Физиологическая роль катехинов зеленого чая

Чай является вторым по популярности в мире напитком после воды. Традиционно выделяют черный чай, зеленый, улун, фруктовотравяной чай. 80% продаж приходится на черный чай, хотя полезные свойства зеленого чая значительно выше [1]. При производстве зеленого чая вместо процессов завяливания и ферментации (лежащих в основе производства черного чая) применяется тепловая обработка, обеспечивающая инактивацию окислительно-восстановительных ферментов. В результате такой обработки полифенолы, являющиеся мощным природным антиоксидантом и содержащиеся в листьях чайного куста, не подвергаются окислению до более сложных продуктов. К основным классам полифенолов растительного происхождения относятся гидроксибензойные и гидроксикоричные фенольные кислоты, флавоноиды (флаваны, катехины, антоцианы, изофлавоноиды, флаванолы, флавонолы, флавоны, флаванонолы), стильбены, лигнаны и др [2].

В листьях зеленого чая содержится примерно 36% полифенолов (30–42% сухого веса), представленных в основном катехинами [3]. Катехины являются наиболее восстановленной группой флавоноидов и, следовательно, обладают наивысшей степенью антиоксидантной активности, которая, с одной стороны, связана с их возможностью образовывать комплексы совместно с ионами тяжелых металлов, с другой стороны – действовать в качестве акцепторов свободных радикалов. В экстрактах зеленого чая обнаружено порядка десяти разновидностей катехинов, наиболее массово представленными из которых являются (–) – эпикатехин (ЭК) (6,4% всех катехинов), (–) – эпикатехин-3-галлат (ЭКГ) (13,6%), (–) – эпигаллокатехин (ЭГК) (19%) и (–) – эпигаллокатехин-3-галлат (ЭГКГ) (59%). На 100 граммов листьев зеленого чая приходится по содержанию 792±3 мг. ЭК, 1702±4 мг. ЭКГ, 1696±1 мг. ЭГК и 8295±2 мг. ЭГКГ [4]. Стоит отметить, что концентрация катехинов, содержащихся в экстракте зеленого чая, может варьировать и зависит в свою очередь от растворителя, температурного нагрева и продолжительности экстрагирования. Экспериментально установлено, что максимальная концентрация ЭГКГ, который в наибольшей степени обеспечивает целебные свойства зеленого чая, достигается при экстрагировании 35%-м раствором этанола при 90 °С в течение 60 минут [5].

По силе антиоксидантной активности катехины зеленого чая превышают таковую α-токоферола и аскорбиновой кислоты в 25–100 раз при сопоставимых условиях. Отмечено, что данная группа полифенолов способна снижать хрупкость и проницаемость капилляров, способствует нормализации тканевого дыхания, предотвращает развитие атеросклероза, активно участвует в обмене сложных белков, влияет на активность ферментов. В частности, ЭГКГ способен повышать минерализацию костной ткани, увеличивать активность ключевых ферментов остеогенеза, ингибировать активность остеокластов, а также повышать в организме синтез ферментов глутатион S-трансферазы, нейтрализующей продукты свободнорадикального окисления и осуществляющей детоксикацию ксенобиотиков, и тем самым тормозить развитие онкологических заболеваний [6–9].

Цель обзора – обобщение результатов основных исследований, выполненных преимущественно за последние пять лет, в которых приводятся доказательства, что катехины, содержащиеся в зеленом чае, способны улучшить качество жизни индивидуумов, страдающих патологиями различного генеза и сделать вывод о физиологической роли, значении и возможной сфере применения данных полифенолов.

Стратегия и методы поиска информации

Поиск исследований проводился в поисковых системах ScienceDirect и MEDLINE с использованием стратегии поиска, принятой в организации Кокрановского сотрудничества, по ключевым словам « catechins » и «green tea» , совместно с названием основных рассматриваемых патологий: «prostate cancer», «breast cancer», «colorectal cancer», «cardiovascular diseases», «neurodegenerative diseases», «obesity and metabolic syndrome», «viral and infectious diseases» . Кроме того, проводился поиск с использованием данных научной электронной библиотеки Elibrary . Язык публикаций – русский или английский. В анализ включали рандомизированные, контролируемые исследования, мета-анализы и обзоры, опубликованные в период 2016–2021 гг., полный текст которых находится в открытом доступе. Также в анализ был включен ряд исследований, опубликованных ранее 2016 г., имевших с точки зрения авторов большую научную ценность. Исключали из обзора зарубежные исследования, полный текст которых был опубликован не на английском языке либо отсутствовал в открытом доступе, работы, опубликованные ранее 2016 г. (за исключением работ, оставленных на усмотрение авторов), работы, в которых совместно с катехинами, участники принимали дополнительные биологически активные вещества природного происхождения. В результате поиска по ключевым словам, критериям включения/ исключения соответствовали 46 исследовательских работ. Дублирующие друг друга исследования в обзоре не представлены.

Анализ результатов

Самым мощным из известных антиоксидантов растительного происхождения является ЭГКГ [10], представляющий собой сложный эфир ЭГК и галловой кислоты, и обладающий ярко выраженными антиканцерогенными свойствами. Именно влиянием ЭГКГ были обусловлены положительные исходы подавляющего большинства рассмотренных нами исследований.

В исследовании Chang с соавт. показано, что употребление зеленого чая пациентами со злокачественными опухолями головы и шеи приводит к повышению содержания ЭГКГ в слюне примерно до 50 µМ и имеет связь с защитой нормальных клеток слюнной железы и снижением количества повреждений, индуцированных химиотерапевтическим воздействием γ-облучения [11].

В обзоре Shirakam с соавт. приводится ряд результатов эпидемиологических, клинических и экспериментальных исследований, также демонстрирующих противораковую активность компонентов зеленого чая [12]. Помимо антиоксидантной активности при исследовании клеточных культур, авторами была обнаружена вовлеченность чайных катехинов в механизмы регуляции клеточного цикла, ингибирования путей рецепторной тирозинкиназы и модуляции иммунной системы. Кроме этого, есть сведения о том, что ЭГКГ способен подавлять метастазы [13].

Л.М. Рапопорт с соавт. в своей работе обобщают ряд исследований, касающихся превентивной терапии рака предстательной железы [14] и демонстрирующих статистически значимое снижение риска развития данного заболевания при суточном потреблении зеленого чая не менее одного литра и подтверждающих способность катехинов тормозить прогрессирование данной разновидности рака. Даже у пациентов с локализованным раком предстательной железы, получавших на протяжении нескольких дней перед простатэктомией пищевые добавки, производимые из декофеинизированного зеленого чая и содержащие 65% ЭГКГ и 22% других катехинов, достоверно снижался уровень простат-специ-фического антигена в крови [15].

В мета-анализе Cui и соавт., основанном на двух слепых плацебо-контролируемых исследованиях, сообщалось, что катехины зеленого чая демонстрируют защитный эффект у пациентов с гистологически подтвержденными поражениями простаты, а именно – с интраэпителиальной неоплазией высокой степени и атипической мелкоацинарной пролиферацией [16]. Мета-анализ Guo с соавт. продемонстрировал, что более высокое потребление зеленого чая было линейно связано со снижением риска развития рака предстательной железы при употреблении более 7 чашек в день [17].

Bonuccelli с соавт. заявляют, что японский порошковый зеленый чай матча способен ингибировать размножение «раковых стволовых клеток» при раке молочной железы, воздействуя на митохондриальный метаболизм, гликолиз и множественные клеточные сигнальные пути и может иметь значительный терапевтический потенциал, достигаемый через метаболическое перепрограммирование раковых клеток [18]. Romano с соавт. обобщает ряд исследований, в которых также изучается влияние ЭГКГ на протекание рака молочной железы и делает вывод, что ЭГКГ блокирует клеточный цикл, модулирует сигнальные пути, влияющие на пролиферацию и дифференцировку клеток, индуцирует апоптоз, отрицательно модулирует различные этапы метастазирования и нацеливается на ангиогенез путем ингибирования транскрипции сосудистого эндотелиального фактора роста. Пероральное введение ЭГКГ при исследованиях in vivo , выполненных на мышах, приводит к снижению роста опухоли, а также к антиметастатическим и антиангиогенным эффектам в моделях ксенотрансплантатов и аллотрансплантатов животных [19]. Kuban-Jankowska с соавт. заявляют о том, кто катехины зеленого чая вызывают ингибирование тирозин-белковой фосфотазы нерецепторного типа (PTP1B) в раковых клетках молочной железы [20]. PTP1B регулируется окислительным стрессом и участвует в проонкогенных путях, ведущих к образованию рака молочной железы и является перспективной терапевтической мишенью при разработке методов лечения рака данной этиологии [21]. Авторами было обнаружено, что все четыре основных разновидности катехинов, содержащиеся в зеленом чае (ЭК, ЭКГ, ЭГК, ЭГКГ), могут снижать ферментативную активность фосфатазы PTP1B и жизнеспособность раковых клеток линии MCF-7. Наиболее эффективными ингибиторами жизнеспособности клеток MCF-7 в свою очередь оказались ЭГК и ЭГКГ.

Toden с соавт. исследовали химиосенсибилизирующие эффекты ЭГКГ в клетках, пораженных колоректальным раком, устойчивых к 5-фторурацилу, а также молекулярные механизмы, ответственные за химиопрофилактическую активность данного катехина [22]. ЭГКГ усиливал цитотоксичность, индуцированную 5-фторураци-лом и ингибировал пролиферацию в клеточных линиях, устойчивых к 5-фторурацилу, за счет усиления апоптоза и остановки клеточного цикла.

Кроме того, ЭГКГ подавлял экспрессию Notch1, Bmi1, Suz12 и Ezh2 и активировал самообновляющиеся супрессорные малые интерферирующие РНК, которые являются одними из ключевых путей, нацеленных на клетки колоректального рака, устойчивые к 5-фторурацилу. Авторы утверждают, что ЭГКГ может применяться в качестве дополнительного лекарственного средства на ряду с обычными химиотерапевтическими препаратами у пациентов с колоректальным раком.

В работе Pervin с соавт. описывается благотворное воздействие потребления зеленого чая на нейродегенеративные нарушения, такие как когнитивная дисфункция и потеря памяти [23]. Seidler с соавт. заявляют, что ЭГКГ способен разрушать белковые агрегаты в мозге, связанные с болезнью Альцгеймера [24]. В своей работе специалисты описали, каким образом ЭГКГ расщепляет фибриллы тау-белка, способные к образованию клубков, тем самым вызывая гибель нейронов, а также выявили другие молекулы, которые работают схожим образом, но эффективнее проникают в ткани мозга. Ide с соавт. заявляют, что помимо торможения болезни Альцгеймера, катехины способны также вызывать торможение развития и болезни Паркинсона [25]. Известно, что данные заболевания на молекулярном уровне обусловлены наличием в клетках амилоидных структур, фибриллообразных агрегатов белков, на основании чего данные патологии относят к группе прионовых болезней. В США запатентован способ использования экстрактов зеленого чая в целях лечения заболеваний подобного рода.

Помимо выраженного антиканцерогенного эффекта, исследователи связывают потребление зеленого чая с более низкой заболеваемостью и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний, включая дисфункцию сердца и кровеносных сосудов. Считается, что среди различных соединений, содержащихся в зеленом чае, именно катехины играют важную роль в благотворном воздействии на сердечно-сосудистую систему [26].

Yamagata с соавт. в своем обзоре обобщили ряд исследований, показывающих, что потребление зеленого чая обратно пропорционально частоте возникновения сердечно-сосудистых заболеваний. ЭГКГ, действуя как антиоксидант, вызывает высвобождение оксида азота (NO) и снижает продукцию эндотелина-1 в эндотелиальных клетках. ЭГКГ повышает биодоступность нормального NO за счет снижения уровня асимметричного диметиларгинина, представляющего собой метилированное производное аминокислоты L-аргинина и являющегося эндогенным ингибитором NO. Кроме того, ЭГКГ ингибирует повышенную экспрессию молекул адгезии, таких как молекула адгезии сосудистых клеток-1 и молекула межклеточной адгезии-1, и ослабляет адгезию моноцитов, а также предотвращает усиленный окислительный стресс посредством сигнального пути Nrf2/HO-1 [27]. Эти эффекты указывают на то, что ЭГКГ может предотвращать выработку активных форм кислорода, ингибировать воспаление и уменьшать апоптоз эндотелиальных клеток на начальных стадиях атеросклероза [28].

В проспективном исследовании по типу «случай-контроль», выполненном Ikeda с соавт., были изучены связи между концентрацией катехинов в плазме и риском сердечно-сосудистых заболеваний у японцев среднего возраста. Высокие уровни ЭГКГ в плазме были связаны со сниженным риском инсульта у некурящих мужчин; скорректированное отношение шансов (95% ДИ) для наивысшего показателя ЭГКГ в плазме и неопределяемого уровня составило 0,53 (0,29–0,98). Соответствующее ОШ для курящих мужчин составило 1,23 (0,75–2,16) [29].

В мета-анализе, выполненном Xu с соавт., включающем 31 исследование с участием 3321 индивидуума, показано влияние потребления зеленого чая на уровень липидов крови [30]. Авторами продемонстрировано снижение общего уровня холестерина: средневзвешенные различия между опытной и контрольной группой составили -4,66 мг/дл; ДИ 95%: от -6,36 до -2,96 мг/дл; p < 0,0001. Потребление зеленого чая не влияло на уровень холестерина липопротеинов высокой плотности (ЛПВП), однако наблюдалось снижение уровня триглицеридов по сравнению с контролем (средневзвешенные различия: -3,77 мг/дл; ДИ 95%: от -8,90, до -1,37 мг/дл; p = 0,15).

Momose с соавт. представили систематический обзор литературы, касающейся способности ЭГКГ зеленого чая снижать уровень холестерина липопротеинов низкой плотности (ЛПНП). При потреблении 107–856 мг/сут ЭГКГ в течение 4 – 14 недель, уровень холестерина ЛПНП у участников исследования снизился на 9,29 мг/дл (95% ДИ: 12,27–6,31) Авторы пришли к выводу, что потребление ЭГКГ привело к значительному снижению уровня холестерина ЛПНП вне зависимости от исходного уровня холестерина и суточной дозы ЭГКГ, а величина эффекта незначительно зависела от исходного уровня липидов у субъектов [31].

Kaihatsu с соавт. демонстрируют противовирусный механизм действия ЭГКГ и сложных эфиров жирных кислот в отношении широкого спектра ДНК-вирусов и РНК-содержащих вирусов [32]. Авторы заявляют, что ЭГКГ способен подавлять инфекцию на ранней стадии путем вмешательства в мембранные белки вируса.

Аналогичные выводы делает Xu с соавт [33], обобщая в своем обзоре значительное количество исследований, касающихся противовирусной активности катехинов зеленого чая. Furushima с соавт. сообщают, что данные полифенолы способны ингибировать адсорбцию вируса гриппа и подавлять репликацию и активность нейраминидазы, а также повышать иммунитет против вирусной инфекции, приводя в качестве доказательств ряд эпидемиологических исследований, демонстрирующих снижение заболеваемости гриппом у индивидов, регулярно употребляющих зеленый чай. Авторы заявляют, что полоскание горла зеленым чаем, содержащим катехины, способно защитить от развития гриппозной инфекции [34]. Подобные выводы делают в своей работе Rawangkan с соавт. на основании проведенного мета-анализа, включающего восемь исследований с 5048 участниками, в которых изучалось влияние потребления катехинов зеленого чая на профилактику гриппа [35].

Henss с соавт. исследовали противовирусную активность ЭГКГ относительно инфекции тяжелого острого респираторного синдрома коронавирус-2 (SARS-CoV-2). ЭГКГ блокировал проникновение не только SARS-CoV-2, но и псевдотипированных лентивирусных векторов MERS- и SARS-CoV и ингибировал вирусные инфекции in vitro . Механически наблюдалось ингибирование взаимодействия спайк-рецептора SARS-CoV-2. Авторы заявляют, что ЭГКГ может подойти в качестве ведущей структуры для разработки более эффективных препаратов против COVID-19 [36]. Nishimura с соавт. in vitro удалось показать, что экстракты зеленого чая эффективно способны инактивировать коронавирус-2 (SARS-CoV-2) дозозависимым образом. Десятикратные серийно разведенные растворы реагента катехиновой смеси зеленого чая смешивали с вирусной культуральной жидкостью в объемном соотношении 9:1 соответственно и инкубировали при комнатной температуре в течение 5 мин. Раствор катехинового реагента 10 мг/мл снижал титр вируса на 4,2 log, а раствор 1,0 мг/мл – на 1 log. Таким образом, катехины могут иметь потенциал для подавления инфекции SARSCoV-2 [37].

Кроме этого полифенолы представляют собой старейшую и наиболее распространенную форму альтернативных методов лечения и профилактики ожирения. В настоящее время потребление биоактивных соединений природного происхождения среди населения увеличивается в связи с высокой стоимостью, наличием потенциальных побочных эффектов и ограниченных преимуществ доступных в настоящее время фармацевтических препаратов [38]. А поскольку путь окислительного стресса является одним из вероятных механизмов этиологии метаболического синдрома, антиоксидантные эффекты катехинов зеленого чая могут лечь в основу новой стратегии преодоления данной патологии [39].

В ретроспективном анализе, выполненном Hibi с соавт., объединяющем шесть исследований, показана эффективность катехинов зеленого чая для снижения риска абдоминального ожирения и метаболического синдрома у лиц с ожирением и избыточным весом. Потребление напитков, содержащих катехины, в течение 12 недель значительно снизило общую площадь жировых отложений (-17,7 см2, 95% ДИ: от -20,9 до -14,4), площадь висцерального жира (-7,5 см2, 95% ДИ: от -9,3 до -5,7), площадь подкожного жира (-10,2 см2, 95% ДИ: от -12,5 до -7,8), массу и индекс массы тела, а также окружность талии; помимо этого значительно улучшились показатели артериального давления [40]. При разделении участников исследования на группы, характеризующиеся преметаболическим и метаболическим синдромами, наибольшие различия были показаны в группе с метаболическим синдромом по сравнению с группой плацебо (ОШ = 1,67, 95% ДИ: 1,08–2,57).

В рандомизированном клиническом исследовании с участием 70 женщин с подтвержденным диагнозом метаболического синдрома, зеленого чая на показатели данной патологии. Женщин одной группы (группа исследования) просили выпивать три порции зеленого чая по 200 мл утром, в полдень и вечером в течение восьми недель, в то время как женщин контрольной группы попросили выпивать такое же количество теплой воды по тому же графику. Антропометрические показатели, артериальное давление, уровень сахара в крови, липидный профиль, диета и физическая активность оценивались в начале и в конце исследования. Регулярное употребление зеленого чая на протяжении восьми недель значительно улучшило антропометрические показатели, артериальное давление, уровень сахара в крови и липидный профиль у женщин группы исследования. Независимый t-критерий показал, что вес (p = 0,001), индекс массы тела (p = 0,001), окружность талии (p < 0,001), соотношение талии и бедер (p = 0,02), систолическое артериальное давление (p = 0,04), уровень глюкозы в крови натощак (p = 0,01) и липопротеидов низкой плотности (p = 0,03) изменились значительно сильнее в группе женщин, принимавших зеленый чай, чем в контрольной группе. Межгрупповых различий не наблюдалось в показателях диастолического артериального давления, уровнях триглицеридов, общего холестерина и ЛПВП (p > 0,05) [41].

В работе Chatree с соавт. показано, что ЭГКГ способен снижать уровень триглицеридов в плазме, артериальное давление и уровень кис-спептина (гормона, продуцируемого гипоталамусом) в сыворотке у людей с ожирением [42]. Результаты данного исследования демонстрируют, что по сравнению с исходными значениями, ЭГКГ значительно снижал уровни триглицеридов в плазме натощак (p < 0,05), систолическое и диастолическое артериальное давление (p < 0,05) и уровни кисспептина в сыворотке (p < 0,05) после восьми недель приема добавки. Вместе с этим не было выявлено снижения массы тела, индекса массы тела, уменьшения окружности талии и бедер, а также снижения общей массы или процентного содержания жира в организме по сравнению со значениями, зафиксированными на момент начала исследования.

Регулярное употребление зеленого чая также связывают с защитой от ультрафиолетового (УФ) излучения. Ряд исследований показали, что регулярное потребление катехинов увеличивает минимальную дозу облучения, необходимую для возникновения эритемы. Исследования, проводимые Zhang с соавт., касающиеся способности катехинов защищать кожу от УФ-излучения продемонстрировали, что данные полифенолы способны повысить фотостабильность и протектив-ные свойства эпидермиса от УФ-лучей [43]. Проанализировав шесть рандомизированных контролируемых исследований с участием здоровых добровольцев (в общей сложности 100 человек), в которых катехины зеленого чая принимались перорально на протяжении 6–12 недель, Kapoor с соавт. сообщают, что катехины зеленого чая защищают кожу от эритемного воспаления даже при повышенной минимальной эритемной дозе (МЭД) УФ излучения. Результаты мета-анализа подтверждают высокую эффективность перорального приема катехинов зеленого чая при эритематозном ответе, вызванном низкоинтенсивным УФ излучением (диапазон МЭД 1,25–1,30), по сравнению с плацебо, (p = 0,002); SMD (стандартизированная разница средних показателей): -0,35; 95% ДИ, от -0,57 до -0,13; I2 = 4%, p = 0,40) в модели со случайными эффектами [44].

Таким образом пероральные добавки с катехинами зеленого чая являются привлекательной стратегией фотозащиты у здоровых людей и могут применяться в качестве дополнительного фактора защиты кожи от эритемного воспаления на ряду с местными солнцезащитными средствами.

Bae с соавт. в своей работе обобщает многочисленные исследования, направленные на изучение активности катехинов и их применения в различных отраслях (пищевой, косметической, фармацевтической и других видах промышленности [45]. В работе Goyal с соавт. показано, что экстракты зеленого чая значительно снижают уровень Streptococcus mutans в слюне и на поверхности зубов [46].

Также были найдены исследования, в которых показано, что полифенолы зеленого чая способны преодолевать гематоэнцефалический барьер и защищать нейроны [47], обладают противомикробным эффектом против большинства бактерий полости рта, а также способны улучшать здоровье ротовой полости за счет повышения активности местных пероксидаз, предотвращать развитие и прогрессирование пародонтита, снизить эрозию дентина и способствовать сохранности зубов [48].

Заключение

Зеленый чай является не только популярным тонизирующим напитком, но и важным средством профилактики и лечения заболеваний, в патогенезе которых важную роль играет свободнорадикальное окисление и оксидативный стресс. Мощнейшие антиоксидантные и антиканцерогенные свойства катехинов данного напитка могут найти применение в комбинированном лечении многочисленных заболеваний, сопровождающихся усилением окислительных процессов. В качестве сопутствующей терапии потребление данных полифенолов может иметь место при лечении злокачественных опухолей (во время курса лучевой или химиотерапии, вирусных, инфекционных, сердечно-сосудистых и нейродегенеративных заболеваний, использоваться в качестве дополнительной защиты кожи от действия УФ излучения и лечении других патологий указанной этиологии.