茶叶主要功能分子运动生理功效研究进展

孟祥坤，吴晓蓉，刘展良，李瑞奇，刘展眉

（1.广东科贸职业学院，广东 广州 510430；2.广州南洋理工职业学院，广东 广州 510900）

0 引言

茶叶功能成分的生理功效一直是国内外茶叶科学研究的热点。随着基因学、遗产学、分子生物学、微生物学等的快速发展，以及与运动医学、营养学的交叉发展，茶叶主要功能成分的运动生理活性及其作用机理逐渐成为新的研究领域[1]。茶多酚、儿茶素、茶黄素、茶氨酸、茶多糖等在缓解疲劳、提升肌力、骨骼保护、消炎外伤、降脂减肥、控制体重、能量供应、保护心肌、增强心肺功能、提升免疫功能、改善运动中枢等方面具有明确功效，但尚未发现有对茶叶运动生理功效研究成果进行系统归纳总结的综述文献。因此，有必要对茶叶主要功能分子对运动生理功效研究结果进行较为全面系统的疏理，归纳出明确的科学理论，推动茶叶运动功能产品的研发，拓展茶叶市场空间，助力乡村振兴国家战略。

1 茶多酚的运动生理功效研究进展

茶多酚是一类多酚化合物，主要包括黄烷醇类、花色素类和黄酮醇类等成分[2]。茶叶中茶多酚含量占茶叶干质量的15%～30%。国内外研究团队进行了茶多酚与运动性疲劳相关性的试验，通过研究发现茶多酚可以加快乳酸的排除，从而消除运动性疲劳[3]。茶多酚的缓解疲劳主要机理有3 个：一是茶多酚化学结构的酚羟基可以与过氧自由基反应，减少游离的自由基数量，增强机体的抗氧化能力，加快缓解疲劳；二是茶多酚可以减少骨骼肌细胞的凋亡，提高运动能力[3]；三是茶多酚还可以提高内源性抗氧化酶系统的活性并与运动训练协同作用，改善运动能力。Fan Liudong 等人[4]的研究表明，通过补充不同剂量茶多酚提取物对小鼠开展负重游泳试验，证明茶多酚具有一定的抗氧化缓解疲劳的功能。也有研究发现，疲劳大鼠服用茶多酚后血清中的IL-10/TNF-α比率会转变为抗炎环境，从而保护大鼠免受急性力竭运动引起的疲劳、炎症和组织损伤[5]。茶多酚还可以通过下调NF-κB 途径抑制白细胞介素-1β（IL-1β）引起的软骨细胞功能障碍，减轻骨骼肌氧化损伤，从而延长大鼠力竭时间，进而提高运动能力[6]。

茶多酚可以有效抑制因过劳运动引发的心肌缺血和心肌疲劳等问题[7]。徐彤彤等人[8]研究分析出茶多酚有效预防力竭运动小鼠模型心肌损伤并保护了心肌功能，结果显示茶多酚延长了小鼠力竭运动时间。刘霞等人[9]研究表明茶多酚能抑制小鼠力竭运动后心肌钙离子含量的升高，小鼠心肌丙二醛含量、超氧化物歧化酶和总抗氧化也出现显著下降，这表明茶多酚具有保护力竭运动后心肌功能和预防心肌损伤的作用。徐彤彤等人[10]研究表明，茶多酚可以降低由力竭运动产生的过氧化氢含量和抑制力竭运动NOX4 的表达，从而间接减轻力竭运动引起的心肌损伤。罗艳蕊等人[11]试验显示，茶多酚可以抑制心肌细胞的凋亡，增加心肌纤维的密度。国内外目前试验中茶多酚所表现出增强心肌功效，多数结论也是从体外或动物试验中得出，临床性研究还相对缺乏[12]。

剧烈的运动会使身体的免疫机能下降，抑制免疫细胞的功能，从而影响运动能力和身体疲劳的恢复。茶多酚能协助人体合成白细胞介素和干扰素等并激活TB 和NK 免疫细胞，防止运动员免疫能力的大幅度降低和疾病的侵入，从而使运动员始终保持良好的身体状况。临床试验表明，茶多酚能增加运动员体内环腺苷酸（CAMP） 浓度，从而调节运动员的神经、内分泌和免疫系统，增强运动员本身的免疫机能，医学中用来提高人血清中IgM 等免疫球蛋白含量的亿福林（EG） 药品原料主要成分就是茶多酚。张建伟等人[13]研究也证实茶多酚可以提高力竭小鼠的免疫力。

因此茶多酚是一种安全、高效、天然的植物性抗氧化缓解疲劳物质，但目前直接设计动物或人体方面的茶多酚对运动肌肉骨骼影响的试验数据还比较少，也缺少相应运动补剂产品的研发。

2 儿茶素的运动生理功效研究进展

儿茶素是茶叶主要化学功能分子，占茶叶质量的12%～24%。有研究对儿茶素及其不同组合进行了试验，结果显示儿茶素具有清除超氧阴离子自由基的能力，能够缓解运动疲劳，其中表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG） 表现出最强的清除能力。当不同儿茶素以不同组合形式存在时，其清除能力会相互增强。特别是和表儿茶素没食子酸酯的组合效果最佳，这表明儿茶素的抗氧化反应存在着一种相互调增效的雷同作用。Wu X Q 等人[14]研究发现，适量的EGCG 可以显著延长疲劳大鼠的负重游泳时间，EGCG 具有一定的抗疲劳作用。目前，因儿茶素在茶叶中含量低，如何经济高效地提取并应用将有助于茶叶产品的延伸开发。

近年来，研究人员从红茶等发酵茶中分离出了一种儿茶素聚合物称为线粒体激活因子（MAF），是首个新发现的具有激活细胞线粒体呼吸的化合物。动物试验表明，线粒体激活因子可以提高小鼠的耐力训练效果，增强骨骼肌的运动耐力[15]。Aoki Y 等人[16]研究表明，MAF 与运动训练结合可以增加小鼠的耐力性能。此外，MAF 还可以促进肌肉肥大，进而增加肌肉质量，具有更好的增肌效果[17]。还有研究发现线粒体激活因子（MAF） 有缓解肌肉萎缩症状的能力[17]。

据国外研究[18]发现，儿茶素中的表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG） 可以抑制心肌成纤维细胞的异常增殖。国内的试验分析显示EGCG 可以显著抑制心力衰竭小鼠的心肌纤维化、氧化应激和细胞凋亡，从而保护小鼠心肌[19-20]。邓玲[21]使用苯肾上腺素刺激乳鼠心肌细胞，给予EGCG 干预试验组培养心肌细胞，结果发现EGCG 可以改善小鼠心肌细胞肥大的症状。

3 茶黄素的运动生理功效研究进展

茶黄素是发酵茶类中的一种重要的抗氧化成分，占茶叶质量的0.5%～2.0%，具有多种抗氧化活性，如清除自由基、螯合金属离子和抑制促氧化酶活性等[22]。茶黄素的抗氧化作用主要基于其多羟基结构，这种结构能够提供质子并有效清除机体产生的自由基，从而实现抗氧化的效果。此外，茶黄素还能够激活相关过氧化酶的活性，进一步发挥抗氧化作用。由于茶黄素含有更多的羟基结构，其抗氧化能力比儿茶素更强。He Jinting 等人[23]比较分析了茶黄素单体和EGCG 清除羟自由基的能力，发现茶黄素单体的清除能力均强于EGCG。红茶提取物中的茶黄素能够有效改善氧化应激和减轻急无氧间歇训练引起的肌肉酸痛反应[24]，从而提高高强度无氧运动运动员的恢复速度和运动频率。但茶黄素含量较低难获取，茶黄素的生物学活性的作用机制尚未研究清晰[24]。

茶黄素能促进脂肪酸氧化和脂肪分解，有效增强肌肉性能。此外，茶黄素还能缓解肌肉线粒体功能障碍，逆转肌肉损伤[25]。有研究证明，运动员补充含茶黄素的红茶提取物后，可以有效改善高强度无氧运动引起的肌肉酸痛、氧化应激和炎症。茶黄素还能降低肌肉中凋亡信号蛋白的表达量，改善肌肉损伤，加速肌肉恢复[26]。Qu Zhihao 等人[27]研究了4 种茶黄素还能促进肌细胞分化和发育，延缓肌肉衰老。茶黄素具有多种功效，包括抗氧化、增强肌肉性能、促进肌肉恢复、保护神经肌肉阻滞、增强骨骼肌收缩、改善软骨细胞代谢失衡和预防骨质疏松等[28-29]。

4 茶多糖的运动生理功效研究进展

茶多糖是茶叶中的一种复合糖蛋白，占干茶质量0.5%～3.0%，具有增强免疫力、减慢心率、抗凝血、抗血栓和耐缺氧等运动生理功效。茶多糖的抗氧化活性主要通过增强抗氧化物因子的表达和清除自由基活性来实现[30]。相关试验表明，茶多糖具有良好的抗氧化作用和抗炎作用，并能有效调节肥胖情况[31-32]。细胞试验显示，当茶多糖质量浓度超过500 μg/mL 时其对自由基的清除能力超过85%，从而有效减少DNA、蛋白质和脂质的氧化损伤[31]。

5 茶氨酸的运动生理功效研究进展

茶氨酸占茶叶干质量的1%～2%。研究发现L-茶氨酸是茶氨酸主要成分，具有降血压、改善记忆，以及对抗咖啡因引起的麻痹等生理功能[33]。据国外研究公开报道，茶氨酸能提高人体免疫功能。免疫能力下降会导致运动性疲劳的早期出现或持续存在，增强免疫能力和减轻免疫抑制是改善运动能力的主要方法之一。Murakami S 等人[34]研究中发现长跑运动员在正式训练前9～10 d 口服胱氨酸和茶氨酸，可以有效提高机体预防感染的能力，间接提高运动能力。白宝丰[35-36]通过建立大鼠一次性力竭游泳模型，研究茶氨酸对大鼠提高运动能力中枢机制，结果为茶氨酸能够提高中枢神经的兴奋性，有助于维持机体神经中枢的正常机能，从而提高运动能力，延缓疲劳的出现。

6 结语

茶叶主要成分的生物特性和健康功效的研究取得了一定进展[37]，但随着大健康概念和现代竞技体育的发展，茶叶运动生理功效研究将成为未来一段时间内的研究热点，茶叶在预防和修复运动疲劳和损伤等方面机理将被揭示甚至有可能取得大突破。

6.1 存在问题

在运动生理学研究方法方面，目前主要采用动物试验，而人体试验较少，无论是在运动现场测试试验还是实验室测试试验方面都缺乏研究。

在运动生理学研究水平方面，目前主要集中在细胞和分子水平的研究，对器官和系统水平的研究较少，对人体整体水平的研究更是稀缺。然而，整体水平的研究对于了解茶叶对运动能力的影响至关重要。

在运动生理学研究热点方面，目前主要集中在抗氧化、抗疲劳、减肥和心脏保护等方面，对于影响运动能力的最大摄氧量、个体乳酸阈及不同类型肌肉的影响研究较少。此外，茶叶与运动对免疫机能的相关性研究也较少，尚未证明茶叶是否能提高人体免疫机能并增强抗病能力。

在运动生理学研究趋势方面，微观水平的研究不断深入，但宏观水平的研究需要加快。为了直接和客观地了解茶叶及其功能成分对人体整体机能的变化和影响，必须进行整体水平的研究，这也为茶叶及其功能成分的健康功效开发提供直接证据。

在运动功效的研究对比方面，与国外相比，国内在茶氨酸的研究方面相对滞后。今后，我国应加大对茶氨酸在运动功效方面的研究，开发国内茶氨酸方面的运动保健产品。

6.2 研究展望

近年来，茶叶在运动功能方面的研究主要关注其对运动后身体的缓解作用，包括放松肌肉和增强免疫力等。将来将茶叶作为一种运动前的功能提升产品，开展运动前茶叶对维持和提高肌肉性能的研究前景广阔。

目前，市场上有很多运动性功能饮料，但专门设计以茶叶为主要功能分子的天然产物功能饮料还比较少见，未来的研究将侧重于茶叶提取物在运动中的预防、辅助和调节作用，具有广泛的应用前景和研究价值。

总之，茶的功能分子在人体内吸收利用率较低，影响了茶叶的功效，未来如何提高茶叶功能分子在体内的利用效率将是茶叶运动功能开发的研究潜在领域。