L-茶氨酸药理作用的研究进展

刘 杉 李 炜

1.河北北方学院药学系，河北省神经药理学重点实验室，张家口，075000，中国

2.北京托毕西药业有限公司，北京，100036，中国

饮茶不仅是我国传承了数千年的文化传统，在当下亦是健康时髦的标志。茶叶中富含了多种营养物质，L-茶氨酸（L-theanine，L-The）就是其中之一。茶氨酸的分子量为174.20 Da，是一种非蛋白质类生物氨基酸，结构似谷氨酸和谷氨酰胺，溶于水，在酸性环境下更稳定，有很强的抗氧化作用［1-2］。L-茶氨酸是日本学者坂田（Sakata）于1949年首次从绿茶叶中分离到的，而实际上，茶氨酸早在1942年就首次通过水乙胺处理吡咯烷甲酸的方法化学合成了［3］。合成的茶氨酸为L-和D-对映体的外消旋混合物，而在自然界中的L-The是以L-（S）对映体形式存在的［4］。从成分上看，新鲜茶叶中游离的氨基酸约50%是L-The，干茶中只含有1%～2%。绿茶中的L-The可以产生焦糖味和诱人的香气，在口感上有助于缓解茶水中茶多酚的涩味和咖啡因的苦味。常饮茶还具有使人放松、消除疲倦、改善代谢功能等积极的作用。

L-The的分子量小又溶于水，使得其在机体内吸收十分迅速。据动物研究报道，L-The是在小肠上通过钠偶联转运蛋白在小肠绒毛刷状缘膜上表达的主动转运体吸收的［5］。在大鼠脑组织模型中，L-The的吸收也会显著降低需要“L-系统”（L-system）运输的其他氨基酸的吸收，特别是那些具有大侧链或支链的物质［6］。在动物模型中，给药30 min后，L-The在大脑和肝脏中的浓度显著增加，45～90 min后达到最大浓度，24 h后在这些组织中就检测不到L-The的浓度了［7］。结构特点使其能在大脑和肝脏内分布比较集中，并且具有很强的抗氧化和抗炎作用，这些理化性质和药代动力学特点更有利于其在中枢神经系统和肝脏发挥药理作用。近年来，人们对L-The药理作用的研究涉及多个器官系统，本文以当前L-The在药理学相关领域的研究为基础，就L-The对中枢神经系统、心血管系统、免疫系统的作用，以及其影响代谢、抗肿瘤、降低毒性等六方面进行了综述，希望为L-The的进一步研究与开发提供参考。

1 对中枢神经系统的作用

1.1 对认知功能的作用

L-The对认知能力的积极作用是其最重要的功能之一。最近的一项研究发现，L-The可以通过上调未分化神经前体细胞中SLc38a1基因的表达，来促进细胞增殖和随后的神经元分化［8］。类似的，在幼年大鼠断奶后连续3周喂含有L-The的水，结果显示摄入L-The对出生后的幼年大鼠海马功能发育有积极的影响，研究者认为是L-The促进了大鼠的海马发育和神经连接，如此就伴随着更高水平的脑源性神经营养因子和神经生长因子生成（均P＜0.05），这能有效地改善对象识别记忆［9］。L-The除了通过促进神经发生来对认知功能和记忆有直接影响外，还可通过影响信号通路、调节激素水平、减少氧化损伤等产生保护和预防作用来间接影响记忆。例如在一项实验中，将新生小鼠用L-The预处理后，可以预防并减轻异氟醚引起的神经干细胞损伤和幼鼠认知功能障碍，该神经保护作用可能与Akt/GSK-3β信号通路有关［10］。一项大鼠研究报告称，在大鼠断奶后给予L-The，可以在应激性损伤中对海马识别、记忆和长时程增强作用（long-term potentiation，LTP）有保护作用，研究认为这与大鼠摄入L-The后血清皮质酮水平降低有关［11］。在慢性小鼠应激模型中，让小鼠在应激任务前30 min摄入L-The，可降低其血清中皮质酮和儿茶酚胺水平，并逆转由慢性束缚应激反应引起的认知障碍和氧化损伤［12］。

鉴于L-The对认知能力的积极影响，使得其成为治疗阿尔茨海默症（Alzheimer’s disease，AD）药物的一个研究重点。一项研究L-The的抗衰老作用的实验采用D-半乳糖法建立的小鼠衰老模型，在灌胃补充L-The的情况下，发现小鼠记忆力有不同程度的恢复［13］。神经元线粒体发生动态异常和线粒体结构受损是AD的发病机制之一，而L-The能够通过调控SHSY5Y细胞中的线粒体融合蛋白（mitofusin1和2）来改善线粒体的形态［14］。此外，AD的重要病理机制之一是脑内β淀粉样蛋白（amyloid beta，Aβ）的过度沉积，有研究人员将Aβ1-42注射入小鼠脑室后，连续5周在饮水中加入一定剂量的L-The。结果显示，大脑皮层和海马中Aβ1-42的水平降低，且Aβ1-42相关的神经细胞凋亡增加［15］。还有一些对志愿者进行观察的试验也表明L-The对记忆和认知有积极作用。在一项为期四周的考察L-The对健康成年人压力相关症状和认知功能的影响的随机、安慰剂对照、交叉、双盲的试验中，结果表明参与者在认知功能方面，服用L-The后，语言流畅性和执行功能得分与安慰剂组相比都有所提高［16］。在一项针对认知功能正常或轻度障碍的个体进行的研究中，志愿者服用了含高浓度L-The的绿茶粉，结果发现，服用高浓度L-The的绿茶粉组的志愿者认知功能下降明显低于安慰剂组［17］。

1.2 对神经系统的作用

L-The在大脑中起到的神经保护作用，不仅体现在认知功能方面，有研究表明在神经相关的其它的疾病中L-The也可作为一种神经保护剂。机制可能与L-The抑制创伤后氧化损伤、神经炎症和细胞凋亡有关。例如，在近期的一项实验中，对大鼠造成脊髓损伤后，运用L-The治疗，发现L-The降低了脊髓损伤后的一氧化氮（nitric oxide，NO）和丙二醛（malondialdehyde，MDA）水平，提高了抗氧化强度，显著抑制了脊髓损伤后神经炎性和凋亡标志物的水平，还促进了脊髓损伤后运动能力的复原［18］。另有研究表明，每日口服L-The可以防止成年小鼠海马齿状回中加入的5-溴脱氧尿嘧啶核苷的减少，同时减轻行为异常，从而预防严重的创伤后应激障碍这一长期的精神疾病（严重情况下会导致人类海马萎缩）［19］。另外，有一项动物研究表明，当L-The与褪黑激素联合使用时，可防止戊四氮诱导的癫痫发作，同时还能增强脑组织中的抗氧化活性［20］。早期已有一项研究证明L-The抵消了咖啡因引起的中枢神经兴奋，即可以起到抗惊厥作用［21］。还在一项研究中发现，经L-The预处理后可增加大鼠脑内膜结合酶的抗氧化活性，继而抵消铝对大鼠大脑造成的损伤［22］。还有实验表明，L-The在脑缺血再灌注引发的损伤中具有保护作用，这可能是通过抑制HO-1表达和激活细胞外信号调节激酶1/2（extracellular signal-regulated kinase1/2，ERK1/2）通路来减轻大鼠脑缺血再灌注损伤诱发的海马损伤来实现的［23］。也有文献支持该观点并指出L-The的脑保护作用还体现在其自身的抗氧化应激作用，以及抑制细胞凋亡的能力［24］。在全脑缺血再灌注的大鼠模型中，L-The是通过阻碍氨基末端激酶（Jun N-terminal kinases，JNK）信号通路和促进 DNA修复蛋白X射线交叉互补修复基因1（X-ray crosscomplementary repair genes 1，XRCC1） 的表达来发挥其神经保护作用的［25］。

1.3 对睡眠和情绪的作用

研究发现，L-The可降低机体的压力并减少压力所致的相关紊乱。近期一项实验表明，摄入L-The可以防止慢性压力导致的脑萎缩和应激性脆弱［26］。正常情况下，大脑表面会有决定精神状态的α，β，δ，θ波，大脑α波的出现就机体是放松的指标［27］。据称，高焦虑状态下的个体服用一定量的L-The，40 min后额叶和枕区的α波的活性增加［28］。除了脑内α波发生变化，还有研究表明雄性Wistar大鼠摄入L-The后，大脑纹状体间质中多巴胺浓度相对于基础值增加了300%［29］。

由于L-The对情绪状态和压力都有积极的影响，人们认为L-The也可能对睡眠有影响，并对此进行了一些研究。有实验表明，服用L-The后，睡眠潜伏期、睡眠障碍和睡眠药物使用方面的匹兹堡睡眠质量指数（Pittsburgh sleep quality index，PSQI）分量表得分降低（均P＜0.05），即L-The对改善睡眠有正向作用［18］。在一项研究中，把γ氨基丁酸（gamma-aminobutyric acid，GABA）与L-The相混合运用到治疗中，缩短了睡眠潜伏期，促进了非快速眼动（non-rapid eye movement，NREM）睡眠。GABA和L-The两者的混合物可以积极协同，提高睡眠质量和睡眠时间，这种影响了睡眠行为的原因可能是GABA和L-The的组合产生独特而潜在的神经调节作用，使GABA受体和GluN1表达增加［30］。还有调查显示，L-The具有缓解视力疲劳的作用［31］。

众所周知，饮茶可以使人心情放松平静。有发现表明，每天补充200～400 mg的L-The可能有助于减轻处在压力条件下的人的压力和焦虑［32］。有报道表示，在一个小鼠“常驻-入侵者”社会心理应激模型中，L-The的摄入可以调节它们的应激反应，其中在应激诱导的肾上腺肥大作用中，L-The起到了抑制作用，并且咖啡因和儿茶素对肾上腺肥大也有抑制，研究人员推测这是通过调节下丘脑-垂体-肾上腺轴来实现的［33］。在前期的研究中也有证据表明L-The抗焦虑的作用：注射L-The可以减少恒河猴因断供鸦片引起的戒断症状，且对在高架迷宫测试中产生类似焦虑症状的小鼠同样适用［34］。还有研究证明L-The与助眠药物咪达唑仑联合使用，可减少焦虑［35］。此外L-The可以通过诱导小鼠海马中的脑源性神经营养因子，而发挥抗精神病类和抗抑郁类的作用［36］。也有研究表明，L-The能在小鼠的强迫游泳和悬尾实验中诱导可能由单胺类中枢神经递质系统介导的抗抑郁类作用［37］。

2 对心血管系统的作用

在一项体外研究中，L-The可以通过激活细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）/内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）和扩张与之相关的动脉血管，来促进NO（血管功能的主要调节因子）的产生［38］。此外，前期研究发现，L-The与表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）混合给药可引起血管平滑肌细胞松弛，且L-The的降压作用与剂量有关［39］。还有研究人员指出，L-The增加了枕叶和顶叶皮质的α波的活性并产生松弛血管作用，这也可能导致血压下降［40］。近期有一项实验通过RNA测序的分析，显示L-The可以调节地塞米松诱导的血管平滑肌细胞转录节律改变，而昼夜节律紊乱正是冠心病隐含的发病机制之一［41］。据报道，L-The可以与茶黄酮一样能减少低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）的氧化，而LDL氧化会极大程度上诱发动脉粥样硬化［42］。

3 抗肿瘤作用

L-The具有预防癌症肿瘤细胞的作用。一项研究发现，L-The在体内和体外都能抑制肺癌和白血病细胞的生长［43］。在另一项研究中，发现L-The可以诱导乳腺癌、结肠癌、肝癌和前列腺癌细胞凋亡［44］。此外L-The对抗肿瘤药物的疗效还能起到积极的辅助作用。L-The虽然不能改变抗癌药物的生物分布，但已有研究表明L-The可以调节生物分布和谷胱甘肽（glutathione，GSH）的损害位点，而这就是L-The在组织中起到预防效果的原因之一［45］。据报道，L-The能增加阿霉素（doxorubicin，DOX）在肿瘤细胞中的浓度，使DOX的抗肿瘤活性提高，进而提高效率，并可降低对药物的耐药性。其机制是：L-The通过抑制谷氨酸转运体在谷胱甘肽S-共轭输出泵中穿行，进而抑制肿瘤细胞内的药物DOX外流，从而增加DOX在肿瘤中的浓度，最后提高DOX的抗肿瘤活性［46-47］。如此，L-The与DOX联合用药时对低敏感性肿瘤也有积极作用［43］。据报道，L-The与DOX联合使用，还可以阻碍M5076卵巢肉瘤细胞向肝部转移［48］。

4 降低毒性作用

实验表明L-The的减毒作用在多个器官中都有体现。例如：世卫组织2017年的一项研究表明，在卵蛋白诱导的哮喘小鼠模型中，小鼠摄入的L-The可以通过减少活性氧的产生、减少炎症细胞以及降低免疫球蛋白E（immunoglobulin E，IgE）和支气管肺泡灌洗液中促炎症介质的水平来减轻卵蛋白诱导的小鼠气道炎症［49］。L-The还能通过抑制P53和P16（两种抗癌基因）来改善D-半乳糖诱导的人脐静脉内皮细胞和心肌细胞损伤［50］。还有文献表明L-The可以逆转由D-半乳糖诱导的肝脏炎性衰老［51］。一项研究表明，在口服乙醇之前，腹腔注射L-The能对乙醇诱导的肝损伤有预防作用［52］。有类似的研究报道，在体外和体内模型中，L-The都能使肝细胞的抗氧化能力提高，预防乙醇诱导的肝损伤，其中L-The具有预防乙醇诱导的GSH、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性降低的能力［53］。也有实验表明，L-The可以减轻在以盲肠结扎穿孔诱导的脓毒症大鼠肝肾功能障碍，而且大剂量L-The比小剂量L-The在减少氧化应激、炎症和细胞凋亡方面显示出更显著的效果（P＜ 0.05）。这种作用可能归因于L-The的抗氧化、抗炎和抗凋亡活性［54］。还有动物研究表明，L-The对由 H2O2引起损伤的湘东黑山羊瘤胃上皮细胞能起保护作用［55］。

此外有不少研究（尤其是抗肿瘤药物治疗研究）表明L-The能减轻治疗过程中药物对各个器官产生的毒性作用。有一报道称，L-The可显著降低DOX诱导的血清肌酸激酶和乳酸脱氢酶的活性（两者是与心脏毒性相关的关键生化标志物），并防止了因DOX治疗引起的体重减轻［56］。还有研究指出，L-The在DOX治疗的过程中表现出一种保肝作用，表现为血清内天冬氨酸转氨酶和丙氨酸转氨酶活性的降低，这可能是基于L-The诱导的对caspase-3依赖性凋亡信号传导的抑制作用［57］。在近期的一项Ⅱ期临床试验中：术后接受卡培他滨辅助化疗的大肠癌病患，口服胱氨酸或L-The是安全的，并且两者有降低腹泻或面肌痉挛发生率的趋势［58］。还有证明表示，补充L-The可以减轻非甾体抗炎药吲哚美辛对小鼠胃溃疡的影响［59］。L-The可以通过在肿瘤细胞中沉积，起到增加疗效的作用，而对诸如肝、肺和肾的正常组织没有这种作用［60］。

5 对免疫系统的作用

有许多文献报道L-The具有提高免疫力的作用［57-60］。研究人员在老龄小鼠模型感染流感病毒后，采用L-The和半胱氨酸联合治疗，肺病毒浓度明显降低，且血清抗原特异性免疫球蛋白M（immunoglobulin m，IgM）和免疫球蛋白G（immunoglobulin g，IgG）水平明显升高，还防止了动物因病毒感染而引起的体重下降［57］。一项类似的研究还表明L-The对手术诱导的炎症的影响，在术前5天联合应用L-The和半胱氨酸可降低血液中白介素-6（interleukin-6，IL-6）的水平，推测是L-The防止了因手术引发的谷胱甘肽含量下降［61］。有实验表明单用L-The也可调节免疫功能，一项对大鼠的研究报告表示L-The增加了大鼠的脾脏重量。研究中最高剂量的L-The（400 mg·kg-1），通过降低血清皮质酮水平、调节Th1/Th2细胞因子的平衡、增加血清中干扰素-γ的水平以及提升多巴胺和5-羟色胺在脑垂体和海马体中的含量来改善免疫功能［62］。此外，据报道，L-The可以抑制大鼠模型中四氯化碳诱发的肝硬化，L-The的抑制性调节源于L-The的抗炎和抗纤维化作用，使得促炎症细胞因子（IL-1β和IL-6）、促纤维化细胞因子（转化生长因子β和结缔组织生长因子）下调，以及抗炎细胞因子IL-10上调［63］。

有研究表明，L-The对人体感染流感和普通感冒都有预防的积极作用。在一项研究中，受试者分别服用5个月的儿茶素和L-The。最后，临床证实服用儿茶素组和L-The组的流感感染率（4.1%）远低于安慰剂组（13.1%）［64］。在另一项研究中，176名男性受试者连续35天服用安慰剂或L-半胱氨酸和L-The混合胶囊，发现两组的病期相同时，服用L-半胱氨酸和L-The混合胶囊组的受试者普通感冒发病率较低［65］。

6 对代谢的作用

有关L-The对代谢的影响的研究近年来也有所增加。一项研究表明L-The可以通过改变激素水平来影响食物的摄入量，口服L-The抑制了大鼠的食物摄入。大鼠的血糖水平未发生变化，但体内胰岛素浓度显著下降且皮质酮水平显著上升［70］。此外还有一项研究认为是L-The改变了大脑中的多巴胺和5-羟色胺的神经传递水平，而影响了食物的摄入量［71］。有早期文献表示L-The可通过不依赖磷酸的谷氨酰胺酶途径在肾脏内分解为乙胺和谷氨酸，乙胺被排泄到尿液中，而谷氨酸通过γ-谷氨酰转移酶反应转化为谷氨酰肽［72］。后来的研究表明，在口服L-The后机体能将其迅速吸收，血浆中乙胺和谷氨酸含量增加，并通过尿液排泄。但有一小部分未发生明显的代谢变化被红细胞摄取［73］。一项在日本普通人群中进行的研究调查中，以血清乙胺作为客观估计L-The消耗量的生物标志物，结果发现：机体血清中的乙胺水平越高，Ⅱ型糖尿病的发病风险就越低，两者的相关性十分显著［74］。一项研究表明，药理剂量的L-The（50 μmol·L-1）可促进造血干细胞增殖和更高的葡萄糖代谢，以维持对细胞生物能量和生物合成至关重要的Krebs循环中间体库［75］。还有一项观察雄性SD大鼠的实验表明，L-The可能是通过胰岛素和AMP依赖的蛋白激酶（Adenosine 5’-monophosphate(AMP)-activated protein kinase，AMPK）及其下游信号通路来调节糖、脂和蛋白质代谢的［76］。还有文献指出L-The有助于运动后的体力恢复［77-79］。

综上所述，L-The发挥的药理作用十分广泛，而且其发挥作用的基础大多是以其抗氧化和抗炎作用，尤其在对中枢神经系统、肝脏和免疫系统的保护作用方面。尽管L-The有广泛的药理作用，且长期口服L-The不会引起慢性毒理学或致瘤性畸变［80］。但因食用绿茶提取物而产生的肝毒性病例已有报道。有研究发现大剂量绿茶提取物对大鼠和狗的实验毒性［81-82］。在医学文献中已经报道了与饮用绿茶相关的肝损伤病例［83］。此外，在一项对瑞士白化病小鼠的研究结果中发现，给予L-The会增强士的宁的毒性作用［84］。基于这些原因，摄入绿茶或补充L-The引起毒性的风险虽然很小，但不应被忽视。一项研究表明，长达8周内每天服用200至400 mg的L-The是安全的，并且还能缓解在急性和慢性条件下产生的焦虑和压力［85］。食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）目前建议，对于健康成年人来说，L-The的每日总摄入量不应超过1 200 mg［3］。