茶多糖抗糖尿病的肠道作用机制研究进展

徐婷　杨文婷　孟庆

摘 要 茶多糖是茶叶中一类具有一定生理活性的水溶性复合多糖，因其抗糖尿病的功效而成为研究热点。本文综述了近年来对茶多糖抗糖尿病的肠道作用机制的体内外研究进展，对其抗糖尿病的途径和机理进行了阐释，并对茶多糖抗糖尿病的未来研究方向进行了展望。

关键词 茶多糖；抗糖尿病；肠道；机制

中图分类号：S571.1 文献标志码：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.25.002

糖尿病（Diabetes mellitus）是一种以高血糖为主要特征的慢性代谢性疾病。糖尿病发病的主要原因是由于胰岛素分泌不足及胰岛素抵抗增加。根据世界卫生组织（WHO）对糖尿病病因学的分类，糖尿病可分为四大类：1型糖尿病、2型糖尿病、妊娠糖尿病及继发性糖尿病，其中，2型糖尿病患者约占总糖尿病病例的90%。随着人们生活水平的提高，生活节奏加快，高脂高糖饮食以及运动不足，使得糖尿病在我国也呈现逐步高发的趋势[1]。据统计，全球现有4.25亿糖尿病患者，我国患者人数就有1.14亿，占全球近27%。糖尿病与心血管疾病、癌症、慢性呼吸系统疾病成为致死率最高的非传染性疾病。而糖尿病所引起的并发症，如糖尿病足、肾功能障碍、免疫系统异常、视网膜病变、认知障碍等使得糖尿病成为影响人们健康的重大隐患[2-4]。因此，寻求积极有效的抗糖尿病的方法显得尤为迫切。尽管目前已有磺脲类、双胍类药物可用于治疗糖尿病，但其副作用大及药物持续性差使得人们把目光投向资源更为丰富的天然产物功能成分。

茶多糖是茶叶中一类具有一定生理活性的水溶性复合多糖，由糖类、果胶、蛋白质等组成，以茶组织细胞壁的结构成分形式存在，其中多糖部分包括阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、半乳糖、半乳葡聚糖等。茶多糖的组成成分主要为水溶性多糖，易溶于热水，因此在茶叶冲泡的过程中，茶多糖会溶解到茶汤中，并且与茶叶品质紧密相关[5]。茶多糖含量约占茶叶干物质的13%左右，而粗老茶叶中茶多糖的含量更高[6]。茶多糖不只存在于茶叶中，其广泛分布在茶树的多个部位（见表1）。近年来，随着茶多糖抗氧化、提高免疫力、抗肿瘤及降血糖等功效逐渐被证实，茶多糖也成为了天然产物领域的研究热点[7]。本文将近年来的关于茶多糖抗糖尿病的肠道作用机制研究进行了综述。

1 茶多糖对肠道糖代谢的调节

糖尿病的特点是血糖浓度高，所以糖尿病的治疗主要集中在减少血糖波动。因此目前主要采取通过抑制碳水化合物水解酶，如α-葡萄糖苷酶，延长碳水化合物在小肠段分解成单糖的时间和减少肠壁上皮细胞和单糖接触，使得血糖平稳维持在一定水平。

1.1 茶多糖对肠道中糖代谢相关酶的调节

α-葡萄糖苷酶位于小肠刷状缘，是蔗糖酶、葡萄糖淀粉酶、麦芽糖酶和糊精酶等酶类的总称[8]。由于哺乳动物肠道中单糖容易被吸收，所以α-葡萄糖苷酶就是将膳食摄入的碳水化合物分解成小肠易吸收的单糖中的关键酶，也是餐后血糖升高的主要原因[9]。α-葡萄糖苷酶抑制剂是通过与α-葡萄糖苷酶有高亲和力的药物摄入，与其反应底物形成竞争性抑制，从而减缓或抑制低聚糖向单糖的降解。因此使用α-葡萄糖苷酶抑制剂被认为是治疗糖尿病餐后血糖高的有效手段[10]。近年来大量的研究表明，多种来源的茶多糖均显示出作为α-葡萄糖苷酶抑制剂的有效性（见表1）。

1.2 茶多糖对肠道糖吸收的抑制作用

茶多糖是一类与蛋白质结合的酸性多糖或酸性糖蛋白，其结构与性质使得茶多糖可以通过降低或延迟单糖被肠壁吸收来控制餐后血糖波动。临床研究已经证明了可溶性多糖粘度在控制餐后血糖中的重要作用。并且随着多糖粘度的增加，其抑制餐后血糖的效果也越好[16]。茶多糖分子链支化程度较高，使分子之间的距离增加，则分子间的作用力减小，因此茶多糖的坚实度、稠度、粘聚性和粘度系数都较高[17]。预示着茶多糖可以通过其粘性使得单糖在肠道中的扩散速率降低，从而降低和延迟单糖在肠道中的吸收。此外，近年来的研究也表明，多糖能够绑定和吸附游离的葡萄糖，减少肠道的吸收[18]。因此，茶多糖可能通过增加肠道的粘度和对游离葡萄糖的吸附作用，使得糖尿病患者的餐后血糖能稳定在较低的水平。

2 茶多糖对肠道菌群的调节

在人体肠道中存在着大量的微生物，数量超过

1 000万亿，其种类繁多，有500～1 000个不同的种类。这些数目庞大的細菌大致可分为三大类：有益菌、有害菌和中性菌[19]。肠道微生物群是一个复杂的微生物生态系统，与其保持互利共生关系对人类健康至关重要。近年来，肠道微生物群和微生物代谢物在维持宿主健康和代谢性疾病发展方面越来越受到重视[20]。而茶多糖可以通过改变肠道菌落组成，生产短链脂肪酸（SCFA）和缓解肠道慢性炎症来改善糖尿病症状。

2.1 改变肠道菌群构成

肠道菌群与糖尿病的关系越来越清晰。目前的研究表明，与正常人相比，2型糖尿病人群有着轻度的肠道菌群失调，一些常见的产生丁酸细菌的基因丰度降低，多种机会性致病菌增多[21]。随着糖尿病病程延长、抗生素滥用、合并病毒感染等其他疾病，肠道菌群失调越来越严重，最后会出现结构性失调。大量证据证明，与健康对照组相比，糖尿病患者体内的Erysipelotrichaceae、Coriobacteriaceae、Streptococcaceae等菌落数量显著增加，Firmicutes/Bacteroidetes比值与血糖浓度呈显著正相关，而Bifidobacteriaceae与血糖浓度呈显著负相关[22-23]。近年来的研究已经证明，富含多糖的食物摄入具有改善肠道菌群的功效，通过提高益生菌，抑制有害菌含量来改善糖尿病症状[24]。Chen GJ等[25]利用体外模拟消化系统（口腔、胃和小肠）考察茯砖茶多糖（FBTPS）是否能够到达作用部位——大肠并对大肠的菌群的影响。结果发现，FBTPS可以通过消化系统（口腔、胃和小肠），安全地到达大肠且FBTPS能被大肠菌群分解并被肠道微生物利用。此外，FBTPS可以显著降低Firmicutes/Bacteroidetes比值，并且与空白组与低聚糖组相比，FBTPS组对Prevotella和Bacteroides两种益生菌的丰度显著提高，阐释了茶多糖对大肠微生物的调节作用。该小组对茶多糖调节肠道菌群的体内研究也显示，茯砖茶多糖（FBTPS）对高脂饮食小鼠的肠道微生态失调具有缓解作用。FBTPS可以增加肠道微生物的多样性，并且可以显著修复由高脂饮食引起的Erysipelotrichaceae、Coriobacteriaceae、Streptococcaceae菌落的丰度增加[26]。由此可以推断，茶多糖具有调节肠道糖尿病相关菌群的能力。

2.2 促进短链脂肪酸的合成

短链脂肪酸（short-chain fatty acids， SCFAs）是碳原子数为1-6的有机脂肪酸，主要包括乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸，它们是肠道微生物自身以及宿主肠上皮细胞的能量来源[27]。肠道微生物通过将碳水化合物发酵生成SCFAs，进而对人体产生诸多有益的生理功效，而SCFAs生成障碍如产生丁酸的细菌丰度下降会使得各种病原体侵入的机会增加，加重糖尿病症状[28]。SCFAs的功能不仅体现在它们具有组蛋白去乙酰化酶抑制剂的性质，并且与它们能激活跨膜同源G蛋白偶联受体（GPCRs）如GPR41（也称游离脂肪酸受体FFAR3）和GPR43（也称游离脂肪酸受体FFAR2）的功能有关，从而改善胰岛β细胞功能，保护其免受炎症因子攻击，改善外周组织胰岛素抵抗，调节免疫系统而改善代谢，减缓糖尿病并发症[16，29]。乙酸和丁酸已被证明通过诱导肠道产生改善葡萄糖动态平衡的胰高血糖素样肽-1（GLP-1）和肽YY（PYY），并相应的刺激胰岛素分泌[30]。由此可见，生产SCFAs的肠道细菌在血糖调节和脂质代谢中发挥着重要作用。已有的研究证明，茶多糖的加入可以显著提升SCFAs含量[25]。这说明茶多糖可能作为益生元既促进生产特定SCFAs（如乙酸、丙酸、丁酸）的菌群丰度，并在肠道内替换一些普通的碳水化合物而被肠道菌群发酵生成SCFAs两种途径来增加肠道中的SCFAs生成。茶多糖已被证明可以改善糖尿病患者肝脏和外周组织胰岛素敏感性[31]。这一方面是由于茶多糖可以通过激活过氧化物酶体增殖剂激活受体γ（PPAR-γ）使其介导的胰岛素敏感性增高所致。而另一方面，茶多糖促进特定肠道菌群发酵生成SCFAs，而SCFAs又向体内多种类型细胞（例如免疫细胞、脂肪细胞、肠细胞、肠神经元和肠内分泌细胞）的受体发出信号，从而调节多种功能。

3 茶多糖缓解糖尿病引起的肠道炎症

低度炎症（low-grade inflammation）是糖尿病的显著特征之一。而炎症的发生发展会加重糖尿病症状[32]。最新的研究结果表明，高血糖会诱导糖尿病小鼠模型肠壁屏障功能减弱，使肠道上皮细胞的连接紧密性和完整性受到破坏，使得病原体在肠道滋生诱发肠道感染，并得以透过肠道屏障而引发全身性的炎症[33]。炎症的发生与促炎性细胞因子如白细胞介素（IL-1， IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等的水平上升有关。而茶多糖的干预不仅显著降低了这些促炎性细胞因子水平，并且使得抗炎性的细胞因子水平上升[34]。并且茶多糖不仅能够显着降低体内IL-6和TNF-α基因的表达水平，并且还能与茶多酚呈现协同作用，提高抗炎活性[35]。而另一项研究也表明，富含多糖与多酚的茯砖茶提取物和苦丁茶提取物对高脂饮食诱导肥胖大鼠的促炎性细胞因子升高的情况也有着明显的缓解作用[36]。此外，茶多糖还能通过抑制病原体在肠道上的粘附作用，降低由于糖尿病引起的肠屏障功能减弱而引起感染的几率。Lee JH等[37]利用茶树花多糖来考察其对致病菌和益生菌的抗粘附作用，结果表明，茶树花多糖对于幽门螺杆菌和金黄葡萄球菌等致病菌有着很强的抗粘附作用，但对益生菌没有影响。因此，茶多糖缓解糖尿病引起的肠道炎症有可能是通过多个途径实现的。

4 展望

随着对肠道营养研究技术手段的不断成熟，糖尿病的肠道病理机制研究也成为科学界的研究热点，膳食多糖抗糖尿病的肠道作用机理研究也不断深入。虽然，茶多糖抗糖尿病的机制研究已经取得很大进展，但目前针对肠道机制的研究仍显不足。主要体现在：1）茶多糖对肠道菌群影响的研究刚刚起步，而已有的对茶多糖的肠道作用机理研究多是采用高脂诱导的肥胖动物模型，使用糖尿病动物模型的鲜见报道。2）不同来源不同结构组成的茶多糖对于肠道微生物的影响差异及其构效关系尚不清晰。3）对茶多糖的肠道营养研究主要集中在对肠道菌群的影响，但在对其他膳食多糖的抗糖尿病的機制研究中，多糖的摄入能够通过其能量密度低，提升SCFA的产量而刺激相关荷尔蒙分泌来降低饥饿感，产生饱腹感的特点，从而减少食物的摄入量。这对于茶多糖抗糖尿病的肠道机制研究也许是一个非常有趣的方向。

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（责任编辑：敬廷桃）