茶黄素生物学活性研究进展

刘昌伟，张梓莹，王俊懿，周 方，曾鸿哲，张 盛，黄建安，刘仲华,*

（1.湖南农业大学 茶学教育部重点实验室，湖南 长沙 410128；2.国家植物功能成分利用工程技术研究中心，湖南 长沙 410128；3.植物功能成分利用省部共建协同创新中心，湖南 长沙 410128；4.中国人民公安大学侦查学院，北京 100008）

红茶作为世界上消费最多的茶类，其占世界茶叶消费总量80%。在红茶加工过程中形成的一种金黄色色素——茶黄素，被视为红茶中的“黄金分子”。茶黄素类物质主要是由儿茶素及其衍生物在多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）等的催化作用下氧化缩合而成具有苯骈卓酚酮结构的一类化合物的总称。茶黄素在红茶中的质量分数约为0.5%～3.0%，对红茶品质的形成起着关键作用，决定红茶口感的醇厚度与鲜爽度；茶黄素还被报道具有多种药理功能与保健功效，如降血压、降血脂、抗氧化、抗肿瘤、保护骨骼健康等，在某些方面甚至优于儿茶素。

茶黄素类物质的研究与开发已成为茶叶研究的热点之一，其不仅具有重要的理论研究价值，而且在食品保健等领域具有广阔的应用前景。然而，由于茶叶中茶黄素含量低、茶多酚类化学物质结构极其相似，直接从红茶中分离出高纯度茶黄素与茶黄素单体物质十分困难。同时，茶黄素制备的产业化工艺技术尚不成熟，呈现产品纯度低、成本高、耗能高、产能低等技术问题，严重阴碍了以茶黄素类物质及其单体为原料的天然药物及功能性食品的研究开发。同时，茶黄素性质不稳定、生物利用度低、吸收代谢途径不清晰等原因，茶黄素的具体功效与应用的研究有待深入发掘。基于以上问题，本文以茶黄素的理化特性为出发点，概述茶黄素的多种生物学活性最新研究进展，以期为茶黄素的开发与利用提供借鉴。

1 茶黄素性质及形成机理

1.1 茶黄素的理化性质

茶黄素于1957年由Roberts发现。迄今为止已在红茶中发现25 种茶黄素组分，其中含量最高的是茶黄素（theaflavin，TF1）、茶黄素-3-没食子酸酯（theaflavin-3--gallate，TF2a）、茶黄素-3’-没食子酸酯（theaflavin-3’--gallate，TF2b）和茶黄素双没食子酸酯（theaflavin-3,3’-di--gallate，TF3）4 种，其具体化学结构如图1所示。

图1 4 种主要茶黄素的结构式Fig. 1 Structural formulae of four major theaflavins

茶黄素的结构由前体儿茶素的没食子酰基的数量和位置决定，其理化性质与儿茶素相似，性质均活泼，表现出易氧化、稳定性差等特点。研究发现，茶黄素随着温度的升高被氧化的速率加快，当茶黄素水溶液处于100 ℃条件下，其在3 h后几乎全部被氧化。

1.2 茶黄素形成机理

茶黄素的形成是一个极其复杂的过程。在茶鲜叶中儿茶素（表儿茶素（epicatechin，EC）、表没食子儿茶素（epigallocatechin，EGC）、表儿茶素没食子酸酯（epicatechin gallate，ECG）、表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）等）B环上的酚羟基在PPO等的介导下氧化形成茶黄素中间体邻醌，而邻醌极易氧化聚合、缩合形成茶黄素类和茶红素类等物质（图2）。此外，邻醌还能聚合形成茶褐素。Matsuo等发现邻苯三酚型儿茶素与邻苯二酚型儿茶素可在梨来源PPO的催化条件下氧化形成茶黄素类和双黄烷醇类。实验证明只有具有三羟基-B-环黄烷醇和二羟基-B-环黄烷醇存在时，酶促氧化反应才能产生茶黄素。有证据表明，邻苯三酚型儿茶素与邻苯二酚型儿茶素的不同消耗率导致合成的茶黄素含量和茶红素含量不同。儿茶素在酶催化作用下可形成多种氧化产物，包括茶黄素。儿茶素的酶促氧化过程复杂多样，具有重要的研究意义，然而，目前主要研究的是单一的儿茶素氧化途径，较少涉及多种途径的同时分析，茶黄素类物质形成的机理有待进一步深入研究。

图2 茶黄素形成机理Fig. 2 Theaflavin formation mechanism

1.3 茶黄素的生物利用度

目前关于茶黄素生物利用度的研究较少。研究发现茶黄素的血浆半衰期约为1～3 h，与儿茶素的血浆半衰期相近或略短。相关志愿者口服700 mg茶黄素后，在血浆和尿液中的峰值水平也仅仅分别为10 μg/L和4.2 μg/L。据报道，人在摄入茶黄素0～30 h后排出的尿液中未检测到茶黄素及其II期代谢产物；茶黄素在上消化道或下消化道中均未被检测到，茶黄素在后小肠中的吸收较差，大部分茶黄素将进入大肠；茶黄素在大肠中被肠道微生物群代谢为小分子化合物，少量被机体吸收利用，口服茶黄素的生物利用度非常低。

在体外粪菌培养研究中发现，茶黄素对结肠细菌的降解具有相对抵抗力，在培养24 h后茶黄素的回收率为67%。茶黄素代谢产生了21 种酚类和芳香族分解代谢物，许多源自没食子酸和茶黄素的结肠分解代谢物在体外模型中具有多种潜在的生物学活性。Chen Huadong等通过液相色谱-质谱联用（liquid chromatograph mass spectrometer，LC-MS）仪检测到茶黄素极少被人类肠道细胞Caco-2利用，使得茶黄素不易被肠道吸收；茶黄素经口服后大部分仍保留在胃肠道的管腔中，经肠道微生物吸收代谢后排出体外。Chen Huadong等使用LC-MS测定TF3在雌性C57BL/6J小鼠粪便中的代谢产物，结果发现TF3在小鼠体内可广泛代谢，TF3经肠道菌群分解代谢后的主要代谢产物有4 种，分别是TF1、TF2a、TF2b和没食子酸。此外，TF2a、TF2b都能被人体微生物群代谢为TF1、没食子酸和连苯三酚。其中，植物乳杆菌和枯草芽孢杆菌具有代谢TF3的能力。

生物利用度是评价茶黄素能否在体内表现其独特生物学活性的关键指标。目前研究表明，茶黄素生物利用度较低，且茶黄素在体内的吸收代谢途径尚未完全清晰，这严重阴碍了茶黄素生物学活性的研究。未来应有更多的研究阐明茶黄素在体内的吸收代谢机制并结合纳米材料改善茶黄素生物利用度，以实现对茶黄素独特生物学活性的充分利用。

2 茶黄素的生物学活性

茶黄素因其具有多种特殊的生物学活性而受到消费市场追捧，近年关于茶黄素的生物学活性研究也逐步成为热点。目前，众多研究表明，茶黄素具有降血脂、抗肿瘤、调节血糖、延缓衰老等多种生物学活性（图3），并且其作用机制涉及广泛，包括核因子（nuclear factor，NF）κB、磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase protein kinase B，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）、激活蛋白1（activating protein-1，AP-1）等信号通路，具有多靶点、多环节、多效应等作用特点。

图3 茶黄素的生物学活性Fig. 3 Bioactivity of theaflavins

2.1 抗炎

炎症是机体对外界不良刺激的一种防御反应。炎症发生时，炎症因子如白细胞介素6（interleukin-6，IL-6）等高表达，导致细胞凋亡和组织损伤。NF-κB作为经典炎症通路中的核心分子，其具有炎症反应的“开关”作用。而茶黄素可以通过降低脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）诱导的IL-6等关键因子的表达水平，抑制细胞内NF-κB抑制蛋白（inhibitor of NF-κB，IκB）降解并阴断NF-κβ信号通路，从而发挥抑制炎症的作用。此外，茶黄素还能抑制环氧合酶2（cyclooxygenase 2，COX-2）表达，下调肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）α的诱导作用，阴断诱导型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，iNOS）、NF-κB的表达，有效预防炎症。茶黄素处理可调节过氧化物引起的原代小鼠软骨细胞合成代谢和分解代谢失衡，通过调节Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白-1（Kelch-like epichlorohydrin-associated protein 1，Keap1）/核因子E2相关因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）/血红素加氧酶-1（heme oxygenase-1，HO-1），保护软骨细胞免受衰老和凋亡，改善小鼠骨关节炎。

Ukil等发现TF3能够显著抑制三硝基苯磺酸诱导小鼠结肠中NF-κB的表达，抑制TNF-α等促炎因子的表达，从而减轻炎症，保护结肠组织。有研究表明，茶黄素能通过抑制NF-κB等通路减轻脑出血引起的炎症反应和脑损伤。Anandhan等发现茶黄素能减轻帕金森病中神经炎症，为神经退行性疾病的治疗提供宝贵的治疗策略。TF3能够抑制iNOS的表达，阴断NF-κB的活化，减少IκB和LPS诱导的转录因子NF-κB p65和p50亚基的积累，从而阴止NF-κB的激活，有效预防巨噬细胞中炎症的产生。Hosokawa等发现TF3能阴止人牙龈成纤维细胞中TNF超家族1介导的IL-6产生。此外，TF3呈剂量依赖性预防人牙龈成纤维细胞中抑瘤素M介导的CXC趋化因子配体10（CXC chemokine ligand 10，CXCL10）产生，有效预防牙周炎的产生。茶黄素能够通过调节肠道菌群，维持肠道免疫稳态和屏障功能完整性，从而缓解葡聚糖硫酸钠盐诱导的小鼠结肠炎。这些研究表明，茶黄素可作为预防和治疗炎症的补充治疗剂，具有潜在的药用价值。

2.2 抗氧化

茶黄素是红茶中主要的抗氧化成分，能够有效清除自由基、螯合金属离子、抑制促氧化酶活性等，具有优异的抗氧化活性。多羟基结构是茶黄素抗氧化作用的结构基础，其具有很强的提供质子能力，能够有效清除机体产生的自由基，从而达到抗氧化的作用。此外，茶黄素还能激活相关过氧化酶的活性，从而发挥抗氧化作用。由于茶黄素羟基的数目较儿茶素更多，其抗氧化能力较儿茶素更强，能清除活性氧（reactive oxygen species，ROS），并防止羟自由基诱导的体外DNA损伤。其中，TF3在清除过氧化氢和羟自由基方面最为有效。

He Jinting等比较分析了茶黄素单体与EGCG清除羟自由基的能力，发现茶黄素单体清除羟自由基的能力均强于EGCG，且茶黄素能够有效保护HPF-1细胞免受自由基损伤。高茶黄素的红茶提取物可有效改善氧化应激以及对急性无氧间歇训练的延迟性肌肉酸痛反应，从而提高从事高强度无氧运动运动员的恢复率，增加运动员的运动频率。茶黄素可通过增加超氧化物歧化酶和谷胱甘肽水平来减弱乙醇诱导的小鼠胃黏膜上皮细胞的氧化应激和凋亡，从而降低ROS和丙二醛（malondialdehyde，MDA）水平，达到保护胃黏膜的作用。

2.3 抗代谢综合征

代谢综合征是指人体的蛋白质、脂肪、碳水化合物等物质发生代谢紊乱的病理状态，主要呈现肥胖、血脂异常等多种代谢紊乱集于一身的特点。随着生活水平的提高，代谢综合征的病例逐年递增，越来越多的人受到代谢综合征困扰。因此，找到一种通过膳食方法调节/预防代谢紊乱疾病发生发展的膳食补充剂已经刻不容缓。

脂肪代谢紊乱是代谢综合征的主要诱因之一，茶黄素可通过以下几种途径减少脂肪的生成，从而预防脂肪肝和肥胖的发生：1）通过下调表皮生长因子和受体PI3K/Akt/Sp-1信号转导途径，阴断肠上皮细胞中NF-κB的活化，抑制脂肪酸合成酶的表达；2）通过抑制单磷酸腺苷激活蛋白激酶（adenosine 5’-monophosphateactivated protein kinase，AMPK）来抑制乙酰辅酶A羧化酶活性，减少脂质积累，通过抑制前脂肪干细胞向脂肪细胞的分化，减少脂肪的产生；3）抑制3T3-L1前脂肪细胞的增殖和分化，并降低细胞内甘油三酯的含量。此外，茶黄素通过抑制肠道-葡萄糖苷酶的活性，导致葡萄糖吸收降低，从而有效抑制餐后高血糖的发生，降低糖尿病发生的几率。每日定期摄入红茶可改善氧化应激、炎症等并降低2型糖尿病（diabetes mellitus type 2，T2DM）患者的血清C反应蛋白水平。Kumar等发现红茶提取物能够改善糖尿病大鼠血糖并降低蛋白质和脂质过氧化水平，有助于TD2M和肥胖相关代谢综合征风险人群的持续健康。茶黄素可使糖尿病Wistar大鼠血浆胰岛素、总血红蛋白水平和体质量降低。同时，糖尿病大鼠在服用茶黄素后体内抗氧化酶、糖原合成酶以及糖原磷酸化酶等与糖尿病相关的关键酶活性改变，从而降低了大鼠血糖水平。

2.4 预防心血脑管疾病

心脑血管疾病一般是指由高脂血症、血液黏稠、动脉粥样硬化、高血压等心、脑及全身问题引起的缺血性或出血性疾病。这些疾病具有高患病率、高发病率和高死亡率的特点，严重威胁着人类健康，尤其是老年人群。随着生活水平的日益提高，心脑血管疾病已成为威胁人类健康的非传染性疾病之一，心脑血管的保护和防治一直是医学研究热点。研究发现茶黄素具有优异的预防心脑血管疾病的活性。茶黄素通过多种机制发挥其有益作用，如抗增殖、抗炎和抗血栓形成，以及维持血管内皮功能和血压稳定。

研究发现茶黄素能够显著提高血管内皮细胞活力，降低乳酸脱氢酶释放量，维持NO水平，降低胞内ROS水平及MDA的产生，提高抗氧化酶活力，并抑制细胞凋亡，同时茶黄素能够激活Nrf2/HO-1通路，有效抑制HO诱导的血管内皮细胞氧化应激损伤。一项动物研究证实了茶黄素可有效预防高脂饮食Wistar大鼠肥胖，茶黄素能够有效降低大鼠体内胆固醇、低密度脂蛋白和甘油三酯的积累。此外，茶黄素通过抑制氧化酶活性和超氧化物的产生，改善线粒体氧化应激，减少ROS的产生，调节各种血管舒张因子和血管收缩因子水平，维持血管张力，从而有效预防动脉粥样硬化。越来越多的证据表明，茶黄素有助于血管健康。相关研究发现，TF3能显著降低人HepG2肝癌细胞中的脂滴堆积，并抑制血浆中激肽释放酶的激活，进一步证明了其能激活AMPK及其下游靶点，有效预防非酒精性脂肪肝。在一项研究中，对24 名健康志愿者进行体内验证实验，结果发现500 mg儿茶素和500 mg茶黄素能够改善血管功能，逆转冠心病患者的内皮血管舒缩功能障碍，降低心血管疾病的发生率。人体在6 个月内连续摄入富含多酚的红茶会导致收缩压和舒张压降低。Hodgson等发现人体1 d内饮用3 杯含有429 mg红茶多酚的茶，收缩压降低0.2 mmHg。一项随机双盲对照实验发现，长期饮用红茶可降低收缩压和舒张压。在敲除基因的小鼠实验中发现，摄入茶黄素可提高NO利用度，修复受损动脉细胞，降低血液黏稠度，从而缓解动脉粥样硬化。

虽然茶黄素预防心脑血管疾病的功效已得到充分证实，但其确切作用机制仍有待阐明。因此，需要更多的研究来解释茶黄素预防和治疗心血管疾病的作用机制，并指导以茶黄素为原料的功能食品及药物的开发。

2.5 抗肿瘤

恶性肿瘤导致的高死亡率一直是全世界公共卫生体系面临的重大挑战。如何控制恶性肿瘤的发生，并寻找治愈方法一直是全世界科学家共同关注的重大科学问题。诸多研究表明茶黄素具有抗癌功效，可作为一种潜在的抗癌药物。茶黄素通过预防肿瘤的产生、诱导肿瘤细胞凋亡等多种方式来预防、减轻乃至治疗肿瘤，其机制如图4所示。凋亡是细胞内一种清除机体内异常或受损细胞的自我保护性机制。1）茶黄素通过改变调亡蛋白受体，调节促凋亡蛋白Bax和抗凋亡蛋白Bcl-2的比例并且调节p53和p21的表达来抑制NF-κB活性，诱导DNA损伤，染色质固缩，从而促进癌细胞凋亡。2）茶黄素激活p53、ROS等介导的Bax途径使线粒体跨膜电位丧失，从而释放细胞色素C（cytochrome C，Cyt C）进而激活凋亡级联反应来诱导肿瘤细胞凋亡。3）茶黄素抑制癌细胞中COX-2、TNF-α，iNOS和NF-κB表达，表现出抗炎活性，预防癌症的发生。4）茶黄素（10～50 μmol/L）能够抑制癌细胞基因及周期蛋白等表达，从而抑制结肠癌细胞的生长，并在一定程度上抑制COX-2和iNOS合成酶活性，抑制NO的产生，降低IκB激酶（IκB kinase，IKK）活性，阴断NF-κB的核易位，诱导癌细胞凋亡；茶黄素还能减少细胞中的ROS，降低氧化应激，有效预防癌症的发生。

图4 茶黄素抗癌机制Fig. 4 Anticancer mechanism of theaflavins

在乳腺癌患者中，茶黄素诱导突变，激活JNK，启动细胞死亡程序，损坏线粒体膜电位，促进Cyt C释放和活化Caspase-9，诱导肿瘤细胞凋亡。茶黄素诱导Wnt/Hh途径中-连环蛋白/Gli1靶基因如、，表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）等表达下调和E-钙黏蛋白表达上调，有效降低肝癌的发生率。此外，茶黄素以剂量依赖性方式抑制蛋白酶体的胰凝乳蛋白酶样和20S蛋白酶体活性，抑制人多发性骨髓瘤细胞的增殖。茶黄素（50 μg/mL）和EGCG（20 μg/mL）以较低剂量协同作用抑制细胞周期蛋白表达诱导HeLa细胞细胞周期停滞于G2/M期，并有效诱导线粒体凋亡信号，引起细胞线粒体膜电位损失，最终以协同方式导致HeLa细胞凋亡。TF3通过降低COX-2和iNOS的表达导致HCT116细胞周期停滞于G2期，降低癌症蛋白Bcl-xL表达，增加Bax表达，促进肿瘤细胞凋亡。同时，TF3还可以有效减轻抗癌药物对正常细胞的毒性。

肿瘤细胞转移是癌症患者死亡的主要原因，肿瘤细胞转移由众多基因所调控，其中包括等。茶黄素能够通过抑制转录激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）磷酸化，下调STAT3下游蛋白的表达，抑制肿瘤细胞的侵袭及转移。在人前列腺癌细胞异植模型中，茶黄素通过抑制血管内皮生长因子表达，抑制血管生成。在人表皮鱗状细胞癌A431细胞中，TF3抑制EGFR等自磷酸化，实现对肿瘤细胞转移和毛细血管形成的抑制。

众多研究表明茶黄素具有优异的抗癌活性。但目前茶黄素作为抗癌抑制剂应用到临床还有诸多挑战，如茶黄素抗癌机制尚未完善，茶黄素稳定性差，潜在毒性尚未清晰。总之，茶黄素作为抗癌药物还需要更多研究去证明。

2.6 保护肌肉健康

肌肉占人体质量的70%左右，不仅为人体的生命活动提供能量，还是机体糖脂代谢与胰岛素作用的主要器官，保障肌肉健康是维持人体生命质量、抵抗慢性疾病的重要手段。剧烈运动、衰老和疾病（心力衰竭、慢性阴塞性肺疾病、癌症等）均可提高ROS水平，导致骨骼肌收缩功能障碍，加剧疲劳的发生，严重者还可引发肌肉萎缩。细胞自身抗氧化能力难以阴止氧化应激的不断发生时，即需外源抗氧化剂作为膳食营养补充促使机体重新恢复平衡。茶黄素作为一种纯天然、安全高效的抗氧化剂具有效果显著、用量少、无潜在毒副作用的优势，能够通过清除自由基和提高抗氧化酶活性来发挥抗氧化性能。

Basu等研究发现茶黄素可通过对骨骼肌中Ca和iNOS的调控增强骨骼肌收缩作用，而茶红素无此影响。进一步研究表明，茶黄素在增强骨骼肌性能上具有与(-)-表儿茶素相似的效应，其可通过激活NO信号诱导血管内皮生长因子水平升高来促进组织血管形成，还可增加线粒体数量和线粒体生物合成的信号，从而增强肌肉需氧代谢的能力，延缓肌肉疲劳，增强小鼠运动耐力。此外，茶黄素还能激活PI3K和AMPK的磷酸化，诱导糖原合成酶激酶3β失活，诱导肌管细胞中葡萄糖转运蛋白易位和糖原积累，促进葡萄糖吸收，为骨骼肌生长发育提供充足的能量。Qu Zhihao等研究了4 种茶黄素单体对骨骼肌C2C12细胞生物学活性的影响，发现TF1（20 μmol/L）能显著提高肌细胞的融合指数、成熟肌管数量和肌管发育程度（图5）；进一步验证发现TF1能够调节肌细胞退出细胞周期，诱导成肌细胞因子（生肌决定因子（myogenic differentiation，MyoD）、肌细胞生成素（myogenin，MyoG）、肌球蛋白重链（myosin heavy chain，MyHC））的释放，加速成肌细胞分化，并且调节肌细胞的黏附力和成熟肌管的机械性能，促进肌细胞的迁移、融合和发育，从而调节肌管力学性能，延缓肌肉衰老。

图5 TF1延缓肌肉衰老的机制[95]Fig. 5 Mechanism by which TF1 delays muscle aging[95]

在一项随机双盲安慰剂对照实验中，30 名日本健康男性和女性受试者接受茶黄素（50 mg/d或100 mg/d）或儿茶素（400 mg/d），10 周后，与安慰剂相比，茶黄素给药显著改善了体脂率、皮下脂肪占比和骨骼肌占比，口服茶黄素可显著提升健康个体的肌肉质量。Kudo等发现口服茶黄素后小鼠能量消耗增加，同时激活棕色脂肪组织和腓肠肌中解偶联蛋白和过氧化物酶体增殖物激活受体γ（peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ）共激活因子-1α（PPARγ co-activator 1α，PGC-1α）mRNA表达和AMPK磷酸化，促进脂肪酸氧化和脂肪分解，有效增强小鼠肌肉性能。大鼠灌胃茶黄素后能够促进p38 MAPK的磷酸化，上调PGC-1α等与线粒体生成相关标志蛋白的含量，并进一步刺激肌细胞增强因子2A、细胞内皮因子分泌量的增加，促进线粒体与毛细血管的产生，增强了大鼠的抗疲劳能力。肌肉蛋白的合成主要由PI3K/Akt/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）等能量代谢通路介导。灌胃含有茶黄素的营养素能够缓解小鼠线粒体功能障碍，有效逆转半乳糖诱导的肌肉损伤。

Arent等研究发现运动员在连续9 d补充含700 mg茶黄素的红茶提取物后，高强度无氧运动后引发的肌肉酸痛、氧化应激和炎症得到有效改善。但该实验没有评估恢复后肌肉酸痛强度和皮质醇水平。研究发现，志愿者连续28 d补充含有茶黄素的混合多酚后，激烈运动所引起的骨骼肌中外源性（caspase 8）和内源性（JNK、Bcl-2）凋亡信号蛋白的表达量降低，从而改善了肌肉损伤，加速肌肉恢复。茶黄素能够对抗小鼠膈神经膈膜制备中蛇毒所诱导的不可逆神经肌肉阴滞，在质量浓度5 μg/mL蛇毒液条件下，茶黄素可维持部分肌肉活动，保护肌肉免受毒液的损伤。TF3能够抑制新生大鼠心肌细胞中Akt、细胞外调节蛋白激酶（extracellular signalregulated protein kinases，Erk）1/2和p38 MAPK激活，显著降低ROS在细胞内的水平，抑制炎症的产生，有效保护心脏肌肉组织。TF3以剂量和时间依赖性的方式激活磷酸化AMPK表达，抑制缝隙连接蛋白Cx43和相关自噬蛋白的表达，抑制心肌细胞自噬，保护心肌细胞免受高糖条件所引起的脂毒性和再灌注损伤。

2.7 保护骨骼健康

低骨密度或骨质疏松症是老年人骨折的最重要危险因素。骨质稳态中不可缺少的破骨细胞在骨质疏松症中起着关键作用。茶黄素能降低破骨细胞在机体内的活性，促使其凋亡并可通过下调原癌基因蛋白c-Fos表达、抑制NF-κB信号传导来抑制破骨细胞的生成，通过调节成骨细胞介导的骨形成与破骨细胞介导的骨吸收，建立骨量动态平衡能够有效抑制骨质疏松的发生。茶黄素还能通过阴断NF-κB和MAPK信号通路抑制LPS诱导的IL-6、MCP-1在骨髓巨噬细胞中的表达，抑制炎症的发生，减少骨质丢失，有效保护骨骼健康。红茶中的TF3通过抑制破骨细胞中基质金属蛋白酶2（matrix metalloprotein 2，MMP-2）mRNA的表达，抑制MMP-2和MMP-9活性，诱导破骨细胞和肌动蛋白环的数量减少，从而预防骨质疏松症和类风湿性关节炎。一项研究发现，红茶提取物能够减少破骨细胞活性和数量，增加骨矿物含量和强度，从而修复雌性大鼠因切除卵巢引发的骨丢失，有效保护骨骼健康。Karmakar等发现红茶提取物能够缓解由非酒精性脂肪性肝炎引发的骨代谢异常，避免大鼠骨骼损伤。过量的ROS积累可导致软骨稳态紊乱。茶黄素能够降低MMP-13、IL-1和软骨糖蛋白的表达，抑制软骨退化过程中ROS的产生，从而抑制氧化应激所引起的细胞凋亡和DNA损伤。此外，茶黄素还能增强谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性，降低磷酸化Akt和基因的表达水平，阴止软骨退化。因此，茶黄素有可能成为预防骨质疏松、保护骨骼健康的候选药物。

2.8 抑菌、抗病毒

流行病学研究表明，茶黄素的抗菌抗病毒活性优异。研究发现，茶黄素能够通过抑制细菌中1-脱氧--木酮糖-5-磷酸还原异构酶活性，从而达到抑菌的目的，其中TF3的抑菌效果最优。TF3通过抑制烯醇化酶、乳酸脱氢酶、F型ATP酶等活性来抑制链球菌生物膜的产生，从而预防龋齿的产生。红茶提取物能够显著抑制由变形链球菌和嗜酸乳杆菌引起口腔疾病。茶黄素类物质抗病毒效果显著，能够显著抑制轮状病毒和冠状病毒活性。茶黄素衍生物能够有效抑制人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）活性，预防HIV传播。Ohba等对2 080 种化合物进行抗病毒活性筛选，结果发现TF2a、TF2b和TF3对猫杯状病毒、小鼠诺如病毒和猪沙波病毒表现出较强的抗病毒活性。茶黄素还能能降低病毒颗粒感染性，抑制流感病毒的传播，其中茶黄素对乙型流感病毒的抑制效果强于儿茶素。

新型冠状病毒肺炎（corona virus disease 2019，COVID-19）（后简称为新冠肺炎）是由一种新型的阳性单链核糖核酸冠状病毒-非典型肺炎冠状病毒引起的传染病。已知这种病毒性疾病会感染呼吸系统，最终导致肺炎。新冠肺炎目前已成为危害人类健康的大流行病，寻找预防及治疗新冠的方法至关重要。Mhatre等使用EGCG和TF3对可能与SARS冠状病毒2型（SARSCoV-2）结合的34 个靶标结合位点进行了分子对接并评分发现，它们具有能够与SARS-CoV-2结合的靶标对接位点，可抑制病毒活性，这为茶黄素预防和治疗新冠肺炎提供了一些可能。冠状病毒中的蛋白需要经3CL蛋白酶切割后才能发挥功能。Jang等发现EGCG和茶黄素能够以剂量依赖性的方式抑制SARS-CoV-2中3CL蛋白酶的活性，从而抑制SARS-CoV-2增殖；其中EGCG对SARS-CoV-2的半抑制质量浓度为7.58 μg/ mL，茶黄素为8.44 μg/ mL。由此可见，EGCG和茶黄素对预防及治疗新冠肺炎可能具有一定作用。

目前，茶黄素的抑菌、抗病毒机制尚不清楚，不同茶黄素单体抑菌、抗病毒效果如何仍不明确。茶黄素作为杀菌、抗病毒药物使用（特别是预防、抵御新冠病毒），仍需进一步深入研究。

2.9 其他潜在的生理活性

在年轻小鼠下丘脑神经干细胞中一种长的非编码RNA Hnscr表达丰富，但在中年小鼠中表达量明显减少，Hnscr的耗竭使得小鼠下丘脑神经干细胞呈现衰老和衰老样表型。Xiao Yuzhong等通过分子对接，发现TF2a能够模拟Hnscr的作用，使用TF2a治疗衰老小鼠，可以缓解下丘脑神经干细胞衰老，并改善衰老相关的病征。

茶黄素能够激活Caco-2细胞中AMPK通路，增加肠道上皮细胞中紧密连接相关蛋白的表达，增强肠屏障功能，从而更好地抵御抗原入侵。体内、体外实验研究表明，茶黄素能够改善小鼠体内胃肠道转运，在小鼠回肠中，茶黄素降低了电场刺激的大鼠胃部的非肾上腺素能、非胆碱能释放，进而增强了小鼠回肠对营养物质的吸收，从而调节肠道稳态。因此，茶黄素可作为一种潜在的肠道疾病治疗药物。

茶黄素还具有保肝护肝的功能。研究发现，口服质量分数40%的茶黄素能够显著改善小鼠肝星状细胞的纤维化状态和活化，茶黄素通过转化生长因子等重要蛋白的表达，抑制肝脏纤维化，从而达到护肝作用。此外，茶黄素能呈剂量依赖抑制前帕金森病神经毒素的自氧化，防止SH-SY5Y细胞活力丧失，降低线粒体膜电位，抑制细胞凋亡，从而有效抑制帕金森病的发生。茶黄素还能防辐射，有效保护人体皮肤。研究发现，红茶提取物通过抑制紫外线波段B（ultraviolet radiation B，UVB）诱导的EGFR磷酸化，促进和基因的表达，减少c-Fos和p53蛋白的积累，从而有效预防UVB光诱导的小鼠皮肤癌变。

3 结 语

茶黄素在红茶中含量低且茶黄素各单体间结构极相似，难以直接从红茶中分离得到高纯度茶黄素和茶黄素单体，未能满足医药、食品等领域研究的需求。在未来茶黄素的开发中，可从微生物中寻找酶制备茶黄素。利用基因剪切技术将催化合成茶黄素的酶基因转移到微生物体内，利用微生物繁殖能力强、代谢产物多的特点，使微生物生产酶制剂并制备成固定化酶，能够有效增强生物酶的催化效率和循环使用次数。同时，充分利用各优势同工酶组分，发展多菌株、多菌种、多酶源，利用混合发酵与生物传感器以及现代分离纯化技术相结合实现大规模现代化工厂制备茶黄素，为高含量茶黄素及单体的生物学活性研究提供可能。

此外，茶黄素在人体内的吸收代谢与毒副作用还未可知。关于茶黄素生物学活性的研究目前仅局限于细胞及动物实验层面，极少进行临床试验，相关机制尚未完善，这些机制包括与许多细胞信号通路的相互作用，有效发挥茶黄素的生物学活性。然而，对于茶黄素与细胞相互作用、其细胞靶点和确切作用机制等仍有待建立。这些重要信息有助于阐明茶黄素生物学活性的作用机理，为茶黄素类物质开发的开发提供理论依据。