茶多酚抗肥胖作用研究进展

何若菡，孙蕾蕾，王浩田，张艺欣，赵玉平*

（1. 烟台大学生命科学院，山东 烟台 264005；2. 天津农学院，天津 300384）

肥胖是由遗传因素、生活作息紊乱及不良饮食习惯等引起的能量失衡，导致体内脂肪过度积累［1］。随着人们生活水平和饮食结构的不断变化，超重及肥胖人口比例不断增加，并且逐渐向年轻化趋势发展［2］。肥胖不仅导致人体出现各种严重健康问题，如高血压、高血脂、因持重过多出现关节问题，同时还是多种癌症及心血管、中风的重要危险因素［3］。因此，预防肥胖是近年来研究的重点。

预防肥胖最有效的方法是饮食控制结合体育锻炼疗法、药物减重，以及减肥手术。相较来看，药物治疗肥胖效果不明显，同时涉及到副作用和药物依赖［4,5］。近年来，人们发现长期饮茶，可有效控制体重，其主要活性成分为茶多酚［6］。茶多酚（Tea Polyphenols, TPs）是从茶叶中提取的30多种天然酚类化合物的统称，尤以绿茶中含量居高［7］。其中，儿茶素为酚类物质主要化学成分，占茶多酚总量的70%左右，主要以表儿茶素（EC）、表没食子儿茶素（EGC）、表儿茶素没食子酸酯（ECG）和表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）等4类化合物为主［8］。药理学研究表明，茶多酚具有抗肿瘤［9］、抗氧化［10,11］、增强免疫力［12］、降血脂、降血压、抑菌杀菌、减肥等多种生物学活性［13］。近年来，国内外学者对茶多酚在抗肥胖功能方面亦进行了探索研究，其抗肥胖机理也得到了进一步阐明。本文结合近年来茶多酚抗肥胖研究的相关文献报道，主要对其抗肥胖功效及机理研究进展进行综述。

1 对代谢酶活性的调控

不良饮食是引起肥胖的重要因素，长期高脂高糖的饮食极易引起人体能量动态失衡，减少食物中能量的吸收是控制肥胖的重要方式［14］。胰脂肪酶、淀粉酶及葡萄糖苷酶与肥胖密切相关，是促进人体能量吸收的关键消化酶［4］。胰脂肪酶作为水解膳食脂肪的主要酶，能将食物中的脂肪分解成单酰甘油和游离脂肪酸，在体内形成脂质颗粒，在小肠内被吸收并重新合成三酰甘油，在脂肪组织中不断地积累，引起体脂超标而导致肥胖［15］。淀粉酶和葡萄糖苷酶是分解碳水化合物的关键酶，将淀粉大分子物质分解成人体易吸收和利用的葡萄糖，葡萄糖通过血液运输到身体各个组织，多余的葡萄糖导致血糖升高及转化成甘油三酯，造成皮下组织及脏腑的脂肪不断积累而引发肥胖［4,15］。众所周知，茶多酚作为关键消化酶的抑制剂，可有效控制酶活性，这些酶反过来又减少脂质的吸收和碳水化合物的转化，通过减少人体对能量的摄入来预防和控制肥胖。

1.1 抑制胰脂肪酶的活性

胰脂肪酶与肥胖密切相关，胰脂肪酶促进脂肪的形成，使得膳食脂肪50%～70%被人体充分的消化和吸收，脂肪积累过多造成体脂超标［4］，因此，抑制胰脂肪酶的活性可有效控制肥胖。据报道，茶多酚对胰脂肪酶具有较高的抑制活性，可减少人体对食物中甘油三酯的吸收，抑制脂肪的形成［13］。Gondoin等［16］将白茶、绿茶、红茶经过沸水冲泡，冷却后从茶汤中提取酚类物质，对3种茶叶提取物进行体外抑制胰脂肪酶活性进行研究。结果显示，以茶袋提取的酚类含量为：红茶＞白茶＞绿茶，25µg·mL-1白茶和绿茶多酚就能显著抑制酶活性，而100 µg·mL-1红茶多酚效果不明显，白茶和绿茶多酚对酶的半抑制浓度（IC50）分别为22、35 µg·mL-1，白茶比绿茶更有效。Glisan等［17］研究发现红茶中3种类型的茶黄素没食子酸酯均能抑制胰脂肪酶的活性，IC50分别为1.9、4.2、3.0 μmol·L-1，其抑制效力与没食子酰基酯部分的存在和位置相关。Grove等［18］发现绿茶主要的酚类物质EGGG非竞争性地抑制胰脂肪酶活性，IC50为7.5 µmol·L-1。Nakai等［19］发现乌龙茶典型的多酚类物质：Oolonghomobisflavans A、Oolonghomobisflavans B 和Oolongtheanin 3’-O-gallate能良好地抑制胰脂肪酶活性，其半抑制浓度分别为0.048、0.108、0.068µmol·L-1。Satoshi等［20］研究发现聚合多酚组分（BTP）是红茶多酚（BTPE）中特有的活性成分，体外研究表明BTP、BTPE均能抑制胰脂肪酶的活性，BTP抑制效果要比BTPE显著，其中IC50分别为15.5、36.4 mg·mL-1。张忠等［21］研究认为茶多酚显著抑制胰脂肪酶活性，减少食物中脂肪的消化和吸收，从而有效地控制和治疗肥胖。

1.2 抑制α-淀粉酶活性

食物中的碳水化合物大多数是淀粉，淀粉在淀粉酶的水解下转化为麦芽糖，麦芽糖进一步分解成人体易吸收和利用的葡萄糖，在体内多余的糖一方面致使血糖升高，引发高血糖或糖尿病，另一方面多余的糖类物质转化脂肪［22］，堆积腹部及脏腑增大，引起肥胖。研究显示，茶多酚及其主要成分儿茶素可用作α-淀粉酶抑制剂，可有效防止和治疗肥胖症。张宏图等［23］采用抑制动力学方法及分子对接技术探究茶多酚对α-淀粉酶的抑制作用，其结果显示，茶多酚通过氢键与疏水相互作用力与α-淀粉酶的活性部位结合，改变α-淀粉酶的空间结构，从而抑制酶催化活性，抑制效果依赖于茶多酚的浓度，当茶多酚浓度为1.6 mg·mL-1时，抑制率高达72.19%，IC50值为1.35 mg·mL-1，属于非竞争抑制类型。杨小平等［24］采用相同茶鲜叶加工成绿茶、红茶和乌龙茶样品，研究各提取物及茶多酚对α-淀粉酶的体外活性影响，结果显示：绿茶提取物中总酚含量最高，其次为乌龙茶和红茶，三种茶的提取物均能显著提高α-淀粉酶的活性，研究表明，茶提取物中的其他成分如咖啡因、氯离子［25］、钙离子会提高α-淀粉酶活性，从而影响茶多酚对淀粉酶的抑制效果。此外，淀粉的添加顺序对酶的抑制活性有显著差异，在培养液中先添加淀粉时，其淀粉酶IC50为9.83 mg·mL-1，反之为13.78 mg·mL-1，该研究认为TP与淀粉的结合减少了酶的有效结合位点，从而影响了α-淀粉酶的活性。热处理有助于提高天然产物中游离多酚的提取量，从而提高对淀粉酶的抑制作用，周慧明等［26］研究红茶水提取物（BTWE）和烘焙红茶水提物（BBTWE）对α-淀粉酶的活性影响，研究显示，低浓度的BTWE提高α-淀粉酶活性，高浓度的BTWE显著抑制酶活性，值得注意的是，即使在低浓度下，BBTWE也能抑制α-淀粉酶的活性，它们的IC50分别为1.723、1.213 mg·mL-1。HPLC检测结果显示，烘烤处理降低了提取物中总多酚的含量，从而导致低级性酚类物质儿茶素聚合物的出现，使得α-淀粉酶空间结构变化更加显著。

1.3 抑制α-葡萄糖苷酶活性

α-葡萄糖苷酶（别称：α-葡糖苷酶）作为一种消化酶，能将淀粉大分子物质降解成能被人体直接吸收和利用的单糖，茶多酚抑制α-葡糖苷酶的活性，从而抑制血糖的升高，减少糖类物质向脂肪的转化，从而预防肥胖和控制体重［4,27］。体外试验研究［27］显示，绿茶多酚（GTP）、红茶多酚（BTP）、乌龙茶多酚（OTP）均能显著抑制α-葡糖苷酶的活性，有效控制餐后血糖的升高，抑制效果与茶多酚的浓度具有依赖性，IC50分别为2.33、2.25、1.38 µg·mL-1。KAN L 等［28］在一项大鼠肠道酶和人Caco-2细胞研究茶多酚抑制葡萄糖苷酶活性的实验中发现，4种茶叶（乌龙茶、绿茶、红茶和白茶）的茶多酚均能较好地抑制麦芽糖酶、葡萄糖淀粉酶的活性，但只有白茶能抑制蔗糖酶、异麦芽糖酶，这是由于白茶中EGCG含量较高的缘故，当绿茶提取物联合EGCG作用于人的Caco-2细胞能显著抑制蔗糖酶的活性，抑制作用与剂量成正相关，而对大鼠肠道蔗糖酶无抑制作用，此外红茶中的单宁物质也能显著抑制α-葡萄糖苷酶的活性。杨兴宾等［29］研究绿茶可提取多酚（EPP）和不可提取多酚（BEPP）的抗葡萄糖苷酶的能力，结果显示EPP和NEPP对α-葡糖苷酶的抑制都是可逆的，抑制常数Ki值分别为0.184、0.895 µg·mL-1。面包是人们日常最简单的含有复合碳水化合物的食物，30名健康参与者食用白面包后，体内血糖明显增高，饮用绿茶水提 取 物（aqueous extract Camellia sinensis，AECs）后将α-葡萄糖苷酶活性降低至17.50%，面包血糖指数（GI）也降低了39.71%，其特性可能是由于AECs中含有大量儿茶素有关［30］。周惠明等［31］研究发现EGCG可强烈抑制α-葡糖苷酶活性，其IC50为3.7×10-5M。利用多种光谱技术和分子模拟结果显示：EGCG含有大量的羟基，其通过氢键和疏水相互作用的结合，自发地与α-葡糖苷酶活性部位结合，从而强烈抑制α-葡糖苷酶活性。

2 调节肠道菌群的结构和组成

肠道菌群是指存在肠道中复杂的微生态系统，对营养物质的吸收和能量代谢至关重要，肥胖与肠道菌群密切相关，肠道菌群失衡产生乙酸，乙酸刺激交感神经释放饥饿激素，增加食物的摄入量［32］，抑制糖代谢，促进脂肪的储存，从而导致体重和体脂的占比增加［33］。近年来，研究发现，茶多酚类似于益生元有助于调节肠道菌群失调促进益生菌增殖，有利于糖类和食物的消化吸收，减少有害菌的产生，维护肠道健康微环境［34］。GTP处理的肥胖小鼠在3周以后总菌落多样性达到最大值，肠道有益菌变形杆菌与拟杆菌门相对丰度大幅提高，有害菌门厚壁菌门相对丰度显著下降［35］。此外GTP干预8周后的优势菌科普氏菌科和拟杆菌科呈上升趋势，同时，毛螺菌科、瘤胃球菌科和梭状芽孢杆菌科的相对丰度降低［36］。Sun等［37］研究表明OTP、BTP促进短链脂肪酸的增加，提高双歧杆菌和乳酸杆菌相对丰度，同时抑制拟杆菌、普氏菌和溶组织梭菌的生长。KEMPERMAN等［38］研究表明OTP促进肠球菌、阿克曼氏菌和克雷伯氏菌的增殖，并抑制 B.coccoides、Anaeroglobus和 Victivallis的生长。张鑫等［39］以乌龙茶为原料提取不同纯度的茶叶儿茶素，研究发现儿茶素不能改变菌群的数量，但能改变菌群的组成，儿茶素显著促进肠道有益细菌双歧杆菌和乳酸菌的增殖，抑制有害细菌梭状菌和拟杆菌的增殖，并且随着儿茶素浓度及纯度增加，效用增强，尤其是90%浓度的甲基化儿茶素表现更为显著。刘智伟等［40］采用变性梯度凝胶电泳（DGGE）技术分析小鼠肠道菌群的多样性，图条的多样性越丰富，菌群越健康，无菌小鼠灌喂健康志愿者粪便后，成立三个不同组：正常饮食组（LF）、高脂饲料组（HF）及茶多酚和高脂饮食组（TP＋HF），DGGE图谱结果显示：8周后LF和TP＋HF组的图条的多样性及丰富度高于HF组。茶多酚改善肠道菌群的组成和结构，促进优势菌的生长，增强肠道屏障，抑制有害菌的产生，从而有效控制肥胖。

3 调控脂肪合成的信号通路，减少肥胖炎症因子的表达

脂肪堆积过多引发全身性慢性炎症，一般超重和肥胖患者的血清炎症因子水平较高［41］，茶多酚通过调节肥胖炎症因子的表达、抑制信号通路，可能对预防和治疗肥胖有益。檀昕等［42］以TNF-α诱导3T3-L1脂肪细胞分化，建立炎性脂肪模型，研究槲皮素（QUE）及TPs的抗炎机理。研究表明，腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）、组蛋白去乙酰化酶（SIRT1）一旦被激活就能够减少炎症因子的产生，从而抑制炎症反应。饲料中添加50 µg·mL-1的TPs、QUE及1:1比例的混合物处理脂肪细胞炎症因子48 h后，均能下调脂肪细胞中促炎因子白介素12（IL-12）和一氧化氮合酶（iNOS）的基因表达，激活AMPK、SIRT1，相比于QUE及混合物，TP效果更显著。RAHMAN等［43］在研究TPs的抗肥胖、抗炎的作用机制是否与犬体内的环氧化酶（COX-2）和诱导型iNOS的表达水平及肥胖基因有关时，结果显示，TPs诱导COX-2和iNOS分子的表达下调，mRNA表达的肿瘤坏死因子（TNF-α）、白细胞介素（IL-1β）和白细胞介素（IL-6）的显著降低，减轻肥胖相关的肝脏炎症，从而有效控制体重。买地娜依·库得来提［44］通过不同浓度的EGCG分别对基础态和脂多糖（LPS）诱导后的3T3-L1脂肪细胞抗炎影响，PCR法检测显示，LPS诱导后可明显提高3T3-L1脂肪细胞内炎症因子IL-6、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）、TNF-α的分泌量及mRNA的表达水平，经不同浓度的EGCG处理两种状态的脂肪细胞，结果显示，炎症因子的含量及表达水平随着EGCG浓度增加而逐渐降低且呈剂量依赖性。此外，高浓度的EGCG显著抑制了成熟脂肪细胞内脂滴的增殖和分化，这可能与脂代谢、信号通路有关［45］，研究发现，成熟脂肪细胞的脂滴大小和数量随着EGCG的浓度增加而显著发生变化，认为可能是儿茶素通过调控AMPK信号通路协同过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARγ）引起的，经过50 µg·mL-1的EGCG处理后，脂代谢相关因子 acc1、pparγ、fas、srebp-lc、fatp4 的 mRNA 表达显著下降，PPARγ下游信号通路脂肪合成相关因子agtl、accl、ap2及fas，AMPK上游胰岛素信号通路相关因子Pi3k、Akt1，信号通路下游脂肪生成相关基因Lxra、ap2以及脂质生成相关因子fas、Acc1、Hmgr、c/ebpα、srebp1、pparγ等 mRNA 水平的表达亦显著降低。在3T3-L1前脂肪细胞增值与分化方面，PPARγ与增强子结合蛋白（C/EBPα）这两类类转录因子发挥着核心作用，相关研究表明，儿茶素降低了前脂肪细胞分化过程中C/EBPα和PPARγ的表达，调控环腺苷酸蛋白激酶A（cAMP/PKA）信号通路，降低激素敏感性脂肪酶（HSL）的磷酸化水平，抑制脂肪的形成［46，47］。

4 增加能量消耗和机体产热

能量失衡是导致机体肥胖的重要因素，机体可通过增加能量消耗，促进脂肪产热，可有效预防和控制肥胖的发生［48］。据报道，茶多酚通过激活交感神经系统，释放去甲肾上腺素，刺激周围脂肪氧化，增加体内产热，从而有效的减轻体重［15］。临床试验研究发现［49］，经过24 h治疗后，绿茶多酚受试组的总能量消耗、脂肪氧化、去甲肾上腺素总量显著高于安慰剂组和咖啡因组。31名瘦男性和31名瘦女性在测试含有绿茶儿茶素的热饮料是否增加能量消耗，24 h后，能量消耗大幅度增长，男性的热量产出及氧化的脂肪含量显著高于女性［50］。日本女性在饮用乌龙茶和绿茶的24 h后发现，能量消耗量增加效果明显，乌龙茶是绿茶的两倍，这不仅是乌龙茶和绿茶中共同成分儿茶素和咖啡因的协同作用促进脂肪的氧化，刺激机体产热，同时乌龙茶发酵过程中产生的聚合多酚也能提高能量消耗［51］。动物模型研究证明［52］，绿茶多酚刺激雄性大鼠棕色脂肪产热，减少高脂饮食引起的脂肪积累，其特性可能是儿茶素抑制儿茶素-O-甲基转移酶的活性，激活交感神经系统，促进去甲肾上腺素的分泌，增加脂肪的氧化和能量的消耗。

5 结论与展望

综上所述，茶多酚通过调节酶活性，减少糖类物质的转化和吸收，抑制脂肪的形成、调节肠道菌群紊乱，促进益生菌生长、调控脂肪合成的信号通路，减少肥胖炎症因子的表达、促进能量的消耗和脂肪的产热等不同途径有效地预防和治疗肥胖。但目前TPs抗肥胖研究多集中在多种酚类物质的混合物，缺乏单一酚类的提取及抗肥胖的研究；动物和细胞水平的实验研究较为广泛，临床抗肥胖数据仍不够完善；肠道与TPs相互作用机制尚不明确，TPs难以被肠道吸收和利用；在饥饿状态，无法促进能量的消耗，可能会引发体重反弹。基于以上问题，未来应扩大单一酚类物质抗肥胖的研究，致力于具有饱腹感的天然产物和茶多酚协同作用，增加临床实验和流行病学的研究，通过研发新的定位技术如PCR荧光实时定位将有效成分定位于肠道，促进肠道的充分消化和吸收。TPs作为一种安全高效纯天然抗肥胖的植物成份，随着研究不断深入，相信在不久的将来，可开发一款新型减肥和餐后降血糖的功能性食品，为极速增加的肥胖和超重人口发挥至关重要的作用。