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在全世界很多商品茶中都检测到了环境污染物多环芳烃(Polycyclic aromatichydrocarbons,PAHs)的存在,它们对茶叶品质安全和消费者的健康都具有潜在的威胁.茶叶中的PAHs以低环低毒类为主,目前关于此类PAHs的细胞毒性和对人体危害机制的研究较少。本文以茶叶中含量最高的三环芳烃菲(Phenanthrene,PA)为研究对象,通过水培茶(Camellia Sinensis)苗实验,与自由基反应的实验以及离体细胞实验得出:茶叶中的PA含量处于比较安全的范围,但可能对在高浓度PA环境中的工作人员产生潜在威胁:常温下PA不会与活性氧自由基发生链式反应；绿茶多酚(Green tea polyphenols,GTP)可以在一定浓度下拮抗PA引起的细胞毒性。
1.通过7天的茶苗水培实验,测定了根系在受到PA污染时茶鲜叶中抗氧化酶和主要化学成分的变化。在水培过程中,茶鲜叶中的PA含量逐渐升高至17.5μg／kg。多酚氧化酶(Polyphenol oxidase,PPO)和超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性以及水浸出物、氨基酸、咖啡碱、多酚和总糖的含量表现出先升高后降低的趋势,而过氧化物酶(Peroxidase,POD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)和蛋白质含量的变化趋势则相反。第7天时,所有的化学成分都降低至对照的71％～96％,表明PA污染有可能损害到茶叶的品质。线性相关分析表明,茶鲜叶中PPO、POD和CAT的活性,以及多酚含量,与鲜叶中的PA浓度成显著相关。叶片涂抹实验结果表明PA可通过叶面进入茶叶,并聚集在叶片表面的细胞间隙。
2.PA与自由基的生成相关性实验中发现,PA可与DPPH自由基和H2O2活性氧发生反应,但不会由此引发链式反应形成大量自由基,表明PA中的苯环结构相对比较稳定,不易被开环断裂。所以推测PA产生体内毒性主要应来自于自身代谢时产生的自由基。
3.检测了人胚肺成纤维细胞株HFL-1中GTP对PA的细胞毒性的拮抗作用。完全析因设计实验证明GTP可显著解除PA对正常细胞的生长抑制，中效法模型显示当抑制率约低于50％时,PA和GTP两者对细胞生长表现为拮抗效应。凋亡实验和细胞周期检测结果表明PA显著影响了细胞周期并引发细胞死亡,GTP降低了PA胁迫下的HFL-1细胞的死亡率,然而GTP并没有影响PA引起的细胞周期的变化。
在细胞氧化代谢机理方面,GTP和EGCG都能有效恢复HFL-1细胞中由PA引发的过量的ROS、线粒体膜电位的降低和抗氧化酶的活性,其中ROS量降低了17.6％～38.1％,与阴性对照无显著差异,线粒体膜电位升高了41.1％～68.4％,但仍比阴性对照组低30.1％～46.2％,而在不同的GTP或EGCG浓度下,抗氧化酶活性变化范围可比PA处理组降低49.4％至升高50.6％。
4.文中还用人肺腺癌细胞株SPC-A-1对上述结果做了相应的研究比较。通过对癌细胞处理后的IC50值发现,GTP对SPC-A-1细胞生长的抑制作用小于HFL-1细胞,而EGCG和PA则相反,且EGCG的抑制效果介于GTP和PA之间,但它们的互作效应则起到了一定的促生长作用。凋亡实验和细胞周期检测结果表明GTP、EGCG和PA联合作用后显著降低了癌细胞的生长率,并使癌细胞在合成前期和DNA合成期受到阻滞。
对细胞氧化损伤作用机理的研究发现,低浓度的GTP和EGCG对PA处理的癌细胞起到保护作用,而高浓度的则加速了其损伤。与阳性对照相比,ROS从降低了21.9％至增加了41.7％；线粒体膜电位升高了29.6％～159.7％；抗氧化酶活性变化范围从下降了27.9％至升高了73.2％.由此可见,PA通过破坏抗氧化酶系统对癌细胞产生较强的杀伤力,而加入GTP和EGCG后,在不同浓度下会起到保护癌细胞或促进其死亡的作用。这个研究一方面说明GTP和EGCG可以双向产生对癌细胞的毒性,另一方面也发现药物浓度对于癌细胞产生不同的作用。