不同EGCG-β-LG纳米粒肿瘤抑制活性差异的机理

(-)-epigallocatechin gallate (EGCG) in green tea is a potential compound possessing activity of anti-cancers. Developing EGCG into a clinical medicine is one of major tasks in the research of tea sciences while the improvement of the stability and bioavailability of EGCG is the key for the clinical application of EGCG since it severely degrades and must be at relatively high concentrations to influence cell processes associated with cancers. Our previous experiments show that EGCG-β-lactoglobin nanoparticles (EGCG-β-LG nanoparticles，ELNPs) possess significantly stronger anti-tumor activity on hepatoma H22 cells transplantation tumor than EGCG. But ELNPs with different diameter and surface morphology exhibited large difference of anti-tumor activity. Therefore, study on mechanism on difference of anti-tumor activity of various ELNPs has important scientific significance for the preparation of ELNPs with high stability and bioavailability. This project will investigate the effect of size and apparent structure of ELNPs on cellular uptake, the differences of the nanoparticles in regulating expression level of 67kD laminin receptor (67LR) which is the key protein in signal transduction pathways of tumor cell growth and the release difference of EGCG from the nanoparticles in vivo, on the basis of screening of tumor cell lines inhibited by ELNPs. The results will help us to understand the mechanism why various ELPs possess different tumor-inhibiting activity, which will provide the knowledge on EGCG-β-LG nanoparticles with high stability and bioavailability for clinical application.

绿茶中的EGCG是一种潜在的抗癌活性成分，将其开发成抗癌药物是茶学研究的重要目标之一。然而，EGCG在体温作用下有严重降解，且须在较高的浓度下才能作用于疾病相关的细胞进程，故提高EGCG稳定性和生物利用度是难题之一。我们前期的动物实验表明，EGCG-β-LG纳米粒(ELNP)对小鼠H22肝癌细胞移植瘤抑制活性比EGCG大大提高，但不同的ELNP的肿瘤抑制活性差异较大。因此，研究不同ELNP肿瘤抑制活性差异的机理，对制备高EGCG稳定性和高EGCG生物利用度的ELNP具有重要的科学意义。本项目在进一步筛选ELNP具有强作用效果的肿瘤细胞基础上，从纳米粒的尺寸与表观结构对不同ELNP进入细胞的差异、不同ELNP影响信号传导通路67kD层连蛋白受体的差异、动物体内不同ELNP释放EGCG的差异等几个方面探讨不同ELNP肿瘤抑制活性差异的机理，为高活性EGCG纳米粒的制备与应用提供科学依据。

β-乳球蛋白（β-LG）是牛奶中乳清蛋白的主要成分，可作为优良的包埋材料用于生物活性物质的包埋。应用纳米技术用β-LG对儿茶素进行包埋可有效提高儿茶素的稳定性和生物利用率。本项目研究了EGCG与β-LG之间的相互作用，制备了EGCG-β-LG纳米粒（Eβ-NPs）和3-巯基己醇-EGCG-β-LG纳米粒（MEβ-NPs），比较了它们对不同肿瘤细胞的增殖抑制活性差异；通过体外试验和动物体内试验，探明了Eβ-NPs 和MEβ-NPs纳米粒的对肿瘤细胞增殖差异性及抑制机理。主要结论如下：. 1．EGCG对β-LG产生荧光猝灭，猝灭过程为静态，是一放热过程；热力学参数和分子对接结果显示，EGCG和β-乳球蛋白主要为疏水相互作用，其次是氢键和静电作用。. 2．Eβ-NPs和MEβ-NPs对人体黑色素瘤A375、TE-1、HepG2有较好的增值抑制活性，用Eβ-NPs 和MEβ-NPs处理的A375、TE-1、HepG2肿瘤细胞，细胞凋亡率明显上升，细胞的Caspase-3和Caspase-9活性显著提高。Akt在Eβ-NPs和MEβ-NPs诱使细胞凋亡过程中发挥着关键性调控作用。二者能减少磷酸化Akt，一方面使p21上升，Cyclin E和CDK2表达量下降，促使细胞周期被阻滞；另一方面使Bax表达升高、Bcl-2下降，诱导细胞凋亡的信号产生，促使凋亡的发生。. 3. 裸鼠荷瘤实验表明， MEβ-NPs抑瘤作用是Eβ-NPs的约1.5倍，是EGCG的2倍。其体内肿瘤抑制率可到50%以上。. 4. 所有测试指标表明，MEβ-NPs、Eβ-NPs、EGCG抗肿瘤的机制一致，仅仅是作用的效果有差异。据此推测，用β-LG对EGCG进行纳米化形成的不同的纳米粒的抗肿瘤活性的差异主要是不同的纳米粒对EGCG免受氧化降解的保护作用不同所致。. . 以上研究结果可为高活性EGCG纳米粒的制备与应用提供科学依据。