-регуляции EGFR/PI3K/Akt/Sp-1 сигнальной трансдукции.

В дополнение к EGCG эффектов, описанных выше, мы наблюдали, что пероральный прием EGCG-бесплатный зеленый чай фракции сниженной печеночной экспрессии Гена PEPCK и G6Pase.83) Эта фракция также снижение печеночной экспрессии Гена lipogenic ферментов, таких как жирные кислоты синтазы, 4-hydroxymethylglutaryl КоА-редуктазы, ацетил-КоА-карбоксилаза α и АТФ-цитрат лиазы в ассоциации с пониженной экспрессии Гена стерина response element-binding factor (SREBF)-1 и SREBF-2, ключевые факторы транскрипции на экспрессию генов ферментов lipogenic90) (Рис. (Рис.6).6). В соответствии с результатами этих изменений в печеночной экспрессии Гена lipogenic ферментов в плазме, триглицеридов и холестерина у мышей, которые получали диету, содержащую EGCG-свободной фракции были значительно снижены90) (Таблица (Table1).1). На уровень глюкозы в плазме крови не были значительно изменены, но, как правило, сокращается (Таблица (Table1).1). Таким образом, зеленый чай содержит компонент(ы) других, чем катехины, которые могут иметь против ожирения и анти-атеросклеротические эффекты.

Анти-атеросклеротические эффекты катехинов часто поступало. Например, Muramatsu et al.91) обнаружили, что катехины чая снизился в плазме общего холестерина, холестерина, эфиров холестерина и холестерина-ЛПВП-холестерин (VIDL-+LDL-холестерина) и опустил индекса атерогенности (ЛПОНП-+LDL-холестерин/ЛПВП-холестерин), с указанием, что они оказывают hypocholesterolemic эффект, холестерина-кормили крыс. Катехины, как было показано, для предотвращения сосудистых гладкомышечных клеток вторжения путем ингибирования МТ1-ММП деятельности и ММП-2 выражения.92) Способность зеленого чая для предотвращения клеточной инвазии и деградации матрицы может способствовать его защитное влияние на атеросклероз и рак.

Недавний отчет показал потенциальную роль зеленого чая в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний.93) В ходе популяционного проспективного когортного исследования, начатые в 1994 г. среди 40,530 взрослых японцев в возрасте от 40 до 79 лет без истории инсульта, ишемической болезни сердца или рака в начале исследования, показали, что более 11 лет наблюдения, 4209 участников умер, и в течение 7 лет наблюдения, 892 участников умерли от сердечно-сосудистых заболеваний и 1134 участников умер от рака. Результаты статистического анализа показали, что потребление зеленого чая было обратно связано с смертности от всех причин и от сердечно-сосудистых заболеваний.

Другие эффекты

Было показано, что EGCG подавлено экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита, индуцированных proteolipid белка 139-151 в мышей.94) EGCG снижение клинической тяжести при заданной в начале или после начала энцефаломиелит обеих ограничивая воспаление мозга и уменьшения повреждения нейронов. У мышей, которые получали EGCG устно показал отменен распространения и TNF-α производства в encephalitogenic Т-клеток. Предлагаемые модели для путей передачи сигнала, модифицированного EGCG включают: EGCG способен ингибировать оба каталитических активностей протеасомы, в том числе и активацию NF-b, а сумма ROS производимых (Рис. (Рис.4).4). В лимфоцитах, это приводит к снижению пролиферации и продукции ФНО-α, в то время как в нейронах, он наносит меньший вред. Кроме того, антиоксидантные эффекты EGCG на нейроны могут привлечь NF-b пути, поскольку окислительный стресс может индуцировать производство NF-b, который регулирует экспрессию различных факторов, способствующих клеточной пролиферации, воспаления и повреждения нейронов. Таким образом, естественный зеленый чай учредительные может открыть новые терапевтические avenue для молодых взрослых инвалидов с воспалительными заболевания головного мозга, сочетая, с одной стороны, противовоспалительное и, с другой, нейропротекторного потенциала.

Резаи-Заде et al.95) показали, что EGCG модулированных расщепления амилоидного белка и снижение церебрального амилоидоза в трансгенных мышей с болезнью Альцгеймера. Ежедневное потребление зеленого чая катехины может задержка памяти регрессии в возрасте от мышей, как показали Unno et al..96) Таким образом, катехины зеленого чая, как ожидается, окажет благотворное влияние на функции головного мозга. Недавнее эпидемиологическое исследование показало, что потребление зеленого чая связано с меньшей распространенностью когнитивных нарушений в организме человека.97)

Метилированные EGCG ((-)-эпигаллокатехин 3-O-(3-O-метил) галлат) было показано, ингибируют дегрануляции из клеток, которые были стимулированы с ионофором кальция A23187 в человеческом базофильная линия клеток KU812.8,98) Этот результат указывает на то, что метилирование EGCG может быть эффективным средством изменения катехины препятствуют дегрануляции от человеческих базофилов и предотвращения клинических симптомов. Кроме того, EGCG и метилированных EGCG было показано, обладают способностью вниз-регулировать Fc-Эпсилон-RI выражение, и это подавляющий эффект может быть из-за снижения FcεRIα и γ уровни мРНК.8,99,100) Однако, осторожность необходима для человеческого применения, поскольку EGCG был идентифицирован как возбудитель у больных с зеленым чаем-индуцированной астмы.101)

Теанин и γ-аминомасляной кислоты также являются характерными компонентами зеленого чая. С помощью in vivo мозг microdialysis метод, Ямада et al.102) показали, что теанин влияет на высвобождение нейротрансмиттеров в стриатуме крыс. Недавно, теанин сообщили усиливают синтез фактора роста нервов и нейромедиаторов в нервной срок созревания и стимулирования созревания центральной нервной системы.103) Электроэнцефалограмм добровольцев, которые получали 200 мг теанина раскрыл поколения α-волновой активности, предлагая релаксации. γ-Аминомасляная кислота является, пожалуй, важнейшим тормозным нейромедиатором в мозге, и его употребление будет влиять на функции мозга. Таким образом, воздействие на функции мозга являются очень важным объектом для дальнейших исследований зеленого чая.

Вывод

Современные научные методы дали основу для укрепления здоровья эффекты зеленого чая, которые были признаны с древних времен. Многие из механизмов действия зеленого чая и его составляющая EGCG теперь известны. Например, EGCG связывает несколько белков-ферментов, подавляют их деятельность, индуцирует окислительный стресс в клетках, и инициировать передачу сигнала путем связывания с клеточной поверхности белки. Наши недавние исследования показали, что EGCG зеленого чая и может вызвать изменения в уровнях мРНК из gluconeogenic и lipogenic ферментов путем изменения уровней экспрессии соответствующих транскрипционных факторов, HNFs и SREBFs. Однако, эти результаты ставят новые вопросы о механизме, как зеленый чай и его составляющие могут вызывать изменения в уровне транскрипционных факторов. Кроме того, мы показали, что EGCG-свободной фракции зеленого чая были определенные укрепления здоровья эффектов, но активная сущность остается быть определенным. Хотя эти и другие вопросы ждут будущие исследования, эпидемиологические исследования свидетельствуют о том, что употребление зеленого чая способствует человеческого здоровья. Будущие клинические исследования с вмешательством будут предоставлять более убедительные данные о влиянии зеленого чая.

Аббревиатуры

EGCG (-)-эпигаллокатехин галлат

G6Pase глюкозо-6-фосфатазы

HNF ядерный фактор гепатоцитов

ММП матриксная металлопротеиназа

NF-b ядерный фактор каппа B

PEPCK phosphoenolpyruvate carboxykinase

TNF-α фактор некроза опухоли-α

Introduction

Green tea (Camellia sinensis Theaceae) was discovered in China in 3000 BC or earlier and has been known to have various medical effects.1) It was brought to Japan from China by Buddhist priests over a thousand years ago. In 1211, a Japanese Zen priest, Yeisai, published the book “Kitcha-Yojoki” (Tea and Health Promotion) in which the methodology of harvesting tea leaves, production processes for tea, and pharmacological effects were described. Nowadays, scientific evidence indicates that green tea is indeed beneficial to health and many of the components of tea have specific health-promoting effects.1–12) For example, tea catechins (Fig. ​(Fig.1),1), especially (−)-epigallocatechin gallate (EGCG), are considered to be associated with the anti-cancer, anti-obesity, anti-atherosclerotic, anti-diabetic, anti-bacterial, anti-viral, and anti-dental caries effects of tea. Caffeine stimulates wakefulness, decreases the sensation of fatigue, and has a diuretic effect. Theanine and γ-aminobutyric acid act to lower blood pressure and regulate brain and nerve functions. Vitamin C is an anti-scorbutic, prevents cataracts, and strengthens the immune system.

For about 20 years, we have examined the biological activities of green tea and its major polyphenolic compound catechins. In the present article, we review the health-promoting beneficial effects of green tea mainly based on our own published results.

Anti-metastatic and anti-cancer activities

Much attention has been paid to the anti-cancer activity of green tea and tea catechins with animal and cell experiments.1–5,7–12) In 1993, we reported that EGCG, the major catechins in green tea, inhibited the adhesion of cancer cells to endothelial cell layers.13) We also found that EGCG prevented cancer cells from attaching to fibronectin14) and laminin,15) two components of the endothelial basement membrane.16,17) These findings suggested green tea to have an anti-metastatic effect (Fig. ​(Fig.2).2). Indeed, we found that a green tea infusion was effective at preventing cancer cell metastasis using in vivo and in vitro models.18) The peroral administration of green tea infusion reduced the number of lung colonies of mouse Lewis lung carcinoma cells in a spontaneous metastasis system. The experiments with artificially reconstituted basement membrane indicated that the green tea infusion and its constituent catechins prevented cancer cells from the penetration through the basement membrane. These findings were consistent with those of Taniguchi et al. who reported that EGCG inhibited lung metastasis in mouse B16 melanoma cell lines.19)

Since the metastatic process includes the degradation of the basement membrane containing type IV collagen (Fig. ​(Fig.2),2), green tea catechins may inhibit collagenases or matrix metalloproteinases (MMPs). We observed that EGCG was a strong inhibitor for MMP-2 and MMP-9 derived from cancer cells20,21) and MMP-3 (stromelysin).22) Since EGCG binds to some proteins including fibronectin in blood plasma,23,24) it could conceivably bind to MMPs directly to exhibit inhibitory activity. This was proven by an experiment using affinity chromatography.20) In later experiments, we found that EGCG inhibited the gene expression of MMPs as well.25,26)

Apoptosis is a programmed cell death and inducing apoptosis in tumor cells is a primary mechanism of action of certain anti-tumor drugs.27,28) The anti-tumor mechanism of green tea appears to include the induction of apoptosis by EGCG through production of H2O2,29) inhibition of cell-cycle progression,30) inhibition of nuclear factor kappa B (NF-κB),3,31) activation of the mitogen-activated protein kinase cascade32) and binding to a 67 kDa laminin receptor.8) In 1996, the first finding that catechins induce apoptosis was made by Hibasami et al.33) in human leukemia Molt 4B cells. We observed that EGCG induced apoptosis in human lymphoma U937 cells as evidenced by the events including formation of apoptotic bodies and degradation of DNA into nucleosomal units.34) There is a structure-function relationship in the apoptosis induction by catechins. The 5′(or 3′)-hydroxyl group in the B-ring plays an important role and a pyrogallol-type structure in a molecule is the minimum requirement for apoptosis induction35) (see Fig. ​Fig.11).

Consistent with the findings made in vitro, EGCG reduced numbers of colonic aberrant cryptic foci with an increase in apoptosis and enhanced the actions of the drug sulindac in an azoxymethane-induced model of colonic carcinogenesis.36) Gupta et al.37) showed that in autochthonous transgenic adenocarcinomas of the mouse prostate, oral infusion of green tea catechins inhibited prostate cancer development accompanied by enhanced apoptosis.

In addition, we have proposed that the involvement of the direct binding of EGCG to Fas, one of the death receptor proteins on the surface membrane of cells,38) to initiate signal transduction for apoptosis (Fig. ​(Fig.3).3). The Fas-Fas ligand system is one of the major pathways operating in the apoptotic cascade. The EGCG treatment of human monocytic leukemia U937 cells resulted in elevation of caspase 8 activity and fragmentation of caspase 8. The DNA ladder formation caused by the EGCG treatment was inhibited by the caspase 8 inhibitor. These findings suggested the involvement of the Fas-mediated cascade in the EGCG-induced apoptosis in U937 cells. Affinity chromatography revealed the binding between EGCG and Fas. Thus, the results suggest that EGCG-binding to cell surface Fas triggers the Fas-mediated apoptosis in U937 cells. This study was the first to demonstrate that EGCG binds to cell surface protein to exert its biological action and confirmed the usefulness of affinity chromatography with EGCG immobilized on Sepharose 4B to find out the EGCG-binding proteins as used to identify those in serum.23) The method was successfully used in several later studies to identify proteins involved in EGCG-mediated growth inhibition and apoptosis of cancer cells.39–44) Recently, an alternate method using agarose-bound m-aminophenylsulfonyl boronic acid has been developed to search for EGCG-binding proteins.45) Its use in combination with reduction-oxidation cycling staining made it possible to visualize EGCG-binding proteins. These methods23,45) have provided evidence that EGCG binds to several intracellular proteins such as vimentin and the ATP-dependent RNA helicase DDX5, indicating that EGCG can enter into the cell.

It has been well documented that cancer cells are more susceptible to apoptosis induced by EGCG than normal counterparts.46,47) There is a possibility that normal cells express larger amounts of several EGCG-binding, Fas-like decoy proteins on the cell surface than cancer cells, leading to a diminution in the concentration of EGCG available to bind Fas, resulting in resistance to apoptosis.48) We also showed that differentiated HL-60 cells were resistant to EGCG-induced apoptosis as compared with undifferentiated cells, suggesting that EGCG induces apoptosis selectively in cancer cells.49) However, the change in the expression of cell surface Fas-like decoy proteins after differentiation has yet to be examined.

The EGCG-induced change in the redox state of cancer cells32) may also be involved in the mechanism. It is important to point out that green tea contains a high molecular weight fraction which induces apoptosis in cancer cells by a mechanism including cell cycle arrest.50,51) Thus, our results support the view that drinking green tea is useful to prevent cancer.

Epidemiological and intervention studies are important to reveal the anti-cancer effects of green tea and catechins. The first impressive result was reported in 1989 by Oguni et al.52) who described that the rate of death from stomach cancer in males of the town of Nakakawane was about one fifth of the average for Japanese males overall and that this low rate might be related to the consumption of green tea. Later, it was reported that tea consumption did not correlate to the risk of stomach cancer.53,54) However, other studies revealed an inverse association between green tea consumption and distal gastric cancer among Japanese women55) and a reduced risk of stomach cancer with intake of green tea.56) The discrepancy in results may arise from factors such as differences in the type of tea consumed, in cancer etiology, in confounding lifestyle, and in genetic factors. Future epidemiological studies should include a measurement of urinary tea polyphenols, including epigallocatechin and epicatechin, and their respective metabolites to provide more reliable data on the relationship between tea consumption and cancer risk as exemplified by the study of Sun et al.2)

More convincing data for the effects of green tea were presented by Bettuzzi et al.57) who conducted a clinical trial to assess the safety and efficacy of green tea catechins for the chemoprevention of prostate cancer in individuals with high-grade prostate intraepithelial neoplasias. After 1 year of daily treatment consisting of three capsules containing 200 mg of catechin, only one tumor was diagnosed among the 30 catechin-treated men, whereas 9 cancers were found among the 30 placebo-treated men. Recently, a 15% ointment of Polyphenon® E, a defined extract of green tea catechins, proved to be efficacious and safe in the treatment of external genital warts which are non-malignant squamous cell tumors caused by infections of human papilloma viruses.58,59) These findings are encouraging further clinical studies on chemopreventive effects of green tea catechins.

Hepatoprotective effects

Galactosamine is known to induce hepatic injury in rats that is similar in pathophysiology to viral hepatitis and drug-induced hepatitis in humans.60) Green tea has been shown to suppress galactosamine-induced liver injury in rats61,62) and one of the active components was identified as glycosidic flavonoids.62) In our study, intraperitoneal injection of galactosamine (500 mg/kg) induced liver injury with necrosis in rats and the oral administration of green tea rich in catechins inhibited the galactosamine’s action. Green tea restored levels of several biomarkers in galactosamine-treated rats to near control values.63) These biomarkers included serum transaminase activities, serum concentrations of tumor necrosis factor-α (TNF-α) and interleukin 1-β, and the hepatic mRNA expression of these inflammatory cytokines. The serum concentration in green tea-treated rats was about 55% of rats untreated after galactosamine injection. Since apoptosis of liver cells is involved in galactosamine-induced liver injury64) and TNF-α induces apoptosis,65) modulation of TNF-α appears to be a key action of EGCG (Fig. ​(Fig.44).

Hepatic ischemia-reperfusion activates Kupffer cells and initiates severe oxidative stress with enhanced production of reactive oxygen species (ROS) and TNF-α. Giakoustidis et al.66) reported the hepatoprotective effect of EGCG in rats by inhibiting apoptosis through attenuation of the expression of NF-κB, c-Jun, and caspase-3 in an experimental model of severe hepatic ischemia-reperfusion. Similarly, Okabe et al.65) demonstrated that green tea catechins induced growth inhibition and apoptosis by reducing TNF-α gene expression and TNF-α release, using the human stomach cancer cell line KATO III (Fig. ​(Fig.4).4). The EGCG’s action to suppress TNF-α expression may also have beneficial effect on diabetes, since TNF-α is involved in developing diabetes.67)

We also found that catechin-rich green tea prevented liver fibrosis after hepatic injury induced by galactosamine through the down-regulation of the gene expression of collagens.68) Thus, green tea appears to have hepatoprotective effects. From a clinical point of view, the application of catechins to therapy for hepatitis C appears to be promising.69) However, it should be noted that hepatotoxicity associated with supplements containing green tea has been reported,70) although animal experiments showed no evidence of characteristic hepatotoxicity in rats treated with very large amounts of different green tea extracts.71)

Anti-diabetic effects

Research into the relationship between green tea and obesity-related insulin resistance syndrome has shown that green tea enhances insulin activity in vitro,72) enhances insulin sensitivity in human subjects73) and rats,74) and reduces hypertriacylglycerolaemia in mice.75) One of the hallmarks of diabetes is the inability of insulin to inhibit hepatic glucose production.76) Increased gluconeogenesis is a main source of increased hepatic glucose production and the ability of insulin to regulate transcription of the rate-controlling gluconeogenic enzymes, phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK) and glucose-6-phosphatase (G6Pase), may contribute to this problem.

In experiments using rat hepatoma H4IIE cells, EGCG was shown to mimic the cellular effects of insulin including the reductive effect on the gene expression of these gluconeogenic enzymes.76) It is very important to know whether or not such finding in vitro is relevant to the in vivo situation. We demonstrated that administration of EGCG caused a reduction in the level of mRNAs for these gluconeogenic enzymes in the mouse liver.77) Green tea was also shown to down-regulate the gene expression of these gluconeogenic enzymes.77) Wolfram et al.78) reported a pronounced decrease of glucose levels in food-deprived db/db mice treated with EGCG. The results for gene expression in liver and adipose tissues of db/db mice supplemented with EGCG for 7 weeks showed that PEPCK expression was significantly down-regulated in the adipose tissue, although the down-regulation was not significant statistically in the liver.

Our recent findings indicate that EGCG down-regulates the gene expression of these gluconeogenic enzymes by reducing the gene and protein expression of hepatocyte nuclear factor (HNF)4α, a key transcription factor for PEPCK and G6Pase79) (Fig. ​(Fig.5).5). Insulin is known to reduce the protein expression of HNF4α80) and, therefore, EGCG has an insulin-mimetic property in this sense. EGCG also reduced the intestinal expression of these gluconeogenic enzymes in association with the down-regulation of HNF4α and HNF1α.81)

In a more recent study, we showed that an EGCG-free fraction derived from a green tea infusion had effects similar to those of EGCG.82) The hot water infusion of green tea leaves was separated into an ethanol-soluble fraction and an EGCG-free water-soluble fraction (GT-W). GT-W reduced the gene expression of G6Pase and PEPCK in H4IIE cells and caused a decrease in expression of the transcription factor HNF4α. Reduced levels of PEPCK and HNF4α proteins were demonstrated in the cells treated with GT-W. Administration of GT-W to mice for 4 weeks reduced the hepatic expression of G6Pase, PEPCK, and HNF4α. However, the action mechanism appears different because EGCG’s action was attenuated by a reducing agent, N-acetylcysteine,82) suggesting a change in the redox state of the cells to be involved, whereas the activity of GT-W was not affected by this agent.83) These results suggest that green tea consumption and dietary supplementation with EGCG could potentially contribute to nutritional strategies for the prevention and treatment of type 2 diabetes mellitus through their effects to reduce the fasting blood glucose concentration by down-regulating the hepatic gene expression of gluconeogenic enzymes.76,78)

A recent large-scale retrospective cohort study revealed that consumption of green tea, coffee, and total caffeine was associated with a reduced risk for type 2 diabetes mellitus.84) Panagiotakos et al.85) reported that long-term tea intake was associated with reduced levels of fasting blood glucose and a lower prevalence of diabetes, in a cohort of elderly people living on Mediterranean islands.

Anti-obesity and anti-atherosclerotic effects

In the book “Yojokun” published in the Edo period, Ekiken Kaibara described that according to the ancient Chinese medical doctor, long-term drinking of green tea would result in a lean body by removing body fat. Evidence has accumulated to show that the ingestion of green tea and tea catechins leads to a reduction in body fat as described in recent reviews.86–88) The stimulation of hepatic lipid metabolism might be a factor responsible for the anti-obesity effects of tea catechins. Tea catechins are suggested to inhibit cell growth by suppressing lipogenesis in human MCF-7 breast cancer cells through down-regulation of fatty acid synthase gene expression in the nucleus and stimulation of cell energy expenditure in the mitochondria.89) The experimental data indicated that the suppression of fatty acid synthase gene expression by tea polyphenols may lead to down-regulation of EGFR/PI3K/Akt/Sp-1 signal transduction.

In addition to EGCG’s effects described above, we observed that oral administration of an EGCG-free green tea fraction reduced the hepatic gene expression of PEPCK and G6Pase.83) This fraction also reduced the hepatic gene expression of lipogenic enzymes such as fatty acid synthase, 4-hydroxymethylglutaryl CoA reductase, acetyl CoA carboxylase α, and ATP-citrate lyase in association with the reduced gene expression of sterol response element-binding factor (SREBF)-1 and SREBF-2, key transcription factors for the gene expression of lipogenic enzymes90) (Fig. ​(Fig.6).6). In accordance with the results for these changes in hepatic gene expression of lipogenic enzymes, the plasma levels of triglycerides and cholesterol of mice given a diet containing the EGCG-free fraction were significantly reduced90) (Table ​(Table1).1). The plasma glucose levels were not altered significantly, but tended to be reduced (Table ​(Table1).1). Thus, green tea contains some component(s) other than catechins which may have anti-obesity and anti-atherosclerotic effects.

Anti-atherosclerotic effects of catechins have often been reported. For example, Muramatsu et al.91) found that tea catechins decreased plasma total cholesterol, cholesterol ester, and total cholesterol-HDL-cholesterol (VIDL-+LDL-cholesterol) levels and lowered the atherogenic index (VLDL-+LDL-cholesterol/HDL-cholesterol), indicating that they exert a hypocholesterolemic effect, in cholesterol-fed rats. Catechins have been shown to prevent vascular smooth muscle cell invasion by inhibiting MT1-MMP activity and MMP-2 expression.92) The ability of green tea to prevent cell invasion and matrix degradation might contribute to its protective effect on atherosclerosis and cancer.

A recent report has revealed a potential role for green tea in the prevention of cardiovascular disease.93) A population-based, prospective cohort study initiated in 1994 among 40,530 Japanese adults aged 40 to 79 years without a history of stroke, coronary heart disease, or cancer at baseline indicated that over 11 years of follow-up, 4209 participants died, and over 7 years of follow-up, 892 participants died of cardiovascular disease and 1134 participants died of cancer. The results of statistical analyses indicated that green tea consumption was inversely associated with mortality due to all causes and due to cardiovascular disease.

Other effects

It was shown that EGCG suppressed experimental autoimmune encephalomyelitis induced by proteolipid protein 139–151 in mice.94) EGCG reduced clinical severity when given at initiation or after the onset of encephalomyelitis by both limiting brain inflammation and reducing neuronal damage. Mice given EGCG orally showed abrogated proliferation and TNF-α production in encephalitogenic T cells. Proposed models for signal transduction pathways modified by EGCG include: EGCG is capable of inhibiting both catalytic activities of the proteasome, including the activation of NF-κB, and the amount of ROS produced (Fig. ​(Fig.4).4). In lymphocytes, this leads to decreased proliferation and production of TNF-α, while in neurons, it results in less damage. Additionally, the antioxidative effects of EGCG on neurons might involve the NF-κB pathway as well, since an oxidative stress can induce production of NF-κB, which regulates the expression of a variety of factors contributing to cell proliferation, inflammation, and neuronal damage. Thus, a natural green tea constituent may open up a new therapeutic avenue for young disabled adults with inflammatory brain disease by combining, on the one hand, anti-inflammatory and, on the other, neuroprotective capacities.

Rezai-Zadeh et al.95) showed that EGCG modulated cleavage of the amyloid precursor protein and reduced cerebral amyloidosis in Alzheimer transgenic mice. Daily consumption of green tea catechins may delay memory regression in aged mice as shown by Unno et al.96) Thus, green tea catechins are expected to have beneficial effects on brain functions. A recent epidemiological study has indicated that consumption of green tea is associated with a lower prevalence of cognitive impairment in humans.97)

Methylated EGCG ((−)-epigallocatechin 3-O-(3-O-methyl) gallate) was demonstrated to inhibit degranulation from cells that had been stimulated with the calcium ionophore A23187 in the human basophilic cell line KU812.8,98) This result indicates that methylation of EGCG may be an effective means of modifying catechins to inhibit degranulation from human basophils and prevent clinical symptoms. In addition, EGCG and methylated EGCG were shown to have the ability to down-regulate Fc epsilon RI expression, and this suppressive effect may be due to a reduction of FcεRIα and γ mRNA levels.8,99,100) However, caution is needed for human application since EGCG has been identified as a causative agent in patients with green tea-induced asthma.101)

Theanine and γ-aminobutyric acid are also characteristic components of green tea. Using an in vivo brain microdialysis method, Yamada et al.102) demonstrated that theanine affects the release of neurotransmitters in the rat striatum. Recently, theanine was reported to enhance the synthesis of nerve growth factor and neurotransmitters during a nerve maturing period and promote maturation of the central nervous system.103) Electroencephalograms of volunteers who received 200 mg of theanine revealed the generation of α wave activity suggesting relaxation. γ-Aminobutyric acid is perhaps the most important inhibitory neurotransmitter in the brain, and its intake will affect brain functions. Thus, effects on brain function are a very important target for future investigations of green tea.

Conclusion

Modern scientific techniques have given the basis for the health-promoting effects of green tea, which have been recognized from ancient times. Many of the action mechanisms of green tea and its constituent EGCG are now known. For example, EGCG binds several enzyme proteins to inhibit their activities, induces oxidative stress in cells, and initiate signal transduction by binding to cell surface proteins. Our recent studies revealed that green tea and EGCG may cause changes in the mRNA levels of gluconeogenic and lipogenic enzymes by changing the expression levels of the respective transcription factors, HNFs and SREBFs. However, these findings pose new questions on the mechanism of how green tea and its constituents can induce changes in the level of the transcription factors. In addition, we demonstrated that an EGCG-free fraction of green tea had certain health-promoting effects, but the active entity remains to be determined. Although these and other questions await future investigations, epidemiological studies seem to indicate that ingestion of green tea contributes to human health-promotion. Future clinical intervention studies will provide more convincing evidence for effects of green tea.

Потенциальная роль катехины зеленого чая в терапии различных заболеваний: достижения и обещания.

Зеленый чай (из растения Camellia sinensis), напиток, потребление которого началась 5000 лет назад в Китае, имеет важные биологические и Фармакологические свойства. Благотворное действие зеленого чая обусловлено наличием фенольных соединений, которые являются мощными антиоксидантами и бесплатный утюг падальщики. Всех катехины, найденные в зеленом чае, а именно (-)-эпикатехин-3-галлат, (-)-эпигаллокатехин, (-)-эпикатехина и (-)-эпигаллокатехин-3-галлат (EGCG), EGCG-это наиболее распространенный и мощный. Широко распространено мнение, что зеленый чай может защитить от смерти от всех причин, особенно сердечно-сосудистые заболевания (ишемическая болезнь сердца и инсульт) вследствие присутствии катехинов, связанных с потреблением зеленого чая. Другие преимущества для здоровья включают в себя различные типы рака проведение химиопрофилактики, потеря веса и защитные эффекты против нейродегенеративных заболеваний (болезни Альцгеймера и Паркинсона). До сих пор многочисленные фармакологической активности заболевания, регулирующих специфические молекулярные мишени были зарегистрированы in vitro для EGCG микромолярных концентрациях в диапазоне, которые являются физиологически неуместны. Хотя большинство исследований показали преимущества с двух-трех чашек зеленого чая в день, оптимальная доза еще не установлена включить какие-либо твердые выводы будут сделаны в отношении различных преимуществ для здоровья зеленого чая или его составляющих в организме человека. Фазу I испытаний предоставление информации по профилю безопасности и фармакокинетики EGCG, окно возможностей шире, провести хорошо контролируемых долгосрочные исследования на людях, чтобы обеспечить полное понимание защитные эффекты катехины зеленого чая на различные параметры в различных условиях.

Clin Exp Pharmacol Physiol. 2012 Mar;39(3):265-73. doi: 10.1111/j.1440-1681.2012.05673.x.

Potential role of green tea catechins in various disease therapies: progress and promise.

Mak JC1.

Author information

• 1Departments of Medicine and Pharmacology and Pharmacy, The University of Hong Kong, Hong Kong, China. judithmak@hku.hk

Abstract

Green tea (from the plant Camellia sinensis), a beverage whose consumption started 5000 years ago in China, has important biological and pharmacological properties. The beneficial effects of green tea have been attributed to the presence of phenolic compounds that are powerful anti-oxidants and free iron scavengers. Of all the catechins found in green tea, namely (-)-epicatechin-3-gallate, (-)-epigallocatechin, (-)-epicatechin and (-)-epigallocatechin-3-gallate (EGCG), EGCG is the most abundant and powerful. It is widely believed that green tea may protect against death from all causes, especially cardiovascular diseases (coronary heart disease and stroke) owing to the presence of catechins associated with green tea consumption. Other health benefits include various types of cancer chemoprevention, weight loss and protective effects against neurodegenerative diseases (Alzheimer's disease and Parkinson's disease). Thus far, numerous pharmacological activities regulating disease-specific molecular targets have been reported in vitro for EGCG concentrations in the micromolar range, which are physiologically irrelevant. Although most of the studies have shown benefits with two to three cups of green tea per day, the optimal dose has not yet been established to enable any solid conclusions to be drawn regarding the various health benefits of green tea or its constituents in humans. With Phase I trials providing information on the safety profile and pharmacokinetics of EGCG, the window of opportunity is wider to undertake well-controlled long-term human studies to enable a full understanding of the protective effects of green tea catechins on various parameters in different settings.

Противоинфекционные свойства эпигаллокатехин-3-галлат (EGCG), компонент зеленого чая.

Потребление зеленого чая (Camellia sinensis) было показано, что многие физиологические и Фармакологические преимущества для здоровья. В последние два десятилетия несколько исследований сообщили, что эпигаллокатехин-3-галлат (EGCG), который является основным компонентом зеленого чая, обладает противомикробными свойствами. Противовирусная активность EGCG с разными режимами действия были продемонстрированы на различных семейств вирусов, таких как Retroviridae, Orthomyxoviridae и Flaviviridae и включают важных человеческих патогенов, как вирус иммунодефицита человека, вирус гриппа и вирус гепатита С. Кроме того, молекулы препятствует цикла репликации ДНК вирусов, как вирус гепатита В, герпес симплекс вирус и аденовирус. Большинство из этих исследований показали, противовирусные свойства в пределах физиологических концентраций EGCG in vitro. В отличие от минимальной ингибирующей концентрации в отношении бактерий были в 10-100 раз выше. Тем не менее, антибактериальные эффекты EGCG самостоятельно и в сочетании с различными антибиотиками интенсивно проанализированы в отношении ряда бактерий, включая мультирезистентные штаммы, такие как метициллин-резистентный Staphylococcus aureus или Stenotrophomonas maltophilia. Кроме того, катехин EGCG обладает противогрибковой активностью в отношении человека-патогенных дрожжевых грибков Candida albicans. Хотя механистическое воздействие EGCG не полностью понял, есть результаты, указывающие, что EGCG связывается липидов мембран и влияет на метаболизм фолиевой кислоты бактерий и грибов путем ингибирования цитоплазматического фермента dihydrofolate редуктазы. В настоящем обзоре обобщены современные знания и будущие перспективы на антибактериальные, противогрибковые и противовирусные эффекты зеленого чая, составляющая EGCG.

Br J Pharmacol. 2013 Mar;168(5):1059-73. doi: 10.1111/bph.12009.

Anti-infective properties of epigallocatechin-3-gallate (EGCG), a component of green tea.

Steinmann J1, Buer J, Pietschmann T, Steinmann E.

Author information

• 1Institute of Medical Microbiology, University Hospital Essen, University of Duisburg-Essen, Essen, Germany. joerg.steinmann@uk-essen.de

Abstract

The consumption of green tea (Camellia sinensis) has been shown to have many physiological and pharmacological health benefits. In the past two decades several studies have reported that epigallocatechin-3-gallate (EGCG), the main constituent of green tea, has anti-infective properties. Antiviral activities of EGCG with different modes of action have been demonstrated on diverse families of viruses, such as Retroviridae, Orthomyxoviridae and Flaviviridae and include important human pathogens like human immunodeficiency virus, influenza A virus and the hepatitis C virus. Furthermore, the molecule interferes with the replication cycle of DNA viruses like hepatitis B virus, herpes simplex virus and adenovirus. Most of these studies demonstrated antiviral properties within physiological concentrations of EGCG in vitro. In contrast, the minimum inhibitory concentrations against bacteria were 10-100-fold higher. Nevertheless, the antibacterial effects of EGCG alone and in combination with different antibiotics have been intensively analysed against a number of bacteria including multidrug-resistant strains such as methicillin-resistant Staphylococcus aureus or Stenotrophomonas maltophilia. Furthermore, the catechin EGCG has antifungal activity against human-pathogenic yeasts like Candida albicans. Although the mechanistic effects of EGCG are not fully understood, there are results indicating that EGCG binds to lipid membranes and affects the folic acid metabolism of bacteria and fungi by inhibiting the cytoplasmic enzyme dihydrofolate reductase. This review summarizes the current knowledge and future perspectives on the antibacterial, antifungal and antiviral effects of the green tea constituent EGCG.

Введение

Чай является наиболее широко потребляемых напитков в мире после воды. В зависимости от процесса производства, чай можно разделить на три основных класса: не ферментированный зеленый чай, полуферментированный чай улун, и ферментированные черные и красные чаи (Cabrera et al.., 2006). Неферментированного зеленого чая с завода Camellia sinensis сушили и упаривали, чтобы предотвратить окисление, которое не характерно для черный и красный чай (Cabrera et al.., 2006). Природные соединения эпигаллокатехин-3-галлат (EGCG) является активным полифенольных катехин и составляют около 59% от общего катехин из листьев зеленого чая. Другие катехины в зеленом чае есть эпигаллокатехин (EGC) (19%), эпикатехин-галлат (ЭКГ) (13,6%) и эпикатехин (EC) (6.4%) (McKay and Blumberg, 2002). Функциональные и структурные различия между этими катехины относятся к числу гидроксильных групп на B-кольцо и наличие или отсутствие galloyl части (рис. 1).

В традиционной китайской медицине, зеленый чай считается полезным свойствам для здоровья человека, включая кардиопротекторное, анти-carcinogenetic и антибактериальные эффекты. Хотя детальный молекулярно-понимание, почему зеленый чай имеет эти широкие защитные эффекты отсутствуют, способность EGCG привязать многих биологических молекул и влияют на активность различных ферментов и путей передачи сигнала в микромолярных и наномолярных уровне, по крайней мере в части, нести ответственность за эти последствия (Lee et al.., 2002). EGCG является растворимым в воде и воздействия высоких температур, таких как кипячение воды не оказывает значительного влияния на стабильность молекулы (Wang et al.., 2008). Примечательно, что EGCG зеленый чай и различные препараты доступны как без рецепта средство во многих странах и стоят недорого. Первый документированный отчет противоинфекционным эффектом чая было сделано более 100 лет назад британский хирург армии Mc Naught, которые показали, что чай убили организма, что вызывает брюшной тиф (Salmonella typhi) и бруцеллеза (Brucella melitensis) (MC Naught, 1906). Однако, этот эффект чая не учился дальше, пока в конце 1980-х годов, когда систематические исследования антимикробных и противовирусных эффектов чая было проведено. Сегодня поиск литературы в показывает, что более 4000 публикаций об эффектах EGCG и/или зеленый чай не зарегистрировано. В этом обзоре мы, во-первых, обобщить противовирусное действие EGCG на различных вирусных семейств (табл. 1) с акцентом на hepatitis C virus (HCV) и ВИЧ. Затем мы обсуждаем антибактериальной и противогрибковой активностью ЭГКГ в in vitro и in vivo модели систем. EGCG обладает в целом низкой биодоступностью, поэтому перевод его противомикробные эффекты в клинически значимых стратегий и закупок физиологически концентрации молекулы на объектах вирусных, бактериальных и грибковых репликации также важнейшие аспекты, которые необходимо учитывать.

Эффект EGCG против вируса гепатита С

HCV положительный strand RNA virus семьи Flaviviridae, хронически заражает около 160 млн. человек (Lavanchy, 2011). Эти пациенты находятся в группе риска потенциально угрожающей жизни печеночной осложнений, в том числе цирроза, печеночной недостаточности и гепатоцеллюлярной карциномы. В самом деле, хроническая HCV-инфекция ассоциируется с около 30% случаев рака печени во всем мире и является одним из ведущих показаний к ортотопической трансплантации печени (Браун, 2005). Стандартная терапия состоит из комбинации пегилированного интерферона-α с рибавирином (ПЕГИФН-α/RV). Однако, ПЭГ-α/RV терапия имеет разную степень успешности зависит от вирусного генотипа инфекции. Добавление одного из двух в настоящее время лицензированных вирусные ингибиторы протеазы, первое поколение противовирусные Средства прямого действия для текущей комбинации с ПЭГ-ифн-α/RV комбинированной терапии существенно повышает успех лечения цены для пациентов, инфицированных самым распространенным генотипом 1. Однако, эта тройная терапия не может быть использован для всех вирусных генотипов и это связано с целым рядом побочных эффектов, которые могут поставить под угрозу соблюдение пациентом. Поэтому, более эффективных методов лечения, которые применимы для всех вирусных генотипов и с меньшим количеством побочных эффектов. Например, в отношении пересадке печени HCV-ассоциированной end-stage liver disease, способностью блокировать вирусные клетки запись будет способствовать минимизации настоящее время универсальный повторного заражения донора печени путем вирионов в крови.

Недавно, в поисках новых противовирусных молекул, три независимых группы обнаружили, что EGCG как мощный ингибитор HCV запись пути (Ciesek et al.., 2011; Calland et al.., 2012; Chen et al.., 2012). Ciesek и коллеги были изначально работая на влияние спермы на инфекции HCV и заинтересовался EGCG, когда сообщалось, что зеленый чай молекулы противодействует Семен-опосредованного повышения ВИЧ-инфекции (Hauber et al.., 2009). Когда они совершили первую инфекцией эксперименты с EGCG, свойства ингибирования HCV-инфекции было отмечено, и зеленый чай молекулы был определен как роман HCV ввода ингибитора (Ciesek et al.., 2011). Calland и коллег заинтересовался тестирования EGCG, поскольку сообщалось, увеличение липидных капель формирования и нарушать секрецию липопротеидов в гепатоцитах, два клеточных функций как известно, играют роль в жизненном цикле HCV (Li et al.., 2006). В этих трех исследованиях было четко показано, что ввод полученных в клеточной культуре частиц (HCVcc), а также HCV pseudoparticles (HCVpp) угнетают EGCG независимым от генотипа HCV (Ciesek et al.., 2011; Calland et al.., 2012; Chen et al.., 2012). Это было также в случае, когда первичные человеческие гепатоциты, которые напоминают более тесно природным резервуаром для вируса гепатита С, были использованы в качестве клеток-мишеней. Оценка каждого этапа жизненного цикла вируса, выявленных EGCG в качестве ввода ингибитора, потому что репликация РНК и отпустите инфекционных частиц не были затронуты. Ранее она была предположили, что EGCG ингибирует эфирные NS3/4A сериновой протеазы HCV (Цзо et al.., 2007); однако, эти анализы были выполнены в клетке-бесплатная система, и это наблюдение не может быть проверен в репликации HCV установка (Ciesek et al.., 2011; Calland et al.., 2012). Чэнь et al.. (2012) сообщили, незначительное угнетение (в два-три раза) РНК HCV репликации с JFH1 Con1 и конструкций в культуре ткани, но только в очень высокой концентрации (80 мкм) ЭГКГ. Другие катехины, такие как EGC, EC и ЭКГ, не имеют столь сильное ингибирующее действие как EGCG, который свидетельствует о том, что ингибирование HCV запись является уникальным для EGCG и не поделились другие катехины зеленого чая (Ciesek et al.., 2011).

На тестировании его влияние на другие вирусы, было показано, что EGCG ингибирует вирус простого герпеса (ВПГ), как описано ранее (Isaacs et al.., 2008; 2011), но это никак не сказалось на бычьей вирусной диареи вирус или вирус желтой лихорадки (МФВ), которая, как и ВГС, также относятся к семейству Flaviviridaeили на несвязанные Sindbis virus (СИНВ) (Calland et al.., 2012). Сообщалось, что ВГС может передаваться в клеточной культуре через межклеточное распространение. Этот режим передачи может быть особенно актуальным in vivo в условиях инфицированных тканей печени. Инфекции, через клетки к клетке распространение было установлено, рефрактерного к нейтрализации E2 моноклональные антитела и это может произойти в CD81-независимым образом (Timpe et al.., 2008; Witteveldt et al.., 2009). EGCG был в состоянии предотвратить от клетки к клетке передачи при инфицированных клеток были перекрыты в агарозном или инкубировали с нейтрализующих антител, чтобы предотвратить внеклеточного пути заражения (Ciesek et al.., 2011; Calland et al.., 2012). HCV запись-это сложный многоэтапный процесс, включающий множество факторов и сопровождается эндоцитоз и слияние вирусной мембраны с принимающей мембраны (Рис. 2). Чтобы решить, какой шаг на пути вступления блокируется EGCG, его противовирусную активность оценивали по администрации молекулы в разные моменты времени в течение ранней фазы инфекции. Результаты этих экспериментов позволяют предположить, что EGCG действует на частицы вируса и подавляет вирус запись по нарушению связывания вируса к клеточной поверхности (Ciesek et al.., 2011; Calland et al.., 2012 г.) (Рис. 2). В соответствии с этими результатами, предварительной обработки с EGCG имел никакого эффекта на клетки-мишени, но он ингибирует первичный крепления 35S-маркировку HCV вирионов в клетки (Ciesek et al.., 2011). Главное, зеленый чай молекула была способна ясно HCV из клеточных культур. В концентрации 50 мкм EGCG привело к неопределяемого уровня инфекционного вируса в надосадочной жидкости клеток человека после трех пассажей клеток (Calland et al.., 2012) и клиренс вируса даже наблюдалось после двух пассажей в той же концентрации (Chen et al.., 2012).

В резюме, EGCG мощно тормозит HCV запись всех генотипов для гепатомы клеточных линий и первичных человеческих гепатоцитов, предотвращая вирусные привязанность к клеткам-мишеням. Таким образом, EGCG может обеспечить новый подход к предотвращению HCV-инфекции, особенно после трансплантации печени хронически инфицированных пациентов. Сочетание EGCG с других противовирусных соединений таргетинга репликации HCV в интерферон-бесплатный режим можно, как сильные и добавки ингибирования HCV-инфекции была продемонстрирована, когда молекулы в сочетании с ингибитор протеазы NS3/4A или циклоспорина А, который препятствует репликации HCV, вмешиваясь в ВГС-фактор циклофилин (Ciesek et al.., 2011). Будущие клинические испытания позволят выявить, насколько эффективно EGCG является снижение вирусемии у наивных пациентов с хроническим гепатитом С и в предотвращении трансплантата re-инфекции у пациентов, перенесших трансплантацию печени.

Влияние EGCG на вирус иммунодефицита человека

ВИЧ-1 является lentivirus семьи Retroviridae и этиологической причиной развития СПИДа. Приблизительно 33 миллиона человек инфицированы ВИЧ во всем мире. ВИЧ/СПИД остается основной причиной заболеваемости в развитых и не развитых странах. В отсутствии защитной вакцины или лечения, профилактики и доступа к антиретровирусной терапии самые лучшие варианты против ВИЧ-1 (Симон et al.., 2006). Значительные успехи в антиретровирусной терапии были сделаны после введения зидовудина (AZT) в 1987 году. Однако эти препараты часто вызывают серьезных побочных эффектов и развития лекарственной устойчивостью ВИЧ стремительно развивающихся. В глобальном масштабе, с отсутствием эффективных схем лечения ВИЧ/СПИДа продолжает оставаться одной из основных проблем общественного здравоохранения кризиса. Поэтому важно разрабатывать более мощные и принципиально новых лекарственных средств и методов терапии для лечения этой инфекции.

В нескольких различных исследований зеленого чая EGCG, как сообщается, обладает противовирусной активностью в отношении ВИЧ-1-инфекции. Интересно, что различные механизмы для этого ингибирующего эффекта были предложены (Финансы и Ширер, 2003). Наканэ и оно (1989) изначально продемонстрировали ингибирование репликации ВИЧ-1, EGCG в человеческих мононуклеарных клеток периферической крови (PBMCs) in vitro (Nakane и Ono, 1989). Было показано, что EGCG блокирует ферментативные активности обратной транскриптазы ВИЧ-1 (РТ), что приводит к снижению концентрации антигена p24. Недавно было подтверждено, что EGCG действует как аллостерический РТ ингибитор, со временем сложения методы выявления аналогичное ингибирующее профиль не-нуклеозидные ингибиторы RT (Нниот) (Li et al.., 2011). Однако механизм ингибирования, кажется, отличаются от тех, которые в настоящее время утверждены Нниот, как ВИЧ-2 с другой связывающий карман был обитаем, и ННИОТ-устойчивые вирусы были также по-прежнему восприимчивы к EGCG. Синергическое ингибирование наблюдалось также с AZT (Li et al.., 2011). Кроме того, подобные HCV, в ряде различных исследований EGCG также было установлено, мешать вирусной оболочки ВИЧ-1. Снижение ВИЧ-1 инфекции в присутствии EGCG также было показано, что из-за увеличения лизис вирусных частиц (Fassina et al.., 2002). В другом исследовании, можно противовирусные эффекты EGCG, что каждый шаг ВИЧ-1 жизненного цикла исследовались (Yamaguchi et al.., 2002). Опять же, EGCG разрушенных вирионов в дозо - и время-зависимым образом и подавлял RT деятельности. Механически, вирусный лизис был упрощен благодаря EGCG привязки к поверхности вирусной оболочки и деформации мембраны, фосфолипиды так же, эффект polymixin B на бактериальные мембраны ("Икигай" et al.., 1993; Yamaguchi et al.., 2002).

ВИЧ-1 запись инициируется крепления оболочечного белка gp120 с рецептором CD4 и последующее взаимодействие с co-рецепторов CCR5 или CXCR4. Fusion-хозяина и вируса мембраны происходит с помощью синтеза пептида расположенном в gp41 ВИЧ-1. После слияние мембраны, капсид высвобождается в цитоплазму. Kawai et al.. исследовано влияние EGCG на экспрессию молекул CD4 и отметил, что EGCG, но не ЭКГ, предотвратить прикрепление ВИЧ-1 вирионов путем блокирования взаимодействия gp120 и CD4 Т-клеток-помощников (Kawai et al.., 2003). EGCG в концентрации в диапазоне от 25-250 мкмоль л-1 вниз-регулировать экспрессию рецептора клеточной поверхности за счет связывания с CD4, по-видимому, в сайт связывания, признанных gp120 (Kawai et al.., 2003; Финансы et al.., 2009). В поддержку этого наблюдения, было показано, что EGCG конкурировать с Анти-CD4 моноклональных антител. На поверхности клеток CD4 выражение регулируется с помощью нескольких механизмов, в том числе CD4 эндоцитоза, внутриклеточные хранения молекулярного комплекса и линять от клеточной поверхности (Geleziunas et al.., 1994). ВИЧ-1-инфекции per se индуцирует CD4 вниз-регулирование proteasomal деградации (Aiken et al.., 1994). Детали молекулярного механизма, с помощью которого EGCG модулирует CD4 вниз-регулирование на клеточной поверхности не полностью изучены, хотя CD4 линять от поверхности клеток и CD4 эндоцитоза вряд ли будут задействованы (Kawai et al.., 2003). Однако важнейший механизм, с помощью которого EGCG ингибирует ВИЧ-1 вход, кажется, его вмешательство gp120, лиганд для CD4, и тем самым предотвратить первоначального прикрепления вирусов к CD4 Т-клеток. Характеристики связывания EGCG к CD4 были дополнительно исследованы методом ЯМР-спектроскопии и молекулярного моделирования (Уильямсон et al.., 2006). В дополнение к CD4 EGCG производится линейное снижение интенсивности сигнала ЯМР от EGCG, но не от управления молекулы катехина, обеспечивая четкие доказательства для высокоаффинного связывания EGCG к CD4 молекулы с Kd около 10 нмоль Л-1 (Уильямсон et al.., 2006). Физиологически соответствующие концентрации EGCG (0.2 мкмоль л-1) ингибирует связывание gp120 для изолированных человеческих CD4 Т-клеток и молекулярных исследований по моделированию предложили сайта связывания для EGCG в D1 домена CD4, карман, который связывает gp120 (Уильямсон et al.., 2006). В интегразы ВИЧ-1 белок отвечает за вставку ВИЧ провирусной ДНК в геном инфицированных клеток. Недавно, способность EGCG ингибирует ВИЧ-1 интегразы также оценивали в ИФА (Jiang et al.., 2010). Было показано, что катехины с galloyl радикал, смогли сократить ВИЧ-1 в интеграции путем связывания между интегразы и вирусной ДНК, так что срыв этого взаимодействия. Однако, дальнейшие исследования с инфекционными вирусами необходимы для подтверждения этих in vitro данных.

В заключение, EGCG, кажется, мешают некоторые аспекты ВИЧ-1 жизненного цикла, в том числе разрушение вирионов посредством взаимодействия с вирусной оболочки, профилактика вирусной репликации через ингибирование обратной транскрипции, ингибирование провирусной интеграции генома и CD4 рецептора вниз-регулирование. Наиболее убедительно, конкуренция с gp120 к CD4 привязка была проверена в нескольких независимых исследованиях. Главное, физиологических концентрациях EGCG смогли уменьшить привязанность gp120 к CD4 раза в 20 раз. Далее in vivo исследования необходимы, чтобы определить, является ли EGCG имеет потенциал как будущих антиретровирусной терапии.

Влияние EGCG на других вирусов

В отношении РНК-содержащих вирусов, EGCG был испытан в отношении двух других вирусов, энтеровирус 71, принадлежащий семье Picornaviridae а вирусы гриппа, которые являются членами семьи Orthomyxoviridae.

Гриппа A и B вирусы являются основной причиной респираторных заболеваний в организме человека. Кроме того, вирусы гриппа А постоянно вновь появляются от животных-резервуаров в организме человека, вызывая человеческой пандемии непредсказуемых тяжести каждые 10-50 лет (Garcia-Sastre, 2011). Вирусы гриппа А являются негативном смысле, single-stranded, сегментированную РНК вирусов с конвертом. Существует несколько подтипов известно, маркирована согласно ч Количество (для типа гемагглютинин) и N (для типа нейраминидазы). Ежегодный грипп (также называемого " сезонного гриппа", или " человеческого гриппа") результаты примерно 36 000 человек и более 200 000 госпитализаций каждый год только в США. Вакцины являются наиболее широко используемыми вмешательства для профилактики гриппозной инфекции, но их эффективность зависит от типа вируса гриппа, и они также имеют недостаток ограниченное предложение (Collin и де Radigues, 2009 г.). Два основных классов противовирусных препаратов, применяемых в отношении вирусов гриппа являются ингибиторы нейраминидазы и ингибиторы вирусной м2 белка, такие как амантадин и римантадин. Эти препараты могут уменьшить тяжесть симптомов заболевания и смертности, а также могут быть приняты, чтобы уменьшить риск инфекции. Однако, вирусные штаммы появились, что посмотреть лекарственной устойчивости к обоим классам наркотиков. Противовирусную активность EGCG против вируса гриппа была отмечена в первый раз в 1993 году. Зеленый чай молекулы пострадавших инфекционность вируса гриппа в культуре клеток и показано, склеивать вирусов, профилактика вирусов от поглощения для клеток MDCK (Накаяма et al.., 1993). Кроме того, экстракты зеленого чая, в том числе EGCG оказывало ингибирующее действие на окисление внутриклеточных компартментах, таких как эндосом и лизосом, в результате ингибирования вируса гриппа роста в культуре ткани (Иманиши et al.., 2002). Эти исследования были расширены песня et al..; они определены структура-активность взаимосвязь различных зеленый чай полифенольные соединения EGCG, ЭКГ и EGC против гриппа и ЭКГ и обнаружили, что EGCG были более эффективны, чем EGC и эти молекулы также оказывало ингибирующее действие на нейраминидазы в биохимическом анализе (песня et al.., 2005). Гриппа вирусной РНК, синтез проанализированных методом от-ПЦР была затронута лишь при очень высоких концентрациях (песня et al.., 2005). Интересно, что на основе этих in vitro данные клинические исследования были выполнены, чтобы исследовать, если катехины зеленого чая могут предотвращать инфекции гриппа у людей. В небольшом проспективном когортном исследовании сообщалось, что полоскание горла, чай, катехины экстракты было эффективным в профилактике гриппозной инфекции у пожилых жителей дома престарелых (Ямада et al.., 2006). Кроме того, в другом рандомизированном, двойном слепом, плацебо-контролируемом исследовании, потребление катехинов в течение 5 месяцев было статистически значимый профилактический эффект на клинически определенной инфекции гриппа и хорошо переносится (Мацумото et al.., 2012). Результаты этих исследований показывают, что эти катехины имеют защитный эффект против вируса гриппа, однако, масштабные исследования необходимы, чтобы подтвердить это.

Энтеровирус 71 является одноцепочечной РНК вируса и один из возбудителей руки, ноги и рот болезнь (ВППРК). Этот вирус вызывает различные клинические проявления, в том числе кожных, висцеральных и неврологических заболеваний. Крупные вспышки были зарегистрированы в Тайване и Малайзии в 1990-х годах. Недавно энтеровирус 71 неоднократно вызвало угрожающее жизни вспышки ВППРК с неврологическими осложнениями в азиатских детей. Неврологические проявления прогресса очень быстро и в диапазоне от асептического менингита, острого вялого паралича мозга и энцефалит. EGCG было показано, ингибируют энтеровирус 71 репликации и образованием инфекционного потомства вируса (Хо et al.., 2009). Выявлена положительная корреляция между антиоксидантные свойства катехинов (Ян et al.., 1994) и их противовирусная активность (Хо et al.., 2009). Эти результаты показывают, что EGCG может подавлять репликацию вируса с помощью модуляции клеточного окислительно-восстановительной среде.

Этиологическим агентом острого и хронического гепатита B человека вирус гепатита В (HBV), небольшой оболочечный вирус из семейства Hepadnaviridae. Около 40% мирового населения имеет контакт с этим вирусом, который передается право, сексуально и перинатально (Shepard et al.., 2006). Результаты инфекции в острый гепатит а - в некоторых случаях - острая печеночная недостаточность. Хронический гепатит В, которой страдают более 300 миллионов, сохраняется даже после клинического разрешения острой инфекции и может быть активирован, вызывая тяжелые заболевания в условиях иммуносупрессии. В отличие от гепатита С, вакцины для профилактики гепатита B и специфических противовирусных препаратов. Однако, вирусной резистентности, все чаще бросает вызов (Тиллман, 2007). Для выяснения влияния катехины зеленого чая на HBV, влияние экстракты зеленого чая и EGCG был изучен в стабильной клеточной линии HepG2-N10, экспрессирующих антигены HBV. Было обнаружено, что экспрессия HBV-специфических антигенов, уровни внеклеточных ДНК HBV, внутриклеточные репликативных интермедиатов и cccDNA были снижены в зависимости от дозы образом (Сюй et al.., 2008). Однако, трудно препарировать подробная анти-HBV механизмы EGCG помощью HepG2-N10 клетки как процесс от cccDNA для экспрессии антигена сильно влияют транскрипции интегрированной ДНК HBV (Zhou et al.., 2006). Поэтому, в последнее время, он et al.. (2011) использовали индуцибельной HBV-репликации клеточной линии, чтобы проверить EGCG, называется HepG2.117, где HBV precore мРНК может быть переписана от репликации HBV ДНК, но не интегрированной ДНК HBV. Они отметили, что HBV репликативных интермедиатов синтеза РНК были значительно тормозится EGCG, которые привели к сокращению в cccDNA производства (он et al.., 2011). В отличие от производства HBV pregenomic РНК, precore мРНК и перевод hepatitis B e antigen (HBVeAg) не были затронуты. Для выяснения того противовирусное действие EGCG является результатом ориентации клеточных факторов или вирусных факторов, необходимы дополнительные исследования, в идеале в клеточных моделей, которые воспроизводят полный HBV жизненного цикла.

В случае других ДНК-содержащих вирусов, так далеко эффекты EGCG против аденовируса, вируса Эпштейна-Барр (EBV) и ВПГ-1 были изучены, двух последних вирусов относятся к семейству Herpesviridae. Аденовирусы некапсулированных вирусов, состоят из нуклеокапсида и двухцепочечной линейной ДНК генома. 57 серотипов описано в организме человека, которые отвечают за 5-10% инфекций верхних дыхательных путей у детей. Людей, инфицированных аденовирусами дисплей широкий диапазон ответов, от отсутствия симптомов до тяжелых инфекций типичные аденовируса серотипа 14. Зеленый чай был найден, чтобы уменьшить вирус доходности аденовирусная инфекция на два порядка в клеток Hep2 (Weber et al.., 2003). Молекула была наиболее эффективной при добавлении к клеткам в период перехода от ранней к поздней фазе вирусной инфекции, предлагая EGCG ингибирует один или более поздний этапы вирусной инфекции (Weber et al.., 2003). Кроме того, инактивация очищенной аденовирусы и ингибирования вирусной протеазы активности было отмечено. Однако его терапевтическая ценность ограничена, так как эффективные концентрации были значительно выше, чем сообщалось в сыворотке крови зеленый чай пьет. Это был также случай, когда EGCG был протестирован против ВЭБ. EBV является герпесвирус человека Тип вызывает инфекционный мононуклеоз и тесно связанные с Беркитта, назофарингеальная карцинома, Т-клеточной лимфомы и болезнь Ходжкина (Bravender, 2010). In vitro только EGCG концентрациях, превышающих 50 мкм уменьшилось выражение EBV литических белков, в том числе ДТП, Zta и EA-D, но не экспрессия ядерного антигена EBV-1 (Chang et al.., 2003). Кроме того, ДНК-микрочипов и транзиторной трансфекции анализ показал, что эта концентрация EGCG заблокировали EBV литический цикл, ингибируя транскрипцию немедленно ранних генов (Chang et al.., 2003).

Герпес-это вирусная болезнь, вызванная ВПГ-1 и 2 типа (ВПГ-2). Во всем мире цены ВПГ-инфекции между 65 и 90% (Chayavichitsilp et al.., 2009). Существует нет вакцины или способа искоренить вирусы герпеса из организма, но противовирусные препараты, как ацикловир, могут уменьшить частоту, Продолжительность и тяжесть вспышек. Характеристика противовирусной активности EGCG против HSV-1 и HSV-2 показало, что EGCG обладает большей anti-HSV деятельности, чем другие катехины зеленого чая и инактивированных несколько клинических изолятов ВПГ-1 и ВПГ-2. Главное, EGCG снижение ВПГ-2 титры более чем 1000 раз в 10-20 мин и снижение HSV-1 титры в той же степени, в 30-40 мин (Isaacs et al.., 2008). Аналогично HCV, ВИЧ-1 и вируса гриппа, анти-HSV деятельности обусловлено прямым влиянием на вириона и инкубации клетки-мишени до инфекцией имели никакого эффекта (Isaacs et al.., 2008). С помощью электронной микроскопии, авторы показали, что очищенная вирусы подвергаются EGCG были повреждены. Как EGCG стабилен в диапазоне рН нашли во влагалище, было предложено, что зеленый чай молекула может быть перспективным кандидатом для использования в природное бактерицидное для уменьшения передачи HSV (Isaacs et al.., 2008). Кроме того, EGCG димеров инактивированной HSV-1 и HSV-2 более эффективно между pHs 4.0 и 6.6, чем EGCG мономера, который, таким образом, имеет даже больший потенциал для снижения распространения ВПГ in vivo (Isaacs et al.., 2011).

EGCG против Стафилококки

Staphylococcus aureus среди самых распространенных возбудителей вызывать сообщества - и внутрибольничных инфекций. В Европе, S. aureus является второй наиболее распространенной причинного микроорганизма для бактериемии и является одной из ведущих причин сепсиса по всему миру (Biedenbach et al.., 2004). Метициллин-резистентный S. aureus (MRSA) - это тип Стафилококки которые устойчивы к некоторым антибиотикам называется β-лактамов. Инфекций MRSA лечить значительно сложнее и, следовательно, связано с более высокой смертности, чем те, вызванной метициллин-чувствительные S. aureus (Косгров et al.., 2003). В метициллин сопротивления в S. aureus в первую очередь при посредничестве мека Гена, какие коды для модифицированный пенициллин-связывающий белок, 2а (PBP2a). PBP2a находится в бактериальной клеточной стенки и имеет низкое сродство к β-лактамам.

Активность EGCG в качестве единого агента и в комбинации с β-лактамов была оценена в нескольких исследованиях. Изначально, in vitro данные исследования выполняются в течение двух десятилетий назад, показали, что чайные экстракты, в концентрациях обнаруживается в обычно заваренного чая, подавляет рост MRSA (тода et al.., 1989). Впоследствии биологической активности зеленого чая компоненты, включая EGCG против S. aureus была исследована ("Икигай" et al.., 1993). Сообщалось, что минимальная ингибирующая концентрация (MIC) значения EGCG были ниже 100 мкг мл-1. Первоначальные эксперименты предположили, что отрицательно заряженных EGCG оказывает свое противовоспалительное бактерицидное действие путем связывания положительно заряженных липидов бактериальной клеточной мембраны, что приводит к повреждению липидного слоя. Впоследствии взаимодействия катехинов, включая EGCG с липидных бислоев был изучен более подробно (Kumazawa et al.., 2004; безграничные возможности et al.., 2007; Kajiya et al.., 2008; Kamihira et al.., 2008; Сирк et al.., 2008; Cui et al.., 2012).

Механизм действия EGCG против Стафилококки в дальнейшем была исследована ям и коллегам, которые показали, что чайные экстракты могут переломить фенотипических метициллин-резистентность MRSA (- Ям et al.., 1998). Чайные экстракты в 25 мкг мл-1 были способны ингибировать производство PBP2 на >90% в конститутивно PBP2 производства S. aureus штамма. Кроме того, продукция β-лактамаз было законсервировано. В противоположность этому, в исследовании из-яме et al.., подавление PBP2 не могли быть обнаружены Чжао et al.. либо PBP2 экспрессии мРНК с помощью количественной ПЦР или путем PBP2 производства с использованием латексной агглютинации (Zhao et al.., 2002).

Сочетание чая с экстрактами β-лактамов (метициллин, бензилпенициллин) было в основном продемонстрировано, что синергический антибактериальный эффект. Эти результаты были в основном подтверждены Чжао и коллег, которые показали, что 25 мкг мл-1 EGCG смог переломить высокого уровня резистентности MRSA для всех типов β-лактамов, в том числе бензилпенициллин, оксациллин, метициллин, ампициллин и цефалексин (Zhao et al.., 2001b); частичная ингибирующей концентрации показателей (FICI) β-лактамов испытания в одиночку против 25 изолятов MRSA были низкими (0.126-0.625), указывая, что EGCG обладает синергетическим эффектом. В дополнительных исследований, сочетание EGCG с ампициллин/сульбактам или карбапенемы было также показано, оказывают синергический антибактериальный эффект и Мики были уменьшены до восприимчивость останова (Ху et al.., 2001; 2002; Stapleton et al.., 2004). Кроме того, 12.5 мкг мл-1 EGCG в сочетании с пенициллином выявлен синергетический эффект в 100% 21 испытуемых штаммов MRSA (Zhao et al.., 2002). Как сообщалось ранее, производство пенициллиназа из устойчивых к пенициллину S. aureus был также ингибируется EGCG в дозо-зависимой манере.

В дополнение к EGCG и ECG также был в состоянии обратного β-лактамные резистентности клинических изолятов MRSA (Стэплтон et al.., 2004); галлат части ЦЭУ было показано, что важное значение для оксациллин-модулирующая активность, как (-)-эпикатехина и (-)-эпикатехин-3-cyclohexylcarboxylate не смогли переломить сопротивление.

Результаты Shimamura и коллеги показали, что EGCG связывает напрямую или косвенно пептидогликана бактериальной клеточной стенки и подавляет пенициллиназа деятельности, защиты пенициллин от инактивации (Zhao et al.., 2002). Дальше его эффектов при сочетании с β-лактамов, взаимодействие EGCG с non-β-лактамные антибиотики были оценены против MRSA (Ху et al.., 2002). Сочетание EGCG с антибиотиками ингибиторы белка или нуклеиновой кислоты синтеза было установлено, что добавка или нет разницы (FICI, 0.5-4.0). В отличие от этого, EGCG, как правило, обладают антагонистическим действием на действия гликопептид антибиотики (ванкомицин, teicoplanin). Эти in vitro данные показывают, что выбор антибиотика в любой потенциал комбинированной терапии, состоящей из EGCG плюс антибиотик против Стафилококки является критически важным для достижения бактерицидного эффекта.

Два исследования из Италии позволили лучше понять влияние EGCG на Стафилококки (Sudano Roccaro et al.., 2004 г.; Blanco et al.., 2005). Blanco et al.. показал, что 50 мкг мл-1 EGCG смог переломить тетрациклин сопротивление и появились улучшения Мики тетрациклина в подвержены стафилококковой изолятов. В штаммах, в которых тетрациклин сопротивление из-за увеличения экспрессии тетрациклин измеряем насос белка (тет(K) ), EGCG ингибировал насос деятельности, что привело к усилению внутриклеточного хранения тетрациклина.

Sudano Roccaro et al.. (2004) показали, что EGCG способен уменьшить слизь производства и ингибируют формирование биопленок на глазные S. aureus и S. epidermidis изоляты (Sudano Roccaro et al.., 2004). Эти результаты показывают, что в дополнение к обязательным для липидных слоев и пептидогликана, EGCG препятствует внеклеточного полимерного материала (гликокаликс).

В ходе экспериментов с использованием Bagg albino (BALB/c) мышей и человеческих Рвмс еще один интересный антибактериальный эффект EGCG было продемонстрировано, polyphenon, состоящий из 50% EGCG, нейтрализованы стафилококковый энтеротоксин B в дозе - и время инкубации-зависимым образом, путем привязки к энтеротоксину молекул (Hisano et al.., 2003). Необходима дальнейшая работа, чтобы определить эффекты EGCG против различных энтеротоксинам, и ли EGCG имеет нейтрализации свойства против других стафилококковых superantigens, такие как токсин синдрома токсического шока.

Взятые вместе, эти результаты показывают, что существует несколько механизмов, с помощью которых ECGC оказывает антибактериальное действие против Стафилококки, в том числе и бактерицидное действие, синергизм в комбинации с другими антибиотиками, анти-биопленки активности и ингибирование β-лактамаза производства или нейтрализации выпущен токсинов. Однако не все эффекты EGCG против Стафилококки выгодны. Последние исследования показали, что короткая выдержка из Стафилококк штаммы сублетальные дозы EGCG может привести к перекрестной устойчивости против антибиотиков таргетинга бактериальной клеточной стенки (ванкомицин, оксациллин, ампициллин) (Bikels-Гошен et al.., 2010). Все EGCG-адаптированные штаммы были также больше тепла, терпимости. Причина этого явления была изучена методом просвечивающей электронной микроскопии анализ, который показал, что бактериальные клетки в культурах, подвергшихся EGCG показал псевдо-появление многоклеточных и имел более чем двукратное увеличение клеточной стенки толщиной. В целом, результаты данного исследования указывают на то, что EGCG может также способствовать развитию и укреплению бактериальной устойчивости механизмов. Исследования на животных необходимы, чтобы исследовать, являются ли эти замечания воспроизводимы in vivo.

EGCG в отношении стрептококков и других грамположительных бактерий

Некоторые Streptococcus видов ответственны за многие случаи менингит, пневмония, эндокардит, рожистое воспаление и некротизирующий фасциит. Однако, стрептококков, многие виды являются патогенными, и часть синантропных human microbiome рта, кожи, кишечника и верхних дыхательных путей.

Несмотря на сложность перорального флоры, оральные стрептококки, в том числе S. mutans, в целом, были рассмотрены первичных этиологических агентов кариеса (Beighton, 2005). В нескольких исследованиях было показано, что катехины чая обладают противомикробным действием против оральных стрептококков. Предотвращение и снижение образование зубного кариеса было продемонстрировано на животных моделях, а также клинических испытаний. Как предмет данного обзора является обобщение спектр EGCG деятельности, мы хотели бы направить читателя к Тейлор et al.. (2005 г.), который рассмотрел противокариозные активность EGCG и его влияние на заболевания пародонта.

Streptococcus pyogenes имеет несколько вирулентных факторов, в том числе поверхностных клеточных компонентов (lipoteichoic кислота, гиалуроновая кислота капсулы, M белков, ламинин и коллаген-связывающих белков), которые отвечают за бактериальной адгезии на клетках человека. EGCG способен препятствовать прикреплению бактерий к pre - и post-обработанных клеток и индуцируют S. pyogenes клеточной гибели (КАСКО Вэнс et al.., 2011). Был сделан вывод, что EGCG может быть эффективно использован в качестве дополнения к традиционной антибактериальной терапии. Однако, будущие исследования необходимы для выяснения активности EGCG против S. pyogenes в животных моделях. В настоящее время, не существует данных относительно антибактериальная активность EGCG против Streptococcus pneumoniae.

EGCG против грам-отрицательных бактерий

Предполагалось, что грамположительные бактерии более чувствительны к EGCG, чем грам-отрицательных бактерий (Yoda et al.., 2004), потому что один способ действия EGCG является привязка к peptidoglucan. В peptidoglucan грам-отрицательных бактерий защищена наружной мембраны, что, в основном, состоит из отрицательно заряженных липополисахаридов. По этой причине было выдвинуто предположение о том, что физиологические функции наружной мембраны и низкое сродство также отрицательно заряженные EGCG для бактериальных клеточных мембран бы уменьшить антибактериальная активность EGCG против грамотрицательных бактерий (Yoda et al.., 2004).

На грамотрицательные неферментирующие палочки Stenotrophomonas maltophilia по сути, резистентных к β-лактамам и других антибиотиков широкого спектра действия и появился в мире как важный нозокомиальных патогенов (Brooke, 2012). Два исследования показали, что EGCG оказывает антибактериальное действие против S. maltophilia (Наварро-Мартинес et al.., 2005; Gordon и Wareham, 2010). Кроме того, было показано, что EGCG является эффективным ингибитором S. maltophilia dihydrofolate редуктазы (DHFR), и действует синергически с сульфаметоксазол, препарат, который блокирует метаболизм фолиевой кислоты (Navarro-Мартинес et al.., 2005). Этот тип ингибирования же, триметоприм. Таким образом, EGCG может представлять собой эффективную альтернативу триметоприм в сочетании с сульфаметоксазолом для лечения S. maltophilia инфекций, особенно у штаммов, устойчивых к триметоприму. Диапазон MIC ЭГКГ для S. maltophilia аналогично для Acinetobacter baumannii, другой с множественной лекарственной устойчивостью возбудителя, который вызывает внутрибольничные инфекции (Остербург et al.., 2009).

Сообщалось, что катехины чая обладают антибактериальной активностью в отношении различных пищевых патогенных грамотрицательных бактерий, в том числе Helicobacter pylori, энтерогеморрагическая Escherichia coli (ЭГКП), Vibrio cholera, Bacillus spp., Clostridium spp. Шигеллы spp. и Сальмонеллы spp. (Рю, 1980; Шетти et al.., 1994; Mabe et al.., 1999; Сугита (Держит-Konishi et al.., 1999; Sakanaka et al.., 2000; Yanagawa et al.., 2003; Taguri et al.., 2004; Фридман et al.., 2006; Lee et al.., 2009; Stoicov et al.., 2009). Обзор существующих исследований анализ противомикробное действие ЭГКГ против бактерий, вызывающих болезни пищевого происхождения показано в таблице 2.

H. pylori признан этиологическим агентом, участвующих в развитии язвенной болезни желудка, язвенной болезни, гастрита и многих других желудочных заболеваний. Разные in vitro и in vivo исследованиях изучали активность чая катехины против H. pylori. EGCG был самым мощным катехин как MIC значения для 50% испытуемых H. pylori штаммы были 8 мкг мл-1 (Mabe et al.., 1999). Аддитивные эффекты были показаны, когда она применяется в сочетании с амоксициллин, метронидазол и кларитромицин, антибиотики, как правило, используется в качестве первой линии терапии для H. pylori инфекций (Mabe et al.., 1999; Yanagawa et al.., 2003). Однако бактерицидная активность EGCG ограничено при рН ≤5.0. Также, в инфицированных монгольских песчанок, H. pylori был ликвидирован только в 10-36% катехин-лечить животных (Mabe et al.., 1999). Возможно, что рН-зависимость антибактериальной активности EGCG или короткие желудочные транзитное время агент причинные низкая частота эрадикации, наблюдаемое в этом исследовании. Таким образом, необходимы дальнейшие исследования для оценки эффективности EGCG в сочетании с ингибитор протонного насоса и системы доставки лекарств с длительным желудка транзитное время (Mabe et al.., 1999). Зеленый чай обладает профилактическими свойствами, так как он может предотвратить воспаление слизистой желудка у животных при попадании в организм до облучения H. pylori (Takabayashi et al.., 2004; Stoicov et al.., 2009).

Shiga toxin-producing E. coli это важный патоген вызывает гемолитико-уремический синдром, в том числе EHEC O104 : H4 вспышки в Германии в 2011 году, где 3816 пациенты были затронуты (Frank et al.., 2011). Хотя Мики ЭГКГ против E. coli 0157 : H7 были довольно высокие (539 ± 22 мкг мл-1), было показано, что низкие концентрации EGCG подавляет внеклеточного выпуска Шига-токсина и снижение quorum-sensing регулируемых генов, формирование биопленок и Рой моторики (Okubo et al.., 1998; Сугита (Держит-Konishi et al.., 1999; Lee et al.., 2009). Кроме того, было отмечено, что зараженные гнотобиоты мышей, получавших экстракты зеленого чая значительно ниже, Шига-токсина уровнях, по сравнению с необработанной контрольной группой (Isogai et al.., 1998). Необработанные элементы управления разработаны неврологических и системных симптомов, обычно завершающийся смертью, в то время как ни одна из мышей, получавших пищевые экстракты зеленого чая выставлены каких-либо клинических симптомов или умер. Кроме того, сочетание экстракта зеленого чая с левофлоксацином увеличение выживаемости и снижение повреждения органов-мишеней в устной форме ЭГКП инфицированных гнотобиоты мышей (Isogai et al.., 2001). Взятые вместе, эти данные свидетельствуют, что EGCG оказывает благоприятное воздействие против Shiga toxin-producing E. coli. Однако, больше исследования необходимы для определения анти-ЭГКП эффекты EGCG в моделях на животных или клинические испытания.

Как сообщалось ранее, для S. maltophilia, EGCG выступает в качестве bisubstrate ингибитор бактериальной DHFR в E. coli (Spina et al.., 2008). Кроме того, результаты, полученные с помощью атомно-силовой микроскопии показывают, что суб-MIC EGCG лечение E. coli 0157 : H7 приводит к временным изменениям в клеточных стенок, таких как поры, как поражения или их распада (Cui et al.., 2012). Путем измерения уровней внутриклеточного окисления у бактерий после EGCG лечения, было показано, что морфологические изменения грамотрицательных бактериальных клеточных стенок, индуцированных EGCG зависит от H2O2 - релиз. Как показано ранее, одна молекула EGCG может производить до двух молекул H2O2 в фосфатном буфере при нейтральном рН (Аракава et al.., 2004). В заключение, увеличение ч2O2 уровнях, что приводит к повышению окислительного стресса является также одним из механизмов, с помощью которых EGCG вызывает бактерицидное действие против грамотрицательных бактерий. EGCG также производит косвенное антибактериальное действие на микроорганизмы; sub-ингибирующей концентрации EGCG может блокировать или существенно уменьшить передачу conjugative R-плазмиды между E. coli изолятов в зависимости от дозы образом (Zhao et al.., 2001a). Это может представлять интерес, потому что горизонтальный перенос генов устойчивости путем конъюгации с помощью плазмид является одним из основных механизмов распространения резистентных генов между бактериями. Однако, будущие исследования оправданным, чтобы продемонстрировать эти ингибирующий эффект против плазмиды-опосредованного переноса генов резистентности факторов в in vitro и in vivo модели.

EGCG обладает также селективной иммуномодулирующим действием на возбудителей, как было показано для Legionella pneumophila (Matsunaga et al.., 2001). L. pneumophila является облигатным человека-патогенная бактерия, которая поселяется и размножается в макрофагах. EGCG было показано, ингибируют рост L. pneumophila в макрофагах при концентрации меньше 0,5 мкг мл-1, без каких-либо прямое антибактериальное действие на возбудителя. Репликация была снижена из-за селективного изменения в иммунной реакции макрофагов и повышенной продукции провоспалительных цитокинов.

В заключение, несколько in vitro и in vivo наборы данных указывают EGCG оказывает существенное прямое и косвенное анти-патогенных эффектов против бактерий пищевого происхождения и другие грамотрицательные палочки, в том числе с лекарственно-устойчивых штаммов.

EGCG против грибков

Более 600 различных грибов, как сообщается, заражают людей, начиная от распространенных фатальных инфекций (коричневый et al.., 2012). Они заразить миллиарды людей каждый год, и благодаря использованию более современных и интервенционной медицины и увеличение числа ослабленным иммунитетом пациентов, распространенность инвазивных грибковых инфекций растет. Противогрибковый эффекты EGCG в основном были изучены против дрожжей, таких как: Candida spp. и плесенью, таких как дерматофиты. В настоящее время, данные, относящиеся к леечного или другого человека-патогенных грибов-зигомицетов не хватает.

Дрожжей, таких как: Candida spp. как правило, рассматриваться в качестве комменсалов кожи, слизистой оболочки и кишечной флоры. Поверхностные инфекции, Candida spp. обычно присутствующих в случаях отсрочки бактериальной флоры или дисфункция местной системы обороны. Candidaemia является четвертым наиболее распространенным источником инфекции в кровоток нас и ассоциируется с высокой заболеваемостью и смертностью (Rangel-Frausto, 1999; Pappas et al.., 2009).

На дерматофиты являются отдельной группой грибов, которые обладают способностью использовать кератин в качестве источника питания. Эти грибы вызывают поверхностные инфекции кожи, ногтей и волос человека и животных.

Проблему с самых доступных в настоящее время противогрибковые препараты не существующих антимикотическая активность; это более потенциальных побочных эффектов различных классов препаратов, поскольку большинство из них являются нефро - или гепатотоксического. Таким образом, разработка и тестирование соединений от природы менее токсичные эффекты желательно.

Фунгицидным деятельности EGCG против Trichophyton mentagrophytes, T. rubrum, Cryptococcus neoformans и C. albicans впервые были проанализированы в 1991 году (Okubo et al.., 1991). Низкие концентрации EGCG (2.5 мг / мл-1) не показали противогрибковый эффект против C. albicans и C. neoformans in vitro. Однако, чайный экстракт с EGCG ингибировал рост Trichphyton дозы и времени контакта-зависимым способом. С помощью сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии для изучения способа действия, те же исследовательские группы изучили воздействие EGCG против T. mentagrophytes (Toyoshima et al.., 1994). EGCG было показано, ингибируют прорастание конидий и последующего роста гиф. После 3 дней EGCG лечение, морфологические характеристики конидии были изменены в плане деформации и набухания и после 5 дней, большинство ungerminated конидии были разбиты. Кроме того, гиф клеточных стенок были exfoliated. Был сделан вывод, что EGCG может вызвать лизис конидии и гифы можно предположить, что это имеет эффект против antidermatophytic T. mentagrophytes.

Это было за 15 лет до in vitro активность EGCG в отношении клинических изолятов дерматофитов был исследован (Парк et al.., 2011). Восприимчивость 35 дерматофиты к широкому диапазону концентраций EGCG был протестирован с использованием стандартного протокола (M38-A2) от Институт клинических и лабораторных стандартов (CLSI). MIC50 и микрофон90 ЭГКГ были 2-4 и 4-8 мкг мл-1, соответственно. Интересно, T. rubrum более подвержены заболеванию, чем T. mentagrophytes и Microsporum canis. Однако, более in vivo и ex vivo эксперименты должны быть выполнены, чтобы проверить потенциальный эффект EGCG.

При инфекциях с дерматофиты только иногда присутствует терапевтических проблем, как дрожжи Откровенныев spp. обладают существенно более высокой медицинской актуальность в условиях, связанных заболеваемости и смертности.

Исследование, тестирование на восприимчивость C. albicans к катехины как одиночные агенты, так и в сочетании с противогрибковыми агентами, бульон microdilution метода показали, что EGCG имел рН-зависимым анти-C. albicans эффекты (Хирасава и Такада, 2004). При pH 7.0, MIC90 ЭГКГ колебалась между 15.6 и 250 мкг мл-1. Сочетание EGCG с противогрибковыми препаратами (амфотерицин в, флуконазол), подавляет рост различных референтных штаммов с указанием аддитивные или синергические эффекты. Результаты еще одного исследования оценки противогрибковой активности EGCG (CLSI M27-A) 21 клинических изолятов семь Candida виды in vitro в основном в согласии с данными, полученными ранее (Парк et al.., 2006). MIC90 ЭГКГ против C. albicans >16 мкг мл-1 принимая во внимание, что C. glabrata, C. guilliemondii и C. parapsilosis показали самые высокие чувствительности (MIC90; 1-16 мкг мл-1). Как и ожидалось, большинство имидазола выявил более низкий MIC значения против Candida spp. чем EGCG. Таким образом, было высказано предположение, что EGCG может быть использовано в качестве агента или адъювант для противогрибковой терапии при кандидозе. Однако механизм противогрибковый эффект EGCG не был определен и in vivo эксперименты в настоящее время нет. Пока три исследования были проведены, чтобы попытаться решить эти вопросы.

В in vitro исследования, было показано, что EGCG, EGC и ЭКГ привести к метаболической нестабильности C. albicans культур даже при физиологической концентрации полифенолов, что в зеленом чае (Evensen и Braun, 2009). Из трех катехины, эпигаллокатехин-галлата (EGCG был признан самым мощным в тормозящим формирование и поддержание Candida биопленки и для того, чтобы сорвать преформированных биопленки. Было показано, что более высокие концентрации EGCG ингибировал C. albicans proteasomol химотрипсин-подобную активность in vivo предполагая, что обесценение proteasol деятельность способствует клеточных метаболических и структурных нарушений этих дрожжей.

Исследования Наварро-Мартинес и его коллеги исследовали механизм угнетающего влияния чая на cathechins C. albicans (Navarro-Мартинес et al.., 2006). Они нашли почти такой же микс из EGCG против C. albicans как ранее показано Хирасава et al.. (2004). Кроме того, они показали, что ингибирующее влияние EGCG на C. albicans DHFR (Kя = 0.7 мкм), ключевой фермент в биосинтезе пуринов, пиримидинов и несколько аминокислот, был pH-независимый. Когда EGCG был совмещен с азольными противогрибковыми средствами (ketonazole и итраконазол) или ингибиторы биосинтеза эргостерина пути она, в основном, были синергетический эффект. EGCG было показано, подавляют производства эргостерина путем нарушения метаболизма фолатов в C. albicans ячеек. Кроме того, EGCG также было показано, обладают активностью против азол-упорный изолировать и было предложено, что EGCG может быть альтернативой для лечения C. albicans инфекций. Следовательно, результаты данного исследования получена новая информация, как способ действия EGCG: EGCG не только косвенно нарушает синтез эргостерина путь через нарушение фолатного цикла, но также ингибирует биосинтез эргостерола путем уменьшения клеточных пулов донора метильных S-аденозил-метионин.

Так как результаты от in vitro эксперименты предположили, что EGCG может быть эффективным средством для лечения Candida spp., Хан провел первую in vivo исследование anticandidal эффекты EGCG в покое и в сочетании с амфотерицином в в мышиной модели синдрома диссеминированного кандидоза (Han, 2007). Было обнаружено, что при EGCG, 1-4 мг / кг-1 (я.п.), вводили в одиночку BALB/c мышей, прежде чем я.v. прививка 5 × 105 C. albicans клетки он имел дозозависимый ингибирующий эффект на выживаемость клеток: средняя продолжительность жизни была 29.0 дней с 4 мг / кг-1 по сравнению с 11,0 дней с 1 мг / кг-1. Кроме того, сочетание лечения EGCG, 2 мг / кг-1и амфотерицин B, 0.5 мг кг-1, улучшенная устойчивость этих затравленных мышей до 42.1 дней по сравнению с выживанием цены необработанного контроля (10.9 дней). Эти результаты показывают, что EGCG имеет anticandidal деятельности in vivoи далее показывают, что он имеет синергетика эффект при сочетании с амфотерицином в в мышиной модели синдрома диссеминированного кандидоза.

В целом, большинство in vitro и in vivo данные о противогрибковой активности EGCG были получены в отношении Candida и указывают на то, что EGCG может быть использован как альтернативный или дополнительный терапевтический агент против диссеминированного кандидоза. Однако, необходима дальнейшая работа для определения его in vivo эффективность в различных условиях.

Выводы

В этом обзоре, противомикробные и противопаразитарные эффекты EGCG против вирусов, бактерий и различных грибов были обобщены и обсуждены. Сравнение противовирусной активности EGCG (Таблица 1) показывает, что РНК-и ДНК-содержащих вирусов из разных семей с разным стратегий репликации влияет зеленый чай молекулы. Основные механизмы, с помощью которых различные вирусы были заторможены EGCG многообразен и в некоторых случаях не известно. Однако, для большинства из оболочечных вирусов, например, гепатита С, ВИЧ, герпеса и гриппа, ECGC было показано, изменить или повредить вирусных частиц, и таким образом предотвращать вирусные записи. Таким образом, предполагается, что основной мишенью EGCG является вирусной мембраны, в то время как мембрану клетки хозяина, кажется, не влияет. Другие катехины, не имеют такой сильной способностью связывать вирусной мембраны. По аналогии с вирусами, основной базовый механизм для EGCG-индуцированного угнетения роста и гибели бактерий является нарушение липидного слоев стенки бактериальной клетки. Кроме того, для грам-отрицательных бактерий и грибов было показано, что EGCG является эффективным ингибитором dihydrofolate-редуктазы, в результате блокирования метаболизм фолиевой кислоты.

Важнейшим аспектом в противомикробные и противопаразитарные эффекты EGCG является перевод на клинически соответствующих стратегий. В связи с этим, плохой проницаемости мембраны, низкая химическая стабильность и быстрый метаболизм EGCG, создают существенные препятствия, которые должны быть направлены дальнейшие исследования и возможные производные EGCG позвоночника. Кроме того, тестирование на безопасность и переносимость препарата очень важные вопросы, прежде чем одобрение для клинического использования. В исследованиях на здоровых добровольцах было показано, что EGCG является безопасным и хорошо переносится при устном дозах до 800 мг EGCG день-1 в течение 4 недель, что составляет около 8-16 чашек зеленого чая в день (Чоу et al.., 2003). В плазме концентрация колебалась от 0,13 до 3,4 мкг мл-1, которая достигает IC50 ЭГКГ, который был определен, например, для HCV (Ciesek et al.., 2011; Calland et al.., 2012 года), но, вероятно, не будет достаточно высоким, чтобы избавиться от вируса полностью. В другое исследование безопасности, переносимости и фармакокинетики свойства одной дозы EGCG, которые варьировались от 50 до 1600 мг были проанализированы (табл. 3) (Ульман et al.., 2003). EGCG пик концентрации были достигнуты между 1.3-2.2 ч. Плазмы, кинетика EGCG были оценены в интервалы времени, кадр 26 ч после приема. Среднее общее EGCG площадь под концентрации-Кривой времени от 0 ч до бесконечности (AUC)(0-∞) колебалась от 442 до 10 368 нг мл h-1 и средняя терминала полувыведения t1/2z были замечены с 1,9 до 4,6 ч. Главное, дозы очищенной EGCG до 1600 мг обычно хорошо переносится (Ульман et al.., 2003).

Кроме того, последние попытки были сделаны, чтобы попытаться повысить активность EGCG. Например, биодоступность при длительном приеме 800 мг EGCG может быть увеличен путем peracetylation (Lambert et al.., 2006). Ацилирование усиливает анти-вирус гриппа активность EGCG до 44 раз (Mori et al.., 2008). Кроме того, добавление длинными алкильными цепями к EGCG значительно усилил in vitro активность в отношении ряда бактерий и грибков, в частности, против S. aureus в том числе MRSA (Мацумото et al.., 2012). Недавно, первые контролируемые исследования на людях с EGCG были зарегистрированы. В проспективном рандомизированном контролируемом исследовании оценивали влияние чая катехин ингаляции на искоренение MRSA в мокроте-инвалидов, пожилых пациентов (Ямада et al.., 2006). Ингаляции 2 мл чая катехин-экстракт раствор (43% катехинов состоят из EGCG) три раза в день в течение 7 дней привело к исчезновению MRSA в мокроте 31% пациентов в сравнении с 12% в контрольной группе (saline). Но это различие не было статистически значимым (P = 0.091). Однако, отсутствие неблагоприятных событий аэрозоль EGCG были обнаружены в ходе исследования. В случае вирусов гриппа, рандомизированное, плацебо-контролируемое исследование было проведено, показывающие, что потребление катехинов в течение 5 месяцев имеет статистически значимый профилактический эффект на клинически выраженных инфекций, гриппа (Мацумото et al.., 2012), но в дальнейшем масштабные испытания необходимы, чтобы подтвердить эти выводы.

Интересно, что терапевтический эффект смеси, по крайней мере, пять различных катехинов, polyphenon E, где EGCG является наиболее распространенным компонентом (Кларк и Вы, 2006) обычно используется клинически. Это хорошо, определенных фармацевтических смесь Ботанический препарат одобрен Food and Drug Administration (FDA) и Европейское Агентство по лекарственным средствам (EMEA) в качестве местного лечения наружных генитальных и анальных бородавок у взрослых. Это первый рецепт Ботанический (травяной) препаратом, одобренным FDA в рамках " нового " препарата поправками 1962, необходимые наркотических средств, зарекомендовавших себя как безопасный и эффективный до того, чтобы быть на рынке в США. Внешние генитальные бородавки, вызванные вирусами папилломы человека (ВПЧ типа 6 и 11), являются одним из самых распространенных и быстрых-распространение венерических заболеваний во всем мире.

В заключение, величина EGCG, противоинфекционная активность существенно отличается между различными отчеты, вероятно, из-за различных экспериментальных установок и in vitro систем. Большинство данных, которые приходят от in vitro исследования и дальнейшие исследования должны быть сосредоточены на дизайн животных моделей для изучения анти-патогенные эффекты чая и ингредиентов для чая. Кроме того, добыча процедуры и методы in vitro тестирование должно быть стандартизована лучше, сравнение и интерпретация результатов. Впереди еще долгий путь, и необходима дальнейшая работа перед EGCG может быть регулярно применяются в качестве противоинфекционного препарата у пациентов. Однако, захватывающие результаты прошлых лет должны стимулировать дальнейшие исследования в EGCG, что, в конечном счете, может привести в будущем терапевтическое применение EGCG и/или смежных катехины.

Introduction

Tea is the most commonly consumed drink in the world after water. Depending on the manufacturing process, tea can be classified into three major classes: non-fermented green tea, semi-fermented oolong tea, and fermented black and red teas (Cabrera et al., 2006). Non-fermented green tea from the plant Camellia sinensis is dried and steamed to prevent oxidation, which is not the case for black and red tea (Cabrera et al., 2006). The natural compound epigallocatechin-3-gallate (EGCG) is an active polyphenolic catechin and accounts for approximately 59% of the total catechins from the leaves of the green tea. Other catechins in green tea include epigallocatechin (EGC) (19%), epicatechin-gallate (ECG) (13.6%) and epicatechin (EC) (6.4%) (McKay and Blumberg, 2002). The functional and structural differences between these catechins are attributed to the number of hydroxyl groups on the B-ring and the presence or absence of a galloyl moiety (Figure 1).

In traditional Chinese medicine, green tea is considered to have beneficial properties for human health including cardioprotective, anti-carcinogenetic and anti-infective effects. Although a detailed molecular understanding as to why green tea has these broad protective effects is lacking, the ability of EGCG to bind many biological molecules and influence the activity of a variety of enzymes and signal transduction pathways at the micromolar and nanomolar level may, at least in part, be responsible for these effects (Lee et al., 2002). EGCG is water soluble and exposure to high temperatures such as boiling water does not greatly influence the stability of the molecule (Wang et al., 2008). Notably, EGCG and various green tea preparations are available as an over the counter remedy in many countries and are inexpensive. The first documented report of an anti-infective effect of tea was made over 100 years ago by the British army surgeon Mc Naught, who showed that tea killed the organism that causes typhoid fever (Salmonella typhi) and brucellosis (Brucella melitensis) (MC Naught, 1906). However, this effect of tea was not studied further until the late 1980s when systematic research on the antimicrobial and antiviral effects of tea was conducted. Today, a literature search at shows that over 4000 publications on the effects of EGCG and/or green tea have been reported. In this review, we firstly summarize the antiviral effect of EGCG on different viral families (Table 1) with a focus on hepatitis C virus (HCV) and HIV. We then discuss the antibacterial and antifungal activities of EGCG in in vitro and in vivo model systems. EGCG has in general a low bioavailability, therefore, the translation of its anti-infective effects into clinically relevant strategies and the procurement of physiologically concentrations of the molecule at the sites of viral, bacterial and fungal replication are also crucial aspects that need to be considered.

Effect of EGCG against hepatitis C virus

HCV, a positive strand RNA virus of the family Flaviviridae, chronically infects about 160 million individuals (Lavanchy, 2011). These patients are at risk of potentially life-threatening hepatic complications including cirrhosis, liver failure and hepatocellular carcinoma. In fact, chronic HCV infection is associated with about 30% of liver cancers worldwide and is among the leading indications for orthotopic liver transplantation (Brown, 2005). Standard therapy consists of a combination of pegylated interferon-α with ribavirin (PEGIFN-α/RV). However, PEGIFN-α/RV therapy has different success rates dependant on the viral genotype of the infection. The addition of one of two currently licensed viral protease inhibitors, the first generation of direct acting antivirals to current PEGIFN-α/RV combination therapy has substantially increased the treatment success rates for patients infected with the most prevalent genotype 1. However, this triple therapy cannot be used for all viral genotypes and it is associated with a number of side effects that can compromise patient compliance. Therefore, more effective therapies that are applicable for all viral genotypes and with fewer side effects are needed. For instance, in respect of liver transplantation for HCV-associated end-stage liver disease, the ability to block viral cell entry would help to minimize the currently universal re-infection of the donor liver by virions in the blood.

Recently, in the search for new antiviral molecules, three independent groups have identified EGCG as a potent inhibitor of the HCV entry pathway (Ciesek et al., 2011; Calland et al., 2012; Chen et al., 2012). Ciesek and colleagues were initially working on the influence of semen on HCV infection and became interested in EGCG when it was reported that the green tea molecule counteracts semen-mediated enhancement of HIV infection (Hauber et al., 2009). When they performed the first infection experiments with EGCG, a potent inhibition of HCV infection was noted, and the green tea molecule was identified as a novel HCV entry inhibitor (Ciesek et al., 2011). Calland and co-workers became interested in testing EGCG because it was reported to increase lipid droplet formation and to impair lipoprotein secretion in hepatocytes, two cellular functions known to play a role in the life cycle of HCV (Li et al., 2006). In these three studies it was clearly demonstrated that entry of cell culture-derived particles (HCVcc) as well as HCV pseudoparticles (HCVpp) are inhibited by EGCG independent of the HCV genotype (Ciesek et al., 2011; Calland et al., 2012; Chen et al., 2012). This was also the case when primary human hepatocytes, which resemble more closely the natural reservoir for HCV, were used as target cells. Evaluation of each step in the viral life cycle identified EGCG as an entry inhibitor because RNA replication and release of infectious particles were not affected. It had previously been suggested that EGCG inhibits the essential NS3/4A serine protease of HCV (Zuo et al., 2007); however, these assays were performed in a cell-free system and this observation could not be validated in an HCV replication setting (Ciesek et al., 2011; Calland et al., 2012). Chen et al. (2012) reported a slight inhibition (two to threefold) of HCV RNA replication with JFH1 and Con1 constructs in tissue culture, but only at a very high concentration (80 μM) of EGCG. Other catechins, such as EGC, EC and ECG, did not have such a strong inhibitory effect as EGCG, which suggests that inhibition of HCV entry is unique to EGCG and not shared by other green tea catechins (Ciesek et al., 2011).

On testing its effect on other viruses, it was demonstrated that EGCG inhibited Herpes simplex virus (HSV) infection, as described earlier (Isaacs et al., 2008; 2011), but it had no effect on bovine viral diarrhoea virus or yellow fever virus (YFV), which, like HCV, also belong to the family of Flaviviridae, or the on the unrelated Sindbis virus (SINV) (Calland et al., 2012). It has been reported that HCV can be transmitted in cell culture via cell-to-cell spread. This mode of transmission may be particularly relevant in vivo in the context of infected liver tissue. Infection via cell-to-cell spread was found to be refractory to neutralization by E2 monoclonal antibodies and it may occur in a CD81-independent manner (Timpe et al., 2008; Witteveldt et al., 2009). EGCG was able to prevent cell-to-cell transmission when infected cells were overlaid by agarose or incubated with neutralizing antibodies to prevent the extracellular route of infection (Ciesek et al., 2011; Calland et al., 2012). HCV entry is a complex multistep process involving many host factors and is followed by endocytosis and fusion of the viral membrane with the host membrane (Figure 2). To resolve which step in the entry pathway is blocked by EGCG, its antiviral activity was assessed by administration of the molecule at different time points during the early phase of infection. The results from these experiments suggest that EGCG acts on the virus particles and inhibits virus entry by impairing virus binding to the cell surface (Ciesek et al., 2011; Calland et al., 2012) (Figure 2). In line with these results, pretreatment with EGCG had no effect on target cells, but it inhibited the primary attachment of 35S-labelled HCV virions to cells (Ciesek et al., 2011). Importantly, the green tea molecule was also able to clear HCV from cell cultures. At a concentration of 50 μm EGCG led to undetectable levels of infectious virus in the supernatant of human cells after three cell passages (Calland et al., 2012) and clearance of the virus has even been observed after two passages at the same concentration (Chen et al., 2012).

In summary, EGCG potently inhibits HCV entry of all genotypes to hepatoma cell lines and in primary human hepatocytes by preventing viral attachment to target cells. Therefore, EGCG could provide a new approach to prevent HCV infection, especially after liver transplantation of chronically infected patients. The combination of EGCG with other antiviral compounds targeting HCV replication in an interferon-free regimen is possible, as strong and additive inhibition of HCV infection was demonstrated when the molecule was combined with a NS3/4A protease inhibitor or cyclosporine A, which inhibits HCV replication by interfering with the HCV co-factor cyclophilin (Ciesek et al., 2011). Future clinical trials will reveal how effective EGCG is at reducing viraemia in naïve patients with chronic hepatitis C and in preventing graft re-infection in patients undergoing liver transplantation.

Effect of EGCG on human immunodeficiency virus

HIV-1 is a lentivirus of the family of Retroviridae and the aetiological cause of AIDS. An estimated 33 million people are infected with HIV worldwide. HIV/AIDS persists as a major cause of morbidity in developed and non-developed countries. In the absence of a protective vaccine or a cure, prevention and access to antiretroviral treatments are the best options against HIV-1 (Simon et al., 2006). Significant advances in antiretroviral therapy have been made since the introduction of zidovudine (AZT) in 1987. However, these drugs frequently cause severe side effects and the development of drug resistant HIV is rapidly emerging. Globally, with the lack of effective treatment regimens HIV/AIDS continues to be a major public health crisis. It is therefore important to develop more potent and conceptually novel drugs and therapies for the treatment of this infection.

In several different studies green tea EGCG has been reported to have antiviral effects against HIV-1 infection. Interestingly, various mechanisms for this inhibitory effect have been proposed (Nance and Shearer, 2003). Nakane and Ono (1989) initially demonstrated inhibition of HIV-1 replication by EGCG in human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) in vitro (Nakane and Ono, 1989). EGCG was shown to block the enzymic activity of the HIV-1 reverse transcriptase (RT) resulting in a decrease in p24 antigen concentration. Recently, it was confirmed that EGCG acts as an allosteric RT inhibitor, with time of addition assays revealing a similar inhibitory profile to non-nucleoside RT inhibitors (NNRTIs) (Li et al., 2011). However, the mechanism of inhibition seems to be different from those of currently approved NNRTIs, as HIV-2 with another binding pocket was inhibited and NNRTI-resistant viruses were also still susceptible to EGCG. Synergistic inhibition was also observed with AZT (Li et al., 2011). Additionally, and similar to HCV, in a number of different studies EGCG was also found to interfere with the viral envelope of HIV-1. The reduced HIV-1 infectivity in the presence of EGCG was also shown to be due to increased lysis of viral particles (Fassina et al., 2002). In another study, the possible antiviral effects of EGCG for every step of the HIV-1 life cycle were investigated (Yamaguchi et al., 2002). Again, EGCG destroyed virions in a dose- and time-dependent manner and inhibited RT activity. Mechanistically, viral lysis was facilitated via EGCG binding to the surface of the viral envelope and deforming membrane phospholipids in a manner similar to the effect of polymixin B on bacterial membranes (Ikigai et al., 1993; Yamaguchi et al., 2002).

HIV-1 entry is initiated by the attachment of the gp120 envelope protein to the CD4 receptor and subsequent interaction with the co-receptors CCR5 or CXCR4. Fusion of host and virus membrane occurs with the help of the fusion peptide located in the gp41 of HIV-1. After membrane fusion, the capsid is released into the cytoplasm. Kawai et al. investigated the effect of EGCG on the expression of CD4 molecules and noted that EGCG, but not ECG, prevented the attachment of HIV-1 virions by blocking the interaction of gp120 and CD4 on T helper cells (Kawai et al., 2003). EGCG in a concentration ranging from 25–250 μmol L−1 down-regulated the cell surface receptor expression by binding to CD4, presumably at a binding site recognized by gp120 (Kawai et al., 2003; Nance et al., 2009). Supporting this observation, EGCG was shown to compete with anti-CD4 monoclonal antibodies. Cell-surface CD4 expression is regulated via multiple mechanisms, including CD4 endocytosis, intracellular retention of the molecular complex and shedding from the cell surface (Geleziunas et al., 1994). HIV-1 infection per se induces CD4 down-regulation by proteasomal degradation (Aiken et al., 1994). Details of the molecular mechanism by which EGCG modulates CD4 down-regulation at the cell surface are not fully understood, although CD4 shedding from the cell surface, and CD4 endocytosis are unlikely to be involved (Kawai et al., 2003). However, the crucial mechanism by which EGCG inhibits HIV-1 entry seems to be its interference with gp120, a ligand for CD4, and thereby prevent the initial attachment of viruses to CD4 T cells. The characteristics of the binding of EGCG to CD4 were further investigated by NMR spectroscopy and molecular modelling (Williamson et al., 2006). The addition of CD4 to EGCG produced a linear decrease in the NMR signal intensity from EGCG, but not from the control molecule catechin, providing clear evidence for high-affinity binding of EGCG to the CD4 molecule with a Kd of approximately 10 nmol L−1 (Williamson et al., 2006). A physiologically relevant concentration of EGCG (0.2 μmol L−1) inhibited the binding of gp120 to isolated human CD4 T cells and molecular modelling studies suggested a binding site for EGCG in the D1 domain of CD4, the pocket that binds gp120 (Williamson et al., 2006). The HIV-1 integrase protein is responsible for the insertion of HIV proviral DNA into the genome of infected cells. Recently, the ability of EGCG to inhibit the HIV-1 integrase was also evaluated in an elisa (Jiang et al., 2010). It was shown that catechins with a galloyl moiety were able to reduce HIV-1 integration by binding between the integrase and the viral DNA, so disrupting this interaction. However, further studies with infectious viruses are needed to validate these in vitro data.

In conclusion, EGCG appears to interfere with several aspects of the HIV-1 life cycle, including virion destruction via interaction with the viral envelope, prevention of viral replication via inhibition of reverse transcription, inhibition of proviral genome integration and CD4 receptor down-regulation. Most conclusively, competition with gp120 for CD4 binding was validated in several independent studies. Importantly, physiological EGCG concentrations were able to reduce the attachment of gp120 to CD4 by a factor of 20-fold. Further in vivo studies are needed to determine whether EGCG has potential as a future antiretroviral therapy.

Effect of EGCG on other viruses

With respect to RNA viruses, EGCG was tested against two other viruses, enterovirus 71 belonging to the family of Picornaviridae and influenza viruses, which are members of the family of Orthomyxoviridae.

Influenza A and B viruses are a major cause of respiratory disease in humans. In addition, influenza A viruses continuously re-emerge from animal reservoirs into humans causing human pandemics of unpredictable severity every 10–50 years (Garcia-Sastre, 2011). Influenza A viruses are negative sense, single-stranded, segmented RNA viruses with an envelope. There are several subtypes known, labelled according to an H number (for the type of haemagglutinin) and an N number (for the type of neuraminidase). The annual flu (also called ‘seasonal flu’ or ‘human flu’) results in approximately 36 000 deaths and more than 200 000 hospitalizations each year in the USA alone. Vaccines are the most widely used intervention prophylaxis for influenza infection, but their effectiveness depends on the type of influenza virus and they also have the drawback of limited supply (Collin and de Radigues, 2009). Two main classes of antiviral drugs used against influenza viruses are neuraminidase inhibitors or inhibitors of the viral M2 protein, such as amantadine and rimantadine. These drugs can reduce the severity of symptoms and mortality and can also be taken to decrease the risk of infection. However, viral strains have emerged that show drug resistance to both classes of drug. The antiviral activity of EGCG against influenza virus was reported for the first time in 1993. The green tea molecule affected the infectivity of influenza virus in cell culture and it was shown to agglutinate the viruses, preventing the virus from absorbing to MDCK cells (Nakayama et al., 1993). Furthermore, green tea extracts including EGCG exerted an inhibitory effect on the acidification of intracellular compartments such as endosomes and lysosomes, resulting in inhibition of influenza virus growth in tissue culture (Imanishi et al., 2002). These studies were extended by Song et al.; they determined the structure–activity relationship of the different green tea polyphenolic compounds EGCG, ECG and EGC against influenza and found that ECG and EGCG were more effective than EGC and these molecules also exerted an inhibitory effect on the neuraminidase in a biochemical assay (Song et al., 2005). Influenza viral RNA synthesis analysed by RT-PCR was affected only at very high concentrations (Song et al., 2005). Interestingly, based on these in vitro data clinical studies were performed to investigate if green tea catechins can prevent influenza infections in humans. In a small prospective cohort study it was reported that gargling with tea catechins extracts was effective in preventing influenza infection in elderly residents of a nursing home (Yamada et al., 2006). In addition, in another randomized, double-blind, placebo-controlled trial, the consumption of catechins for 5 months had a statistically significant preventive effect on clinically defined influenza infection and was well tolerated (Matsumoto et al., 2012). The results of these trials indicate these catechins have a protective effect against influenza virus; however, large-scale studies are needed to confirm this.

Enterovirus 71 is a single-stranded RNA virus and one of the causative agents of hand, foot and mouth disease (HFMD). This virus causes various clinical manifestations, including cutaneous, visceral and neurological diseases. Large outbreaks have been reported in Taiwan and Malaysia in the 1990s. Recently, enterovirus 71 repeatedly caused life-threatening outbreaks of HFMD with neurological complications in Asian children. The neurological manifestations progress very quickly and range from aseptic meningitis to acute flaccid paralysis and brainstem encephalitis. EGCG was demonstrated to inhibit enterovirus 71 replication and formation of infectious progeny virus (Ho et al., 2009). There was a positive correlation between the antioxidant effects of catechins (Yang et al., 1994) and their antiviral activity (Ho et al., 2009). These findings suggest that EGCG may suppress viral replication via modulation of the cellular redox milieu.

The aetiological agent of acute and chronic hepatitis B is human hepatitis B virus (HBV), a small enveloped virus from the family of Hepadnaviridae. Around 40% of the global human population has contact with this virus, which is transmitted parentally, sexually and perinatally (Shepard et al., 2006). Infection results in acute hepatitis and – in some cases – acute liver failure. Chronic hepatitis B, which affects over 300 million, persists even after clinical resolution of acute infection and can be reactivated causing severe disease under conditions of immunosuppression. In contrast to HCV, a preventive vaccine for HBV and specific antiviral drugs are available. However, viral resistance increasingly poses a challenge (Tillmann, 2007). To elucidate the effect of green tea catechins on HBV, the influence of green tea extracts and EGCG was studied in a stable cell line, HepG2-N10, expressing HBV antigens. It was found that the expression of HBV-specific antigens, the levels of extracellular HBV DNA, intracellular replicative intermediates and cccDNA were reduced in a dose-dependent manner (Xu et al., 2008). However, it is difficult to dissect the detailed anti-HBV mechanisms of EGCG using HepG2-N10 cells as the process from cccDNA to antigen expression are strongly affected by transcription of integrated HBV DNA (Zhou et al., 2006). Therefore, more recently, He et al. (2011) used an inducible HBV replicating cell line to test EGCG, termed HepG2.117, where HBV precore mRNA can only be transcribed from replicating HBV DNA, but not the integrated HBV DNA. They observed that HBV replicative intermediates of RNA synthesis were significantly inhibited by EGCG, which resulted in a reduction in cccDNA production (He et al., 2011). In contrast, the production of HBV pregenomic RNA, precore mRNA and the translation of hepatitis B e antigen (HBVeAg) were not affected. To elucidate whether the antiviral effect of EGCG is the result of targeting of cellular factors or viral factors, additional studies are required, ideally in cell culture models that replicate the complete HBV life cycle.

In the case of other DNA viruses, so far the effects of EGCG against adenovirus, Epstein–Barr virus (EBV) and HSV-1 have been studied, the two latter viruses belong to the family of Herpesviridae. Adenoviruses are non-enveloped viruses composed of a nucleocapsid and a double-stranded linear DNA genome. There are 57 serotypes described in humans, which are responsible for 5–10% of upper respiratory infections in children. Humans infected with adenoviruses display a wide range of responses, from no symptoms at all to the severe infections typical of adenovirus serotype 14. Green tea was found to reduce the virus yield of an adenovirus infection by two orders of magnitude in Hep2 cells (Weber et al., 2003). The molecule was most effective when added to the cells during the transition from early to late phase of viral infection suggesting EGCG inhibits one or more late steps in the viral infection (Weber et al., 2003). Furthermore, inactivation of purified adenoviruses and inhibition of viral protease activity was noted. However, its therapeutic value seems to be limited, as the effective concentrations were much higher than reported serum concentrations of green tea drinkers. This was also the case when EGCG was tested against EBV. EBV is a human herpesvirus causing infectious mononucleosis and is closely associated with Burkitt's lymphoma, nasopharyngeal carcinoma, T-cell lymphoma and Hodgkin's disease (Bravender, 2010). In vitro, only an EGCG concentration exceeding 50 μM decreased the expression of EBV lytic proteins, including Rta, Zta and EA-D, but not the expression of EBV nuclear antigen-1 (Chang et al., 2003). Moreover, DNA microarray and transient transfection analysis demonstrated that this concentration of EGCG blocked the EBV lytic cycle by inhibiting the transcription of immediate-early genes (Chang et al., 2003).

Herpes simplex is a viral disease caused by HSV-1 and type 2 (HSV-2). Worldwide rates of HSV infection are between 65 and 90% (Chayavichitsilp et al., 2009). There is no vaccine available or a method to eradicate herpes viruses from the body, but antiviral medications like acyclovir can reduce the frequency, duration and severity of outbreaks. Characterization of the antiviral activity of EGCG against HSV-1 and HSV-2 revealed that EGCG has greater anti-HSV activity than other green tea catechins and inactivated multiple clinical isolates of HSV-1 and HSV-2. Importantly, EGCG reduced HSV-2 titres by more than 1000-fold in 10–20 min and reduced HSV-1 titres to the same extent in 30–40 min (Isaacs et al., 2008). Similar to HCV, HIV-1 and influenza virus, the anti-HSV activity was due to a direct effect on the virion and incubation of target cells prior to infection had no effect (Isaacs et al., 2008). Using electron microscopy, the authors showed that purified viruses exposed to EGCG were damaged. As EGCG is stable in the pH range found in the vagina, it was proposed that the green tea molecule could be a promising candidate for use in a microbiocide to reduce HSV transmission (Isaacs et al., 2008). Furthermore, EGCG dimers inactivated HSV-1 and HSV-2 more effectively between pHs 4.0 and 6.6 than the EGCG monomer, which has therefore even more potential for reducing spread of HSV in vivo (Isaacs et al., 2011).

EGCG against Staphylococci

Staphylococcus aureus is among the most common pathogens to cause community- and hospital-acquired infections. In Europe, S. aureus is the second most common causative microorganism for bacteraemia and is one of the leading causes of sepsis worldwide (Biedenbach et al., 2004). Methicillin-resistant S. aureus (MRSA) is a type of Staphylococci that is resistant to certain antibiotics called β-lactams. Infections with MRSA are more difficult to treat and are therefore associated with a higher mortality rate than those caused by methicillin-susceptible S. aureus (Cosgrove et al., 2003). The methicillin resistance in S. aureus is primarily mediated by the mecA gene, which codes for the modified penicillin-binding protein 2a (PBP2a). PBP2a is located in the bacterial cell wall and has low binding affinity for β-lactams.

The activity of EGCG as single agent and in combination with β-lactams has been assessed in multiple studies. Initially, in vitro data from a study performed over two decades ago indicated that tea extracts, at concentrations found in ordinarily brewed tea, inhibited the growth of MRSA (Toda et al., 1989). Subsequently the biological activity of green tea components including EGCG against S. aureus was investigated (Ikigai et al., 1993). It was reported that the minimum inhibitory concentration (MIC) values of EGCG were below 100 μg mL−1. Initial experiments suggested that negatively charged EGCG exerts its anti-bactericidal activity by binding to the positively charged lipids of the bacterial cell membrane, causing damage to the lipid layer. Subsequently, the interaction of catechins including EGCG with lipid bilayers has been studied in more detail (Kumazawa et al., 2004; Uekusa et al., 2007; Kajiya et al., 2008; Kamihira et al., 2008; Sirk et al., 2008; Cui et al., 2012).

The mechanism of action of EGCG against Staphylococci was further investigated by Yam and co-workers who demonstrated that tea extracts can reverse the phenotypic methicillin resistance in MRSA (Yam et al., 1998). Tea extracts at 25 μg mL−1 were able to inhibit the production of PBP2 by >90% in a constitutively PBP2 producing S. aureus strain. In addition, the production of β-lactamases was inhibited. In contrast, to the study from Yam et al., suppression of PBP2 could not be detected by Zhao et al. either by PBP2 mRNA expression using quantitative PCR or by PBP2 production using latex agglutination (Zhao et al., 2002).

The combination of tea extracts with β-lactams (methicillin, benzylpenicillin) was mostly demonstrated to have a synergistic antibacterial effect. These results were mainly confirmed by Zhao and colleagues who showed that 25 μg mL−1 EGCG was able to reverse the high-level resistance of MRSA to all types of β-lactams, including benzylpenicillin, oxacillin, methicillin, ampicillin and cephalexin (Zhao et al., 2001b); fractional inhibitory concentration indices (FICI) of the β-lactams tested alone against 25 MRSA isolates were low (0.126–0.625), indicating that EGCG has a synergistic effect. In additional studies, the combination of EGCG with ampicillin/sulbactam or carbapenems was also shown to exert a synergistic antibacterial effect and MICs were reduced to the susceptibility breakpoint (Hu et al., 2001; 2002; Stapleton et al., 2004). Furthermore, 12.5 μg mL−1 EGCG in combination with penicillin revealed a synergistic effect in 100% of the 21 MRSA strains tested (Zhao et al., 2002). As previously reported, the production of penicillinase from penicillin-resistant S. aureus was also inhibited by EGCG in a dose-dependent manner.

In addition to EGCG, ECG was also able to reverse β-lactam resistance in clinical MRSA isolates (Stapleton et al., 2004); the gallate moiety of EGC was shown to be essential for oxacillin-modulating activity, as both (-)-epicatechin and (-)-epicatechin-3-cyclohexylcarboxylate were unable to reverse resistance.

Results from Shimamura and co-workers indicated that EGCG binds directly or indirectly to the peptidoglycan of the bacterial cell wall and inhibits the penicillinase activity, protecting penicillin from inactivation (Zhao et al., 2002). Further to its effects when combined with β-lactams, the interactions of EGCG with non-β-lactam antibiotics have been evaluated against MRSA (Hu et al., 2002). The combination of EGCG with antibiotic inhibitors of protein or nucleic acid synthesis was found to be additive or no difference (FICI, 0.5–4.0). In contrast, EGCG tended to have an antagonistic effect on the actions of glycopeptide antibiotics (vancomycin, teicoplanin). These in vitro data indicate that the choice of antibiotic in any potential combination therapy consisting of EGCG plus antibiotic against Staphylococci is critical to achieve a bactericidal effect.

Two studies from Italy have provided further insights into the effects of EGCG on Staphylococci (Sudano Roccaro et al., 2004; Blanco et al., 2005). Blanco et al. showed that 50 μg mL−1 EGCG was able to reverse tetracycline resistance and appeared to improve the MICs of tetracycline in susceptible staphylococcal isolates. In strains in which tetracycline resistance was due to increased expression of a tetracycline efflux pump protein (Tet(K) ), EGCG inhibited the pump activity, which resulted in an increased intracellular retention of tetracycline.

Sudano Roccaro et al. (2004) demonstrated that EGCG was able to decrease slime production and inhibit biofilm formation by ocular S. aureus and S. epidermidis isolates (Sudano Roccaro et al., 2004). These results indicate that in addition to binding to lipid layers and peptidoglycan, EGCG interferes with extracellular polymeric material (glycocalyx).

In experiments using Bagg albino (BALB/c) mice and human PBMCs another interesting antibacterial effect of EGCG was demonstrated, polyphenon, consisting of 50% EGCG, neutralized staphylococcal enterotoxin B in a dose- and incubation time-dependent manner by binding to enterotoxin B molecules (Hisano et al., 2003). Further work is needed to determine the effects of EGCG against different enterotoxins, and whether EGCG has neutralization properties against other staphylococcal superantigens such as toxic shock syndrome toxin.

Taken together, these results indicate that there are multiple mechanisms by which ECGC exerts antibacterial effects against Staphylococci, including bactericidal activity, synergism in combination with other antibiotics, anti-biofilm activity and inhibition of β-lactamase production or neutralization of released toxins. However, not all effects of EGCG against Staphylococci are beneficial. A recent study demonstrated that short exposure of Staphylococcus strains to sublethal doses of EGCG can lead to cross-resistance against antibiotics targeting the bacterial cell wall (vancomycin, oxacillin, ampicillin) (Bikels-Goshen et al., 2010). All EGCG-adapted strains were also more heat tolerant. The reason for this phenomenon was studied by transmission electron microscopy analysis, which revealed that bacterial cells in cultures exposed to EGCG showed pseudo-multicellular appearance and had a more than a twofold increase in the cell wall thickness. In summary, the results of this study indicate that EGCG may also contribute to the development and enhancement of bacterial resistance mechanisms. Animal studies are needed to explore whether these observations are reproducible in vivo.

EGCG against streptococci and other gram-positive bacteria

Certain Streptococcus species are responsible for many cases of meningitis, pneumonia, endocarditis, erysipelas and necrotizing fasciitis. However, many streptococcal species are non-pathogenic, and part of the commensal human microbiome of the mouth, skin, intestine and upper respiratory tract.

Despite the complexity of oral flora, oral streptococci, including S. mutans, have generally been considered the primary aetiological agents of dental caries (Beighton, 2005). In several studies, it was shown that tea catechins possess antimicrobial effects against oral streptococci. The prevention and a reduction in the formation of dental caries was demonstrated in animal models as well as clinical trials. As the focus of this review is summarizing the spectrum of EGCG activity, we would like to refer the reader to Taylor et al. (2005) who reviewed the anticariogenic activity of EGCG and its effects on periodontal disease.

Streptococcus pyogenes has several virulent factors, including cell surface components (lipoteichoic acid, hyaluronic acid capsule, M proteins, laminin and collagen binding proteins), which are responsible for bacterial adhesion to human cells. EGCG was able to inhibit the attachment of bacteria to pre- and post-treated cells and induce S. pyogenes cell death (Hull Vance et al., 2011). It was concluded that EGCG could be used effectively as an adjunct to conventional antibiotic treatment. However, future studies are needed to elucidate the activity of EGCG against S. pyogenes in animal models. At present, no data exist concerning the antibacterial activity of EGCG against Streptococcus pneumoniae.

EGCG against gram-negative bacteria

It was supposed that gram-positive bacteria are more susceptible to EGCG than gram-negative bacteria (Yoda et al., 2004) because one mode of action of EGCG is to bind to peptidoglucan. The peptidoglucan of gram-negative bacteria is shielded by an outer membrane, that is mainly composed of negatively charged lipopolysaccharides. For that reason it was hypothesized that the physiological function of the outer membrane and low affinity of the also negatively charged EGCG for the bacterial cell membrane would reduce the antibacterial activity of EGCG against gram-negative bacteria (Yoda et al., 2004).

The gram-negative non-fermentative bacillus Stenotrophomonas maltophilia is intrinsically resistant to β-lactams and other broad-spectrum antibiotics and has emerged globally as an important nosocomial pathogen (Brooke, 2012). Two studies have shown that EGCG exerts antibacterial effects against S. maltophilia (Navarro-Martinez et al., 2005; Gordon and Wareham, 2010). Furthermore, it was demonstrated that EGCG is an effective inhibitor of S. maltophilia dihydrofolate reductase (DHFR), and acts synergistically with sulfamethoxazole, a drug that blocks folic acid metabolism (Navarro-Martinez et al., 2005). This type of inhibition is similar to that of trimethoprim. Therefore, EGCG could represent an effective alternative to trimethoprim to combine with sulfamethoxazole for treating S. maltophilia infections especially in strains resistant to trimethoprim. The range of the MIC of EGCG for S. maltophilia is similar to that for Acinetobacter baumannii, another multi-drug resistant pathogen that causes nosocomial infections (Osterburg et al., 2009).

It has been reported that the tea catechins have antibacterial activity against various foodborne pathogenic gram-negative bacteria, including Helicobacter pylori, enterohaemorrhagic Escherichia coli (EHEC), Vibrio cholera, Bacillus spp., Clostridium spp. Shigella spp. and Salmonella spp. (Ryu, 1980; Shetty et al., 1994; Mabe et al., 1999; Sugita-Konishi et al., 1999; Sakanaka et al., 2000; Yanagawa et al., 2003; Taguri et al., 2004; Friedman et al., 2006; Lee et al., 2009; Stoicov et al., 2009). An overview of the existing studies analysing the antimicrobial effects of EGCG against bacteria causing foodborne disease is shown in Table 2.

H. pylori has been identified as an aetiological agent involved in the development of gastric ulcers, peptic ulcers, gastritis and many other stomach-related diseases. Different in vitro and in vivo studies explored the activity of tea catechins against H. pylori. EGCG was the most potent catechin as the MIC values for 50% of the tested H. pylori strains were 8 μg mL−1 (Mabe et al., 1999). Additive effects were shown when it was administered in combination with amoxicillin, metronidazole and clarithromycin, antibiotics usually used as a first line of treatment for H. pylori infections (Mabe et al., 1999; Yanagawa et al., 2003). However, the bactericidal EGCG activity is limited at pH ≤5.0. Also, in infected Mongolian gerbils, H. pylori was only eradicated in 10–36% of the catechin-treated animals (Mabe et al., 1999). It is possible that the pH dependency of the antibacterial activity of EGCG or the short gastric transit time of the agent was causative for the low eradication rate observed in this study. Thus, further studies are needed to assess the efficacy of EGCG in combination with a proton pump inhibitor and a drug delivery system with prolonged gastric transit time (Mabe et al., 1999). Green tea also has prophylactic properties, as it can prevent gastric mucosal inflammation in animals if ingested prior to exposure to H. pylori (Takabayashi et al., 2004; Stoicov et al., 2009).

Shiga toxin-producing E. coli is an important pathogen causing haemolytic-uraemic syndrome, including the EHEC O104 : H4 outbreak in Germany in 2011 where 3816 patients were affected (Frank et al., 2011). Even though the MICs of EGCG against E. coli 0157 : H7 were quite high (539 ± 22 μg mL−1), it was demonstrated that low concentrations EGCG can inhibit the extracellular release of Shiga toxin and decrease quorum-sensing regulated genes, biofilm formation and swarm motility (Okubo et al., 1998; Sugita-Konishi et al., 1999; Lee et al., 2009). In addition, it was observed that infected gnotobiotic mice fed with green tea extracts had significantly lower Shiga toxin levels than the untreated control group (Isogai et al., 1998). The untreated controls developed neurological and systemic symptoms, usually culminating in death, whereas none of mice receiving dietary green tea extracts exhibited any clinical symptoms or died. Additionally, the combination of green tea extract with levofloxacin increased survival rates and reduced damage to target organs in orally EHEC infected gnotobiotic mice (Isogai et al., 2001). Taken together, these data provide evidence that EGCG has beneficial effects against Shiga toxin-producing E. coli. However, more studies are needed to determine the anti-EHEC effects of EGCG in animal models or clinical trials.

As previously reported for S. maltophilia, EGCG acts as a bisubstrate inhibitor of the bacterial DHFR in E. coli (Spina et al., 2008). Furthermore, results obtained using atomic force microscopy demonstrate that sub-MIC EGCG treatment of E. coli 0157 : H7 leads to temporary changes in the cell walls, such as pore-like lesions or their collapse (Cui et al., 2012). By measuring the intracellular oxidation levels in bacteria after EGCG treatment, it was demonstrated that the morphological changes of gram-negative bacterial cell walls induced by EGCG depend on H2O2 release. As previously shown, one EGCG molecule can produce up to two molecules of H2O2 in phosphate buffer at neutral pH (Arakawa et al., 2004). In conclusion, increasing H2O2 levels resulting in higher oxidative stress is also one mechanism by which EGCG induces a bactericidal effect against gram-negative bacteria. EGCG also produces indirect antibacterial effects on microorganisms; sub-inhibitory concentrations of EGCG can block or significantly reduce the transfer of conjugative R plasmid between E. coli isolates in a dose-dependent manner (Zhao et al., 2001a). This could be of interest because the horizontal transfer of resistance genes by conjugation via plasmids is one of the major mechanisms for dissemination of resistance genes between bacteria. However, future studies are warranted to demonstrate these inhibitory effects against the plasmid-mediated gene transfer of resistance factors in in vitro and in vivo models.

EGCG also has selective immunomodulatory effects on pathogens, as was shown for Legionella pneumophila (Matsunaga et al., 2001). L. pneumophila is an obligate human-pathogenic bacterium that invades and replicates in macrophages. EGCG was demonstrated to inhibit growth of L. pneumophila in macrophages at a concentration as low as 0.5 μg mL−1, without any direct antibacterial effect on the pathogen. The replication was reduced due to selective changes in the immune response of macrophages and enhanced production of pro-inflammatory cytokines.

In conclusion, multiple in vitro and in vivo datasets indicate EGCG has significant direct and indirect anti-pathogenic effects against foodborne bacteria and other gram-negative rods, including multi–drug-resistant strains.

EGCG against fungi

Over 600 different fungi have been reported to infect humans, ranging from common to fatal infections (Brown et al., 2012). They infect billions of people every year and due to the use of more modern and interventional medicine and an increased number of immunosuppressed patients, the incidence of invasive fungal infections is rising. The antifungal effects of EGCG were mainly studied against yeasts such as Candida spp. and moulds such as dermatophytes. Currently, data relating to aspergilli or other human-pathogenic fungi as zygomycetes are lacking.

Yeasts such as Candida spp. are generally considered as commensals of the skin, mucosa and gut flora. Superficial infections by Candida spp. are commonly present in cases of deferment of bacterial flora or dysfunction of the local defence system. Candidaemia is the fourth most common source of bloodstream infection in the US and is associated with high morbidity and mortality (Rangel-Frausto, 1999; Pappas et al., 2009).

The dermatophytes are a distinct group of fungi, which have the ability to utilize keratin as a nutrition source. These fungi cause superficial infections of the skin, hair and nails of humans and animals.

The problem with the most currently available antifungals is not the existing antimycotic activity; it is more the potential side effects of the different classes of drugs as most of them are nephro- or hepatotoxic. Thus, developing and testing compounds from nature with less toxic effects is desirable.

The fungicidal activities of EGCG against Trichophyton mentagrophytes, T. rubrum, Cryptococcus neoformans and C. albicans were first analysed in 1991 (Okubo et al., 1991). Low concentrations of EGCG (2.5 mg mL−1) showed no antifungal effects against C. albicans and C. neoformans in vitro. However, the tea extract with EGCG inhibited the growth of Trichphyton in a dose- and contact time-dependent manner. Using scanning and transmission electron microscopy to study the mode of action, the same research group examined the effects of EGCG against T. mentagrophytes (Toyoshima et al., 1994). EGCG was shown to inhibit the germination of conidia and subsequent hyphal growth. After 3 days of EGCG treatment, the morphological characteristics of the conidia were changed in terms of deformation and swelling and after 5 days, most of the ungerminated conidia were broken down. In addition, the hyphal cell walls were exfoliated. It was concluded that EGCG can cause lysis of the conidia and hyphae suggesting that it has an antidermatophytic effect against T. mentagrophytes.

It was over 15 years later before the in vitro activity of EGCG against clinical isolates of dermatophytes was investigated (Park et al., 2011). The susceptibility of 35 dermatophytes to a wide range of EGCG concentrations was tested using the standard protocol (M38-A2) from the Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI). The MIC50 and MIC90 of EGCG were 2–4 and 4–8 μg mL−1, respectively. Interestingly, T. rubrum was more susceptible than T. mentagrophytes and Microsporum canis. However, more in vivo and ex vivo experiments need to be performed to verify a potential effect of EGCG.

While infections with dermatophytes only sometimes present therapeutic challenges, yeasts like Candida spp. possess a substantially higher medical relevance in terms of associated morbidity and mortality.

A study testing the susceptibility of C. albicans to catechins as single agents and in combination with antifungal agents by a broth microdilution method showed that EGCG had pH-dependent anti-C. albicans effects (Hirasawa and Takada, 2004). At a pH of 7.0, the MIC90 of EGCG ranged between 15.6 and 250 μg mL−1. The combination of EGCG with antifungal agents (amphotericin B, fluconazole) inhibited the growth of different reference strains indicating additive or synergistic effects. The results from another investigation evaluating the antifungal activity of EGCG (CLSI M27-A) on 21 clinical isolates of seven Candida species in vitro was mainly in agreement with those obtained previously (Park et al., 2006). The MIC90 of EGCG against C. albicans was >16 μg mL−1 whereas C. glabrata, C. guilliemondii and C. parapsilosis exhibited the highest susceptibility (MIC90; 1–16 μg mL−1). As expected, most antifungals revealed lower MIC values against Candida spp. than EGCG. Hence, it has been suggested that EGCG could be used as an agent or adjuvant for antifungal therapy in candidiasis. However, the mechanism of the antifungal effect of EGCG has not been defined and in vivo experiments are currently lacking. So far three studies have been performed to try and address these issues.

In an in vitro study, it was shown that EGCG, EGC and ECG cause metabolic instability of C. albicans cultures even at physiological polyphenol concentrations found in green tea (Evensen and Braun, 2009). Of the three catechins, EGCG was found to be the most potent at retarding the formation and maintenance of Candida biofilm and to disrupt a preformed biofilm. It was demonstrated that higher EGCG concentrations inhibited C. albicans proteasomol chymotrypsin-like activity in vivo suggesting that the impairment of proteasol activity contributes to the cellular metabolic and structural disruptions of this yeast.

A study by Navarro-Martínez and colleagues explored the mechanism of the inhibitory effect of tea cathechins on C. albicans (Navarro-Martinez et al., 2006). They found nearly the same MICs of EGCG against C. albicans as previously shown by Hirasawa et al. (2004). In addition, they demonstrated that the inhibitory effect of EGCG on the C. albicans DHFR (Ki = 0.7 μM), a key enzyme in the biosynthesis of purines, pyrimidines and several amino acids, was pH-independent. When EGCG was combined with azole antifungals (ketonazole and itraconazole) or inhibitors of the ergosterol biosynthesis pathway it mainly had a synergistic effect. EGCG was shown to inhibit ergosterol production by disturbing the folate metabolism in C. albicans cells. In addition, EGCG was also shown to have activity against an azole-resistant isolate and it was proposed that EGCG might be an alternative treatment for C. albicans infections. Hence, the results from this investigation provided new information as to the mode of action of EGCG: EGCG not only indirectly disrupts the ergosterol synthesis pathway through disruption of the folate cycle, but also inhibits ergosterol biosynthesis by reducing the cellular pools of the methyl donor S-adenosyl-methionine.

As the results from in vitro experiments suggested that EGCG could be an effective treatment for Candida spp., Han conducted the first in vivo investigation of the anticandidal effects of EGCG alone and combined with amphotericin B in a murine model of disseminated candidiasis (Han, 2007). It was found that when EGCG, 1–4 mg kg−1 (i.p.), was administered alone to BALB/c mice before an i.v. inoculation of 5 × 105 C. albicans cells it had a dose-dependent inhibitory effect on the survival of the cells: the mean survival time was 29.0 days with 4 mg kg−1 compared with 11.0 days with 1 mg kg−1. In addition, the combination treatment of EGCG, 2 mg kg−1, and amphotericin B, 0.5 mg kg−1, enhanced the resistance of these inoculated mice for up to 42.1 days compared with the survival rates of the untreated control (10.9 days). These results demonstrate that EGCG has anticandidal activity in vivo, and further show that it has a synergist effect when combined with amphotericin B in a murine model of disseminated candidiasis.

In summary, most of the in vitro and in vivo data on the antifungal activity of EGCG were obtained against Candida and indicate that EGCG could be used as an additional or alternative therapeutic agent against disseminated candidiasis. However, future work is needed to determine its in vivo efficacy in different settings.

Conclusions

In this review, the anti-infective effects of EGCG against viruses, bacteria and different fungi were summarized and discussed. A comparison of the antiviral activity of EGCG (Table 1) shows that the RNA and DNA viruses of various families with different replication strategies are affected by the green tea molecule. The underlying mechanisms by which different viruses were inhibited by EGCG are relatively diverse and in some cases not known. However, for most of the enveloped viruses, like HCV, HIV, HSV and influenza, ECGC has been shown to alter or damage the virus particles and so prevent viral entry. Therefore, it is hypothesized that the primary target of EGCG is the viral membrane while the host cell membrane appears to be unaffected. Other catechins do not have such a strong ability to bind to viral membranes. In analogy to viruses, the main underlying mechanism for the EGCG-induced inhibition of growth and killing of bacteria is disruption the lipid layers of the bacterial cell wall. In addition, for gram-negative bacteria and fungi it was demonstrated that EGCG is an efficient inhibitor of dihydrofolate reductase resulting in blocking of the folic acid metabolism.

A crucial aspect in the anti-infective effects of EGCG is the translation into clinically relevant strategies. In this regard, poor membrane permeability, low chemical stability and rapid metabolism of EGCG pose substantial obstacles that need to be addressed by future studies and possible derivatives of the EGCG backbone. Moreover, testing the safety and tolerability of a drug are very important issues before approval for clinical use. In studies with healthy human volunteers, it was shown that EGCG is safe and well-tolerated at oral doses of 800 mg EGCG day-1 over a time period of 4 weeks, which is equivalent to about 8–16 cups of green tea a day (Chow et al., 2003). The plasma concentration ranged from 0.13 to 3.4 μg mL−1, which reaches the IC50 of EGCG that was determined, for example, for HCV (Ciesek et al., 2011; Calland et al., 2012), but would probably not be high enough to eliminate the virus completely. In another study the safety, tolerability and pharmacokinetic properties of single-dose administration of EGCG that ranged from 50 to 1600 mg were analysed (Table 3) (Ullmann et al., 2003). EGCG peak concentrations were reached between 1.3–2.2 h. The plasma kinetics of EGCG were assessed at intervals for a time frame of 26 h after administration. The mean total EGCG area under the concentration–time curve from 0 h to infinity AUC(0-∞) ranged from 442 to 10 368 ng h mL−1 and the mean terminal elimination half-life t1/2z were seen from 1.9 to 4.6 h. Importantly, doses of purified EGCG up to 1600 mg are generally well tolerated (Ullmann et al., 2003).

In addition, recent attempts have been made to try and enhance the activity of EGCG. For example, the bioavailability of chronic administration of EGCG 800 mg can be increased by peracetylation (Lambert et al., 2006). Acylation enhances the anti-influenza virus activity of EGCG by up to 44-fold (Mori et al., 2008). Furthermore, addition of long alkyl chains to EGCG significantly enhanced its in vitro activity against several bacteria and fungi, particularly against S. aureus including MRSA (Matsumoto et al., 2012). Recently, the first controlled human studies with EGCG have been reported. A prospective randomized controlled study evaluated the effects of tea catechin inhalation on eradication of MRSA in sputum of disabled elderly patients (Yamada et al., 2006). Inhalation of 2 mL tea catechin extract solution (43% of catechins are composed of EGCG) three times daily for 7 days led to the disappearance of MRSA in the sputum of 31% of the patients in comparison with 12% in the control group (saline). But this difference was not statistically significant (P = 0.091). However, no adverse events of nebulized EGCG were observed during the study. In the case of influenza viruses, a randomized, placebo-controlled trial was conducted showing that consuming catechins for 5 months has a statistically significant preventive effect on clinically defined influenza infections (Matsumoto et al., 2012), but further large-scale trials are needed to confirm these findings.

Interestingly, the therapeutic effects of a mixture of at least five different catechins, polyphenon E, where EGCG is the most abundant component (Clark and You, 2006) is commonly used clinically. This well-defined pharmaceutical mixture is a botanical drug approved by Food and Drug Administration (FDA) and European Medicines Agency (EMEA) as a topical treatment of external genital and anal warts in adults. It is the first prescription botanical (herbal) drug approved by FDA under the ‘new’ drug amendments of 1962 that required drugs to be proven both safe and effective prior to being marketed in the USA. External genital warts, caused by human papilloma viruses (HPV type 6 or 11), are one of the most common and fastest-spreading venereal diseases worldwide.

In conclusion, the magnitude of EGCG's anti-infective activity differs substantially between different reports probably due to different experimental setups and in vitro systems. Most of the data come from in vitro studies and future research efforts should focus on the design of animal models for investigating the anti-pathogenic effects of teas and tea ingredients. In addition, extraction procedure and methods of in vitro testing should be standardized to allow better comparison and interpretation of results. There is still a long way to go and future work is needed before EGCG can be routinely administered as an anti-infective drug in patients. However, the exciting findings of the past years should stimulate further research on EGCG that ultimately may translate into future therapeutic applications of EGCG and/or related catechins.

Зеленый чай: перспективный натуральный продукт для здоровья полости рта.

Зеленый чай является ведущим напитков на Дальнем Востоке в течение тысяч лет; она рассматривается долгое время в качестве оздоровительного продукта. Зеленый чай является важным источником полифенольных антиоксидантов. Полифенолы, в том числе эпигаллокатехин 3 галлат (EGCG) составят для Вас наиболее интересное компонентов в зеленых листьях чая. Зеленый чай обладает потенциалом для защиты от различных злокачественных, сердечно-сосудистых и метаболических заболеваний. Растет объем доказательств, указывающих благотворную роль зеленого чая и его полифенолы в полости рта. Зеленый чай защищает от бактериальных индуцированной кариеса. Полифенолы чая обладают противовирусными свойствами, как полагают, чтобы помочь в защите от вируса гриппа. Кроме того, полифенолы зеленого чая могут отменить неприятного запаха изо рта через модификация отдушка сернистых компонентов. Полости рта окислительного стресса и воспаления, вследствие курения сигарет и сигареты' вредных соединений, никотина и акролеин, может быть снижена в присутствии полифенолы зеленого чая. Как правило, зеленый чай защищает здоровые клетки от злокачественного перерождения и локально обладает способностью индуцировать апоптоз в устной раковые клетки. Все вместе, растет интерес к польза для здоровья зеленого чая в области здоровья полости рта. Тем не менее, все еще существует необходимость проведения дополнительных клинических и биологических исследований, рекомендации по зеленый чай потребление как часть профилактики и лечения конкретных патологий ротовой.

Arch Oral Biol. 2012 May;57(5):429-35. doi: 10.1016/j.archoralbio.2011.11.017. Epub 2012 Jan 5.

Green tea: a promising natural product in oral health.

Narotzki B1, Reznick AZ, Aizenbud D, Levy Y.

Author information

• 1Department of Anatomy and Cell Biology, Technion-Israel Institute of Technology, Bat-Galim, Haifa 31096, Israel.

Abstract

Green tea is a leading beverage in the Far East for thousands of years; it is regarded for a long time as a health product. Green tea is important source of polyphenol antioxidants. Polyphenols including epigallocatechin 3 gallate (EGCG) constitute the most interesting components in green tea leaves. Green tea has the potential to protect against various malignant, cardiovascular and metabolic diseases. There is a growing body of evidence pointing a beneficial role of green tea and its polyphenols in oral health. Green tea protects against bacterial induced dental caries. Tea polyphenols possess antiviral properties, believed to help in protection from influenza virus. Additionally, green tea polyphenols can abolish halitosis through modification of odorant sulphur components. Oral cavity oxidative stress and inflammation, consequent to cigarette smoking and cigarettes' deleterious compounds nicotine and acrolein, may be reduced in the presence of green tea polyphenols. Generally, green tea defends healthy cells from malignant transformation and locally has the ability to induce apoptosis in oral cancer cells. All together, there is an increasing interest in the health benefits of green tea in the field of oral health. Nonetheless, there is still a need for more clinical and biological studies to support guidelines for green tea intake as part of prevention and treatment of specific oral pathologies.

Кожные болезни

Эпигаллокатехин-3-галлат улучшает акне в организме человека путем модуляции внутриклеточных молекулярных мишеней и ингибирования P. acnes.

Acne vulgaris является весьма распространенным кожи расстройство, характеризующееся hyperseborrhea, воспаление, и Propionibacterium acnes разрастание. Только изотретиноин и гормональную терапию, уменьшить выработку кожного сала. Чтобы определить новый лекарственный кандидат, который модулирует кожного сала, мы изучили воздействие EGCG, основных полифенолов в зеленом чае, на человека SEB-1 sebocytes и у пациентов с акне. В SEB-1 sebocytes, мы обнаружили, что EGCG снижение кожного сала путем модуляции AMPK-SREBP-1 сигнальный путь. EGCG также уменьшает воспаление путем подавления NF-b и AP-1 пути. EGCG также вызывает цитотоксичность SEB-1 sebocytes через апоптоз и снижает жизнеспособность P. acnes, таргетинг, таким образом, почти все патогенные особенности акне. Наконец, и самое главное, EGCG значительно улучшилось акне в 8-недельном рандомизированном, сплит-лицо, клинические испытания, и был хорошо переносится. Наши данные обеспечивают терапевтическое обоснование применения EGCG в акне.

J Invest Dermatol. 2013 Feb;133(2):429-40. doi: 10.1038/jid.2012.292. Epub 2012 Oct 25.

Epigallocatechin-3-gallate improves acne in humans by modulating intracellular molecular targets and inhibiting P. acnes.

Yoon JY1, Kwon HH, Min SU, Thiboutot DM, Suh DH.

Author information

• 1Acne Research Laboratory, Seoul National University Hospital, Seoul, South Korea.

Abstract

Acne vulgaris is a highly prevalent skin disorder characterized by hyperseborrhea, inflammation, and Propionibacterium acnes overgrowth. Only isotretinoin and hormonal therapy reduce sebum production. To identify a new drug candidate that modulates sebum, we examined the effects of EGCG, the major polyphenol in green tea, on human SEB-1 sebocytes and in patients with acne. In SEB-1 sebocytes, we found that EGCG reduced sebum by modulating the AMPK-SREBP-1 signaling pathway. EGCG also reduces inflammation by suppressing the NF-κB and AP-1 pathways. EGCG also induces cytotoxicity of SEB-1 sebocytes via apoptosis and decreases the viability of P. acnes, thus targeting almost all the pathogenic features of acne. Finally, and most importantly, EGCG significantly improved acne in an 8-week randomized, split-face, clinical trial, and was well tolerated. Our data provide a therapeutic rationale for the use of EGCG in acne.

Анти-ангиогенные эффекты эпигаллокатехин-3-галлат в человеческой коже.

Эпигаллокатехин-3-галлат (EGCG) является основной полифенол компонент зеленого чая. Это соединение проявляет антиоксидантные свойства, иммуномодулирующее, свойствами, анти-ангиогенных и анти-воспалительные свойства. Мы провели небольшое рандомизированное, двойное слепое, раскол перед судом с помощью крема, содержащего 2.5% w/w ЭГКГ. Четыре здоровых добровольцев со значительными эритема и телеангиоэктазии на лице применяется EGCG крем на одной стороне лица, и управления транспортным средством крем на другой, два раза в день в течение шести недель. После шести недель, биопсии были взяты из EGCG и транспортное средство на обработанные участки. Иммуногистохимия была использована для определения VEGF и HIF-1 α. HIF-1 α выражение уменьшилась в EGCG на обработанные участки, такие, что на 28,4% эпидермиса показало положительное окрашивание в автомобиле лечение против 13,8% в EGCG на обработанные участки (p 88 см у женщин) и два или более из следующих факторов: повышенный уровень триглицеридов, dysglycemia, повышенное кровяное давление и сокращение сыворотке крови липопротеинов высокой плотности (HDL) холестерина, связанного [2]. Лица показывать MetS также часто имеют ожирение, связанных с жировой болезни печени (ORFLD) и ORFLD в настоящее время широко принята в качестве печеночной компонент метаболического синдрома [3-5]. MetS значительно повышает риск развития хронических заболеваний, таких как сердечно-сосудистые заболевания, рак и другие.

Потребление продуктов с высоким содержанием жиров является сильным фактором риска для развития ожирения и метаболического синдрома. Эпидемиологические исследования показали, что ожирение является, как правило, более распространены в обществах, которые потребляют Западного стиля диеты, которая, в дополнение к ущербности в ряде питательных веществ, также с высоким содержанием жира (30-40% ккал, в диета) [6-8]. Пищевые, Фармакологические и хирургические стратегии были разработаны в последнее десятилетие для предотвращения метаболических эффектов высоким содержанием жиров. Эти методы контроля потребления пищи, увеличение расхода энергии, стимулировать окисление жиров в организме, или ингибируют всасывание жиров в организм. Фармакологическое лечение метаболического синдрома часто состоит из отдельных лекарственных препаратов, ориентированных на отдельные симптомы заболевания [9]. Несмотря на эти успехи, существует еще несколько рисков, связанных с Фармакологические и хирургические вмешательства, ожирение и метаболический синдром, предполагая, что изменение питания может быть самый безопасный и экономичный вариант для тех, кто умеренно ожирением [10-12]. На сегодняшний день, диеты по-прежнему предпочтительный метод лечения и профилактики ожирения и метаболического синдрома [9,13].

Кофеварка (Camellia sinensis, Theaceae) - второй по популярности напиток в мире, рядом с водой. Три основных типа чая, зеленый, улун и черный, отличаются с точки зрения обработки и химического состава. Зеленый чай готовят либо на пару или в пан-жарки листья чая для инактивации окислительных ферментов. В подготовке улун и черный чай, листья измельчаются и позволил пройти полифенол оксидазы-опосредованного окисления, известный как брожение. Многие предполагаемая польза для здоровья чая объясняется высокое содержание полифенолов этого напитка [14]. Хотя все виды чая богат полифенольными соединениями, обработки чая диктует типы и количество полифенолов, которые находятся в каждом конкретном напитке. Принимая во внимание, что черный чай содержит олигомерные соединения, известные как theaflavins и thearubigens, зеленый чай содержит в основном мономерных полифенолов, известных как катехины. Типичный заваренного зеленого чая, напитков (2,5 г зеленого чая в 250 мл горячей воды) содержит около 240 - 320 мг катехинов в том числе (-)-эпикатехин (EC), (-)-эпигаллокатехин, (-)-эпикатехин-3-галлат (ECG) и эпигаллокатехин-3-галлат (EGCG). В небольших количествах (+) катехин и (+) gallocatechin также присутствуют [14]. EGCG является наиболее распространенным катехины, присутствующие в зеленом чае и составляет примерно 30 - 50% катехина [15]. В дополнение к катехин составляющих в зеленый чай, кофеин также присутствует в относительно высоких количествах [14]. Исследования также показали, что кофеин может играть определенную роль в профилактические эффекты зеленый чай против рака, MetS и других болезненных состояний [16,17].

Зеленый чай, как сообщается, имеют профилактическое действие в отношении ряда хронических заболеваний, включая болезни сердца, нейродегенеративные заболевания, рак, и другие [18,19]. Потенциальный профилактический эффект зеленого чая EGCG на симптомы Мец, были также исследованы в лабораторных, эпидемиологических и интервенционных исследований [20,21]. В этом обзоре мы кратко лаборатории полученных данных о потенциальном влиянии зеленого чая в качестве агента для профилактики ожирения и метаболического синдрома с целью критически оценивая результаты этих исследований и синтеза феноменологического и механистической данных. Основное внимание в обзоре будет на исследованиях, проведенных на животных моделях, связанных MetS и мы будем также обсуждать актуальные in vitro механистические данных. Для организационных целей, мы разделили обзор на разделы на отдельные симптомы Метс (т.е. ожирение, диабет/инсулин-резистентность, артериальная гипертензия, гиперхолестеринемия, и ORFLD), хотя с учетом характера и моделей, используемых в нескольких симптомов участвует, четкие границы разделов достаточно сложно сделать.

2. Профилактика ожирения, полифенолы зеленого чая

Ожирение связано с увеличением расходов на здравоохранение, снижение качества жизни и увеличение риска преждевременной смерти, определяется как Индекс Массы тела (ИМТ) или 30 или больше [20]. Центры по контролю и профилактике заболеваний сообщили, что в течение последних 20 лет наблюдается резкое увеличение темпов ожирения в Соединенных Штатах и в настоящее время более 60% населения США имеет избыточный вес или ожирение [22]. Влияние зеленого чая и зеленого чая полифенолы, были изучены в ряде животных моделях ожирения (табл. 1).

Hasegawa et al. сообщили, что пероральное введение 130 мг порошкообразного зеленого чая ежедневно самцов крыс Zucker кормили 50% сахарозы диета, содержащая 15% масло привело к снижению прироста массы тела в течение 2 дней. Кроме того, у крыс, получавших порошковый зеленый чай был значительно снижен жировой ткани, Вес (5 - 9% снижения) и веса печени (11% снижение) [23]. Зеленый чай лечение (2% в рационе) снижение накопления жировых отложений в крыс Sprague-Dawley после 14 дней, но не изменять веса тела [24].

Park et al. [25] изучали воздействие экстракта зеленого чая на ожирение и жировой гепатоз в лептин-дефицитных B6.V-Lepob/J (ob/ob) мышей. Лечение с 1% экстракт зеленого чая, содержащий 30% (w/w) всего катехинов в течение 6 недель привело к снижению прироста массы тела по сравнению с контрольной группой мышей. Зеленый чай лечение также снижение жировой массы ткани (21% снижения), печеночных липидов (13% снижения) и сыворотке крови аланин-аминотрансфераза (ALT, 25% снижение) по сравнению с контрольной группой мышей. Иммуногистохимический анализ показал, что 1% экстракт зеленого чая лечения уменьшились печеночной экспрессии воспалительных маркеров, фактор некроза опухоли (TNF)-α, в печени и жировой ткани.

Исследования с экстрактом зеленого чая потенциально смущенные присутствием кофеина. Чтобы определить относительный вклад чайные полифенолы и кофеин, некоторые исследователи изучили воздействие кофе без кофеина зеленый чай или сравнили эффекты зеленого чая, экстракт чайных катехинов и кофеина. Недавнее исследование, в котором сравнивали эффекты добавок порошка зеленого чая без кофеина, чай, катехины и термической обработке, что катехины чая в крыс Sprague-Dawley [26]. Все три процедуры, причиненного значительно уменьшен итоговый вес тела и придатка яичка, брыжеечных и perirenal и забрюшинной жировой ткани. Richard et al. [27] также изучали влияние кофе без кофеина зеленый чай как диета-индуцированного ожирения у мышей линии C57BL/6J и генетического ожирения в ob/ob мышь. Результаты показали, что применение 2% кофе без кофеина зеленый чай в течение 6 недель ob/ob мышей существенно замедлились темпы прироста массы тела по сравнению с контрольной группой, но нет никакой разницы в C57BL/6J мышей, получавших и контрольной группы. Напротив, кофеин, как было показано, играют важную роль в влияние зеленого чая в SAMP10 мышей, которые развиваются атрофия головного мозга и когнитивной дисфункции из-за ускоренного старения и подвержены высоким содержанием жиров диеты индуцированного ожирения. Лечение 0.3% катехины зеленого чая и 0,05% кофеина в течение 12 месяцев улучшилось атрофия головного мозга, мозговой дисфункцией и ожирением, а лечение с катехинов в одиночку не показали значительного снижения массы тела и жировой ткани, вес [28].

Многие исследования были посвящены воздействию очищенной чая катехин препаратов или чистых EGCG. Добавки с высоким содержанием жира кормили мышей линии C57BL/6J мышей кормили с 0,2 и 0,5% чая катехин было показано, снижения прироста массы тела, висцеральной жировой ткани, вес (44 - 87% снижения) и печени триглицеридов (53 - 75% снижение) [29,30]. Чае катехин лечения также снижение в плазме общего холестерина и глюкозы в плазме в не поста состоянии [30]. Исследование тучных самцов Sprague-Dawley крыс кормили высоким содержанием жиров установлено, что администрация 0.5% катехины чая в течение 8 недель существенно не снизить вес тела или висцеральной жировой ткани, но не сократить межлопаточной бурой жировой ткани 15% [31]. Лечение высоким содержанием жиров кормили мышей линии C57BL/6J с 0.32% диетическое EGCG в течение 16 недель снижение веса тела 33 - 41%, по сравнению с высоким содержанием жиров кормили управления [32]. Кроме того, EGCG-мышей была значительно ниже общей висцеральной жировой ткани, вес (37% снижения). Одной и той же группы также обнаружили, что EGCG лечения в течение 4 недель значительно снижен вес брыжеечной жировой депо (36% снижения) и имели тенденцию к снижению массы тела (статистически не значимы). Sprague-Dawley крыс, получавших 1% w/w TEAVIGO (90% EGCG) в течение 1 месяца отмечено уменьшение подкожной жировой ткани (уменьшение на 10%), придатка жировой ткани (5% снижения), и кормили государственной триглицеридов (11% снижение) [33]. Наоборот Raederstorff et al. [34] показали, что добавки с 0.25%, 0.5% и 1.0% EGCG не оказал существенного влияния на вес тела и вес печени в подопытных крыс, которых кормили высоким содержанием жиров, высоким уровнем холестерина диета на 4 недели, EGCG (1%), тем не менее, снижения общего холестерина плазмы и non-HDL холестерина и печеночных концентрации общего холестерина на 37%, 55% и 17% соответственно по сравнению с контрольной группой.

Ряд механизмов, которые были предложены, чтобы объяснить против ожирения эффекты зеленого чая. Одна сообщили несколько групп, связанных модуляции пищевых липидов поглощения зеленого чая лечение. Yang et al. и Muramastu et al. [35,36] сообщают, что экстракт зеленого чая и зеленого чая катехины увеличивают каловые содержание липидов в высоким содержанием жиров кормили крыс. Аналогичные результаты наблюдались в высоким содержанием жиров кормили мышей. Например, EGCG добавок (0.32% в рационе) в течение 16 недель увеличилось кала на содержание липидов в высоким содержанием жиров кормили мышей на 144% по сравнению с высокой жирностью управления [32]. Лечение с 0.5% и 1.0% EGCG также было показано, что увеличение фекальной экскреции холестерина и экскреции фекального жира с высоким содержанием жира, высокий уровень холестерина-кормили крыс по сравнению с контрольной группой 4]. Фекальные содержание липидов было также показано, что увеличение после лечения ob/ob мышей с кофе без кофеина зеленый чай в течение шести недель, хотя эффект не был статистически значимым. Это может быть из-за относительно короткое время вмешательства по сравнению с другими исследованиями [27].

Экстракт зеленого чая и чая катехины были зарегистрированы для подавления панкреатической липазы. В in vitro при язве желудка и двенадцатиперстной условиях показали, что переваривание жиров был значительно тормозится включение 60 мг EGCG/g триолеин субстрата, и этот эффект был связан с изменениями в эмульгирование липидов в желудка или двенадцатиперстной СМИ [37]. Недавнее исследование показало, что EGCG на достигаемый типичная суточная доза изменили физико-химических свойств липидной эмульсии за счет увеличения его размера частиц и уменьшения площади поверхности [38]; такие изменения снизилась способность поджелудочной липазы переваривать пищевые жиры [39]. Ikeda et al. [40] показали, что смесь катехинов высоко в EGCG и ECG ингибирует липазы поджелудочной железы in vitro и подавленные после приема пищи триглицеридов сыворотки in vivo в зависимости от дозы образом. Было предложено, что гидроксильных групп, ЭГКГ взаимодействуют с гидрофильными руководитель группы фосфатидилхолина на внешней липидной эмульсии, образуя водородные связи. Эти взаимодействия могут привести к образованию перекрестных ссылок с последующей коалесценции эмульсии капель [38].

Модуляции липидного обмена в печени и/или жировой ткани также было предложено в качестве потенциального механизма, который предотвращает ожирение. Исследования были сфокусированы на влияние зеленого чая или EGCG на экспрессию и активность ферментов, связанных синтеза жирных кислот либо окисления жирных кислот. Добавки на 1% чае катехин и термической обработке чая катехин в крыс Sprague-Dawley в течение 23 дней уменьшается деятельности синтазы жирных кислот (FAS) и яблочная фермента в печени значительно, где наметилась тенденция снижения глюкозы-6-фосфат дегидрогеназы (G6PDH), carintine palmitoyltransferase (CPT) и ацил-coA-оксидазы (ACO) деятельности [26]. Klaus et al. [41] также сообщили, что пищевые добавки 0,5% и 1% EGCG снижение экспрессии лептина жировой ткани придатка яичка и пониженной экспрессией Гена SCD-1, яблочная фермента, и глюкокиназы в печени. EGCG добавок было показано существенно снизить ФАС, глицерол-3-фосфат acyltransferase, стерол-кофермент A desaturase (SCD-1) мРНК выражения в жировой ткани по сравнению с высоким содержанием жиров кормили мышей [33,41]. Эти ферменты связаны синтеза жирных кислот, таких как SCD-1 является скорость-лимитирующим ферментом в синтезе мононенасыщенных жирных кислот. Снижение синтеза жирных кислот ожидается leadto уменьшается отложение триглицеридов в печени и жировой ткани.

Ингибирование ФАС и G6PDH, зеленый чай и EGCG также наблюдалось in vitro. Yeh et al. [42] показали, что уровень экспрессии синтазы жирных кислот мРНК в злокачественные карциномы молочной железы человека MCF-7 клеток было подавлено добавлением зеленого чая (60 - 120 мкг/мл) и EGCG (76% снижение на 30 мкм). EGCG подавлено ФАС индукции экспрессии эпидермального фактора роста (EGF), подавляя фосфатидилинозитол-3-киназы (PI3K)/Akt - опосредованной сигнализации. Kao et al. [43] обнаружили, что EGCG ингибирует глицерол-3-фосфат дегидрогеназы (GPDH) с IC50 стоимость 20 мкм в клетке-бесплатная система. Также они показали, что EGCG был noncompetitor из GPDH субстратов, NADH и dihydroxyacetone фосфат (DHAP) с соответствующей константы ингибирования (Kя) 18 и 31 мкм. В обоих случаях концентрации EGCG достаточно высокие.

Во многих исследованиях изучали эффект чая катехин или EGCG на β-окисления. В добавок 0,5% чая катехин у мышей линии C57BL/6J мышей значительно увеличилась β - окисления активности в печени, и увеличение уровней мРНК ACO и среднего цепи ацил-КоА-дегидрогеназы (MCAD) в печени наблюдались [29,30]. Интересно, что никаких изменений в ФАС выражение не наблюдалось. Другие недавние исследования [25,44] показали, что EGCG может изменять экспрессию генов придатка яичка в белой жировой ткани мышей. МРНК уровней adipogenic генов, связанных с развитием дифференциации адипоцитов, таких как пероксисом пролифератор-активирующие рецепторы (PPAR) γ, CCAAT enhancer-binding protein-α (C/EBP-α), стеринов нормативно-element-binding protein-1С (SREBP-1c), адипоцитов жирные кислоты-связывающий белок (aP2), липопротеинлипазы (LPL), синтазы жирных кислот (FAS), и stearoyl-КоА desaturase (SCD-1) были значительно снизилась. Похожие результаты экспрессии генов, связанных дифференциации адипоцитов (SREBP-1c, ФАС, и SCD-1) были обнаружены в печени [25]. Кроме того, повышение уровней мРНК генов, связанных липолиз, β-окисления и термогенеза, которые CPT-1, отцепка протеина (UCP)2, гормон чувствительной липазы (HSL) и триглицеридов жировой липазы, наблюдались [44]. Изучение Nomura et al. [31] показали, что в чае катехин потребление в контексте нормальным содержанием жиров (12% калорий из жира) значительно увеличилось UCP1 экспрессии мРНК в бурой жировой ткани. Аналогичные эффекты наблюдаются и в содержании высоким содержанием жиров. UCP1 играет роль в термогенеза в бурой жировой ткани и может помочь объяснить снижение жировой массы после лечения, что катехины чая.

Недавнее исследование, проведенное Мурасэ et al. [45] изучали влияние EGCG на BALB/c мышах, и результаты показали, что пероральное введение EGCG (200 мг/кг веса тела), вызванное увеличением AMPKα активности в печени. Дыхательный коэффициент значения имели тенденцию к снижению, как это определено с помощью непрямой калориметрии, и он показал значительное увеличение окисления жиров, которые предположили, что EGCG увеличение окисления жирных кислот, хотя никаких изменений в их тела вес тела не наблюдалось. In vitro исследования же группа сообщила, что EGCG не только индуцированных увеличение AMPKα но что gallocatechin радикал, или galloyl остатков, выступал в качестве AMPK активаторы.

3. Профилактики резистентности к инсулину и диабета, полифенолы зеленого чая

Инсулинорезистентность является ранним маркером типа 2 сахарный диабет типа 2) и развития резистентности к инсулину связан с ожирением [46]. Было высказано предположение, что одной из основных причин развития инсулинорезистентности является переизбыток свободных жирных кислот в плазме [47]. Инсулинорезистентность приводит нарушение инсулинового сигналинга в реагирующей ткани, что приводит к гиперинсулинемии и, в конечном счете типа 2. В течение длительного времени, организм не в состоянии производить достаточное количество инсулина, чтобы преодолеть инсулинорезистентность и поджелудочной железы может уменьшить или остановить выработку инсулина [48]. Помимо резистентности к инсулину может привести к снижению уровня липопротеина липазы в периферических тканях (т.е. жировой ткани и мышц). Отличие от этого сахарный диабет I типа (СД1) начинается в начале жизни и возникает в результате аутоиммунного разрушения β-клеток поджелудочной железы, в результате инсулиновой недостаточности [49]. Прогнозируется, что число людей с диагностированным и недиагностированным диабетом увеличится с 23,7 млн. в 2009 году до 44,1 млн. в 2034 [50]. Ряд исследований были проведены для изучения влияния зеленого чая на животных моделях обоих случаях диабетом типа 1 и типа 2 (Таблица 2.).

Ислам и Чой [51] показали, что зеленый чай улучшает толерантность к глюкозе в streptozotocin (STZ) крыс. Через неделю после инъекции STZ, диабетических крыс (не глюкозы в крови натощак ≥ 300 мг/дл) были даны низким (0,5%) и высокой (2.0%) дозы экстракта зеленого чая в качестве единственного источника питьевой жидкости в течение 4 недель. Зеленый чай лечения достоверно снизился уровень глюкозы крови ниже вызов глюкозы в диабетических крыс, получавших низкие дозы экстракта зеленого чая. Интересно, что высокие дозы экстракта зеленого чая группа на самом деле было повышенное содержание в крови глюкозы. Причина этого отсутствие доза-ответ не обсуждалась, но может указывать на определенный уровень токсичности в этой более высокой дозе.

Roghani et. al., проверил благотворное влияние EGCG на химически индуцированного СД1 . Самцов белых крыс Вистар вводили STZ (60 мг/кг веса тела), через неделю крысы с глюкозы в сыворотке крови выше 250 мг/дл были обработаны с EGCG (25 мг/кг, я.г. в день) в течение 8 недель [52]. EGCG лечения уменьшением сывороточного уровня глюкозы по сравнению с диабетической управления и базовых значений. Кроме того, EGCG лечения в результате на 30,9% и снижение уровня малонового диальдегида и 21,3% повышение супероксиддисмутазы (СОД) в аортального кольца по сравнению с диабетической управления демонстрируя потенциал антиоксидантное действие ЭГКГ в этой модели.

Еще одно исследование сообщило, что ЕС может также уменьшить токсичность STZ островков поджелудочной железы крыс [53]. Крысы были случайным образом разделены на четыре группы: контроль, EC (30 мг/кг)-лечение, STZ (60 мг/кг)-лечение и EC (30 мг/кг) плюс STZ (60 мг/кг)-лечить. Крыс EC два раза в день в течение 6 дней с последующей однократной инъекции STZ не показали гипергликемический эффект. In vitro EC (0,8 мм) лечение охраняемых островковых клеток rom STZ и потенцированные по сравнению STZ (5мм)-лечение островковых клеток. Хотя эти in vitro результаты интересные, доза EC, используемые в исследовании-это гораздо выше, чем это физиологически-достижимо при потреблении чая.

Помимо своего воздействия на гипергликемию, зеленый чай также был рассмотрен его последствия диабета, сопутствующих патологий, в том числе катаракты. Из-за гипергликемии и повышенного окислительного стресса, индуцированного диабета, неферментативного гликирования белков может происходить и последующие advanced glycation end-продукта могут образовывать приводит к структурным и функциональным изменениям белков и накопление сорбита. Самцов крыс Sprague-Dawley инъекции STZ и получавших экстракт зеленого чая (1.25%) за 3 месяца снизили формирования диабетической катаракты и значительно снизилась глюкозы, гликированного лизина и уровни сорбита в хрусталике [54]. Уровни маркеров оксидативного стресса были также сокращены.

Хотя влияние зеленого чая на СД1 интересно, недавний рост заболеваемости ожирением того, чтобы понять влияние зеленого чая против типа 2 очень важно. Зеленый чай и чай полифенолы были изучены с использованием как диета-индуцированной и генетические модели. Рамадан et al. [55] исследовали влияние зеленого чая, водный экстракт на самцов белых крыс линии Wistar, которых кормили богатой холестеролом. Лечение с 50 мг/кг 100 мг/кг веса тела в течение 4 недель снизили массу тела (28% - 49%), уровень глюкозы (20% - 31%), общих липидов (26% - 31%), triacylglycerides (22% - 40%), фосфолипидов уровне (32% - 38%), ALT (49% - 56%), аспартатаминотрансферазы (58% - 62%) и щелочной фосфатазы деятельности (16% - 22%).

Wolfram et al. изучаются эффекты EGCG в два грызуна генетических моделей типа 2 [56]. Zucker Diabetic Fatty (ZDF) крысы являются инбредные крысы модель с неэффективным рецепторов лептина и склонной к типа 2, нарушение толерантности к глюкозе и ожирения. Аналогично, BKS.Cg-м +/+ LeprдБ/J (дБ/дБ) мышей имеют мутации рецептора лептина, страдают ожирением и имеют повышенные уровни инсулина и глюкозы в крови. ДБ/дБ мышей, получавших with0.25 - 1% диетическое EGCG 7 недель, была доза-зависимо улучшение оральной толерантности к глюкозе и снижение уровня глюкозы в крови натощак. EGCG-обработанных крыс ZDF показали аналогичное снижение в крови натощак глюкозы. Кроме того, механистического эксперименты показали, что EGCG дозы зависимо увеличилось глюкокиназы выражении и снизился выражение phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK) в печени дБ/дБ mice. Бывший фермент усиливает гликолиз и усвоение глюкозы в печени, а второй фермент функций в процессе глюконеогенеза. EGCG лечения также повышенная экспрессия ацил-КоА оксидаза-1 (ACO-1) и карнитин пальмитоил трансферазы-1 (КПП-1) в печени и жировой ткани дБ/дБ mice. Оба фермента участвуют в катаболизма жирных кислот. Эти изменения уровня глюкозы и метаболизме липидов может объяснить наблюдаемое улучшение гомеостаза глюкозы.

Serisier et al. [57] показали, что зеленый чай может влиять на чувствительность к инсулину у собак. Ожирение и инсулин-резистентных бигль собаки были обработаны с устной зеленого чая экстракт (80 мг/кг веса тела в день), просто до еды ежедневно в течение 12 недель. Индекс чувствительности к инсулину было заметно увеличилась в добавок зеленый чай (60% увеличение). Кроме того, модель гомеостаза для инсулинорезистентности (HOMA-IR) была снижена на 20% после того, как зеленый чай лечение. Анализ экспрессии генов в висцеральной и подкожной жировой ткани показали, что экспрессия PPAR γ, LPL, адипонектина, и GLUT4 мРНК были значительно повышенными после 12 недели зеленого чая добавок (в 3 раза, в 10 раз, 6 раз и 3 раза соответственно). В скелетных мышцах, зеленый чай добавок заметно также увеличение экспрессии PPAR α и мРНК LPL (в 2 раза и в 3 раза), но не увеличение GLUT4 мРНК. Зеленый чай действительно увеличился, однако транслокации GLUT4 к плазматической мембране мышечных клеток.

Studies in non-diabetic животных также поддержали потенциал благотворного влияния зеленого чая на фоне сахарного диабета. Wu et al. [58] изучали влияние зеленого чая добавок на чувствительность к инсулину у крыс Sprague-Dawley учитывая 0.5% зеленый чай в качестве единственного источника питьевой жидкости. На 4, 6 и 12 недель перорального теста на толерантность к глюкозе (OGTT) был проведен в посте крыс. Зеленый чай добавок было обнаружено снижение плазменных уровней глюкозы и инсулина в плазме крови уровней в неделю 4 и 6, но не только инсулина в плазме крови на 12 неделе. Отсутствие эффекта на 12 неделе на уровень глюкозы в крови, интересные и заслуживают furthere исследования. В дополнение к улучшению гомеостаза глюкозы и инсулина, зеленый чай группе также были ниже в плазме натощак triacylglyceride и свободных жирных кислот, чем в контрольной крысы.

Многие исследования были сосредоточены на регуляции экспрессии генов, вовлеченных в усвоение глюкозы и инсулина сигнализации, чтобы помочь объяснить механизмы антидиабетические деятельности полифенол зеленого чая. Wistar крыс с высоким содержанием фруктозы диета и 0.1 - 0.2% диетических зеленого чая в течение 6 недель увеличилось GLUT4 мРНК в печени и в мышцах [59]. Увеличение субстрата рецептора инсулина (IRS)2 уровнях мРНК в печени и IRS1 в мышечной ткани крыс, получавших экстракт зеленого чая, также наблюдается. Предыдущие исследования обнаружили, что отсутствие функционального субстрата рецептора инсулина (IRS) - это ключ молекулярной поражения в печени инсулин [60]. Qin et al. [61] рассматривалось влияние зеленого чая полифенолы в той же модели и обнаружили, что полифенолы зеленого чая (200 мг/кг веса тела в день) значительно снизился уровень глюкозы и инсулина в плазме крови, триглицеридов, общего холестерина, ЛПНП-холестерина и свободных жирных кислот. Они также обнаружили значительное снижение в крови глюкозы, инсулина в плазме крови, плазмы, ретинол-связывающий белок 4, и в плазме растворимых CD36 (sCD36), которая, как сообщается, роман маркеров резистентности к инсулину и воспаление. Полифенолы зеленого чая также увеличение сердечного уровни мРНК IRS1 и IRS2. Кроме того сердечной экспрессии мРНК из GLUT1, GLUT4 и гликоген синтазы 1 были увеличены на зеленый чай лечение, в то время как гликоген синтазы киназы 3β была снижена. Полифенолы зеленого чая также снизился воспалительных факторов, включая TNFα, IL-1β, ил-6 и повышение цинковых пальцев белка 36 (противовоспалительное маркер).

4. Профилактика гипертонии и модуляции плазмы холестерин, полифенолы зеленого чая

Гипертония, известная также как высокое кровяное давление, - это другое состояние, связанное с метаболическим синдромом. Чай снижает артериальное давление и улучшает функцию эндотелия в исследованиях на животных. Эндотелиальная дисфункция-это изменение эндотелиальных клеток, в результате окислительного стресса и нарушениями сосудорасширяющее ответ [62]. Как гипертония и возмущенных гомеостаза соотношение HDL-холестерина и липопротеинов низкой плотности-связанные (ЛПНП)-холестерин являются факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний.

Влияние экстракта зеленого чая на артериальной гипертензии у крыс линии Спраг-доули был осмотрен (табл. 3) [63]. Животных лечили ангиотензин (Анг) II побудить к развитию гипертонии. В конце 13 день эксперимента, Ang II у крыс, получавших было повышение артериального давления и массы левого желудочка. Совместное обращение с 0.6% экстракт зеленого чая в качестве единственного источника питьевой жидкости притупляется эти увеличения. Зеленый чай лечение также уменьшается Ang II вызванного увеличением в плазме крови гидроперекисей и эндотелия аорты выражение hemeoxygenase я и СОД, что свидетельствует об уменьшении сосудистого окислительного стресса.

Второе исследование, проведенное той же группой установлено, что на 0,6% экстракт зеленого чая в качестве единственного источника питьевой жидкости, снижение конечной систолического и диастолического артериального давления на 20% и 24%, соответственно в Анг II у крыс, получавших после 14 d [64]. Экспрессия генов исследований в сердцах крыс, показали, что экстракт зеленого чая лечение снижение Ang II индуцированной экспрессии NAD(P)H-оксидазы экспрессии и активности по сравнению с Анг II-очищенный управления. Этот белок играет ключевую роль в индукции окислительного стресса, эндотелиальной by Ang II. Аналогичное снижение экспрессии Akt и внеклеточного отзывчивым киназы (Erk) 1/2 наблюдались. Оба фермента являются нижестоящие эффекторы NAD(P)H-оксидазы.

Potenza et al. исследовали влияние EGCG на спонтанно гипертензивных крыс (SHR), модель гипертензия, инсулинорезистентность и ожирение [65]. SHR получали лечение в течение 3 недель с EGCG (200 мг/кг/сут.) или эналаприл (3 мг/кг/сут), ингибиторы ангиотензин-превращающего фермента ингибитор, используемый для лечения высокого кровяного давления и сердечной недостаточности. Значительное снижение систолического артериального давления в обеих EGCG (15% скидка) и эналаприл (снижение на 20%) крыс SHR по сравнению контролем. Кроме того, оба соединения значительно повышается NO-индуцированного ex vivo vasorelaxation в брыжеечных сосудов кровати изолирован от SHR. EGCG лечения также значительно снизилась инфаркте миокарда Размер на 30% и улучшение сердечной функции SHR сердца к воздействию ишемии-реперфузии. Механистические исследования показали, что EGCG актов остро повышения нет сигнализации через phosphotidylinositol-3-киназы пути.

Напротив, второе исследование в другой модели спонтанной гипертензии, злокачественных stroke-prone спонтанно гипертензивных крыс (M-SHRSP), обнаружили, что лечение с Polyphenon E (0,5% в питьевой жидкости) в течение 10 wk имел никакого влияния на кровяное давление, но не значительно задержать наступление инсульта, по сравнению с крысами контрольной группы [66]. Отсутствие влияния на артериальное давление может быть из-за разницы в этой модели SHR модели, различия в дозе, или какой-либо другой фактор.

Лечение сахарного диабета 2 типа крысиной модели, Оцука Long-Evans Токусима жирные крысы, с 30 мг/кг/сут, что катехины чая в течение 12 недель было показано, что улучшение эндотелиальной функции [67]. Систолическое артериальное давление было снижено на 10% по сравнению с физиологическим обработанных крыс управления. Катехин-крыс также показали возросшее вазодилатации в ответ на натрия нитропруссид лечения. Эти эффекты появляются, коррелирует со снижением NADH-оксидазы выражения и действия.

Зеленый чай препаратов было показано, вызывают вазодилатацию in vitro. С помощью крысы аортального кольца, Lorenz et al. показали, что EGCG может выступить посредником доза-зависимую вазодилатацию [68]. Эти эффекты были аннулированы предварительной обработки с Ng-нитро-L-аргинин метиловый эфир, ингибитора эндотелиальной синтазы окиси азота (eNOS). На молекулярном уровне, EGCG индуцированной активации Erk1/2 и Akt, и повышенное фосфорилирование eNOS.

Зеленый чай и зеленый чай полифенолы, как было показано, для модуляции плазмы и тканевой уровни HDL - и LDL-холестерина. Исследование уровня холестерина-ФРС Новой Зеландии кроликов показали, что зеленый чай имеет потенциал анти-атеросклеротические эффекты [69]. Кролики были дополнены 3 г/л зеленого чая (28% катехинов и 10% EGCG по весу) в качестве единственного источника питьевой жидкости для 21 недели и на 31% меньше в формировании атеросклеротического поражения аорты по сравнению с водой, обработанной управления. Зеленый чай добавки увеличение ЛАГ-фазы окисление липопротеина низкой плотности в ex vivo проба с тем же кроликов.

Ян и ку исследовали влияние зеленого чая добавок на уровни холестерина в сыворотке крови и ферментов, связанных метаболизм холестерина [70]. Добавки крыс Sprague-Dawley кормили hypercholesterolemic диета с 2 или 4% зеленого чая в течение 8 недель доза-зависимо снижение общего холестерина в сыворотке (17 - 23%) и увеличение в плазме HDL (19 - 59%) по сравнению hypercholesterolemic диета-контролем ФРС. Хотя не было никаких изменений в деятельности 3-гидрокси-3-methylglutaryl-кофермент A-редуктазы, холестерина 7A-гидроксилазы или ФАС, авторы не сообщают о росте числа фекальных желчных кислот и холестерина. Эти результаты показывают, что зеленый чай может увеличить выведение холестерина и ликвидации.

Это исследование является несколько противоречивым результатам сообщили Bursill et al. которые показали, что добавки высокого холестерина-ФРС Новой Зеландии белые кролики с 0,5 - 2% катехины зеленого чая доза-зависимо снижение общего холестерина плазмы (60% снижение на 2% катехины зеленого чая), ЛПНП плазмы (80% снижение на 2% катехины зеленого чая) [71]. Аналогично, печени и аорты уровень холестерина в крови был снижен на 25%. Эти изменения коррелировали со снижением синтеза холестерина (60% снижение на 2% катехины зеленого чая) и увеличение печеночных ЛПНП рецепторов деятельности (80% увеличить на 2%, катехины зеленого чая) и выражение (70% увеличить на 2%, катехины зеленого чая). Авторы не анализируют холестерина синтетические ферменты пострадавших, но они все-таки следует отметить, что никаких изменений не наблюдалось в кишечной абсорбции холестерина. Различия в результатах этих двух исследований могут быть результатом использования различных кофеварка препараты или дозы. Больше работы необходимо, чтобы устранить эти проблемы.

In vitro механистические исследования полифенолы чая и профилактики сердечно-сосудистых заболеваний в основном сосредоточено на антиоксидантной активности соединений и их способность улучшать функцию эндотелия. Многочисленные следователи сообщили, что полифенолы чая могут предотвратить окисление холестерина ЛПНП in vitro [72-74]. Например, 1 - 10 мкг/мл экстракт зеленого чая было показано, что доза-зависимо снизить LDL окисления, индуцированных пупочной сосудистых эндотелиальных клеток [75]. 61% снижению окисления ЛПНП наблюдалось следующее лечение с 10 мкг/мл экстракт зеленого чая. Как упоминалось в предыдущем разделе, некоторые исследования на животных моделях, подтвердили эти in vitro выводы в то время как другие не имеют. Дальнейшие клинические исследования о роли антиоксидантной активности полифенолов чая в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний являются обоснованными.

5. Профилактика ожирения, связанных с жировой болезни печени, полифенолы зеленого чая

Стеатоз печени (жировая дистрофия печени) - это состояние, которое определяется накопление жира в гепатоцитах, что превышает 5% печени вес [76]. Первоначально считалось, что это условие было в основном обусловлено чрезмерным потреблением алкоголя, но исследования, проведенные в последние несколько десятилетий были также связаны с ожирением и диабетом с наличием жировой дистрофии печени [77]. Как правило, жировой болезни печени, связанные этиологических факторов, кроме спирта, называется неалкогольная жировая болезнь печени (НАЖБП). Чтобы отличить ожирение как водитель гепатоз от других причин, мы предлагаем термин, связанным с ожирением, жировой болезни печени (ORFLD). Предлагалось несколько сортов ORFLD, характеризующих тяжесть состояния. 1-2 классы описывают простой стеатоз, с мягким воспаления, в то время как 3-4 классы описывают витиеватым стеатоза, хронического и острого воспаления печени и фиброза [78]. В настоящее время НАЖБП является наиболее распространенной формой заболевания печени [79,80]. Сейчас общепризнано, что НАЖБП является печеночный компонент метаболического синдрома; факторы риска заболевания включают ожирение, инсулинорезистентность, гипертриглицеридемия [3-5].

Несколько исследований, которые сообщили эффект чая или чайных катехинов на стеатоз печени на животных моделях. Например, катехины чая, как было показано снижение стеатоз печени и печеночной токсичности (как измеряется повышенные плазменные ALT) у грызунов, получавших этанол [81-83], тамоксифен [84], эндотоксинов [85], и печени, ишемии/реперфузионного повреждения [86]. Меньшее количество исследований, однако, исследовали влияние чая на составляющие с высоким содержанием жиров-индуцированной патологии печени. Мурасэ et al. показал, что на 0,5% экстракт зеленого чая в рационе для 11 monthssignificantly снизился печени накопление липидов, вызванные высоким содержанием жиров у мышей линии C57BL/6J мышей [30]. Другое исследование показало, что лечение с 0.2-0.4%, что катехины чая для 35 недель значительно уменьшилось воспаление из-за жировой дистрофии печени в ХС ЛПНП-рецепторов дефицитных мышей на hypercholesterolemic диета [87]. Bose et al. [32] показали, что на 0,32%, пищевые EGCG может улучшить высокой жирности-диетой ORFLD в мышей линии C57BL/6J. EGCG лечения снижение заболеваемости стеатоз печени, печени Размер (22% снижения), печени триглицеридов (69% снижения), и плазмы ALT концентрации (67% снижение) по сравнению с высоким содержанием жиров кормили контрольных мышей после 16 недель.

Накопление липидов в печени может быть вызван несколькими патологиями, в том числе повышение доступности свободных жирных кислот для усвоения, дерегулирование окисления жирных кислот, или увеличивается в de novo липогенез [88]. Дисфункции в метаболизме липопротеина могут также играть роль в развитии жировой гепатоз. Процедуры с чаем на животных моделях показали, модулировать некоторые из этих условий (см. предыдущие разделы). Дополнительные исследования должны быть проведены на отдельных компонентов зеленого чая, которые опосредуют его преимущества на функцию печени, и механизмах, лежащих в основе действий. Например, EGCG и другие катехины снижение синтазы жирных кислот в клетки и клетки-бесплатная исследований [89-91], но эффектов определенных, что катехины чая должны быть проверены in vivo.

6. Заключительные Замечания

Комплекс условий, которые составляют MetS являются растущей проблемой общественного здравоохранения, которые несут в себе огромный потенциал экономического бремени. Например, было подсчитано, что медицинские расходы, связанные с ожирением в США в 2006 году составил около $119 млрд [92]. Хотя эффективные хирургические и Фармакологические методы были разработаны для лечения симптомов, связанных с метаболическим синдромом, эти процедуры могут быть дорогими и не без возможных неблагоприятных эффектов [93-96] . Разработка диетического агентов для профилактики или лечения одного или более симптомов из Мец, самостоятельно или в комбинации с изменения образа жизни и лекарственных средств, могут представлять собой экономически эффективный и безопасный подход к проблеме.

Зеленый чай-это уже популярного напитка, которые могут быть легко развернуты как часть диеты, предназначенные для снижения или предотвращения симптомов MetS. Хотя значительный объем лабораторных исследований было проведено с целью демонстрации эффективности зеленого чая в качестве профилактического агента для MetS и понимать глубинные механизмы действия, многие вопросы остаются.

Как мы уже обсуждали в этом обзоре, катехины зеленого чая видимому, обладают активностью против Метс, но кофеин может также играть роль. На этом этапе взаимодействия катехинов и кофеина в отношении профилактики MetS плохо понял. Учитывая стимулирующее действие кофеина, было бы интересно знать, как это влияет на гипертонию параметров. Возможно ли, что кофеин способствует благотворные эффекты, связанные с ожирением, но ухудшает гипертензии [97]? Как эти дифференциальные эффекты примириться, чтобы максимизировать выгоду при сохранении неблагоприятных событий к минимуму.

Ряд потенциальных механизмов были предложены для учета профилактическое воздействие зеленого чая против симптомов MetS. Они включают модуляцию поглощения липидов и метаболизма, повышение усвоения глюкозы и утилизации, антиоксидантная активность, и другие. С учетом степени, в которой чай катехины связывают курение конкретно белки, похоже, что они работают через несколько механизмов действия оказывают свое профилактическое воздействие. По-прежнему некоторые из предложенных механизмов действия основаны на in vitro исследования, и, кажется, происходят только при высоких концентрациях тест-веществ. В отсутствие веских in vivo данные, подтверждающие подобные механизмы действия, их актуальность in vivo остается неясным. Далее in vivo исследования, в которых анализируются временные и доза-ответ " отношения, регулирующие отдельные механизмы необходимы. Предположительно, основные механизмы действия являются те, которые возникают при минимальной эффективной концентрации и могут быть продемонстрированы в ранних вмешательства.

Наконец, растущее число исследований, демонстрирующих потенциал благотворного влияния зеленого чая в отношении Мец привели к развитию и маркетингу ряда зеленого чая на основе биологически активных добавок. Продаж зеленого чая на основе биологически активных добавок в 2008 году по пищевой, лекарственной, и масс-маркет канала составили $5,5 млн (USD) [98]. Хотя зеленый чай напиток имеет длительную историю безопасного использования в рационе, более ограниченное число контролируемых животных и человека были проведены исследования для определения максимально переносимой дозы зеленого чая компоненты даны в альтернативных форм, таких как таблетки, капсулы и др. Никаких крупномасштабных контролируемых вмешательства человека исследованиях были зарегистрированы серьезные побочные эффекты до настоящего времени, однако ряд наблюдений case reports, а также лабораторные исследования показали, что высокие дозы полифенолы зеленого чая могут вызывать гепатотоксичность [99,100]. Терапевтический индекс эти агенты должны быть установлены, а не только тогда, когда соединения доставляются через диету, но и когда (как часто) преобразуется в болюс формулировка (например, таблетки, капсулы, настойки). Только с таким пониманием можно потенциальная польза зеленого чая для профилактики MetS быть реализованы.

1. Introduction

Metabolic syndrome (MetS) is a significant public health problem worldwide and approximately 34% of adults in the United States meet the criteria for metabolic syndrome according to the National Cholesterol Education Program’s Adult Treatment Panel III (guidelines [1]. According to the American Association of Clinical Endocrinologists and the International Diabetes Federation metabolic syndrome is defined as a complex of symptoms that includes having elevated waist circumference (> 102 cm in men and > 88 cm in women) and two or more of the following factors: elevated serum of triglycerides, dysglycemia, elevated blood pressure, and reduced serum of high-density lipoprotein (HDL) associated cholesterol [2]. Persons exhibiting MetS also commonly have obesity-related fatty liver disease (ORFLD) and ORFLD is now widely accepted as the hepatic component of the metabolic syndrome [3-5]. MetS greatly increases risk for chronic disease such as cardiovascular disease, cancer, and others.

Consumption of a high-fat diet is a strong risk factor for the development of obesity and metabolic syndrome. Epidemiological studies have shown that obesity is generally more prevalent in societies that consume a Western-style diet, which, in addition to being deficient in several nutrients, is also high in fat (30-40% of kcal in diet) [6-8]. Dietary, pharmacological, and surgical strategies have been developed in the last decade to prevent the metabolic effects of a high-fat diet. These methods control food intake, increase energy expenditure, promote fat oxidation in the body, or inhibit fat absorption into the body. Pharmacological treatment for the metabolic syndrome often consists of separate drugs targeted at the individual symptoms of the disease [9]. Despite these advances, there are still several risks associated with pharmacological and surgical intervention of obesity and the metabolic syndrome, suggesting that dietary modification may be the safest and most cost-effective option for those who are moderately obese [10-12]. To date, nutritional intervention is still the preferred method of treatment and prevention for obesity and the metabolic syndrome [9,13].

Tea (Camellia sinensis, Theaceae) is the second popular beverage in the world, next to water. The three main types of tea, green, oolong, and black, differ in terms of processing and chemical composition. Green tea is prepared by either steaming or pan-frying tea leaves to inactivate oxidative enzymes. In the preparation of oolong and black tea, the leaves are crushed and allowed to undergo a polyphenol oxidase-mediated oxidation known as fermentation. Many of the putative health benefits of tea are attributed to the high polyphenol content of this beverage [14]. Although all types of tea are rich in polyphenolic compounds, the processing of tea dictates the types and quantities of polyphenols that are found in each specific beverage. Whereas black tea contains oligomeric compounds known as theaflavins and thearubigens, green tea contains mainly monomeric polyphenols known as catechins. A typical brewed green tea beverage (2.5 g green tea in 250 ml hot water) contains about 240 – 320 mg catechins including (−)-epicatechin (EC), (−)-epigallocatechin (EGC), (−)-epicatechin-3-gallate (ECG), and epigallocatechin-3-gallate (EGCG). Small amounts of (+) catechin and (+) gallocatechin are also present [14]. EGCG is the most abundant catechin present in green tea and accounts for approximately 30 – 50% of the catechin content [15]. In addition to the catechin constituents in green tea, caffeine is also present at relatively high amounts [14]. Studies have also indicated that caffeine may play a role in the preventive effects of green tea against cancer, MetS and other disease states [16,17].

Green tea has been reported to have preventive effects against a number of chronic diseases including heart disease, neurodegenerative disease, cancer, and others [18,19]. The potential preventive effects of green tea and EGCG on symptoms of MetS have also been investigated in laboratory, epidemiological and intervention studies [20,21]. In this review, we summarize the laboratory-derived data on the potential effects of green tea as an agent for prevention of obesity and the metabolic syndrome with the aim of critically evaluating the results of these studies and synthesizing phenomenological and mechanistic data. The focus of this review will be on studies conducted in animal models related to MetS and we will also discuss relevant in vitro mechanistic data. For organizational purposes, we have subdivided the review into sections on the individual symptoms of MetS (i.e. obesity, diabetes/insulin resistance, hypertension, hypercholesterolemia, and ORFLD), although given the nature of the models used and the multiple symptoms involved, clear demarcations of sections are somewhat difficult to make.

2. Prevention of obesity by green tea polyphenols

Obesity is associated with increased health-care costs, reduced quality of life, and increase risk for premature death, defined as a body mass index (BMI) or 30 or greater [20]. The Centers of Disease Control and Prevention reported that during the past 20 years there has been dramatic increase in the rate of obesity in the United States and currently more than 60% of US population is overweight or obese [22]. The effects of green tea and green tea polyphenols have been examined in a number of animal models of obesity (Table 1).

Hasegawa et al. reported that oral administration of 130 mg powdered green tea daily to male Zucker rats fed a 50% sucrose diet containing 15% butter resulted in reduction of body weight gain within 2 days. In addition, rats treated with powdered green tea had significantly lowered adipose tissue weight (5 – 9% decrease) and liver weight (11% decrease) [23]. Green tea treatment (2% in the diet) reduced body fat accumulation in Sprague-Dawley rats after 14 days but did not alter body weight gain [24].

Park et al. [25] have studied the effects of green tea extract on obesity and hepatic steatosis in leptin-deficient B6.V-Lepob/J (ob/ob) mice. Treatment with 1% green tea extract containing 30% (w/w) total catechins for 6 weeks resulted in decreased body weight gain compared to control mice. Green tea treatment also reduced adipose tissue mass (21% decrease), hepatic lipids (13% decrease), and serum alanine aminotransferase (ALT, 25% decrease) compared to control mice. Immunohistochemical analysis showed that 1% green tea extract treatment decreased hepatic expression of the inflammatory marker, tumor necrosis factor (TNF)-α, in the liver and adipose tissue.

Studies with green tea extract are potentially confounded by the presence of caffeine. In order to determine the relative contribution of the tea polyphenols and caffeine, some investigators have examined the effects of decaffeinated green tea or compared the effects of green tea extract, tea catechins, and caffeine. A recent study compared the effects of supplementation with decaffeinated green tea powder, tea catechins, and heat-treated tea catechins in Sprague-Dawley rats [26]. All three treatments caused significantly reduced final body weight and epididymal, mesenteric and perirenal and retroperitoneal adipose tissue. Richard et al. [27] likewise studied the effects of decaffeinated green tea in both diet-induced obesity in C57BL/6J mice and genetic obesity in the ob/ob mouse. The results showed that administration of 2% decaffeinated green tea for 6 weeks to ob/ob mice significantly slowed the rate of body weight gain compared to control group, but there was no difference in C57BL/6J mice treated and control group. By contrast, caffeine was shown to play an important role in the effects of green tea in SAMP10 mice, which develop brain atrophy and cognitive dysfunction due to accelerated senescence and are susceptible to high fat diet induced obesity. Treatment with 0.3% green tea catechins and 0.05% caffeine for 12 months improved brain atrophy, brain dysfunction and obesity whereas treatment with catechins alone did not show significant lower body weight and adipose tissue weight [28].

Many studies have focused on the effects of purified tea catechin preparations or pure EGCG. Supplementation of high-fat fed C57BL/6J mice fed with 0.2 and 0.5% tea catechin was shown to reduce body weight gain, visceral adipose tissue weight (44 – 87% decrease) and liver triglyceride (53 – 75% decrease) [29,30]. Tea catechin treatment also reduced plasma total cholesterol and plasma glucose in non-fasting condition [30]. A study in obese male Sprague-Dawley rats fed high-fat diet found that administration of 0.5% tea catechins for 8 weeks did not significantly lower the body weight or visceral adipose tissue, but did reduce by interscapular brown adipose tissue 15% [31]. Treatment of high-fat fed C57BL/6J mice with 0.32% dietary EGCG for 16 weeks reduced body weight gain by 33 – 41% compared to high fat-fed controls [32]. In addition, the EGCG-treated mice had significantly lower total visceral adipose tissue weight (37% decrease). The same group also found that EGCG treatment for 4 weeks significantly lowered the weight of the mesenteric adipose depot (36% decrease) and tended to decrease body weight (not statistically significant). Sprague-Dawley rats treated with 1% w/w TEAVIGO (90% EGCG) for 1 month showed reduction of subcutaneous adipose tissue (10% decrease), epididymal adipose tissue (5% decrease), and fed state triglyceride (11% decrease) [33]. By contrast Raederstorff et al. [34] showed that supplementation with 0.25%, 0.5% and 1.0% EGCG had no significant effect on body weight and liver weight in Wistar rats fed a high-fat, high cholesterol diet for 4 weeks, EGCG (1%) did however reduce total plasma cholesterol and non-HDL cholesterol and hepatic total cholesterol concentration by 37%, 55% and 17% respectively compared to control group.

A number of mechanisms have been proposed to explain the anti-obesity effects of green tea. One reported by several groups is related to modulation of dietary lipid absorption by green tea treatment. Yang et al. and Muramastu et al. [35,36] have reported that green tea extract and green tea catechins increase fecal lipid content in high fat-fed rats. Similar findings have been observed in high fat-fed mice. For example, EGCG supplementation (0.32% in the diet) for 16 weeks increased fecal lipid content in high fat-fed mice by 144% compared to high fat controls [32]. Treatment with 0.5% and 1.0% EGCG has also been shown to increase fecal cholesterol excretion and fecal fat excretion in high fat, high cholesterol-fed rats compared to control group 4]. Fecal lipid content was also shown to increase following treatment of ob/ob mice with decaffeinated green tea for six weeks, although the effect was not statistically significant. This may be due to the relatively short intervention time compared to other studies [27].

Green tea extract and tea catechins have been reported to inhibit pancreatic lipase. An in vitro under gastric and duodenal conditions showed that fat digestion was significantly inhibited by inclusion of 60 mg EGCG/g triolein substrate, and this effect was related to the changes in lipid emulsification in gastric or duodenal media [37]. A recent study showed that EGCG at the achievable by typical daily intake changed the physiochemical properties of a lipid emulsion by increasing its particle size and reducing the surface area [38]; such changes decreased the ability of pancreatic lipase to digest dietary fats [39]. Ikeda et al. [40] demonstrated that a mixture of catechins high in EGCG and ECG inhibited pancreatic lipase in vitro and suppressed postprandial serum triglyceride in vivo in a dose-dependent manner. It has been proposed that the hydroxyl moieties of EGCG interact with the hydrophilic head group of phosphatidylcholine at the exterior of a lipid emulsion by forming hydrogen bonds. These interactions may lead to formation of cross-links followed by coalescence of the emulsion droplets [38].

Modulation of lipid metabolism in liver and/or adipose tissue has also been suggested as a potential mechanism by which prevents obesity. Studies have focused on the effect of green tea or EGCG on expression and activity of enzymes related to fatty acid synthesis or fatty acid oxidation. Supplementation of 1% tea catechin and heat-treated tea catechin in Sprague-Dawley rats for 23 days reduced activities of fatty acid synthase (FAS) and malic enzyme in the liver significantly where there was a tendency of reduction of glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH), carintine palmitoyltransferase (CPT) and acyl coA oxidase (ACO) activities [26]. Klaus et al. [41] also reported that dietary supplementation of 0.5% and 1% EGCG reduced leptin expression of epididymal adipose tissue and reduced expression of SCD-1, malic enzyme, and glucokinase in the liver. EGCG supplementation was shown to significantly decrease FAS, glycerol-3-phosphate acyltransferase, sterol-coenzyme A desaturase (SCD-1) mRNA expressions in adipose tissue compared to high fat-fed mice [33,41]. These enzymes are related to fatty acid synthesis such as SCD-1 is the rate-limiting enzyme in the synthesis of monounsaturated fatty acids. Reduction of fatty acid synthesis is expected to leadto reduced triglyceride deposition in the liver and adipose tissue.

Inhibition of FAS and G6PDH by green tea and EGCG have also been observed in vitro. Yeh et al. [42] showed that the expression of fatty acid synthase mRNA in malignant human breast carcinoma MCF-7 cells was suppressed by the addition of the green tea (60 - 120 μg/mL) and EGCG (76% decrease at 30 μM). EGCG suppressed FAS induction by epidermal growth factor (EGF) by inhibiting the phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/Akt – mediated signaling. Kao et al. [43] found that EGCG inhibited glycerol-3-phosphate dehydrogenase (GPDH) with IC50 value of 20 μM in a cell-free system. Also they revealed that EGCG was a noncompetitor of GPDH substrates, NADH and dihydroxyacetone phosphate (DHAP) with respective inhibition constants (Ki) of 18 and 31 μM. In both cases, the concentrations of EGCG are quite high.

Many studies have examined the effects of tea catechin or EGCG on β-oxidation. The supplementation with 0.5% tea catechin in C57BL/6J mice significantly increased β- oxidation activity in the liver, and the increases in mRNA levels of ACO and medium chain acyl-CoA dehydrogenase (MCAD) in the liver were observed [29,30]. Interestingly, no change in FAS expression was observed. Other recent studies [25,44] have shown that EGCG can modify gene expression in epididymal white adipose tissue of treated mice. The mRNA levels of adipogenic genes related to adipocyte differentiation such as peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)-γ, CCAAT enhancer-binding protein-α (C/EBP-α), sterol regulatory element-binding protein-1c (SREBP-1c), adipocyte fatty acid-binding protein (aP2), lipoprotein lipase (LPL), fatty acid synthase (FAS), and stearoyl-CoA desaturase (SCD-1) were significantly decreased. The similar results of gene expression related to adipocyte differentiation (SREBP-1c, FAS, and SCD-1) were found in the liver [25]. Moreover, the increase of mRNA levels of genes related to lipolysis, β-oxidation and thermogenesis which are CPT-1, uncoupling protein (UCP)2, hormone sensitive lipase (HSL) and adipose triglyceride lipase, were observed [44]. The study of Nomura et al. [31] have shown that tea catechin intake in the context of normal fat diet (12% calories from fat) significantly increased the UCP1 mRNA expression in brown adipose tissue. Similar effects have also been observed in the content of a high fat diet. UCP1 plays a role in thermogenesis in brown adipose tissue and may help explain the reduction of fat weight following treatment with tea catechins.

A recent study by Murase et al. [45] studied the effects of EGCG in BALB/c mice and the results showed that oral administration of EGCG (200 mg/kg BW) induced an increase in AMPKα activity in the liver. Respiratory quotient values tended to decrease as determined by indirect calorimetry and it showed significant increase in fat oxidation which suggested that EGCG increased fatty acid oxidation although no change in body their body weight was observed. In vitro study, the same group reported that EGCG not only induced the increase of AMPKα but that a gallocatechin moiety or a galloyl residue, acted as AMPK activators.

3. Prevention of insulin resistance and diabetes by green tea polyphenols

Insulin resistance is an early marker of type 2 diabetes (T2D) and development of insulin resistance is associated with obesity [46]. It has been suggested that a major contributor to the development of insulin resistance is an overabundance of free fatty acids in the plasma [47]. Insulin resistance results in the interruption of insulin signaling in responsive tissues, which leads to hyperinsulinemia and ultimately T2D. Over the long term, the body is unable to produce enough insulin to overcome insulin resistance and the pancreas may reduce or stop insulin production [48]. In addition insulin resistance can result in decreased levels of lipoprotein lipase in peripheral tissues (i.e. adipose tissue and muscle). By contrast type I diabetes (T1D) begins early in life and occurs as a result of autoimmune destruction of pancreatic β-cells resulting in insulin deficiency [49]. It is predicted that the number of people with both diagnosed and undiagnosed diabetes will increase from 23.7 million in 2009 to 44.1 million in 2034 [50]. A number of studies have been conducted to examine the effects of green tea in animal models of both T1D and T2D (Table 2.).

Islam and Choi [51] showed that green tea improved glucose tolerance in streptozotocin (STZ)-treated rats. One week after STZ injection, diabetic rats (non-fasting blood glucose ≥ 300 mg/dL) were given low (0.5%) and high (2.0%) doses of green tea extract as the sole source of drinking fluid for 4 weeks. Green tea treatment significantly decreased blood glucose following glucose challenge in diabetic rats treated with low dose of green tea extract. Interestingly, the high dose green tea extract group actually had elevated blood glucose. The reason for this lack of dose-response was not discussed, but could indicate some level of toxicity at this higher dose.

Roghani et. al., examined the beneficial effects of EGCG on chemically induced T1D . Male Wistar albino rats were injected with STZ (60 mg/kg BW), after one week the rats with serum glucose higher than 250 mg/dL were treated with EGCG (25 mg/kg, i.g. daily) for 8 weeks [52]. EGCG treatment decreased serum glucose levels compared to diabetic controls and baseline values. In addition, the EGCG treatment caused a 30.9% decrease in malondialdehyde levels and a 21.3% increase in superoxide dismutase (SOD) in aortic rings compared to the diabetic control demonstrating the potential antioxidant effects of EGCG in this model.

Another study has reported that EC can also reduce the toxicity of STZ in rat pancreatic islets [53]. Rats were randomly divided into four groups: control, EC (30 mg/kg)-treated, STZ (60 mg/kg)-treated, and EC (30 mg/kg) plus STZ (60 mg/kg)-treated. Rats given EC twice a day for 6 days followed by a single injection of STZ showed no hyperglycemic effects. In vitro EC (0.8mM) treatment protected islet cells rom STZ and potentiated compared to STZ (5mM)-treated islet cells. Although these in vitro results are interesting, the dose of EC used in the study is much higher than what is physiologically-achievable by tea consumption.

In addition to its effects on hyperglycemia, green tea has also been examined for its effects on diabetes-related co-pathologies including cataracts. Due to hyperglycemia and increased oxidative stress induced by diabetes, nonenzymatic glycation of proteins can occur and subsequent advanced glycation end-product can form leading to structural and functional changes of proteins and sorbitol accumulation. Male Sprague-Dawley rats injected with STZ and treated with green tea extract (1.25%) for 3 months had reduced formation of diabetic cataracts and significantly decreased glucose, glycated lysine and sorbitol levels in the lens [54]. Levels of oxidative stress markers were also reduced.

Although the effects of green tea on T1D are interesting, the recent increases in the incidence of obesity make understanding the effects of green tea against T2D very important. Green tea and tea polyphenols have been studied using both diet-induced and genetic models. Ramadan et al. [55] examined the effect of green tea aqueous extract on male Wistar albino rats fed a cholesterol-rich diet. Treatment with 50 mg/kg - 100 mg/kg BW for 4 weeks lowered body weight (28% - 49%), serum glucose (20% - 31%), total lipid (26% - 31%), triacylglycerides (22% - 40%), phospholipid levels (32% - 38%), ALT (49% - 56%), aspartate aminotransferase (58% - 62%) and alkaline phosphatase activities (16% - 22%).

Wolfram et al. examined the effects of EGCG in two rodent genetic models of T2D [56]. Zucker Diabetic Fatty (ZDF) rats are an inbred rat model with ineffective leptin receptors and prone to T2D, glucose intolerance and obesity. Similarly, BKS.Cg-m +/+ Leprdb/J (db/db) mice have a leptin receptor mutation, are obese and have elevated insulin and blood glucose levels. Db/db mice treated with0.25– 1% dietary EGCG for 7 weeks, had dose-dependently improved oral glucose tolerance and decreased fasting glucose. EGCG-treated ZDF rats showed similar decreases in fasting blood glucose. In addition, mechanistic experiments showed that EGCG dose dependently increased glucokinase expression and decreased the expression of phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK) in the liver of db/db mice. The former enzyme enhances glycolysis and glucose uptake in the liver, whereas the latter enzyme functions in gluconeogenesis. EGCG treatment also increased expression of acyl-CoA oxidase-1 (ACO-1) and carnitine palmitoyl transferase-1 (CPT-1) in liver and adipose tissue of the db/db mice. Both enzymes are involved in fatty acid catabolism. These alterations in glucose and lipid metabolism may explain the observed improvement in glucose homeostasis.

Serisier et al. [57] showed that green tea can affect insulin sensitivity in dogs. Obese and insulin-resistant beagle dogs were treated with oral green tea extract (80 mg/kg BW per day) just before the daily meal for 12 weeks. Insulin sensitivity index was markedly increased by green tea supplementation (60% increase). Moreover, the homeostasis model for insulin resistance (HOMA-IR) was decreased by 20% after green tea treatment. Gene expression analysis in visceral and subcutaneous adipose tissue showed that expression of PPAR γ, LPL, adiponectin, and GLUT4 mRNA were dramatically elevated after 12 weeks of green tea supplementation (3-fold, 10-fold, 6-fold and 3-fold, respectively). In skeletal muscle, green tea supplementation also markedly increased the expression of PPAR α and LPL mRNA (2-fold and 3-fold) but did not increase GLUT4 mRNA. Green tea did increase however GLUT4 translocation to the plasma membrane in muscle cells.

Studies in non-diabetic animals have also supported the potential beneficial effects of green tea against diabetes. Wu et al. [58] studied the effect of green tea supplementation on insulin sensitivity in Sprague-Dawley rats given 0.5% green tea as the sole source of drinking fluid. At 4, 6, and 12 weeks, the oral glucose tolerance test (OGTT) was conducted in fasting rats. Green tea supplementation was found to decrease plasma glucose levels and plasma insulin levels at week 4 and 6 but not only plasma insulin at week 12. The lack of effect at week 12 on blood glucose is interesting and deserved furthere study. In addition to improved glucose and insulin homeostasis, the green tea group also had lower fasting plasma triacylglyceride and free fatty acids than the control rats.

Many studies have focused on regulation of the expression of genes involved in glucose uptake and insulin signaling to help explain the mechanisms of antidiabetic activities of green tea polyphenol. Wistar rats given high-fructose diet and 0.1 – 0.2% dietary green tea for 6 weeks had increased GLUT4 mRNA both in the liver and in muscle [59]. An increase of insulin receptor substrate (IRS)2 mRNA levels in the liver and IRS1 in the muscle of rats treated green tea extract was also observed. Previous studies found that the lack of functional insulin receptor substrate (IRS) is the key molecular lesion in hepatic insulin [60]. Qin et al. [61] examined the effects of green tea polyphenols in the same model and found that green tea polyphenols (200 mg/kg BW per day) significantly decreased blood glucose and plasma insulin, triglyceride, total cholesterol, LDL-cholesterol and free fatty acids. They also found a significant reduction in blood glucose, plasma insulin, plasma retinol-binding protein 4, and plasma soluble CD36 (sCD36), which is reported to be a novel marker of insulin resistance and inflammation. Green tea polyphenols also increased the cardiac mRNA levels of IRS1 and IRS2. Additionally cardiac mRNA expression of GLUT1, GLUT4 and glycogen synthase 1 were increased by green tea treatment, whereas glycogen synthase kinase 3β was decreased. Green tea polyphenols also decreased inflammatory factors including TNFα, IL-1β, and IL-6 and increased zinc-finger protein 36 (an anti-inflammatory marker).

4. Prevention of hypertension and modulation of plasma cholesterol by green tea polyphenols

Hypertension, also known as high blood pressure, is another condition linked to metabolic syndrome. Tea has been shown to reduce blood pressure and improve endothelial function in animal studies. Endothelial dysfunction is an alteration of endothelial cells, resulting from oxidative stress and impaired vasodilatory response [62]. Both hypertension and perturbed homeostasis of the ratio of HDL-cholesterol and low-density lipoprotein-associated (LDL)-cholesterol are risk factors for cardiovascular disease.

The effect of green tea extract on arterial hypertension in Sprague-Dawley rats was examined (Table 3) [63]. The animals were treated with angiotensin (Ang) II to induce to the development of hypertension. At the end of the 13 day experiment, Ang II treated rats had increased blood pressure and left ventricle mass. Co-treatment with 0.6% green tea extract as the sole source of drinking fluid blunted these increases. Green tea treatment also reduced Ang II-induced increases in plasma hydroperoxides and aortic endothelial expression of hemeoxygenase I and SOD, indicating a decrease in vascular oxidative stress.

A second study by the same group found that 0.6% green tea extract as the sole source of drinking fluid reduced final systolic and diastolic blood pressure by 20% and 24%, respectively in Ang II-treated rats after 14 d [64]. Gene expression studies in the hearts of treated rats showed that green tea extract treatment reduced Ang II induced expression of NAD(P)H oxidase expression and activity compared to Ang II-treated controls. This protein plays a key role in the induction of endothelial oxidative stress by Ang II. Similar decreases in the expression of Akt and extracellular responsive kinase (Erk) 1/2 were observed. Both enzymes are downstream effectors of NAD(P)H oxidase.

Potenza et al. examined the effect of EGCG on spontaneously hypertensive rats (SHR), a model of hypertension, insulin resistance and obesity [65]. SHR were treated for 3 weeks with EGCG (200 mg/kg/d) or enalapril (3 mg/kg/d), an angiotensin converting enzyme inhibitor that is used to treat high blood pressure and congestive heart failure. A significant decrease in systolic blood pressure in both EGCG (15% reduction) and enalapril (20% reduction) treated rats compared to SHR control. Additionally, both compounds significantly enhanced NO-induced ex vivo vasorelaxation in mesenteric vascular beds isolated from SHR. EGCG treatment also significantly decreased myocardial infarct size by 30% and improved cardiac function of SHR hearts exposed to ischemia-reperfusion injury. Mechanistic studies suggest that EGCG acts by acutely enhancing NO signaling via the phosphotidylinositol-3-kinase pathway.

By contrast, a second study in another model of spontaneous hypertension, the malignant stroke-prone spontaneously hypertensive rats (M-SHRSP), found that treatment with Polyphenon E (0.5% in the drinking fluid) for 10 wk had no effect on blood pressure, but did significantly delay onset of stroke, compared to control rats [66]. The lack of effect on blood pressure may be due to difference in this model from the SHR model, differences in dose, or some other factor.

Treatment of a type 2 diabetes rat model, the Otsuka Long-Evans Tokushima Fatty rat, with 30 mg/kg/d tea catechins for 12 weeks was shown to improve endothelial function [67]. Systolic blood pressure was reduced by 10% compared to saline-treated control rats. Catechin-treated rats also exhibited increased vasodilation in response to sodium nitroprusside treatment. These effects appear to correlate with decreased NADH oxidase expression and activity.

Green tea preparations have been shown to induce vasodilation in vitro. Using rat aortic rings, Lorenz et al. have shown that EGCG can mediate dose-dependent vasodilation [68]. These effects were abrogated by pre-treatment with Ng-nitro L-arginine methyl ester, an inhibitor of endothelial nitric oxide synthase (eNOS). On a molecular level, EGCG induced activation of Erk1/2 and Akt, and increased eNOS phosphorylation.

Green tea and green tea polyphenols have been shown to modulate plasma and tissue levels of both HDL- and LDL-cholesterol. A study in cholesterol-fed New Zealand Rabbits showed that green tea have potential anti-atherosclerotic effects [69]. Rabbits were supplemented with 3 g/L green tea (28% catechins and 10% EGCG by weight) as the sole source of drinking fluid for 21 weeks and a 31% reduction in the formation of aortic atherosclerotic lesions compared to water-treated controls. Green tea supplementation increased the lag phase for low-density lipoprotein oxidation in an ex vivo assay with the same rabbits.

Yang and Koo examined the effect of green tea supplementation on serum cholesterol levels and enzymes related to cholesterol metabolism [70]. Supplementation of Sprague-Dawley rats fed a hypercholesterolemic diet with 2 or 4% green tea for 8 weeks dose-dependently reduced total serum cholesterol (17 – 23%) and increase plasma HDL (19 – 59%) compared hypercholesterolemic diet-fed controls. Although there were no changes in the activities of 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase, cholesterol 7α-hydroxylase or FAS, the authors did report an increase in fecal bile acid and cholesterol levels. These results indicate that green tea can increase cholesterol excretion and elimination.

This study is somewhat contradictory to results reported by Bursill et al. which showed that supplementation of high cholesterol-fed New Zealand White Rabbits with 0.5 – 2% green tea catechins dose-dependently reduced total plasma cholesterol (60% reduction at 2% green tea catechins), plasma LDL (80% reduction at 2% green tea catechins) [71]. Similarly, liver and aortic cholesterol levels were reduced by 25%. These changes correlated with a decrease in cholesterol synthesis (60% reduction at 2% green tea catechins) and an increase in hepatic LDL receptor activity (80% increase at 2% green tea catechins) and expression (70% increase at 2% green tea catechins). The authors did not examine the specific cholesterol synthetic enzymes affected, but they did note that no change was observed in intestinal absorption of cholesterol. The differences in the results of these two studies may be the result of the use of different tea preparations or doses. More work is needed to resolve these issues.

In vitro mechanistic studies on tea polyphenols and prevention of cardiovascular disease have focused largely on the antioxidant activity of the compounds and their ability to improve endothelial function. Numerous investigators have reported that tea polyphenols can prevent the oxidation of LDL cholesterol in vitro [72-74]. For example, 1 – 10 μg/mL green tea extract was shown to dose-dependently reduce LDL oxidation induced by umbilical vascular endothelial cells [75]. A 61% reduction in LDL oxidation was observed following treatment with 10 μg/mL green tea extract. As mentioned in the previous section, some studies in animal models have confirmed these in vitro findings whereas others have not. Further clinical studies on the role of antioxidative activity of tea polyphenols in the prevention of cardiovascular disease are warranted.

5. Prevention of obesity-related fatty liver disease by green tea polyphenols

Hepatic steatosis (fatty liver) is a condition that is defined by fat accumulation within hepatocytes that exceeds 5% of the liver by weight [76]. Initially, it was believed that this condition was mainly attributable to excess alcohol consumption, but studies in the last several decades have also linked obesity and diabetes to the presence of fatty liver [77]. Typically, fatty liver disease related to etiological factors other than alcohol is referred to as non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). In order to distinguish obesity as the driver of steatosis from other causes, we suggest the term obesity-related fatty liver disease (ORFLD). There are several proposed grades of ORFLD that characterize the severity of the condition. Grades 1-2 describe simple steatosis, with mild inflammation, whereas grades 3-4 describe florid steatosis, chronic and acute inflammation throughout the liver, and fibrosis [78]. Currently, NAFLD is the most common form of liver disease [79,80]. It is now widely accepted that NAFLD is the hepatic component of the metabolic syndrome; risk factors for the disease include obesity, insulin resistance, and hypertriglyceridemia [3-5].

Several studies that have reported the effect of tea or tea catechins on hepatic steatosis in animal models. For example, tea catechins have been shown to reduced hepatic steatosis and liver toxicity (as measured by elevated plasma ALT) in rodents treated with ethanol [81-83], tamoxifen [84], endotoxins [85], and liver ischemia/reperfusion injury [86]. Fewer studies, however, have examined the effect of tea constituents on high-fat diet-induced liver pathologies. Murase et al. showed that 0.5% green tea extract in the diet for 11 monthssignificantly decreased liver lipid accumulation caused by a high-fat diet in C57BL/6J mice [30]. Another study showed that treatment with 0.2-0.4% tea catechins for 35 weeks significantly decreased inflammation due to fatty liver in LDL-receptor deficient mice on a hypercholesterolemic diet [87]. Bose et al. [32] have demonstrated that 0.32% dietary EGCG can ameliorate high fat-diet induced ORFLD in C57BL/6J mice. EGCG treatment reduced incidence of hepatic steatosis, liver size (22% decrease), liver triglycerides (69% decrease), and plasma ALT concentration (67% decrease) compared to high fat-fed control mice after 16 weeks.

Accumulation of lipid in the liver can be caused by several pathologies, including an increased availability of free fatty acids for uptake, deregulation of fatty acid oxidation, or increases in de novo lipogenesis [88]. Dysfunction in lipoprotein metabolism may also play a role in the development of hepatic steatosis. Treatments with tea in animal models have shown to modulate several of these conditions (see previous sections). More studies need to be conducted on the specific components of green tea that mediate its benefits on liver function, and the underlying mechanisms of action. For example, EGCG and other catechins decrease fatty acid synthase in cells and cell-free studies [89-91], but effects by specific tea catechins need to be verified in vivo.

6. Concluding Remarks

The complex of conditions which make up MetS are a growing public health issue that carry an enormous potential economic burden. For example, it has been estimated that medical spending related to obesity in the United States in 2006 was approximately $119 billion [92]. Although effective surgical and pharmacological methods have been developed to treat symptoms related to metabolic syndrome, these treatments can be costly and are not without potential adverse effects [93-96] . The development of dietary agents for the prevention or treatment of one or more of the symptoms of MetS, alone or in combination with lifestyle changes and pharmaceutical agents, could represent a cost-effective and safe approach to the problem.

Green tea is already a popular beverage that could be easily deployed as a part of the diet designed to mitigate or prevent the symptoms of MetS. Although a considerable amount of laboratory research has been conducted to demonstrate the efficacy of green tea as a preventive agent for MetS and to understand the underlying mechanisms of action, many questions remain.

As we have discussed in this review, the green tea catechins appear to have activity against MetS, but caffeine may also play a role. At this point, the interactions between the catechins and caffeine with regard to prevention of MetS are poorly understood. Given the stimulatory effects of caffeine, it would be interesting to know how this affects hypertension parameters. Is it possible that caffeine contributes to beneficial effects related to obesity, but worsens hypertension [97]? How can these differential effects be reconciled to maximize benefit while keeping adverse events to a minimum.

A number of potential mechanisms have been proposed to account for the preventive effects of green tea against symptoms of MetS. These include modulation of lipid absorption and metabolism, enhancement of glucose uptake and utilization, antioxidative activity, and others. Given the extent to which tea catechins bind non-specifically to proteins, it is like that they work through multiple mechanisms of action to exert their preventive effects. Still some of the proposed mechanisms of action are based on in vitro studies, and seem to occur only at high concentrations of the test compounds. In the absence of compelling in vivo data supporting such mechanisms of action, their relevance in vivo remains unclear. Further in vivo studies which examine the temporal and dose-response relationships governing individual mechanisms are needed. Presumably, the key mechanisms of action are those that occur at the lowest effective concentration and can be demonstrated earliest in the intervention.

Finally, the growing number of studies demonstrating the potential beneficial effects of green tea with regard to MetS have lead to the development and marketing of a number of green tea based dietary supplements. Sales of green tea based dietary supplements in 2008 through the food, drug, and mass market channel were $5.5 million (USD) [98]. Although green tea beverage has a long history of safe use in the diet, a more limited number of controlled animal and human studies have been conducted to determine the maximum tolerated dose of green tea components given in alternative formulations such as pills, capsules, etc. No large scale controlled human intervention studies have reported serious adverse effects to date, however a number of observational case reports, as well as laboratory studies have suggested that high doses of green tea polyphenols can cause hepatotoxicity [99,100]. The therapeutic index of these agents must be established, not only when the compounds are delivered via the diet, but also when (as they often are) converted to a bolus formulation (e.g. pill, capsule, tincture). Only with such a complete understanding can the potential benefits of green tea for the prevention of MetS be realized.

Зеленый чай добавок влияет на вес тела, липидов и перекисного окисления липидов у пациентов с метаболическим синдромом.

Сравнение эффектов добавок зеленого чая, напитка или экстракта зеленого чая с контроля массы тела, уровня глюкозы и липидного профиля, биомаркеры окислительного стресса, параметры и параметры безопасности в испытуемых, страдающих ожирением с метаболическим синдромом.

Рандомизированное, контролируемое проспективное исследование.

Установка:

General Clinical Research Center (GCRC) в University of Oklahoma Health Sciences Center (OUHSC).

Предметам:

Тридцать пять пациентов с ожирением и метаболическим синдромом были набраны в возраста и пола подобраны трио и были случайным образом назначены управления (4 стакана воды/г), зеленый чай (4 чашки/d), или экстракт зеленого чая (по 2 капсулы и 4 стакана воды/г) группы в течение 8 недель. Чай и экстракт групп имели сходные дозирования epiogallocatechin-3-галлат (EGCG), активного соединения в зеленом чае.

Методы:

Anthropometrics, артериального давления, уровня глюкозы в крови натощак и липидов, ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на основе липидов размер частиц, параметров безопасности, биомаркеры окислительного стресса (окисленных липопротеинов низкой плотности [ЛПНП], миелопероксидазы [МПО], малонового диальдегида и hydroxynonenals [MDA и HNE]), и бесплатный катехины были проанализированы на экране и в 4 и в 8 недель исследования.

Результаты:

Попарное сравнение показало, зеленый чай, напитки и экстракты зеленого чая, обусловило значительное снижение массы тела и индекса массы тела (ИМТ) против контроля на 8 недель (-2.5 +/- 0,7 кг, p < 0.01, и -1.9 +/- 0.6, p < 0.05, соответственно). Зеленый чай напиток показал тенденцию к снижению ЛПНП-холестерина и LDL/липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) по сравнению с контролем (р < 0.1). Зеленый чай напиток также значительно снизилась мда и HNE (-0.39 +/- 0.06 мкм, p < 0.0001) по сравнению с элементами управления. В плазме свободных катехинов, были обнаружены в обоих напитков и извлечения группы против контроля на экране и в 8 недель, свидетельствующие о соответствии и биодоступность катехины зеленого чая.

Выводы:

Зеленый чай потребления напитка (4 чашки/d) или выписка добавок (2 капсулы/сут) в течение 8 недель значительно снизилась масса тела и ИМТ. Зеленый чай напиток последующем уменьшении перекисного окисления липидов по сравнению с возрастной и гендерной контролей, предлагая роль флавоноиды зеленого чая в улучшении особенности метаболического синдрома у пациентов с ожирением.

J Am Coll Nutr. 2010 Feb;29(1):31-40.

Green tea supplementation affects body weight, lipids, and lipid peroxidation in obese subjects with metabolic syndrome.

Basu A1, Sanchez K, Leyva MJ, Wu M, Betts NM, Aston CE, Lyons TJ.

• 1Nutritional Sciences, Human Environmental Sciences, Oklahoma State University, Stillwater, Oklahoma, USA. arpita.basu@okstate.edu

To compare the effects of supplementation of green tea beverage or green tea extracts with controls on body weight, glucose and lipid profile, biomarkers of oxidative stress, and safety parameters in obese subjects with metabolic syndrome.

DESIGN:

Randomized, controlled prospective trial.

SETTING:

General Clinical Research Center (GCRC) at University of Oklahoma Health Sciences Center (OUHSC).

SUBJECTS:

Thirty-five subjects with obesity and metabolic syndrome were recruited in age- and gender-matched trios and were randomly assigned to the control (4 cups water/d), green tea (4 cups/d), or green tea extract (2 capsules and 4 cups water/d) group for 8 weeks. The tea and extract groups had similar dosing of epiogallocatechin-3-gallate (EGCG), the active compound in green tea.

METHODS:

Anthropometrics, blood pressure, fasting glucose and lipids, nuclear magnetic resonance (NMR)-based lipid particle size, safety parameters, biomarkers of oxidative stress (oxidized low-density lipoprotein [LDL], myeloperoxidase [MPO], malondialdehyde and hydroxynonenals [MDA and HNE]), and free catechins were analyzed at screen and at 4 and 8 weeks of the study.

RESULTS:

Pairwise comparisons showed green tea beverage and green tea extracts caused a significant decrease in body weight and body mass index (BMI) versus controls at 8 weeks (-2.5 +/- 0.7 kg, p < 0.01, and -1.9 +/- 0.6, p < 0.05, respectively). Green tea beverage showed a decreasing trend in LDL-cholesterol and LDL/high-density lipoprotein (HDL) versus controls (p < 0.1). Green tea beverage also significantly decreased MDA and HNE (-0.39 +/- 0.06 microM, p < 0.0001) versus controls. Plasma free catechins were detectable in both beverage and extract groups versus controls at screen and at 8 weeks, indicating compliance and bioavailability of green tea catechins.

CONCLUSIONS:

Green tea beverage consumption (4 cups/d) or extract supplementation (2 capsules/d) for 8 weeks significantly decreased body weight and BMI. Green tea beverage further lowered lipid peroxidation versus age- and gender-matched controls, suggesting the role of green tea flavonoids in improving features of metabolic syndrome in obese patients.

Зеленого чая полифенол эпигаллокатехин галлат подавляет adipogenesis и индуцирует апоптоз в 3T3-L1 адипоцитов.

Катехины зеленого чая, как было показано, способствуют потере жира и подавляет рост многих типов раковых клеток путем индукции апоптоза. Целью данного исследования было определить, является ли эпигаллокатехин галлат (EGCG), основной катехин зеленого чая, могут действовать непосредственно на адипоциты ингибировать adipogenesis и индуцируют апоптоз.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРОЦЕДУРЫ:

Мыши 3T3-L1 preadipocytes и зрелые адипоциты. Чтобы проверить влияние EGCG на жизнеспособность клетки инкубировали в течение 3, 6, 12, или 24 часа с 0, 50, 100, или 200 мкмоль EGCG. Жизнеспособность было оценено количественно МТС анализа. Чтобы определить влияние EGCG на апоптоз адипоцитов (жировых клеток) инкубировали в течение 24 часов с 0 до 200 мкмоль EGCG, затем окрашивали аннексина V и пропидия йодида и проанализированы методом лазерной сканирующей цитометрии. Как preadipocytes и адипоциты также были проанализированы для апоптоза terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick-end labeling анализа. Чтобы определить влияние EGCG на adipogenesis, со сроком погашения preadipocytes инкубировали в течение 6 дней индукционного периода с 0 до 200 мкмоль EGCG, затем окрашивали Oil-Red-O и анализировали на содержание липидов.

Результаты:

EGCG не влияло на жизнеспособность или апоптоз preconfluent preadipocytes. EGCG также не влияют на жизнеспособность зрелых адипоцитов; однако, EGCG увеличение апоптоза в зрелые адипоциты, как показали оба лазерной сканирующей цитометрии и terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick-end labeling анализов. Кроме того, EGCG доза-зависимо ингибирует накопление липидов в созревающих preadipocytes.

Обсуждение:

Эти результаты показывают, что EGCG может действовать непосредственно ингибировать дифференцировку preadipocytes и индуцировать апоптоз зрелых адипоцитах и, таким образом, может стать важным дополнением в лечении ожирения.

Obes Res. 2005 Jun;13(6):982-90.

Green tea polyphenol epigallocatechin gallate inhibits adipogenesis and induces apoptosis in 3T3-L1 adipocytes.

Lin J1, Della-Fera MA, Baile CA.

• 1444 Edgar L. Rhodes Center for Animal and Dairy Science, University of Georgia, Athens, GA 30602-2771, USA.

Green tea catechins have been shown to promote loss of body fat and to inhibit growth of many cancer cell types by inducing apoptosis. The objective of this study was to determine whether epigallocatechin gallate (EGCG), the primary green tea catechin, could act directly on adipocytes to inhibit adipogenesis and induce apoptosis.

RESEARCH METHODS AND PROCEDURES:

Mouse 3T3-L1 preadipocytes and mature adipocytes were used. To test the effect of EGCG on viability, cells were incubated for 3, 6, 12, or 24 hours with 0, 50, 100, or 200 microM EGCG. Viability was quantitated by MTS assay. To determine the effect of EGCG on apoptosis, adipocytes were incubated for 24 hours with 0 to 200 microM EGCG, then stained with annexin V and propidium iodide and analyzed by laser scanning cytometry. Both preadipocytes and adipocytes were also analyzed for apoptosis by terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick-end labeling assay. To determine the effect of EGCG on adipogenesis, maturing preadipocytes were incubated during the 6-day induction period with 0 to 200 microM EGCG, then stained with Oil-Red-O and analyzed for lipid content.

RESULTS:

EGCG had no effect on either viability or apoptosis of preconfluent preadipocytes. EGCG also did not affect viability of mature adipocytes; however, EGCG increased apoptosis in mature adipocytes, as demonstrated by both laser scanning cytometry and terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick-end labeling assays. Furthermore, EGCG dose-dependently inhibited lipid accumulation in maturing preadipocytes.

DISCUSSION:

These results demonstrate that EGCG can act directly to inhibit differentiation of preadipocytes and to induce apoptosis of mature adipocytes and, thus, could be an important adjunct in the treatment of obesity.

Эффекты ржаной хлеб, обогащенный экстрактом зеленого чая на вес, содержание и признаки метаболического синдрома после потери веса: Пилотное исследование.

Реферат обследованы ли включение экстракт зеленого чая, обогащенного ржаной хлеб (GTRB) в рационе может повысить потерю веса (WL) техническое обслуживание и контроль аномалии связанные с метаболическим синдромом (МС). Всего из 55 страдающих ожирением мужчин и женщин (средний возраст: 53.0±7,0 лет, Индекс Массы тела: 35.0±5,5 кг м.-2) были набраны. Исследование было простое слепое рандомизированное исследование конструкции и состоял из 8-недельного WL фазы с низкой энергией калорий диета, затем на 12 неделе вес техобслуживание (WM) фазы. В ходе WM этапе испытуемые были рандомизированы на две группы, получающие либо контроля ржаной хлеб (контрольная группа) или GTRB (группа вмешательства). Заглатывание 280 и 360 г GTRB ежедневно составляет 123,2 и 158.4 мг кофеина, и 188.3 и 242.1 мг эпигаллокатехин галлат, для женщин и мужчин, соответственно. После WL фазы, предметы потеряли 7.3±3,1 кг из их базовой линии, тело весом. GTRB потребление существенно не влияют на содержание WL-липопротеины высокой плотности-холестерина, триглицеридов и концентрации глюкозы. Хотя, это повлекло значительные различия (средняя разница [95% доверительный интервал]) между группами лечения в поддержании окружность талии (-1.22 см [-2.4, -0.02; P=.04]), результаты не были клинически значимыми. Тем не менее, проглатывание GTRB привело к сохранению снижение артериального давления (ад), а также доля субъектов критериям, MS после WM этапе была ниже в основной группе, чем в контрольной группе. Хотя GTRB расход не значительно улучшить WL обслуживания, это привело и к лучшему контролю ВР.

J Med Food. 2014 Dec 10. [Epub ahead of print]

Effects of Rye Bread Enriched with Green Tea Extract on Weight Maintenance and the Characteristics of Metabolic Syndrome Following Weight Loss: A Pilot Study.

Bajerska J1, Mildner-Szkudlarz S, Walkowiak J.

• 11 Department of Human Nutrition and Hygiene, Faculty of Food Sciences and Nutrition, Poznań University of Life Sciences , Poznań, Poland .

Abstract

Abstract We examined whether the incorporation of green tea extract enriched rye bread (GTRB) into the diet can improve weight loss (WL) maintenance and control of abnormalities linked to metabolic syndrome (MS). A total of 55 obese men and women (mean age: 53.0±7.0 years, body mass index: 35.0±5.5 kg m-2) were recruited. The study had a single-blind randomized study design and consisted of an 8-week WL phase with low-energy calorie diet, followed by a 12-week weight maintenance (WM) phase. During the WM phase, the subjects were randomized into two groups, receiving either the control rye bread (control group) or the GTRB (intervention group). The ingestion of 280 and 360 g GTRB provided daily totals of 123.2 and 158.4 mg caffeine, and 188.3 and 242.1 mg of epigallocatechin gallate, for women and men, respectively. After the WL phase, subjects lost 7.3±3.1 kg of their baseline body weight. GTRB intake did not significantly influence the maintenance of WL, high-density lipoprotein-cholesterol, triglycerides, and glucose concentrations. Although, it resulted in significant differences (mean difference [95% confidence interval]) between the treatment groups in the maintenance of waist circumference (-1.22 cm [-2.4, -0.02; P=.04]), the results were not clinically meaningful. Nevertheless, the ingestion of GTRB led to the maintenance of lower blood pressure (BP), also the proportion of subjects fulfilling the criteria of MS after the WM phase was lower in the intervention group than in the control group. Although GTRB consumption did not improve significantly the WL maintenance, it resulted in a better control of BP.

Катехин зеленого чая плюс кофеин добавок к высокобелковой диете не имеет никакого дополнительного эффекта на тело вес обслуживание после потери веса.

Зеленого чая (эпигаллокатехин галлат + кофеин) и белка каждого были показаны для улучшения тела вес обслуживание после потери веса.

Цель:

Мы исследовали влияние зеленого чая, кофеин, смесь добавлены high-protein (HP) диета на вес техобслуживание (WM) тела после потери веса в умеренно тучных субъектов.

Рандомизированное, плацебо-контролируемое, двойное слепое параллельное исследование было проведено в 80 избыточной массой тела и умеренным ожирением субъектов [возраст (среднее +/- SD): 44 +/- 2 y; Индекс Массы тела (ИМТ, кг/м(2)): 29.6 +/- 2.0] сопоставимы по полу, возрасту, ИМТ, рост, масса тела, и с привычно низкое потребление кофеина. Очень-low-energy diet вмешательства в течение 4 нед последовал 3 mo WM; в WM период пациенты получали зеленый чай, кофеин, смесь (270 мг эпигаллокатехин галлат + 150 мг, кофеина/сут) или плацебо в дополнение к адекватной белка (AP) диета (50-60 г белка/сут) или HP диетические (100-120 г белка/сут).

Результаты:

Предметы потеряли 7.0 +/- 1,6 кг, или на 8,2 +/- 2.0%, объемная масса (P < 0,001). В ходе WM фазы, WM, resting energy expenditure, и свободной от жира массы (FFM) увеличилась относительно как в HP группы и в AP + зеленый чай, кофеин, смесь группы (P < 0,05), тогда как дыхательный коэффициент и тела, жировая масса уменьшилась, все по сравнению с AP + плацебо. Сытость увеличилась только в HP групп (P < 0,05). Зеленый чай-кофеин смесь была эффективна только с AP диеты.

Вывод:

Зеленый чай-кофеин смеси, а также HP диеты, улучшение WM самостоятельно через термогенез, окисление жиров, жалея МСД, и, для HP диеты, сытость; возможный синергетический эффект не явились.

Am J Clin Nutr. 2009 Mar;89(3):822-30. doi: 10.3945/ajcn.2008.27043. Epub 2009 Jan 28.

Green tea catechin plus caffeine supplementation to a high-protein diet has no additional effect on body weight maintenance after weight loss.

Hursel R1, Westerterp-Plantenga MS.

Author information

• 1Maastricht University, Maastricht, The Netherlands. rick.hursel@hb.unimaas.nl

Green tea (epigallocatechin gallate + caffeine) and protein each were shown to improve body weight maintenance after weight loss.

OBJECTIVE:

We investigated the effect of a green tea-caffeine mixture added to a high-protein (HP) diet on weight maintenance (WM) after body weight loss in moderately obese subjects.

DESIGN:

A randomized, placebo-controlled, double-blind parallel trial was conducted in 80 overweight and moderately obese subjects [age (mean +/- SD): 44 +/- 2 y; body mass index (BMI; in kg/m(2)): 29.6 +/- 2.0] matched for sex, age, BMI, height, body mass, and with a habitually low caffeine intake. A very-low-energy diet intervention during 4 wk was followed by 3 mo of WM; during the WM period, the subjects received a green tea-caffeine mixture (270 mg epigallocatechin gallate + 150 mg caffeine/d) or placebo, both in addition to an adequate protein (AP) diet (50-60 g protein/d) or an HP diet (100-120 g protein/d).

RESULTS:

Subjects lost 7.0 +/- 1.6 kg, or 8.2 +/- 2.0%, body weight (P < 0.001). During the WM phase, WM, resting energy expenditure, and fat-free mass (FFM) increased relatively in both the HP groups and in the AP + green tea-caffeine mixture group (P < 0.05), whereas respiratory quotient and body fat mass decreased, all compared with the AP + placebo group. Satiety increased only in both HP groups (P < 0.05). The green tea-caffeine mixture was only effective with the AP diet.

CONCLUSION:

The green tea-caffeine mixture, as well as the HP diet, improved WM independently through thermogenesis, fat oxidation, sparing FFM, and, for the HP diet, satiety; a possible synergistic effect failed to appear.

Администрация биологически активная добавка ( N-oleyl-фосфатидилэтаноламина и эпигаллокатехин-3-галлат formula) улучшает соблюдение диеты в здоровых субъектов с избыточным весом: a randomized controlled trial.

Многие исследования показали, что N-oleyl-этаноламин (NOE), метаболит N-oleyl-фосфатидилэтаноламина (нету) и эпигаллокатехин-3-галлат (EGCG) ингибируют потребление пищи. Основной целью данного исследования было оценить эффективность 2 месяцев администрация жирной нету-EGCG комплекс (85 мг нету и 50 мг EGCG в капсуле) и его влияние на соблюдение диеты в здоровых, людей с избыточным весом. Вторичные конечные точки исследования было сравнение состава тела, метаболические параметры, ощущение аппетита, депрессивные симптомы и тяжесть переедания. С помощью параллельно-руки, двойной слепой, плацебо-контролируемый дизайн, 138 здоровых, женщин с избыточной массой тела (106) и мужчин (тридцать два) были случайным образом распределены в одну из двух групп: (1) группа лечения (семьдесят один пациентов: пятьдесят три самки, восемнадцать мужчин) принимать две капсулы в день устного дополнения или (2) в группе плацебо (шестьдесят семь больных: пятьдесят три самки, четырнадцать самцов). Обе группы наблюдали 3344 кДж/d ограничение энергии. Все параметры оценивались до начала и после 2 месяцев на дополнение. Отсев составил 6 % в неа-EGCG группы и 27 % в группе плацебо (P < 0,001). Лечение индуцированных значительный вес снижение в обеих группах ( - 3.28 кг - 2.67 кг в неа-EGCG и плацебо, соответственно); вес изменения существенно не различались между группами. Неа-EGCG лечения улучшение резистентности к инсулину (P < 0,001), ощущение чувства сытости (P < 0,05), депрессивные симптомы (P < 0.004) и тяжести переедания (P < 0.0001).

Br J Nutr. 2009 Feb;101(3):457-64. doi: 10.1017/S0007114508024008. Epub 2008 Jul 1.

Administration of a dietary supplement ( N-oleyl-phosphatidylethanolamine and epigallocatechin-3-gallate formula) enhances compliance with diet in healthy overweight subjects: a randomized controlled trial.

Rondanelli M1, Opizzi A, Solerte SB, Trotti R, Klersy C, Cazzola R.

Author information

• 1Section of Human Nutrition and Dietetics, Department of Applied Health Sciences, Faculty of Medicine, University of Pavia, Pavia, Italy. serv.nutrizione@asppavia.it

Abstract

Many studies have found that N-oleyl-ethanolamine (NOE), a metabolite of N-oleyl-phosphatidylethanolamine (NOPE), and epigallocatechin-3-gallate (EGCG) inhibit food intake. The main aim of this study was to evaluate the efficacy of 2 months of administration of an oily NOPE-EGCG complex (85 mg NOPE and 50 mg EGCG per capsule) and its effect on compliance with diet in healthy, overweight people. Secondary end-points of the study were to compare body composition, metabolic parameters, sensation of appetite, depressive symptoms and severity of binge eating. Using a parallel-arm, double-blind, placebo-controlled design, 138 healthy, overweight women (106) and men (thirty-two) were randomly assigned to one of two groups: (1) the treatment group (seventy-one patients: fifty-three females, eighteen males) taking two capsules per day of an oral supplement or (2) the placebo group (sixty-seven patients: fifty-three females, fourteen males). Both groups observed a 3344 kJ/d energy restriction. All parameters were assessed both before onset and after 2 months on the supplement. Dropout was 6 % in the NOPE-EGCG group and 27 % in the placebo group (P < 0.001). The treatment induced a significant weight reduction in both groups ( - 3.28 kg and - 2.67 kg in NOPE-EGCG and placebo, respectively); the weight changes were not significantly different between the groups. NOPE-EGCG treatment improved insulin resistance (P < 0.001), the sensation feelings of fullness (P < 0.05), depressive symptoms (P < 0.004) and severity of binge eating (P < 0.0001).

Может EGCG уменьшения жира в брюшной полости у тучных субъектов?

Чтобы оценить метаболические эффекты эпигаллокатехин галлат (EGCG) добавок в сочетании с программой регулярных аэробных упражнений в избыточной массой тела/ожирением женщин после менопаузы.

Методы:

Тридцать восемь избыточный вес или страдают ожирением женщин в постменопаузе, осуществляемые при умеренной интенсивности, звп. ходьба три раза в неделю в течение 45 мин при 75% возраст-прогнозируемое максимальное ЧСС (HR), и взял капсулы 150 мг ЭГКГ (Teavigo) или плацебо (лактоза) дважды в день в течение 12 недель. Параметры крови (липидов, глюкозы и инсулина) в крови, артериального давления, сердечного ритма, артериальной функции и антропометрия были оценены на 0, 6 и 12 нед. На wk 0 и 12, состав тела оценивали с помощью двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (DXA) и жира в брюшной полости оценивали по ДЕНСИТОМЕТРИИ и компьютерной томографии (КТ).

Результаты:

Окружность талии (p < 0,01), общего жира тела (p < 0.02), брюшной жир (DXA) (p < 0,01) и интра-абдоминальной жировой ткани (КТ) (p < 0,01) были снижены в обеих группах лечения, никакой разницы между плацебо и Teavigo. Teavigo значительно снизилась покоя ЧСС (p < 0,01) и снижение глюкозы в плазме у пациентов с нарушенной толерантностью к глюкозе (р < 0,05).

Выводы:

Умеренное потребление EGCG может улучшить состояние здоровья лишний вес лиц, проходящих регулярные физические упражнения, уменьшение ЧСС и концентрация глюкозы в плазме. Потеря жира в организме, однако, может потребоваться более высокое потребление EGCG, другие катехины или дополнение метаболических стимуляторов.

J Am Coll Nutr. 2007 Aug;26(4):396S-402S.

Can EGCG reduce abdominal fat in obese subjects?

Hill AM1, Coates AM, Buckley JD, Ross R, Thielecke F, Howe PR.

Author information

• 1ATN Centre for Metabolic Fitness, School of Health Sciences University of South Australia, GPO Box 2471, Adelaide, SA 5001, Australia.

To evaluate metabolic effects of epigallocatechin gallate (EGCG) supplementation when combined with a program of regular aerobic exercise in overweight/obese post-menopausal women.

METHODS:

Thirty-eight overweight or obese postmenopausal women exercised at moderate intensity, viz. walking three times per week for 45 min at 75% of age-predicted maximum heart rate (HR), and took a 150 mg capsule of EGCG (Teavigo) or placebo (lactose) twice daily for 12 weeks. Blood parameters (lipids, glucose and insulin), blood pressure, heart rate, arterial function and anthropometry were assessed at 0, 6 and 12 wk. At wk 0 and 12, body composition was assessed by dual energy X-ray absorptiometry (DXA) and abdominal fat was assessed by DXA and computed tomography (CT).

RESULTS:

Waist circumference (p < 0.01), total body fat (p < 0.02), abdominal fat (by DXA) (p < 0.01) and intra abdominal adipose tissue (by CT) (p < 0.01) were reduced in both treatment groups, with no difference between placebo and Teavigo. Teavigo significantly decreased resting HR (p < 0.01) and reduced plasma glucose in subjects with impaired glucose tolerance (p < 0.05).

CONCLUSIONS:

Moderate consumption of EGCG can improve the health status of overweight individuals undergoing regular exercise by reducing HR and plasma glucose concentrations. Loss of body fat, however, may require a higher intake of EGCG, other catechins or addition of metabolic stimulants.

................
................

In order to avoid copyright disputes, this page is only a partial summary.

Google Online Preview   Download