普洱茶減肥、降脂機制的探討

鄒曉菊, 丁毅弘, 梁 斌,*

(1. 昆明學院 生命科學與技術系, 云南 昆明 650214; 2. 中國科學院和云南省動物模型與人類疾病機理重點實驗室,中國科學院昆明動物研究所, 云南 昆明 650223)

普洱茶減肥、降脂機制的探討

鄒曉菊1, 丁毅弘2, 梁 斌2,*

(1. 昆明學院 生命科學與技術系, 云南 昆明 650214; 2. 中國科學院和云南省動物模型與人類疾病機理重點實驗室,中國科學院昆明動物研究所, 云南 昆明 650223)

普洱茶(Pu-erh tea)產于云南省南部地區, 具有悠久的發展歷史和豐富的文化涵蘊, 被認為具有減肥、降脂、降血糖、防止心腦血管疾病等代謝性疾病功效。近幾年來在人、嚙齒類和細胞水平的研究表明, 普洱茶的確具有減肥、降脂功效, 普洱茶中的茶色素、多糖、多酚和他汀類物質可能通過抑制脂肪合成、促進脂肪氧化分解而發揮其減肥、降脂功效。本文綜述了目前關于普洱茶減肥、降脂的生物學功效、活性成分、以及作用機制的相關報道, 同時探討了該領域未來的一些研究方向。

普洱茶; 減肥、降脂; 機制; 活性成分

肥胖是由于能量攝入超過消耗, 多余能量以脂肪形式存儲, 導致脂肪細胞體積增大和過度增殖的代謝性疾病。肥胖癥不僅在發達國家很普遍, 在我國也隨著人口飲食結構和生活方式的變化, 呈快速上升趨勢。目前全世界大約有10億人體重超重, 其中 2/3屬于肥胖。據衛生部和世界衛生組織(WHO)2011年聯合報道, 我國是目前全世界肥胖增長率最高的國家, 1992—2002年, 中國人超重和肥胖增長率分別為38%(3.05億)和81%(1.2億)。肥胖和糖尿病、心腦血管疾病、高血壓、中風、非酒精性脂肪肝、腫瘤等人類重大代謝性疾病高度相關。因此, 尋找和開發具有減肥、降脂功效的藥物, 特別是傳統中醫藥, 是有效防治肥胖及相關代謝性疾病的重要策略和途徑。

普洱茶原產于我國云南西雙版納及普洱一帶,是以云南特有的大葉種曬青毛茶在高溫高濕的環境中以及微生物的參與下, 經特殊后發酵工藝包括自然發酵(非酶性氧化)和渥堆發酵(微生物酶促氧化)而制成的發酵茶。普洱生茶為未經發酵的曬青毛茶; 普洱熟茶為采用渥堆工藝, 經微生物發酵后, 加工形成的散茶和緊壓茶。普洱熟茶保存可長達20～50年, 甚至更久。普洱茶的減肥、降脂、降血糖、防治心腦血管疾病、抗衰老、抗腫瘤、抗病菌、抗病毒等多種保健功能及其作用機理研究主要針對普洱熟茶, 且相關研究已開展近20年。本文綜述了 PubMed和中國知網(“中國期刊全文數據庫”、“中國博士學位論文全文數據庫”和“中國優秀碩士學位論文全文數據庫”等三個數據庫)中關于普洱茶減肥、降脂的文獻; 歸納了普洱茶減肥、降脂的生物學功效、主要活性成分和作用機理的相關報道; 并探討了該研究領域中現存的不足, 以及未來的方向和策略。

1 普洱茶減肥、降脂功效

普洱茶在東亞、東南亞和歐美國家享有“美容茶”、“減肥茶”和“窈窕茶”等美稱。Fujita &Yamagami (2008)對高膽固醇血癥患者進行了 4個月連續攝入普洱茶提取物的臨床實驗, 發現患者體重及血液中總膽固醇(TC)和低密度脂蛋白 ( LDL )水平均顯著降低, 且無其他生化指標的改變。Li et al (2009) 在給60例血脂異常患者服用普洱茶片后,發現患者的血液總膽固醇(TC)、甘油三脂(TG)、低密度脂蛋白 (LDL )均顯著降低。

大多數關于普洱茶減肥、降脂功效的研究是在嚙齒動物(大、小鼠)和細胞系上進行的。飼喂普洱茶能降低實驗大鼠體重及腹部脂肪組織重量, 降低其血清總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)及低密度脂蛋白(LDL)含量, 增加高密度脂蛋白(HDL)含量及減緩肝組織脂肪變性(Sano et al,1986; Yang &Koo,1997; Huang & Lin, 2011; Kuo et al, 2005; Cao et al, 2011; Gong et al, 2010; Hou et al, 2009; Huang et al, 2010; Jiang & Shao, 2011; Wang et al, 2011; Wu,2005; Xu et al, 2011; Yuan et al, 2009; Zhao & Shao,2010); 人肝癌 HepG2細胞實驗也證實了普洱茶的減肥、降脂功效(Chiang et al, 2005; Way et al, 2009)。

Kuo et al (2005)飼喂大鼠綠茶、烏龍茶、紅茶及普洱茶30周后, 發現其減肥功效順序為烏龍茶>普洱茶>紅茶>綠茶; 普洱茶能在提高高密度脂蛋白(HDL)含量的同時降低低密度脂蛋白(LDL)含量,而其它茶則同時降低兩者含量; 相對于烏龍茶和紅茶, 普洱茶和綠茶能更有效地降低血液總膽固醇(TC)，提示普洱茶的減肥、降脂功效可能較其他茶更為明顯。

2 普洱茶減肥、降脂活性成分

普洱茶的主要活性成分和其他茶一樣, 為茶多酚(polyphenols)、茶多糖(polysaccharides)、茶色素(tea pigments)和他汀類物質(statins)等(Gu et al,2011)。高溫高濕的渥堆過程中, 在微生物的作用下,茶多酚發生的氧化、降解、縮合等化學反應將形成化學結構更為復雜的酚類成分; 茶多酚沒食子兒茶素沒食子酸(epigallocatechin-3-gallate, EGCG)、沒食子兒茶素(epigallocatechin, EGC), 兒茶素沒食子酸(epicatechin-3-gallate, ECG)含量下降; 沒食子酸(gallic acid, GA)、茶多糖和茶色素含量增高(Ku et al,2010; Gong et al, 2010; Wang et al, 2011); 以兒茶素為主的多酚類化合物在渥堆過程中氧化衍生出的水溶性色素混合物, 即茶色素, 可分為茶黃素(theaflavins, TFs)、茶紅素(thearubigins, TRs)、茶褐素(theabrownins, TBs), 其含量依次遞增(Luo et al,1998); 另外, 發酵過程中, 一些微生物也能產生具有降脂功能的他汀類物質(Jeng et al, 2007; Yang et al, 2007)。

普洱茶的復雜成分中, 主要有以下幾類活性物質在發揮減肥、降脂的作用。

2.1 茶褐素

茶褐素是一類溶于水而不溶于乙酸乙酯和正丁醇的復雜褐色色素化合物, 除含有多酚類氧化聚合產物外, 還含有氨基酸、多糖等結合物(Shao et al,2011), 是普洱茶的主要活性成份(Wang et al, 2011),含量為100～140 g/kg。普洱茶中茶褐素的形成機制尚不清楚, Wang et al (2011)發現, 微生物中的酶是普洱茶發酵過程中茶褐素形成的主要原因。Chen et al (2011)和Gong et al (2010)的研究分別揭示普洱茶茶褐素可顯著降低高脂血癥大鼠血清中總膽固醇(TC)、甘油三脂(TG)及低密度脂蛋白(LDL)水平, 升高高密度脂蛋白(HDL)水平, 并減少大鼠肝臟脂肪沉積, 預防脂肪肝形成。Gao et al (2010)和Gong et al (2010)也分別報道普洱茶茶褐素可顯著增強大鼠肝臟和附睪脂肪組織激素敏感性脂肪酶(hormone-sensitive lipase, HSL)的活性及其 mRNA的表達, 具有明顯的降血脂功效。以上研究提示茶褐素可能是普洱茶中的重要的減肥、降脂成分, 但由于茶褐素分子量極大、組成復雜, 因此對其具體結構以及作用機理的研究目前還幾乎是空白。

2.2 茶多糖

茶多糖(TPS) 由糖類、蛋白質、果膠和灰分等組成, 是一類與蛋白質結合的酸性多糖或酸性糖蛋白, 具有降血糖、降血脂、提高機體免疫力及抗氧化等保健功能。Wu & Wu (2006)的研究表明茶多糖劑量與小鼠血清低密度脂蛋白(LDL)含量的下降及高密度脂蛋白(HDL)含量的上升呈正比, 即茶多糖對高脂飲食小鼠的血脂升高存在量效抑制作用。Wu et al (2007)發現與高脂對照組小鼠相比, 茶多糖組處理小鼠血清中甘油三脂(TG)、總膽固醇(TC)和低密度脂蛋白(LDL)水平分別下降了40.60%、25.36%和 24.38%, 而高密度脂蛋白(HDL)水平上升了73.44%。Hou et al (2008)的研究表明茶多糖可降低高血脂大鼠總膽固醇(TC)和丙二醛(MAD)含量, 增加高密度脂蛋白(HDL)含量, 但對低密度脂蛋白(LDL)含量無顯著影響。

2.3 茶多酚

茶多酚是從茶葉中分離提取的多酚類化合物復合體, 可降低外周血甘油三酯(TG)、總膽固醇(TC)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL)水平,升高高密度脂蛋白膽固醇(HDL)水平, 具有防治高血脂癥的作用, 且對載脂蛋白具有一定的調節作用, 另外, 茶多酚還可以增加血超氧化物歧化酶(SOD)活性及抗脂質的過氧化(Chen & Guo, 2006)。

由于普洱茶在后發酵過程中, 以茶多酚為主的多酚類成分大量氧化衍生成為茶色素, 兒茶酚含量下降, 而沒食子酸(GA)和咖啡因的含量提高(Zhang et al, 2011), 從而造成普洱茶中茶多酚降血脂的功效不明顯(Wu et al, 2007)。沒食子酸(GA)是沒食子兒茶素沒食子酸(EGCG)的主要降解產物, 具有抗菌、抗炎、抗腫瘤、抗突變等作用(Ow & Stupans,2003), 且能抑制 HepG2 細胞的膽固醇合成(Lu &Sun, 2006)。因此, 高含量沒食子酸可能是普洱茶保健功能的重要因素(Lu et al, 2007)。

2.4 他汀類物質

3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶(3-hydroxy-3-methylglutary coenzyme A reductase, HMGR)是膽固醇生物合成的第一步限速酶。他汀類物質, 如洛伐他汀(lovastatin)、辛伐他汀(simvastatin)是HMGR的抑制物。因此, 這些抑制劑可以降低膽固醇含量,降低心、腦血管疾病發病幾率。他汀類物質具有內酯結構(lactone)和羥基酸結構(hydroxy acid)。在體內, 羥基酸結構是活性結構, 能降低血液中的膽固醇; 而內酯結構的他汀物質能被腸道吸收, 在肝臟和其他組織轉化為活性羥基酸結構。Yang et al(2007)發現云南普洱茶中含有以內酯結構存在的洛伐他汀, 而沸水(100 ℃)能把普洱茶中無活性的內酯結構洛伐他汀轉為活性羥基酸結構。同時, Jeng et al (2007)發現普洱茶儲存的年代越久, 含有的他汀類物質含量越高。這些研究提示普洱茶中他汀物質的減肥、降脂作用。

3 普洱茶的減肥、降脂機制

肥胖是遺傳和環境因素共同作用所致的綜合代謝性疾病。減肥藥物主要通過減少食物攝入和吸收, 促進食物排泄, 抑制脂肪合成, 加快脂肪分解起作用。

Zhou et al (2009)發現普洱茶可明顯抑制小腸對木糖的吸收, 并增加脂肪排出量。脂肪合成酶(fatty acid synthase, Fas)每次增加兩個碳原子, 延伸脂肪酸, 是脂肪合成的關鍵酶之一。普洱茶能抑制大鼠肝臟及人肝癌 HepG2細胞的脂肪合成酶mRNA和蛋白水平(Chiang et al, 2005; Huang & Lin,2011)。普洱茶可能作用于PI3K、JNK、P38或MEK等激酶(Chiang et al, 2005), 提高AMP活化蛋白激酶(AMPK)的磷酸化水平, 進而抑制脂肪合成酶表達(Huang & Lin, 2011)。普洱茶可能通過抑制PI3K/Akt和JNK信號通路(Chiang et al, 2005), 或者通過LKB1通路激活AMPK來降低大鼠肝臟內脂肪酸合成酶的表達和乙酰輔酶 A 羧化酶(acetyl-coenzyme A carboxylase, ACC)的活性, 抑制脂肪合成(Way et al, 2009)。

固醇調節元件結合蛋白-1c(sterol regulatory element binding protein-1c, SREBP-1c)是調控脂肪合成的重要轉錄因子, 它調控編碼脂肪合成酶、乙酰輔酶 A羧化酶和硬脂酰去飽合酶(stearoyl CoA desaturase 1, SCD1)等基因的表達。Yuan et al (2009)發現普洱茶下調SREBP-1c、SCD1、以及參與甘油三脂合成最后一步的酶二酰基甘油酰轉移酶-1(diglyceride acyltransferase, DGAT1)等基因的表達,從而減少脂肪合成。Way et al(2009)比較了不同方法提取的普洱茶減肥效果, 發現乙酸乙酯提取的普洱茶PR-3-5s組分能降低肝癌細胞HepG2 高脂含量,它通過LKB1通路刺激AMPK而抑制脂肪合成酶表達、以及乙酰輔酶A羧化酶活性。

普洱茶也可能通過上調脂肪氧化、分解達到減肥、降脂功效。Zhang et al (2009)發現普洱茶醇提取物對調控脂肪氧化的 PPARγ受體有激活作用, 其活性成分很可能是沒食子酸。Huang et al (2010)檢測飼喂普洱茶小鼠的腎上腺素受體表達量和體重變化, 推測普洱茶可能通過咖啡堿的作用, 調高腎上腺素受體表達水平, 刺激脂肪氧化、分解達到減肥目的。激素敏感性脂肪酶(HSL)是在脂肪細胞內分解甘油三脂的脂肪酶, 是動物脂肪分解代謝的限速酶之一。Cao et al (2011), Gao et al (2010)和Gong et al (2010)分別報道了普洱茶中肝臟肝脂酶(hepatic lipase, HL)和激素敏感性脂酶的表達和活性上升可促進脂肪分解。

總之, 這些研究揭示了普洱茶很可能是通過減少能量攝取, 增加脂肪排出, 抑制脂肪合成, 促進脂肪氧化、分解, 以及調節相關代謝信號通路的作用來達到減肥、降脂效果(圖1)。

Fig. 1 Model of the weight-cutting mechanisms and bioactive components in Pu-erh tea

4 現存問題和未來研究展望

普洱茶廣受海內、外歡迎的一個重要原因為其減肥、降脂、防治心血管疾病病、降血糖等保健功效, 然而, 其保健功能的相關研究卻嚴重滯后。未來的研究需要從以下幾個方面來加強。

4.1 不同普洱茶產品的減肥、降脂功效比較

普洱茶由于茶樹品系、產地的不同、以及采后發酵處理的差別, 形成多種普洱茶產品, 但這些產品缺乏明確的質量標準和公認的品牌。這不僅制約了普洱茶的產業發展, 也阻礙對普洱茶功效、活性成分和作用機理的深入研究。對此, 未來應該大力開展不同普洱茶產品功效的比較研究。尋找和確認具有良好減肥、降脂功效的產品。

4.2 加強普洱茶減肥、降脂功效的臨床研究

大多數關于普洱茶減肥、降脂的研究是在大、小鼠和細胞系水平進行的, 而以人為研究對象的臨床研究卻甚少, 且病例少、時間短、實驗設計過于簡單, 結果缺乏說服力。因此, 未來需加強普洱茶的臨床研究。普洱茶具有上千年的歷史, 不少人終身飲用。因此, 可以大規模調查、比較長期習慣飲用普洱茶人群和對照人群(無飲用普洱茶、其它茶,或者咖啡習慣)的健康狀況。同時, 可以開展健康人群與肥胖人群(尤其是具有肥胖相關代謝性疾病人群)的短期(幾周)到長期(幾年)飲用普洱茶后的健康狀況研究, 重點檢測體重、血液、尿液代謝變化等。

4.3 普洱茶減肥、降脂活性成分的確定

普洱茶含有的茶多酚、茶多糖、茶褐素、氨基酸、咖啡因及他汀類物質等多種成分均具有減肥、降脂功能。目前尚不明確其中哪種成分單獨或者和其他成分共同起減肥、降脂作用, 或者還有其他未知化合物成分起作用。

對茶葉中減肥、降脂成分的研究主要集中在茶多酚和茶多糖上。近幾年來, 利用液相色譜/質譜方法對普洱茶成分和發酵過程中各種成分變化的研究取得了不少進展(Ku et al, 2010; Qin et al, 2012;Syu et al, 2008; Wang et al, 2011; Xie et al, 2009;Zhang et al, 2011; Zuo et al, 2002), 這些研究表明,茶褐素(TB )和沒食子酸(GA)是普洱茶的主要成分。目前, 至少有3個研究組報道了茶褐素的減肥、降脂功效(Chen et al, 2010; Gao et al, 2010; Gong et al,2010), 暗示普洱茶的主要作用成分可能是茶褐素(TB)。然而, 茶褐素是一類十分復雜的化合物, 除含有多酚類氧化聚合產物外, 還含有氨基酸、多糖等結合物。對普洱茶茶褐素組成和功能的研究急待加強和提高。沒食子酸(GA)也是普洱茶的主要成分,它是否和茶褐素具有同樣的減肥、降脂功效, 或者與茶褐素混合使用時效果更明顯？普洱茶中的氨基酸、咖啡因和他汀類物質等成分含量較低, 但它們單獨或者和茶褐素(TB)、沒食子酸(GA)等按一定比例配比混合后, 是否會提高普洱茶的減肥、降脂功效？這些研究目前幾乎是空白。因此, 未來需要發展更好的方法和技術以全面了解普洱茶產品的成分、化合物含量、組成和結構等; 另外更需要在細胞和動物模型水平比較普洱茶中具有減肥、降脂功效成分的單獨及混合效果。

4.4 多方面、系統性探索普洱茶減肥、降脂作用機理

雖然普洱茶減肥、降脂的作用機理研究已取得不少進展, 但大多數研究缺乏系統性, 往往只注重于參與脂代謝的某一個基因和信號通路。

脂代謝及其調控機制受遺傳和環境因素影響。目前尚不清楚普洱茶是否也作用于神經信號, 如：下丘腦食欲和能量調控中樞, 以降低食欲并減少食物吸收和利用(圖1)。近幾年的研究發現, 人腸道微生物菌群的差異是導致肥胖的重要因素(Turnbaugh& Gordon, 2009)。普洱茶是否也能改變人腸道微生物菌群呢(圖1)？

我們采用系統生物學方法, 在人、和大、小鼠中分別找到了356、392、380個脂類代謝基因。另外, 目前已經報道人和大、小鼠基因組中大約有500～700個脂肪儲存調控基因。這些脂代謝和調控基因中, 哪些基因的表達或者蛋白水平和酶活性受普洱茶調控, 最終起到減肥、降脂作用？另外, 胰島素/IGF-1信號通路和mTOR信號通路等一些重要的能量代謝信號通路是否也受普洱茶的影響呢？

近10年來, 轉錄組學、蛋白組學和脂質組學發展迅速, 這些新方法和新技術為了解疾病發病機理、尋找疾病標記物和藥靶提供了強有力的手段。因此, 未來可以廣泛地開展調查研究普洱茶與脂代謝和調控基因的表達或相關酶活性, 以及多條調控能量代謝信號通路之間的關系; 利用上述的組學技術和方法尋找新的普洱茶作用靶基因。總之, 目前對普洱茶減肥、降脂作用機理的研究才剛剛起步,未來需要從多方面、多角度深入探索和闡明普洱茶的減肥、降脂機制。

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The mechanisms of weight-cutting effect in Pu-erh tea

ZOU Xiao-Jü1, DING Yi-Hong2, LIANG Bin2,*

(1.Department of Life Science and Biotechnology,Kunming University,Kunming650214,China; 2.Key Laboratory of Animal Models and Human Disease Mechanisms of the Chinese Academy of Science & Yunnan Province,Kunming Institute of Zoology,Kunming650223,China)

Originally grown and produced in southern of Yunnan, China, Pu-erh tea has a long history and carries rich cultural connotations. Consumption of Pu-erh has been thought to possess numerous health benefits including weight-loss, lowering of blood glucose levels, and preventing cardiovascular diseases. Research on humans, rodents, and cell lines have each confirmed that Pu-erh tea indeed displays weight-loss and blood lipid lowering effects. The main bioactive components, such as theabrownin (TB), polysaccharides, polyphenols, and statins, may down-regulate the biosynthesis of fat and up-regulate the oxidation of fat to cut weight and reduce the content of lipids in blood. Here, we summarize current progress on understanding the mechanisms and bioactive components of Pu-erh’s weight-cutting effects as well as highlighting current weaknesses in the field in order to suggest possible solutions for future research on Pu-erh tea.

Pu-erh tea; Weight-cut effect; Mechanisms; Bioactive components

Q946

A

0254-5853-(2012)04-0421-06

10.3724/SP.J.1141.2012.04421

2012-04-05；接受日期：2012-04-20

國家自然科學基金地區基金(31160216); 國家自然科學基金面上項目(31171134); 云南省應用基礎研究計劃項目（2011FZ179）；昆明學院校級研究項目（YJL11018）

?通訊作者(Corresponding author)，梁斌, 博士, 研究員。Email: liangb@mail.kiz.ac.cn