表没食子儿茶素及表没食子儿茶素没食子酸酯对αs1-酪蛋白致敏小鼠过敏反应的治疗作用

2023-09-01作者:来源:责任编辑:食品界 字体A+AA-

Introduction

牛奶是国际公认的八种过敏源之一。牛奶过敏是婴幼儿常见的食物过敏症,因此其对婴幼儿的健康影响很大。

目前尚无针对牛奶过敏的根治性临床治疗方法,通常采用严格的过敏原避免措施,但这种方法也存在缺陷。由于食物过敏原在日常饮食中普遍存在,因此很难完全避免摄入,导致无法满足婴幼儿正常的营养需求。因此,需要找到安全有效的产品来预防或治疗食物过敏。酪蛋白是牛奶的主要过敏原,αs1-酪蛋白相比于αs2-、β-κ-酪蛋白更容易致敏,因此对其过敏机制进行了广泛且深入研究。

茶叶中含有丰富的潜在生物活性化合物,对人类健康具有重要作用,包括预防癌症、冠心病和肥胖症。茶对健康的影响主要与酚类化合物有关。茶叶中的多酚物质不仅可以抑制肥大细胞释放组胺,还可以降低过敏体中特异性IgE的水平,提高机体的免疫功能。但究竟哪些茶多酚具有抗过敏作用还有待进一步研究。

多酚类化合物约占茶多酚的65%~80%,主要以没食子儿茶素没食子酸酯(ECG)、没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、表儿茶素(EC)和表没食子儿茶素(EGC)4种形式存在。儿茶素具有许多功能且具有很高的应用价值和生物活性。茶多酚是一种相对安全的食品添加剂,不会对人类健康产生负面影响。

在这项研究中,基于αs1-酪蛋白致敏的BALB/c小鼠模型,小鼠在干预阶段每天灌胃EGC和EGCG,评估肥大细胞蛋白酶(MCP-1)、组胺、特异性IgE抗体和细胞因子水平,并观察组织病理切片以探讨EGC和EGCG的抗过敏机制。利用具有较强体内活性途径的茶多酚开发新型抗过敏和低过敏性乳制品,也可为提高乳制品的安全性提供理论依据。

Results
体温变化

相较于阴性对照组,每组小鼠的体温显著降低,但EGC、EGCG和药物组的降温幅度低于αs1-酪蛋白模型组,这表明它们可能在一定程度上抑制过敏反应,且4组之间没有显著差异(图1)。

1 各组小鼠的体温变化

MCP-1水平

EGC和EGCG组小鼠血浆中的MCP-1水平显著低于αs1-酪蛋白过敏模型组,这表明EGC和EGCG可以抑制食物过敏小鼠的肥大细胞脱颗粒释放(图2)。与过敏模型小鼠相比,EGC和EGCG组小鼠血浆中的MCP-1水平分别下降了13.64%和24.56%。与药物对照组相比,EGC组的MCP-1水平显著较高,而EGCG组的MCP-1水平也较高,但差异不显著。

图2 各组小鼠血浆中MCP-1水平

组胺释放评估

EGC和EGCG组小鼠血浆中的组胺水平显著低于过敏模型组。与过敏模型小鼠相比,EGC和EGCG组的组胺含量分别减少了21.10%和32.93%。与药物对照组相比,EGC组的组胺水平显著较高,而EGCG组的组胺水平略高,但差异不显著(图3)。

图3 各组小鼠血浆中的组胺含量

特异性IgE水平的测定

实验组的光密度值比阴性对照组高2.1 倍,呈阳性。EGC和EGCG组特异性抗体IgE的OD450 nm值显著低于过敏模型组。与过敏模型组相比,EGC和EGCG组血清特异性IgE水平分别降低了26.13%和35.44%。与药物对照组相比,EGC组血清特异性IgE水平显著较高,而EGCG组略高但差异不显著,见图4。

图4 各组小鼠血清中特异性IgE水平

细胞因子水平的测定

与过敏模型组相比,EGC和EGCG组的IL-4水平显著降低,表明两者都能抑制αs1-酪蛋白过敏小鼠中细胞因子IL-4的释放。EGC、EGCG和药物组的IL-4水平分别降低了14.98%、29.63%和29.98%。与药物对照组相比,EGC组的IL-4水平显著增高,而EGCG组略微增高。这表明EGCG对过敏小鼠中细胞因子IL-4的抑制作用与色苷酸钠相似(见图5)。

图5 每组小鼠的IL-4水平

与过敏模型组相比,EGC和EGCG组的IL-10水平显著降低,表明它们可以抑制αs1-酪蛋白过敏小鼠中细胞因子IL-10的释放。EGC、EGCG和药物组的IL-10水平分别降低了28.30%、21.49%和18.31%。与药物对照组相比,EGC组的IL-10水平显著降低,而EGCG组略微降低,表明EGC和EGCG对过敏小鼠中细胞因子IL-10的抑制作用略高于色苷酸钠(图6)。

图6 每组小鼠的IL-10水平

与过敏模型组相比,EGC和EGCG组IL-5水平没有明显降低。EGC、EGCG、药物组IL-5含量略有降低。与药物组相比,EGC组和EGCG组IL-5含量略有升高(图7)。

图7 每组小鼠的IL-5水平

与过敏模型组比较,EGC、EGCG、药物组IFN-γ水平略有升高。与药物组相比,EGC和EGCG组的IFN-γ水平无显着差异(图8)。

图8 每组小鼠的IFN-γ水平

组织病理学观察

病理观察显示阴性对照组各脏器形态正常(图9)。比较各组小鼠的病理切片,可以看到所有处理产生了局部肺泡间隔塌陷和代偿性肺泡扩张,但EGC组、EGCG组和药物组的肺泡损伤程度低于αs1-酪蛋白过敏模型组。

EGC、药物和αs1-酪蛋白过敏模型组的脾边突淋巴结聚集,但EGCG组的脾几乎没有淋巴结聚集。EGC和αs1-酪蛋白过敏模型组的小鼠胸腺髓质有淋巴结聚集,但EGCG组和药物组的胸腺髓质几乎没有淋巴结聚集。EGC、EGCG、药物和αs1-酪蛋白过敏模型组小鼠肠黏膜间质均有炎症细胞浸润。

图9 治疗组小鼠的肺、脾、胸腺以及小肠的病理切片

Discussion

食物致敏是一系列相关过敏反应的级联过程。当过敏原进入人体后,被抗原呈递细胞内吞,处理成肽段,再呈递给T细胞。T细胞可以调节多种免疫细胞的反应,包括B细胞和辅助T细胞(Th1、Th2)。Th2型细胞分泌IL-4、IL-5、IL-10等细胞因子,间接促进免疫反应。Th1型细胞主要分泌IFN-γ以抑制Th2型过敏反应。这两种细胞类型可以相互制约,平衡是免疫调节的基本组成部分。当细胞亚群之间的平衡被打破时,Th1细胞变成Th2细胞,导致特异性IgE抗体增加(促进过敏反应)。细胞因子的分泌导致B细胞成熟并形成产生IgE的浆细胞,IgE结合到肥大细胞或嗜碱性粒细胞表面的特异性Fc+受体上。经过第二次暴露后,过敏原与IgE交联,触发释放各种介质并促进在生理环境下过敏症状的发作。

由过敏级联反应可以推断出可能的干预点,本实验结果表明EGC和EGCG在干预阶段对致敏过程具有显著效果。与αs1-酪蛋白过敏模型组相比,EGC和EGCG处理后的小鼠血清中组胺、MCP-1和特异性IgE抗体水平显著降低。在EGC或EGCG处理组中,Th2细胞因子减少,而Th1细胞因子增加,促进Th2和Th1细胞的平衡,减少过敏反应的发生。

此外,发现减少小鼠过敏模型中血清特异性IgE抗体和Th2细胞因子可以抑制小鼠的过敏反应。然而,IFN-γ发挥的作用仍存在争议。本研究中观察到EGC和EGCG处理组中IFN-γ含量的增加是否涉及到在治疗阶段的过敏干预机制还需要进一步研究。

在食物过敏中,特异性致敏原T细胞从脾脏迁移至肠系膜淋巴结,导致胃肠道炎症。观察每组小鼠的小肠、肺、脾、胸腺和其他器官的组织病理学变化,发现EGC和EGCG处理组的病理变化比αs1-酪蛋白过敏模型组轻微。这进一步证明了多酚类物质对过敏反应具有一定的预防和治疗作用。

通过动物实验证实了两种来自茶叶的多酚类物质,EGC和EGCG对抗αs1-酪蛋白过敏的机制。在本研究中,主要过敏原αs1-酪蛋白致敏小鼠模型用于评估特定多酚类化合物的抗食物过敏活性。进入体内的致敏蛋白与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的过敏原特异性IgE结合,使效应细胞释放组胺、肥大细胞蛋白酶等过敏介质,引起耳部抓痒、呼吸急促、体温过低和抽搐,甚至会导致小鼠休克和死亡。动物实验表明,用EGC和EGCG治疗的小鼠过敏反应症状显著缓解,毛发竖立数量减少,呼吸急促减少,体温过低症状也有所缓解。体内实验表明,EGC和EGCG虽然对αs1-酪蛋白致敏小鼠的过敏反应有一定的治疗作用,但其预防作用需进一步验证。

Conclusion

茶叶中发现的EGC和EGCG多酚可以显著降低过敏小鼠中肥大细胞蛋白酶、组胺、特异性IgE抗体和Th2细胞因子水平。病理学结果表明,它们显著减轻了肠道、胸腺、脾脏和肺部的病变程度。研究结果可以为了解茶多酚调节过敏致敏反应的途径提供理论依据。未来的研究将旨在揭示它们在信号转导和基因表达水平上的抗过敏机制。


Therapeutic effects of epigallocatechin and epigallocatechin gallate on the allergic reaction of αs1-casein sensitized mice

Qianqian Zhanga, Xiaofeng Yua, Linghan Tiana, Yanjun Conga,*, Linfeng Lib

a Beijing Advanced Innovation Center for Food Nutrition and Human Health, College of Food and Health, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China

b Department of Dermatology, Beijing Friendship Hospital, Beijing 100050, China

*Corresponding author.

Abstract

To investigate the anti-αs1-casein allergy mechanism of two tea-derived polyphenols, epigallocatechin (EGC) and epigallocatechin gallate (EGCG), BALB/c mice were sensitized and challenged with αs1-casein and nutritional intervention was given by EGC and EGCG during the sensitization provocation phase. The main evaluation indexes used were levels of mast cell proteases, histamine, and specific antibody immunoglobulin E (IgE), as well as cytokine secretion and pathological observation. The results showed that both EGC and EGCG significantly reduced levels of mast cell protease, histamine, specific IgE antibodies, and Th2 cytokines in allergic mice. The histopathology results showed that both EGC and EGCG markedly reduced the degree of lesions in the intestine, thymus, spleen, and lung. The conclusions from this study can provide a theoretical basis for the mechanism by which tea polyphenols regulate food allergens.

Reference:

ZHANG Q Q, YU X F, TIAN L H, et al., Therapeutic effects of epigallocatechin and epigallocatechin gallate on the allergic reaction of αs1-casein sensitized mice[J]. Food Science and Human Wellness, 2023, 12(3): 882-888. DOI:10.1016/j.fshw.2022.09.018.