饮茶改善糖代谢的作用及机制研究进展

王曦，应剑*，林佺，李颂，肖杰，王黎明

（1中粮营养健康研究院有限公司，北京 102209；2营养健康与食品安全北京市重点实验室，北京 102209；3中茶六山（凤庆）茶叶有限公司，昆明 675900；4中茶科技（北京）有限公司，北京 102209）

研究认为，在糖代谢异常的不同时期，可以通过健康饮食大幅降低风险、支持治疗［1-3］。除日常膳食控制能量摄入、优化宏量营养素比例、增加膳食纤维的摄入之外，从茶和药食同源物质中获取的植物化学物质，也有助于促进代谢健康。研究表明，茶叶具有稳定餐后血糖的功效。饮茶改善糖代谢，与其富含茶多酚、茶色素、茶多糖、茶黄酮等功能成分相关，其机制表现为“多成分-多靶点”的协同作用，涉及减少葡萄糖吸收、调节肠道微生态、抗氧化、抗炎、改善胰岛素抵抗、促进能量代谢等通路。本文综述饮茶改善糖代谢的作用，分析其作用机制及物质基础，以及导致个体化差异的影响因素。

1 饮茶改善糖代谢异常的作用

动物与人群实验结果显示，每日饮绿茶3～4杯可以减轻体重、改善代谢综合征、预防肥胖和心血管疾病［4］。Meta分析表明，对于患有代谢综合征的肥胖患者，补充茶提取物有助于糖脂代谢和体重控制［5］。非糖尿病的超重女性，每日服用1 g绿茶提取物可以显著降低总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平，并降低空腹血糖，其对血糖血脂的改善效果优于二甲双胍［6］。针对已经处于糖尿病进展阶段的人群，饮茶在影响糖代谢指标的同时，往往具有降低体重、减少腰围、改善血脂水平的作用［7-9］。一项纳入30位男性和33位女性2型糖尿病患者的研究表明，连续饮用绿茶2个月，每日饮用绿茶4杯使体重和BMI明显降低，腰围和收缩压明显减小［10］。在日常饮食中加入1.5%或5%黄茶水提取物，不仅改善葡萄糖耐量和血脂水平，而且能降低脂肪肝风险、维持肝脏健康形态［11］。

1.1 茶对于糖尿病前期的影响

福建省一项纳入4808人的分层随机抽样研究发现，饮用绿茶和乌龙茶可分别降低空腹血糖受损IFG和降低糖耐量异常IGT的风险，每周喝16～30杯茶效果更加明显［7］。吉林大学第二医院内分泌科门诊面向24名糖尿病前期患者的12 w干预实验也发现，每日3次随餐冲饮1 g普洱茶粉，餐后2 h血糖明显降低，且餐后1 h和2 h胰岛素分泌水平显著提高［12］。糖尿病前期患者摄入110 mg红茶多聚多酚（BTPP）和220 mg BTPP，也可以减缓摄入蔗糖引起的血糖升高，但胰岛素的水平并无明显变化［13］。饮茶于糖尿病前期导致的身体指标变化亦有恢复作用。日常饮用白茶不仅有助于改善肥胖大鼠的葡萄糖耐受与胰岛素敏感，还可以加快大脑皮层代谢，提高抗氧化能力［14］；改善糖尿病前期大鼠睾丸和附睾的异常代谢状态，提高精子质量［15］。茶多糖等茶叶成分可以在降低血糖水平的同时，改善血胆固醇和甘油三酯水平［16］。

1.2 饮茶对1型糖尿病的作用

1型糖尿病的发病机制与遗传、免疫、环境等复杂因素有关［17］。300 mg/kg的红茶和300 mg/kg的绿茶（相当于60 kg的人饮茶7.7～8.2 g）均有改善1型糖尿病大鼠餐后血糖水平的作用，其机制与改善肠道Na+/K+-ATP酶功能紊乱有关［18］。但一项针对15岁以下1型糖尿病儿童的病例对照研究显示，每天饮用至少1杯茶的儿童患1型糖尿病的风险增加；而父母在怀孕期间饮茶或者咖啡则不会增加孩子的患糖尿病的风险［19］。一项动物实验的研究显示，给予链脲佐菌素诱导的1型糖尿病幼鼠100 mg/d的绿茶连续42 d，发现1型糖尿病肾病病理特征减轻，包括实验组肾脏重量降低、肾小球体积减小等，进一步分析发现绿茶成分可以与参与调节能量代谢细胞信号通路的蛋白质相互作用，从而减少器官中糖原的积累，并保护DNA。实验结果提示了绿茶在糖尿病肾病预防方面的潜在作用［20］。

1.3 饮茶对2型糖尿病的作用

2型糖尿病与遗传、不健康的饮食生活方式、年龄等因素有关。人群实验和Meta分析实验结果显示，饮茶对于2型糖尿病的影响和作用机制是复杂的。饮茶量、性别等因素可能影响饮茶改善糖代谢作用的有无和强弱。2013—2015年，越南一项针对599例新诊断的糖尿病患者和599例对照的医院病例对照研究认为，习惯性饮茶可以降低患2型糖尿病的风险［21］。茶或茶叶提取物有助于2型糖尿病患者稳定空腹胰岛素水平，并能够减小腰围［22］。饮用绿茶还有助于降低2型糖尿病人群血浆中C反应蛋白循环水平［23］。2型糖尿病人每日饮红茶600 mL，12 w后可以显著降低糖化血红蛋白（HbA1c）的水平［24］。然而，也有反面证据显示，2型糖尿病高风险人群饮用绿茶并不能降低空腹血糖、空腹血清胰岛素、OGTT 2h血糖、HbA1c、胰岛素抵抗指数（HOMAIR）［25］；饮用绿茶甚至增加患2型糖尿病的风险还可能与空腹血糖和胰岛素抵抗稳态（HOMA-IR）成正相关关系［26-27］。荟萃分析发现，饮茶降低2型糖尿病风险可能与饮茶量相关。如果不区分饮用量，茶的饮用与2型糖尿病的没有直接的关联；每日饮茶大于3杯或4杯则与更低的2型糖尿病风险相关，这种相关性在女性群体中更为显著［28-29］。2型糖尿病人饮用红茶降低糖化血红蛋白水平及炎症水平，在每日饮茶量为600 mL时较为显著，而在200 mL时则未观察到指标的改善［24］。

1.4 茶对于糖尿病并发症的影响

糖尿病患者长期处于高血糖的状态，引起大血管、微血管损伤，进而造成脑、心、肾、目等器官周围神经的病变；糖尿病发生10年后，约有30%～40%的患者会发生至少一种并发症。动物实验显示，给予2型糖尿病大鼠茶多酚的干预［1000 mg/（kg·d）］BW 5 w之后，不仅空腹血糖水平和胰岛素功能得以改善，且尿蛋白、肌酸酐等反映肾小球过滤功能受损程度的指标显著下降，减少并发症发生的风险［30］。一项纳入42名尿白蛋白-肌酐比值（UACR）＞30 mg/g的糖尿病患者（包括38名2型糖尿病患者和4名1型糖尿病患者）的随机双盲试验证实，给予每日800 mg的绿茶多酚，可以减少糖尿病患者在接受最大推荐剂量血管紧张素（RAS）时蛋白尿的产生［31］。以上实验证实了茶对糖尿病并发症的发生有一定预防作用。

2 饮茶改善糖代谢的作用机制

茶对于糖代谢的作用机制包括减缓淀粉消化、调节肠道菌群、改善胰岛素抵抗、促进能量消耗、抑制葡萄糖转运和抗氧化等。

2.1 减缓淀粉消化和葡萄糖吸收

2.1.1 作用特点 淀粉在体内的消化是一个复杂的过程，需要淀粉酶、淀粉糖苷酶、蔗糖酶、α-葡萄糖苷酶等多种生物酶的参与。抑制消化酶的活性，有助于延缓葡萄糖的释放和吸收，从而稳定餐后血糖［32］，这也是阿卡波糖用于治疗糖尿病的机制。绿茶、红茶的水提物对于α-葡萄糖苷酶、蔗糖酶和淀粉酶均有强抑制作用［33-35］，且绿茶可以通过抑制小肠绒毛上皮细胞的葡萄糖转运蛋白GLUT2减少葡萄糖在小肠的吸收［36］。红茶、绿茶、乌龙茶和紫茶均可以降低淀粉消化率，其中的茶多酚可以抑制α-淀粉酶的活性［37-38］。在一项涵盖了50种中国传统茶的体外酶生化实验表明，富含花青素的红茶和紫娟普洱茶对α-葡萄糖苷酶的抑制能力最强［39］。

2.1.2 物质基础 茶叶中的茶多酚、茶色素、茶多糖、茶黄酮、咖啡因等物质对于发挥减缓淀粉消化和葡萄糖吸收均有贡献［40］。儿茶素通过与消化酶结合而抑制其活性［41］，降低最大催化速度。其中，EGCG是作用于α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的活性部位的竞争性抑制剂。结合表面等离子体共振（SPR）和酶动力学分析发现，添加儿茶素可以降低小麦淀粉糊化的体外消化率。与抹茶和速溶茶相比，茶多酚和EGCG对淀粉酶和淀粉糖苷酶的抑制作用更强［42］。红茶水提物的高分子富集组分和红茶茶渣丙酮提取物对α-葡萄糖苷酶有很强的抑制作用［43］。茶多糖抑制α-葡萄糖苷酶的活性强于阿卡波糖，但对于α-淀粉酶的抑制作用不强，因此不易产生腹胀、腹泻等症状［44］。糖转运配体结合研究结果显示，人红细胞的GLUT1能够同时结合至少2种黄酮分子，其中槲皮素和EGCG分别展示出积极结合和协同结合作用［45］。咖啡因被认为与减肥有关，从而降低了患代谢综合征的整体风险［46］。咖啡因在体外对α-葡萄糖苷酶的抑制作用较弱［47］，但可以增强茶多酚及茶色素类成分的作用效果，提示咖啡因可能通过对其他茶叶成分的协同作用改善糖代谢［48］；在绿茶和普洱茶提取物中去除咖啡因，削弱了其降糖作用，这一结果验证了关于协同作用的推测［49］。

2.2 调节肠道菌群

2.2.1 作用特点 近年来研究认为，饮茶调节肠道菌群，促进双歧杆菌等益生菌增殖，促进短链脂肪酸合成，这可能是其改善糖脂代谢的重要机制。给予高脂饮食诱导代谢异常的动物绿茶、乌龙茶、凤凰单枞、茯砖茶、生普、熟普、六堡茶等茶叶的水提物，均观察到益生菌增殖和短链脂肪酸合成等现象［7，50-51］。抑制有害菌和内毒素导致的炎症反应，保护肠道上皮屏障，也是饮茶促进糖脂代谢健康的重要因素。脱硫弧菌属与脂多糖生成密切相关，促进炎症反应，是2型糖尿病的风险因素。脱硫弧菌属的分泌物还可以促进参与脂质吸收的受体CD36的表达，促进宿主肥胖。反之，梭菌Clostridum则使得CD36减少，有助于减少脂质的吸收［52］。在发酵陈皮黑茶改善高脂饮食小鼠空腹血糖和糖耐量的实验研究中，脱硫弧菌增殖的抑制伴随梭菌属、Lachnospiraceae_NK4A136_group相对丰度的增加，与减少脂质吸收相关；代谢通路分析预测得出，发酵陈皮黑茶可能下调糖酵解关键酶—乳酸脱氢酶、6-磷酸-β-葡萄糖苷酶的表达，从而抑制与革兰氏阳性菌富集、黏附相关的脂磷壁酸的合成［53］。

饮茶可作用于“肠道菌群-胆汁酸”通路，减少肝脏脂肪沉积、改善胰岛素抵抗。在一项六堡茶调理亚健康状态痰湿体质的临床研究中发现，饮用六堡茶促进嗜胆菌增殖，并显著降低血胆红素水平，提示六堡茶作用于胆汁酸通路［54］，或可通过祛“痰湿”改善代谢异常。一项针对红茶的研究也表明，在日粮中添加2%云南滇红茶粉能够缓解长期高脂饮食诱导的小鼠体重增加和肝脏脂肪过度沉积，其机制在于茶叶对肝脏脂肪分解的促进、肝脏胆固醇合成和肠道脂质吸收的抑制［55］，其中云南滇红的作用优于祁门红茶。六堡茶提取物能明显改善链霉素和高脂高糖饮食诱导大鼠的高血糖、高血脂和胰岛素抵抗，高剂量六堡茶提取物的降糖效果与二甲双胍相当［50］。

2.2.2 物质基础 绿茶茶多酚被认为可以改善肠道环境，对代谢综合征有一定的作用。在db/db雌性大鼠的日常饮食中加入0.1%的绿茶茶多酚（Polyphenon E），能够降低空腹血糖水平和肠系膜脂肪，增加血清胰岛素水平，但是红茶多酚（茶黄素）没有类似效果；16s RNA基因测序实验显示，Polyphenon E和茶黄素能够调节盲肠和结肠的菌群结构，且Polyphenon E能够显著增加与空腹血糖降低呈负相关菌群CAGs（Coabundance groups）的丰度［56］。普洱茶中的茶褐素能够通过调节肠道菌群、抑制菌群水解初级胆汁酸，促进肝脏消耗胆固醇生成胆汁酸，并随粪便排出，从而减轻高胆固醇血症，该通路也与肝脏脂肪沉积以及胰岛素抵抗的改善相关。实验表明，普洱茶可以减轻高脂喂养大鼠的代谢性内毒素血症和全身和多组织炎症，改善糖和脂代谢紊乱，这与肠道菌群的重塑有密切关系，其中的多酚和咖啡因起到了重要作用［51］。普洱茶中的毛豆素也增加回肠结合胆汁酸（BAs）的水平，抑制肠道FXR-FGF15信号通路，发挥相似的作用［57］。

2.3 抗氧化

抗氧化在糖代谢异常的调节中显得尤为重要，茶多酚是茶叶中最重要的抗氧化物质，其中儿茶素含量与茶叶抗氧化能力呈正相关，以发酵程度低的绿茶、白茶、生普洱茶等含量较高，最高可达362.89 mg/100g［58］。12 w后，受试者的DNA损伤明显减轻，与碱基修复能力增强相关的hOOG的活性明显增强，与细胞抵抗氧化应激损伤相关的HMOX-1信号也显著增强［59］。每日分别饲喂链脲霉素诱导的糖尿病大鼠20、40、80 mg/kg剂量的儿茶素4 w，不仅降低了其体重增速，改善糖脂水平，还使丙二醛（MDA）水平降低，同时超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）水平较对照组有所上升，且呈现剂量关系［60］。儿茶素也能抑制色氨酸氧化和蛋白质羰基化［61］。通过清除自由基，儿茶素对于改善高糖诱导的肝细胞胰岛素抵抗以及继发的神经损伤均有保护作用［62-63］。在肥胖及糖尿病等代谢异常的动物模型中，茶多糖干预促使肝脏和肾脏中超氧化歧化酶（SOD）和谷胱甘肽（GPX）含量明显升高［16］，肝脏组织病理形态恢复正常，同时胰岛β细胞功能也得以修复［64］。对于腹腔注射链脲佐菌素诱导的糖尿病肾病小鼠，每日摄入茶多糖200、400 mg/kg不仅明显降低了24 h尿蛋白、血肌酐及尿素氮水平，且抗氧化指标显著升高［65］。柑普茶和茶枝柑可以显著提高SOD和谷胱甘肽过氧化物酶的活性，其作用强于普洱茶［66］，表明通过复配增加茶产品中黄酮类化合物的浓度，有助于抗氧化能力的增加。

2.4 抗炎

既往研究显示，绿茶干预能够提高高脂饮食大鼠的能量消耗，减轻体重，降低炎症水平，提高胰岛素敏感性［67］。普洱茶提取物能够通过同时下调炎症分子和诱导Gpr120的表达来抑制内脏脂肪炎症［68］。茶多酚的抗炎作用与减少白介素释放、抑制NF-κB通路有关［69］。对于非肥胖型NOD/LtJ大鼠，在饮用水中加入0.05%EGCG可以推迟1型糖尿病的发生，且能提高抗炎症因子IL-10的水平［70］。茶多酚还可以通过调节心肌自噬水平，改善糖尿病心肌病［71］。

2.5 改善胰岛素抵抗

动物实验发现给予NaCl诱导的高血压Wistar大鼠2 g/kg或者4 g/kg的绿茶提取物于日粮中连续6 w，与空白对照相比，日粮中加入绿茶提取物组的大鼠血清总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇的含量明显下降，胰岛素敏感性降低。2 g/kg组大鼠的胰岛素水平明显降低。结果显示，补充绿茶提取物对血脂降低和胰岛素抵抗的缓解有积极作用［72］。普洱茶提取物对高脂饲料喂养的小鼠体重和皮下脂肪的增加有显著的降低作用，但对内脏脂肪的增加无明显影响。与DNL相关的基因在内脏脂肪组织（VAT）中表达显著升高。DNL在内脏脂肪组织中的激活也许是普洱茶水提物减轻胰岛素抵抗的原因［68］。茯砖茶水提物通过调节骨骼肌中胰岛素信号转导级联和提高肾脏中Nrf2基因的表达，减轻胰岛素抵抗和慢性肾病［73］。

2.6 促进能量消耗

茶叶中活性物质能够通过改善葡萄糖稳态、减少脂质过氧化、增加氧化磷酸化限速酶来改善肥胖小鼠的骨骼肌代谢［74］。一项为期2 w，以茶儿茶素饮料（611 mg儿茶素、88 mg咖啡因）和安慰剂饮料（0 mg儿茶素，81 mg咖啡因）作为测试饮料，涉及13名女性和17名男性的随机、双盲、交叉研究实验发现，与安慰剂组相比，摄入茶儿茶素饮料后能量消耗（EE）显著升高，2组间空腹静息代谢率（RMR）和呼吸商无差异。此外，安慰剂组和儿茶素治疗组的额头和皮肤温度没有显著差异。儿茶素联合咖啡因具有促进能量消耗的作用［75］。

茶多酚可以改善胰岛素抵抗，EGCG对脂代谢调节可能的作用机制一个是促进脂肪酸的氧化，另一个是通过抗氧化来实现降脂［76］。补充富EGCG的绿茶提取物可减少体重增加，防止肝脂肪堆积，降低高甘油三酯血症，改善高糖喂养小鼠的高血糖和胰岛素抵抗［77］。在高脂饮食和链霉素诱导的2型糖尿病小鼠模型中，EGCG在改善葡萄糖稳态，抑制肝脏内糖异生和脂肪生成方面具有重要作用［78］。细胞实验发现EGCG对细胞内脂质积累有明显的缓解作用，其抑制功效主要作用于脂肪细胞分化的早期阶段，同时，EGCG具有抑制脂肪生成和唤醒白色脂肪细胞的功能［79］。另一实验结果显示，EGCG预处理可显著恢复HepG2细胞和高糖原代肝细胞中AKT和GSK的活化。在HepG2细胞和原代肝细胞中，EGCG以剂量依赖的方式促进糖原合成。EGCG抑制高糖诱导细胞ROS的产生，改善高糖诱导的肝细胞胰岛素抵抗［62］。动物实验发现，EGCG作为膳食补充能够通过增强棕色脂肪生热作用显著抑制高脂饮食诱导的肥胖，促进能量消耗有助于体重减轻，从而降低患糖尿病风险［80］。EGCG与咖啡因联用对抑制体重增加、减少白色脂肪组织重量、降低能量摄入的作用比使用单一成分更显著［81］。

2.7 保护血管内皮

Keske MA等［82］的综述中分析了在骨骼肌和肝脏中，EGCG在对抗血管内皮功能紊乱以及代谢改善胰岛素抵抗的文献证据得出结论，EGCG可用于治疗由胰岛抵抗和血管内皮功能紊乱（包括肥胖、代谢综合症和2型糖尿病）而引起的代谢疾病引起的心血管并发症。为期12 w的每日30 mg/kg的儿茶素的处理能够使糖尿病前期OLETF大鼠血压正常化并能够防止内皮功能障碍和胰岛素抵抗的发生［83］。除此之外，EGCG可以减轻在2型糖尿病大鼠中ET-1诱导的颈动脉的收缩［84］；可以通过NOS信号途径促进骨骼肌血管扩张，同时不影响肌肉的葡萄糖摄取及血管中的胰岛素水平［85］。

2.8 神经系统作用

饮茶引起交感神经系统兴奋，促进能量消耗和产热。普洱茶中的毛豆素还可以通过影响昼夜节律，对预防肥胖和胰岛素抵抗有所贡献。毛豆素联合摇摆运动，刺激多巴胺分泌，可进一步改善大鼠的脂质代谢及胰岛素抵抗［86］。饮茶与糖脂代谢健康的关系可能与抑制食欲无关［87-88］。在饮用水中加入0.05%（w/v）的EGCG，连续饮用32 w，能够显著降低非肥胖糖尿病（NOD）小鼠患1型糖尿病风险，发病率从66.7%降至25%，且血浆胰岛素水平有所改善。而EGCG对小鼠的食物或水的摄入量和体重没有显著影响，说明EGCG的降糖效果并非通过刺激神经改变饮食行为发生［70］。

3 饮茶改善糖代谢的个体差异

饮茶改善糖脂代谢的作用特点、强度和机制，与人体摄入茶汤的成分相关，也与人的个体差异相关，其中个体差异则主要表现为遗传学的差异及生活方式的差异。糖尿病的发病存在遗传易感性，目前已经发现了100多个2型糖尿病易感位点［89］。遗传背景的差异也影响人体对饮茶的反应。一项涉及366名患者的实验分析了饮茶对于基因型为Cu/Zn-SOD+35A/C，Mn-SOD T47C和CAT-21 A/T的2型糖尿病患者（突尼斯人）的影响，结果发现，在每日饮茶超过3杯的2型糖尿病患者中，无并发症2型糖尿病患者的Mn-SOD 47 CC基因型频率明显高于有并发症的患者［90］。生活方式的差异可能导致饮茶效果有所不同。饮用烫茶搭配水烟和糖，导致食管鳞状细胞癌风险增加。饮用温度过高的茶，结合过度饮酒和吸烟，会增加患食道癌的风险［91］。实验室课题组利用永春佛手为原料，结合乌龙茶焙酵及冠突散囊菌发花工艺制备黑茶金花香橼，针对高脂血症人群开展为期3个月的饮茶干预，考察体重、腰围、脂肪肝、血糖、血脂等指标的变化。将22名干预效果明显的志愿者与7名干预效果不明显的志愿者进行肠道菌群的比较分析，发现与运动能力强相关的韦荣球菌在干预效果明显者肠道中升高，在干预效果不明显者中降低。

4 茶叶品种和冲泡方式

茶叶品种和冲泡方式也是影响因素，不同茶叶的功效成分含量不同其作用机制有所差异。发酵程度较高的黑茶，对调节血糖有积极作用，其机制在于调节肠道菌群，通过重塑肠道环境改善糖代谢［92-93］；研究显示，黑茶可能通过调控一个涵盖了代谢、帕金森病、氧化磷酸化和免疫相关的37个基因亚网络发挥降糖作用［94］。发酵程度较低的绿茶和白茶，其茶多酚、黄酮类物质含量较高，具有较强的抗氧化性，有助于细胞中ROS的清除，调节具有健康益处的不同酶和关键基因的表达，从而达到预防2型糖尿病的作用［95］。在针对滇红和祁红的研究中发现，不同产区和品种的红茶，由于内含物丰富程度不同，酚酸及缩酚酸、β羟基酸及其衍生物、儿茶素、类黄酮、氨基酸及其衍生物和可水解单宁等化合物的含量及结构存在差异，会导致调节肠道菌群和代谢作用的显著差异。

冲泡的温度、时间等因素也会导致溶出物有所差异，进而影响其口感和功效。谭礼强等［96］对茶叶冲泡震荡对于浸出成分的影响进行了研究，结果发现，震荡处理茶叶中成分浸出率更高。在不同冲泡水温以及时间对于3种品质湄潭翠芽（特级、一级、二级）茶叶品质的影响的实验中发现，特级茶样和一级茶样的最佳冲泡温度和时间为85 ℃、5 min；二级茶叶的最佳冲泡温度和冲泡时间为75 ℃、3 min，在此条件下各级茶样的主要成分泡出量较为协调［97］。张昊阳等［98］研究了传统工艺对茶叶中茶多酚溶出的影响，研究发现在80 ℃或者100 ℃水温下，10 s洗茶后的第一泡溶出的茶多酚的量最多；冲泡温度增加，茶多酚的溶出率也会增加。