茶多酚對腸黏膜屏障功能的調控作用研究進展

劉 苗，張龍林，宋澤和，范志勇

（湖南農業大學動物科學技術學院，湖南省畜禽安全生產協同創新中心，湖南家禽安全生產工程技術研究中心，飼料安全與高效利用教育部工程研究中心，湖南長沙 410128）

茶多酚（Tea polyphenols，TP）是從茶葉中提取出的多羥基酚類物質的復合物，主要包括黃烷醇類（兒茶素類）、花色苷類、黃酮及黃酮醇類、酚酸及縮酚酸類等化合物的復合體。兒茶素類含量最為豐富，主要包括表兒茶素（Epicatechin，EC）、表沒食子兒茶素（Epigallocatechin，EGC）、表兒茶素沒食子酸酯（Epicatichin Gallate，ECG）、表沒食子兒茶素沒食子酸酯（Epigallocatichin Gallate，EGCG）[1]。

腸道黏膜屏障由機械屏障、免疫屏障、生物屏障和化學屏障4 部分構成，腸黏膜屏障受到損傷時易導致動物多種腸外自身免疫性疾病和炎癥性疾病的發生，如結腸炎、肝臟慢性炎癥等[2-5]，對畜牧養殖造成一定損失。因此，尋找有效的治療腸道黏膜屏障損傷的飼料添加劑對畜牧生產有重要意義。在無抗養殖的時代背景下，在動物生產中利用天然植物活性成分替代抗生素已經成為趨勢。TP 因其安全無毒害、能改善機體抗氧化的特點被廣泛應用于動物飼料中，對于改善動物肉產品品質和消化、提高生長和繁殖性能有顯著作用[6-8]。近年來研究發現，TP 在調控腸道菌群和改善腸道健康等方面有良好的效果[9-11]。本文主要綜述了TP 在體內的吸收代謝及其對腸黏膜屏障的調控作用和可能機制，以期為TP 在保護動物腸道健康、治療腸道疾病等方面提供參考依據。

1 TP 在體內的吸收代謝

腸道中含有大量的消化酶和共生微生物，TP 在酶或微生物的作用下易發生代謝轉化，其中小腸和肝臟的I 相和II 相代謝酶可以將兒茶素轉化為甲基化、葡萄糖醛酸化和硫酸化的兒茶素。兒茶素主要在大腸部位吸收，在結腸微生物的催化作用下被降解成酚酸及其甘氨酸結合物等簡單的復合物[12]。在腸道中兒茶素的降解主要分為沒食子酸酯的水解和沒食子酸的脫羧反應；C 環結構裂解生成二苯基丙-2 醇和ECG、EGCG 酯環裂解生成戊內酯反應；內酯環的裂解及生成的戊酸的分解以及酚酸的降解反應3 個過程，具體過程見圖1[13]。直接口服兒茶素的生物利用度極低。有試驗表明，水蘇糖可以通過抑制腸內茶兒茶素（Tea Catechins，TC）的II 期代謝酶和外排轉運體進而促進小鼠體內TC 的吸收[14]。彭善麗[15]研究發現，茶多酚-OSA（辛烯基琥珀酸酸酐）淀粉復合體（OSAT）可以和兒茶素相互作用進而提高茶多酚的載運率，兒茶素在腸道環境中穩定性加強，消化過程中在小腸中的含量保持不變甚至提高，提高了兒茶素的生物利用率。P-糖蛋白（P-gp）和多藥耐藥蛋白（MRP2）外排蛋白在兒茶素體內轉運過程中充當著非常重要的角色。王亞防[16]試驗發現，咖啡堿、茶氨酸等可以促進P-gp 和MRP2 的表達，從而促進兒茶素在Caco-2 細胞中的吸收轉運。

圖1 兒茶素在體內的代謝過程

2 TP 對腸道黏膜屏障的作用

2.1 TP 對腸道機械屏障的影響 腸道機械屏障是抵御外來入侵、防止細菌及毒素等大分子物質移位的第一道屏障，主要由腸黏膜上皮細胞及其側面的細胞連接構成，對于維護機體內環境穩定有重要作用。其中腸上皮細胞在腸腔和宿主結締組織之間形成屏障/橋梁，在維持腸道營養穩態中發揮重要作用。在探究TP 對機械屏障的作用時，Cai 等[17]研究發現，TP 可以通過提高小鼠腸上皮細胞增殖率和降低脂質過氧化程度來保護小鼠腸道免受高脂飲食導致的氧化應激損傷。付晶[18]通過體外分離試驗研究也發現，TP 可以提高正常腸上皮細胞增殖率和抗氧化能力，加強腸上皮細胞清除氧自由基的能力，從而達到保護腸上皮細胞氧化應激狀態的作用。Bianchi 等[19]研究兒茶素（CAT）和原花青素B2（PB2）對炎癥應激腸細胞屏障功能的保護作用時發現，CAT和PB2 可以修飾緊密連接蛋白（Tight Junction，TJ）的表達，特別是顯著增加了閉合蛋白Claudin-7（CL-7）的表達。Contreras 等[20]體外試驗發現，EC 可以通過防止腫瘤壞死因子α（Tumor Necrosis Factor-α，TNFα）介導的還原性輔酶Ⅱ（NADPH）氧化酶激活，增加超氧陰離子的產生和改變TJ 的表達和組織，進而減輕TNF-α誘導的Caco-2 腸細胞單層的通透性。腸道中的抗菌肽（Antimicrobial Peptides，AMPs）主要由腸上皮細胞產生，可以維持宿主微生物群的穩態。Gao 等[21]研究發現，富含多酚和咖啡因的后發酵普洱茶可以恢復高脂飲食（HFD）誘導的腸道微生物群結構紊亂，恢復閉鎖蛋白和緊密連接蛋白ZO-1（Zonula Clauddens-1，ZO-1）的表達水平，下調再生胰島源性3-γ（Regenerating Islet-Derived 3-gamma，Reg3g）和磷脂酶A2 組II（Phospholipase A2 group II，Pla2g2）使其達到正常組水平，從而重塑腸道穩態，而AMPs 的mRNA 表達包括Reg3g 和Pla2g2。Wan 等[22]試驗發現，EGCG 可以通過誘導抗菌肽的分泌增強腸上皮免疫屏障功能，減少豬空腸上皮細胞系IPEC-J2 細胞單層上的細菌移位，抗菌肽pBD-1（Porcineβ-Defensins 1，pBD-1）和pBD-2（Porcineβ-Defensins 2，pBD-2）對大腸桿菌具有較高的抗菌活性，可以有效預防動物腸道疾病和細菌感染。Li 等[23]試驗發現，EC 可以通過核因子E2相關因子2（Nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）和Wnt/b-catenin 信號通路共同發揮對腸道的保護作用，增強腸干細胞的活性，促進腸上皮和輻射后腸道的再生。以上研究表明，TP 可能通過促進腸上皮細胞內抗菌肽的分泌，加強腸道清除氧自由基的能力，修飾緊密連接蛋白的表達，進而對腸道機械屏障功能進行調控。

2.2 TP 對腸道化學屏障的影響 胃腸道內的消化液和腸黏膜上皮分泌的黏液共同構成了腸道化學屏障[24]，在維護腸道健康和保護機體內環境穩定中起著重要作用。Sun 等[25-26]研究發現，TP 可以通過與引起競爭性抑制的酶的活性位點結合或與導致混合型抑制的酶-底物復合物結合來抑制豬胰腺α-淀粉酶的活性；而在其另一項試驗中發現，TP 可以促進豬胰腺α-淀粉酶（PPA）與玉米淀粉顆粒結合，但其催化活性仍然被抑制[27]。蔣思龍等[28]研究發現，當日糧中加入不同濃度的薄荷精油與TP 時，空腸前段和后段以及回腸內的總蛋白酶活性均有提高。短鏈脂肪酸（Short-Chain Fatty Acid，SCFAs）作為腸道微生物群和腸上皮細胞的重要能源，在宿主生理和免疫中具有多種調節功能，被視為具有抗炎特性的有益代謝物[29]。Sun 等[30]研究發現，在綠茶多酚（Green Tea Polyphenols，GTP）、烏龍茶多酚（Oolong Tea Polyphenols，OTP）和BTP 作用下正常人糞便培養液中甲酸、乙酸、丙酸和丁酸的含量均得到提高。薛俊敏[31]試驗發現，TP 可以有效增強小鼠腸道內胰蛋白酶和小腸脂肪酶活性，促進小腸內SCFAs 的增加以及乙酸、丁酸和戊酸、異戊酸的生成，同時減少盲腸、結腸、大腸中丙酸和丁酸的生成。此外有研究表明，補充1 000 mg/kg 茶多酚可以增加短鏈脂肪酸產量，影響盲腸菌群生態并保護蛋雞十二指腸細胞免受釩引起的過度凋亡[32]。以上研究表明，茶多酚可以通過結合抑制性酶或酶-底物復合物影響腸道中消化酶的活性，促進腸道內SCFAs 生成進而對腸道化學屏障功能進行調控。

2.3 TP 對腸道生物屏障的影響 腸道微生物是腸道內環境的一項重要組成，可以通過和機體代謝相互作用產生各種代謝產物、促進黏膜免疫穩態來增強腸道屏障功能[33]。大量研究發現，TP 可以促進腸道內有益菌數量增長，并抑制腸道內致病微生物的生長從而調控腸道菌群組成（表1）。Zhang 等[36]發現，EGCG 可以促進有益菌群（乳酸桿菌/腸球菌群、雙歧桿菌）的增殖，對擬桿菌-普氏菌、溶組織梭菌和腸桿菌群等有害菌群則起到抑制生長的作用。Gurley 等[37]試驗發現，去咖啡因綠茶提取物（Decaffeinated Green Tea Extract，dGTE）可以降低沙門氏菌感染，增加擬桿菌與厚壁菌的比例和黏蛋白降解菌阿克曼氏菌（Akkermansia）數量，其中阿克曼氏菌被報道為一種有益的腸道微生物，與降低體脂、糾正血脂異常和降低胰島素抵抗有關[38]。Ushiroda 等[39]試驗發現，EGCG 可以顯著提高腸道內Adlercreutzia、Akkermansia、Allobaculum和Desofovibraceae的豐度，而Akkermansia和Desulfovibrionaceae在EGCG 改 善高膽固醇血癥大鼠膽汁酸失調中起作用。Sheng 等[40]報道了EGCG 通過激活G 蛋白偶聯膽汁酸受體Gpbar1（TGR5）促進小鼠腸道胰高血糖素樣肽（GLP-1）的釋放，從而增加阿克曼氏菌的豐度。Singh 等[41]和Seo 等[42]試驗發現，綠茶提取物可以促進小鼠腸道菌群的重建，調節小鼠腸道中厚壁菌門/擬桿菌屬和擬桿菌屬/普氏菌屬的比值。Ma 等[43]研究發現，TP 對腸道菌群組成的影響與腸道氧化還原狀態的維持有關，不同劑量的TP 調節不同模式的腸道氧化還原狀態和腸道微生物群。Winter 等[44]研究證實，TP 可通過顯著改善腸道氧化應激而介導腸道氧化還原狀態，而腸道的氧化還原狀態可能影響腸道微生物的組成。例如，在病理狀態下，某些病原體（如腸道沙門氏菌屬等）可利用活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）逃避宿主防御。Cheng 等[45]試驗表明，OTP 可能通過影響腸道菌群，作用于某些代謝途徑，表現出類益生元的活性，從而對腸道微生態產生積極作用，改善人體健康。綜上可知，TP 可以調節腸道菌群的成分組成和豐度、促進腸道菌群的重建，影響腸道健康。TP 在調節腸道微生物方面有顯著效果，對TP 改善動物消化吸收有重要意義。

表1 TP 對腸道生物屏障的作用效果

2.4 TP 對腸道免疫屏障的影響 腸黏膜免疫屏障是構成腸道黏膜屏障必不可少的部分，主要包括黏膜層內和黏膜下固有層的局部淋巴細胞。多項研究發現茶多酚對腸道免疫功能有調控作用。郝洋洋[46]研究發現，在肉雞飼糧中添加TP 可以有效促進肉雞空腸黏膜中分泌性免疫球蛋白A（Secretory Immunoglobulin A，SIgA）的分泌，進而增強機體的免疫力。同時TP 還能改變肉雞的腸道黏膜形態，具體表現為腸絨毛高度和隱窩深度增加，改善腸道健康。兒茶素可以調節炎癥相關細胞信號通路核轉錄因子-κB（Nuclear factorkappa B，NF-κB）的激活或失活發揮其抗炎作用[47]。炎癥環境中細胞因子依賴性激活NF-κB 會導致ZO-1表達降低，ZO-1 在連接閉合蛋白（Claudins）、閉鎖蛋白（Occludin）與其他蛋白的緊密連接功能中起中心作用[20]。席進等[48]試驗發現，綠茶多酚可以顯著降低2,4,6-三硝基苯磺酸（2,4,6-Trinitrobenzenesulfonic Acid，TNBS）誘導的結腸炎小鼠腸黏膜中白介素-6（Interleukin-6，IL-6）、TNF-α含量，促進抗炎因子白介素-10（Interleukin-10，IL-10）和小鼠閉合蛋白Claudin-1、ZO-1 的表達。表明GTP 可能通過調節腸黏膜中炎癥因子的表達進而引起NF-κB 信號通路失活，影響Claudin-1 和ZO-1 的表達，起到保護腸道健康的作用。Van Buiten 等[49]研究發現，GTP 可以通過抑制胃蛋白酶和胰蛋白酶活性進而抑制醇溶蛋白的消化，醇溶蛋白與GTP 的復合可以降低醇溶蛋白刺激的單層通透性和白細胞介素IL-8（Interleukin-8，IL-8）和IL-6的釋放，對自身免疫性腸病起保護作用。以上研究表明，茶多酚可能通過促進抗炎因子和免疫球蛋白的增加，抑制促炎因子的產生，進而對腸道免疫屏障功能進行調控。

3 TP 在畜牧生產中的應用

TP 作為新型綠色飼料添加劑被廣泛用于畜牧生產中，畜禽飼糧中添加適量的TP 有助于提升動物生產性能、畜產品及相關副產品品質。在家禽生產中，茶多酚可提高家禽產蛋數量及蛋品質，促進飼料養分吸收。Wang 等[50]研究發現，日糧中添加200 mg/kg 茶多酚可以改善Hy-Line 褐母雞的生產性能，提高產蛋量和飼料轉化率、改善蛋白品質和宏觀形態。Yuan 等[51]研究發現，日糧中添加TP 可以有效緩解釩引起蛋白質量下降、蛋殼顏色褪色和肝臟抗氧化應激，改善蛋雞生產性能、蛋品質和肝臟抗氧化能力。同時，TP 可以促進仔豬生長，提高仔豬免疫力，且通過凍精技術保護公豬精子品質。Deng 等[52]研究發現，日糧中添加TP 可以促進淋巴細胞的增殖和活化、調節細胞因子表達，從而對氧化應激仔豬進行免疫調節。Kitaji 等[53]研究發現，精液補充劑中加入0.01%的GTP 可以有效提高單精子卵母細胞和胚泡的形成率，在冷凍前用含有0.01% GTP 的精液增量劑預培養，也可以通過防止與凍融相關的損傷而對公豬精子產生保護作用。此外，TP 也可用于反芻動物的實際生產中。Zhong 等[54]研究發現，膳食中適當補充GTP 可以抑制消化道線蟲，改善烏珠穆沁羊肉品質并提高肌肉抗氧化酶活性，但較低劑量的GTP 補充劑會降低營養物的表觀消化率。奶牛機體抗氧化狀態會影響牛奶風味。Ma 等[55]研究發現，100 μg/mL TP 可以提高奶牛乳腺上皮細胞增殖速率、降低細胞內ROS，平衡細胞氧化還原狀態，減少細胞氧化應激相關的損傷，有望作為抗氧化劑對抗奶牛的氧化應激。

4 總結

在畜禽養殖中，由動物腸道黏膜屏障損傷引起的腸道疾病常常危害到動物機體的健康，找到合適的藥物或者手段對其進行治療改善對畜牧生產有重要意義。目前關于TP 對腸道黏膜屏障的調控作用已被研究證明，TP在對腸道菌群方面有著較為突出的表現。然而TP 目前口服的生物利用度較低，關于茶多酚在改善腸道紊亂、維護腸道健康方面的利用很少，且對于TP 對腸黏膜屏障具體的調控機制和信號轉導通路仍然有待進一步研究。因此，關于TP 在畜牧生產中的研究仍然有待加強，其主要可以針對提高TP 的生物利用率、確定TP 在不同動物不同階段的添加劑量等方面進行深入研究，以期將TP 更廣泛地應用于畜牧生產中。