Tiềm năng của Epigallocatechin Gallat (EGCG) từ cây chè Việt Nam trong chăm sóc sức khỏe

Epigallocatechin gallat (EGCG) là một gallat ester gồm 2 cấu tử: acid gallic và epigallocatechin với cấu trúc phân tử cụ thể như hình sau:

Hình 1. Cấu trúc phân tử epigallocatechin gallat [1]

Công thức phân tử: C₂₂H₁₈O₁₁

Tên đồng nghĩa: epigallocatechin 3-gallat, epigallocatechin-3-monogallat.

Khối lượng phân tử: 458,4 g/mol.

LogP: 1,2

Nhiệt độ nóng chảy: 140 – 142 ^oC

Độ tan: 0,3 mg/ml trong nước, tan tốt trong ethanol, ít tan trong dung môi kém phân cực như ether, chloroform.

Tác dụng sinh học của epigallocatechin gallat

Tác dụng làm lành vết thương

Quá trình làm lành vết thương trên da gồm 4 giai đoạn tuần tự và chồng chéo: cầm máu, viêm, tăng sinh, và tái tạo mô, liên quan đến nhiều loại tế bào (bạch cầu, nguyên bào sợi, tế bào sừng) và một số yếu tố như cytokin, chemokin, yếu tố tăng trưởng và enzym.  EGCG tham gia vào ba giai đoạn làm lành vết thương bao gồm cầm máu, viêm và tăng sinh với những vai trò cụ thể như sau:

Bảng 1. Vai trò của epigallocatechin gallat trong quá trình làm lành vết thương

Tác dụng của EGCG trên vết thương hình thành thông qua nhiều cơ chế, bao gồm:

Cơ chế thông qua tác dụng chống oxi hóa: Nồng độ ROS thấp có lợi cho việc kích hoạt các con đường truyền tín hiệu tế bào và quá trình hình thành mạch máu, trong khi nồng độ ROS cao gây ra stress oxy hóa và làm suy yếu quá trình sửa chữa mô, dẫn đến vết thương mãn tính không lành kèm theo tình trạng viêm [12]. Tác dụng chống oxy hóa của EGCG trong quá trình lành vết thương trên da đã được chứng minh trong các nghiên cứu trên tế bào và trên mô hình động vật. H₂O₂, bức xạ UV và thuốc thử hóa học, có thể được sử dụng để gây ra stress oxy hóa cho các tế bào da [7, 21, 33].

Cơ chế thông qua khả năng chống viêm: Viêm đóng vai trò quan trọng trong việc chống lại các tác nhân gây bệnh và chữa lành vết thương trên da. Bảng 2 cho thấy tác dụng chống viêm của EGCG và khả năng băng vết thương của nó.

Bảng 2. Tác dụng chống viêm, hình thành mạch, khả năng che phủ vết thương của của EGCG và các dạng bào chế chứa EGCG

 Cơ chế thông quá tác dụng kháng khuẩn: Giảm nhiễm trùng do vi khuẩn là một con đường hiệu quả để đẩy nhanh quá trình lành vết thương. Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus và Escherichia coli là những vi khuẩn phổ biến có trong vùng vết thương [10, 11, 20]. Cơ chế kháng khuẩn của EGCG trong quá trình lành vết thương trên da, bao gồm tác dụng kháng khuẩn đối với vi khuẩn và tác dụng ức chế sự hình thành màng sinh học.

Cơ chế thông qua tác dụng hình thành mạch: Sự hình thành mạch máu là quá trình hình thành mạng lưới phân nhánh mới, được trung gian bởi nhiều yếu tố thúc đẩy và ngăn cản sự hình thành mạch máu [2]. Các phương pháp điều trị tại chỗ bằng kem có chứa EGCG đã tác động đến biểu hiện của VEGF, có lợi cho việc ngăn ngừa chứng giãn mạch máu [24], làm giảm VEGFA ở cả mức độ phiên mã và protein sau 1–2 tuần đầu tiên so với nhóm đối chứng dùng giả dược [31].

Tác dụng chống oxi hóa

EGCG có khả năng loại bỏ các ion gốc tự do và tăng hoạt động của các enzym chống oxi hóa, tác dụng này đã được chứng minh trên các thử nghiệm in vitro và in vivo. Nồng độ quét 50% gốc tự do DPPH của EGCG là 5,5 µM) [19], ức chế quá trình oxi hóa trên tế bào Caco-2 ở nồng độ 0,1 - 1µM [9], và ngăn cản sự gia tăng các dấu hiệu tổn thương oxy hóa như ở chuột già với liều 100 mg/kg trọng lượng cơ thể trong 30 ngày [16].

Tác dụng chống ung thư

EGCG được cho là có tác dụng ngăn chặn sự di chuyển và xâm lấn của tế bào ung thư bằng cách giảm metalloproteinase-2 và matrix metalloproteinase-9 ở chất nền [4]. EGCG điều hòa miR-1 trên tế bào ung thư xương [34], hiệu quả trong việc phòng ngừa ung thư tiền liệt tuyến ở những bệnh nhân bị tăng sinh biểu mô tuyến tiền liệt mức độ cao với liều 600 mg/ngày [3], và ức chế hoạt động của các CKI trong thử nghiệm ức chế tế bào ung thư ống tụy (PDCA) [17].

Tác dụng bảo vệ tế bào thần kinh:

EGCG được xem là một hoạt chất tiềm năng trong hỗ trợ điều trị bệnh alzheimer. EGCG chống lại độc tính tế bào thần kinh do Aβ gây ra [22], ức chế acetylcholinesterase [49], ức chế sự kết tụ của protein tau thành các oligome độc ​​hại [32] và cải thiện đáng kể về khả năng học tập nhận thức không gian ở chuột.

EGCG cũng là một hoạt chất tiềm năng trong điều trị trong điều trị bệnh parkinson. Ở liều 2-10 mg/kg, EGCG làm giảm đáng kể tình trạng mất tế bào thần kinh DA ở SN và cũng ngăn ngừa sự suy giảm mức protein DA ở thể vân và tyrosine hydroxylase [28][64].

Tác dụng giảm cân

EGCG được cho là có tác dụng giảm cân dựa vào các cơ chế: (1) giảm lượng calo nạp vào, (2) kích hoạt AMPK ở gan, cơ xương và mô mỡ trắng. Từ đó EGCG giúp giảm trọng lượng mô mỡ, ảnh hưởng đến các đặc điểm lipid huyết thanh, bao gồm nồng độ triglyceride, cholesterol (CHOL) và lipoprotein tỷ trọng cao và thấp CHOL (HDL-C, LDL-C), tăng bài tiết axit béo tự do từ phân [38]. Trên một thử nghiệm lâm sàng, EGCG đã thể hiện được khả năng giảm đáng kể LDL-cholesterol và triglyceride sau 12 tuần trên nhóm phụ nữ béo phì có độ tuổi từ 16 đến 60 [25].

Tác dụng hạ đường huyết

EGCG có thể cải thiện đáng kể hình thái của các mô tụy ở chuột mắc bệnh tiểu đường, điều hòa giảm lượng đường trong máu và tăng thụ thể insulin (IR), chất nền thụ thể insulin (IRS1 và IRS2) biểu hiện trong gan, giảm sự tích tụ AGE-RAGE trong các mô tụy cũng như trong yếu tố phiên mã hạt nhân-κB (NF-κB). Ở liều 300 mg EGCG mỗi ngày trong 8 tuần, EGCG giúp giảm đáng kể đường huyết lúc đói trên bệnh nhân đái tháo đường type 2 [22].

Sinh khả dụng của epigallocatechin gallat

Sinh khả dụng đường uống của epigallocatechin gallat [8]

Hình 2. Đặc điểm sinh khả dụng của EGCG

Về hấp thu: EGCG là một aglycon, do đó, sự hấp thu của EGCG không bị ảnh hưởng bởi quá trình tiêu hóa glucosidase ở ruột non. EGCG có thể được hấp thu trực tiếp qua bề mặt ruột. Sự hiện diện của thức ăn và thuốc trong khoang ruột cũng ảnh hưởng đến sự hấp thu. Sinh khả dụng đường uống của EGCG tương đối thấp, nồng độ trong huyết tương thấp hơn 5 – 50 lần so với nồng độ có hoạt tính sinh học hiệu quả trong nghiên cứu trong ống nghiệm. Trong một nghiên cứu, viên nén chứa 42,9 mg EGCG được sử dụng trên người theo đường uống, nồng độ huyết tương tối đa trung bình của EGCG là 42,8 ng/ml. Quá trình hấp thu bị ảnh hưởng bởi các protein vận chuyển, có thể bị đẩy ra bởi MRP, được biểu hiện trong mô hình tế bào đơn lớp Caco-2. Cơ chế này bị vô hiệu hóa khi tăng liều dùng. EGCG có thể ảnh hưởng đến sự hấp thu của các thuốc khác, đồng thời một số thuốc khác và thức ăn cũng ảnh hưởng đến sự hấp thu EGCG. EGCG ổn định trong điều kiện có tính acid như trong dạ dày nhưng không ổn định ở độ pH cao hơn trong ruột.

Về chuyển hóa: EGCG chủ yếu được chuyển hóa bằng các quá trình liên hợp pha 2 thông qua quá trình methyl hóa, sunfat hóa và glucuronid hóa trong ruột và gan sau khi uống. Quá trình glucuronid hóa và sunfat hóa chủ yếu xảy ra ở ruột, trong khi quá trình glucuronid hóa, sunfat hóa và methyl hóa xảy ra ở gan. Một số liên hợp được methyl hóa thêm. Glucuronid hóa và sunfat hóa có thể làm tăng độ phân cực của catechin để tăng độ hòa tan và tạo điều kiện đào thải chúng qua nước tiểu.

Một lượng lớn EGCG được phân hủy thêm bởi hệ vi sinh vật trong ruột kết, được tái hấp thu vào huyết tương và đào thải qua nước tiểu. Các chất phân hủy catechin chính là acid phenylvaleric và phenylvalerolactone. Chúng có thể được chuyển hóa thêm và rút ngắn thành acid phenolic và acid thơm C6-C1, sau đó được tái hấp thu để đi vào tuần hoàn và bài tiết qua nước tiểu.

Về phân bố: Hầu hết các nghiên cứu phân bố được tiến hành trên loài gặm nhấm. Trong một nghiên cứu, polyphenol trà xanh (0,6%) đã được dùng cho chuột trong 8 ngày. Tổng nồng độ EGCG trong ruột già, thực quản và bàng quang là 1,1; 0,61 và 0,44 micromol trong khi thận, tuyến tiền liệt, lá lách, gan và phổi không được phát hiện. Trong một nghiên cứu kéo dài 12 ngày trên chuột, Tmax của EGCG trong phổi và gan là 4 ngày.

Bên cạnh đó, EGCG được quan sát thấy có thể phân bố vào nhiều mô mắt khác nhau bao gồm dịch thủy dịch, dịch kính, màng mạch-củng mạc, võng mạc, thủy tinh thể và giác mạc. Liều cao EGCG dẫn đến sự gia tăng đột biến EGCG lắng đọng trong các mô mắt và khiến võng mạc chuyển sang trạng thái oxy hóa và làm giảm tác dụng chống apoptosis.

Về thải trừ: Catechin chủ yếu được đào thải qua bài tiết qua nước tiểu và mật. Catechin không galloylat chủ yếu được bài tiết qua nước tiểu dưới dạng hợp chất gốc và hợp chất liên hợp. Catechin galloylat chủ yếu được bài tiết qua bài tiết qua mật vào đại tràng.
Tính thấm qua da của epigallocatechin gallat

Một nghiên cứu kiểm tra khả năng thấm qua da của epigallocatechin gallat từ nhũ tương dầu/nước và gel chứa 1% hoạt chất được tiến hành. Theo báo cáo này, tỷ lệ epigallocatechin gallat khuếch tán từ nhũ tương và gel vào lớp sừng lần lượt đạt 36,1 % và 35,5 %. Tuy nhiên, lượng EGCG từ nhũ tương thấm vào vùng sâu hơn so với EGCG từ gel [25].

Trong một nghiên cứu khác, khi kiểm tra tính thấm của EGCG từ một sản phẩm mỹ phẩm kết hợp EGCG và quercetin trên mô hình Franz cell, nhóm nghiên cứu nhận thấy phần lớn EGCG lưu lại ở lớp sừng (0,87 μg/cm²), cao hơn đáng kể so với nồng độ EGCG tìm thấy trong lớp biểu bì sống (0,54 μg/cm²) và trong lớp hạ bì (0,38 μg/cm²) [6].

Trữ lượng epigallocatechin gallat ở Việt Nam

Việt Nam là một trong các quốc gia hàng đầu trong ngành công nghiệp chè. Theo Agro.gov.vn, diện tích trồng chè ở Việt Nam hiện nay được ức tính vào khoảng 125.000 – 130.000 ha, tập trung chủ yếu tại các tỉnh miền núi phía bắc như Thái Nguyên, Phú Thọ và một số khu vực ở Tây Nguyên như Lâm Đồng. Theo Cục trồng trọt – Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, sản lượng chè của Việt Nam năm 2023 ước tính đạt gần 200.000 tấn chè khô, lượng xuất khẩu đạt hơn 120.000 tấn chủ yếu ở dạng chè xanh, xếp thứ 5 trên thế giới.

Ngoài sản phẩm chính là chè búp, mỗi năm ngành công nghiệp chè của Việt Nam thải ra khoảng 1 triệu tấn chè vụn và lá chè khô. Các phụ phẩm này chứa khoảng 3 – 5% EGCG. Ước tính hàng nghìn tấn EGCG có thể được tinh chế từ lượng phụ phẩm này tạo nguồn nguyên liệu chủ động cho ngành công nghiệp dược phẩm, thực phẩm và mỹ phẩm trong nước và xuất khẩu.

Tài liệu tham khảo

1. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Epigallocatechin-Gallate.

2. Angelo, Laura S và Kurzrock, Razelle %J Clinical cancer research (2007), "Vascular endothelial growth factor and its relationship to inflammatory mediators". 13(10), tr. 2825-2830.

3. Bettuzzi, Saverio và các cộng sự. (2006), "Chemoprevention of human prostate cancer by oral administration of green tea catechins in volunteers with high-grade prostate intraepithelial neoplasia: a preliminary report from a one-year proof-of-principle study". 66(2), tr. 1234-1240.

4. Chen, Shao‑Jun và các cộng sự. (2016), "Epigallocatechin-3-gallate inhibits migration and invasion of human renal carcinoma cells by downregulating matrix metalloproteinase-2 and matrix metalloproteinase-9". 11(4), tr. 1243-1248.

5. Chen, Siang-An và các cộng sự. (2012), "Topical treatment with anti-oxidants and Au nanoparticles promote healing of diabetic wound through receptor for advance glycation end-products". 47(5), tr. 875-883.

6. Dal Belo, SE và các cộng sự. (2009), "Skin penetration of epigallocatechin-3-gallate and quercetin from green tea and Ginkgo biloba extracts vehiculated in cosmetic formulations". 22(6), tr. 299-304.

7. Feng, Bing, Fang, Yun và Wei, Shao-Min %J Journal of Cosmetic Science (2013), "Effect and mechanism of epigallocatechin-3-gallate (EGCG). against the hydrogen peroxide-induced oxidative damage in human dermal fibroblasts". 64(1), tr. 35-44.

8. Gan, Ren-You và các cộng sự. (2018), "Absorption, metabolism, anti-cancer effect and molecular targets of epigallocatechin gallate (EGCG): An updated review". 58(6), tr. 924-941.

9. Intra, Janjira và Kuo, Shiu-Ming %J Chemico-biological interactions (2007), "Physiological levels of tea catechins increase cellular lipid antioxidant activity of vitamin C and vitamin E in human intestinal caco-2 cells". 169(2), tr. 91-99.

10. Jeon, Jiehyun và các cộng sự. (2014), "The antimicrobial activity of (-)-epigallocatehin-3-gallate and green tea extracts against Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli isolated from skin wounds". 26(5), tr. 564-569.

11. Kar, Aditya K và các cộng sự. (2019), "Polymer-assisted in situ synthesis of silver nanoparticles with epigallocatechin gallate (EGCG) impregnated wound patch potentiate controlled inflammatory responses for brisk wound healing", tr. 9837-9854.

12. Kim, Hye‐Lee và các cộng sự. (2014), "Promotion of Full‐Thickness Wound Healing Using Epigallocatechin‐3‐O‐Gallate/Poly (Lactic‐C o‐G lycolic Acid) Membrane as Temporary Wound Dressing". 38(5), tr. 411-417.

13. Kim, Hyoung-June và các cộng sự. (2014), "Epigallocatechin-3-O-(3-O-methyl)-gallate-induced differentiation of human keratinocytes involves klotho-mediated regulation of protein kinase-cAMP responsive element-binding protein signaling". 15(4), tr. 5749-5761.

14. Kim, Su-Hwan và các cộng sự. (2020), "Fabrication of polyphenol-incorporated anti-inflammatory hydrogel via high-affinity enzymatic crosslinking for wet tissue adhesion". 242, tr. 119905.

15. Klass, Benjamin R và các cộng sự. (2010), "The effect of epigallocatechin‐3‐gallate, a constituent of green tea, on transforming growth factor‐β1–stimulated wound contraction". 18(1), tr. 80-88.

16. Kumaran, Vadivel Senthil và các cộng sự. (2008), "Repletion of antioxidant status by EGCG and retardation of oxidative damage induced macromolecular anomalies in aged rats". 43(3), tr. 176-183.

17. Kürbitz, Claudia và các cộng sự. (2011), "Epicatechin gallate and catechin gallate are superior to epigallocatechin gallate in growth suppression and anti‐inflammatory activities in pancreatic tumor cells". 102(4), tr. 728-734.

18. Melgarejo, Esther và các cộng sự. (2009), "Epigallocatechin gallate reduces human monocyte mobility and adhesion in vitro". 158(7), tr. 1705-1712.

19. Oh, JH và các cộng sự. (2023), "Study on antioxidant potency of green tea by DPPH method". 33(7).

20. Permana, Andi Dian và các cộng sự. (2021), "Selective delivery of silver nanoparticles for improved treatment of biofilm skin infection using bacteria-responsive microparticles loaded into dissolving microneedles". 120, tr. 111786.

21. Pires, Filipa và các cộng sự. (2019), "Polycaprolactone/gelatin nanofiber membranes containing EGCG-loaded liposomes and their potential use for skin regeneration". 2(11), tr. 4790-4800.

22. Qin, Xiao-Yan, Cheng, Yong và Yu, Long-Chuan %J Neuroscience letters (2012), "Potential protection of green tea polyphenols against intracellular amyloid beta-induced toxicity on primary cultured prefrontal cortical neurons of rats". 513(2), tr. 170-173.

23. Qin, Yao và các cộng sự. (2013), "The antioxidant property of chitosan green tea polyphenols complex induces transglutaminase activation in wound healing". 16(6), tr. 487-498.

24. Santo Domingo, Diana và các cộng sự. (2010), "Anti-angiogenic effects of epigallocatechin-3-gallate in human skin". 3(7), tr. 705.

25. Scalia, Santo, Trotta, Valentina và Bianchi, Anna %J Acta Pharmaceutica (2014), "In vivo human skin penetration of (–)-epigallocatechin-3-gallate from topical formulations". 64(2), tr. 257-265.

26. Sun, Minghui và các cộng sự. (2020), "Preparation and characterization of epigallocatechin gallate, ascorbic acid, gelatin, chitosan nanoparticles and their beneficial effect on wound healing of diabetic mice". 148, tr. 777-784.

27. Syed, Farhatullah và các cộng sự. (2013), "Ex vivo evaluation of antifibrotic compounds in skin scarring: EGCG and silencing of PAI-1 independently inhibit growth and induce keloid shrinkage". 93(8), tr. 946-960.

28. Taglialegna, Agustina và các cộng sự. (2016), "Staphylococcal Bap proteins build amyloid scaffold biofilm matrices in response to environmental signals". 12(6), tr. e1005711.

29. Trompezinski, Sandra và các cộng sự. (2010), "Gingko biloba extract reduces VEGF and CXCL-8/IL-8 levels in keratinocytes with cumulative effect with epigallocatechin-3-gallate". 302, tr. 183-189.

30. Trompezinski, Sandra và các cộng sự. (2003), "Comparative effects of polyphenols from green tea (EGCG) and soybean (genistein) on VEGF and IL-8 release from normal human keratinocytes stimulated with the proinflammatory cytokine TNFα". 295, tr. 112-116.

31. Ud-Din, Sara và các cộng sự. (2019), "A double-blind, randomized trial shows the role of zonal priming and direct topical application of epigallocatechin-3-gallate in the modulation of cutaneous scarring in human skin". 139(8), tr. 1680-1690. e16.

32. Wobst, Heike J và các cộng sự. (2015), "The green tea polyphenol (−)-epigallocatechin gallate prevents the aggregation of tau protein into toxic oligomers at substoichiometric ratios". 589(1), tr. 77-83.

33. Yoon, Ji Young và các cộng sự. (2013), "Epigallocatechin-3-gallate improves acne in humans by modulating intracellular molecular targets and inhibiting P. acnes". 133(2), tr. 429-440.

34. Zhu, Kewei và Wang, Wanchun %J Tumor Biology (2016), "Green tea polyphenol EGCG suppresses osteosarcoma cell growth through upregulating miR-1". 37, tr. 4373-4382.

Thạc sĩ Nguyễn Thị Lê - Phòng Công nghệ Sinh học