中国是茶的故乡,是茶文化的发祥地,远在神农时代各地发现了不同品种的茶树,并意识到了茶具有很大的药用价值,诸如清热解毒、利尿通便、提神明目等。中药古籍《神农本草经》中记载:“神农尝百草,日遇七十二毒,得茶而解之”。唐代《新修本草》中记载:“茶味甘苦,微寒无毒、主瘘疮,利小便,祛痰热渴,主下气,消宿食”。顾元庆在《茶谱》中说:“人饮真茶能止渴,消食,除痰,少眠,利尿,名目益思,除烦去腻,人固不可一日无茶”。在2006年10月,美国食品药品管理局通过了商品名为Veregen的新药申请,主要成分为从绿茶中提取得到的混合物,用于局部治疗生殖器疣和肛周疣。国内也有相关的中成药及专利,如用于治疗高脂血症、高血压病等疾病的心脑健胶囊,治疗酒精性肝病的茶多酚棕榈酸酯、治疗和预防消化性溃疡的茶多酚和海藻酸或其盐的口服固体制剂、治疗慢性皮肤溃疡的茶多酚膜剂等。

绿茶作为不发酵茶,保留了许多天然成分,其主要活性成分茶多酚的含量也高于其他茶类,除此之外还含有生物碱、氨基酸、微量元素等。现代研究表明,绿茶具有多种药理作用,包括抗氧化、防衰老、调血脂、降血糖、抗动脉粥样硬化、抗癌、杀菌消炎抗病毒、治疗神经退行性疾病等,还具有护齿明目、提神醒脑、改善贫血等作用,临床上可用于治疗眩晕耳鸣、高血压、高血脂、咽炎等疾病。本文对绿茶的化学成分、药理作用进行归纳总结,以期为绿茶的进一步药效研究与新药开发提供参考。

绿茶

绿茶

化学成分

绿茶具有多种化学成分,目前已在绿茶中发现其主要含有茶多酚、氨基酸、生物碱、微量元素、糖类、鞣质、果胶等。

茶多酚

茶多酚(tea polyphenol)又称茶鞣质,是一类组成复杂、相对分子质量及结构差异很大的多酚类及其衍生物混合物,主要包括黄烷醇类、黄酮及黄酮醇类、花青素类等,是体现茶叶生物活性的主要成分之一。其中儿茶素类是茶多酚的主要成分,包括表儿茶素(EC)、表没食子儿茶素(EGC)、表儿茶素没食子酸酯(ECG)和表没食儿子茶素没食子酸酯(EGCG)等,在茶叶中的质量分数为12%~24%(干质量),占多酚类的70%~80%。茶多酚作为绿茶中主要活性成分,具有非常强大的抗氧化、降血压、降血糖及杀菌消炎等多种药理作用。

氨基酸

氨基酸是茶叶中具有氨基和羧基的有机化合物,是茶叶中的主要化学成分之一。苏秋芹等采用茚三酮比色法测定的7个品种绿茶中氨基酸含量,其最高可达6.4%。通过HPLC法测得绿茶中的氨基酸含量比发酵茶要多,酸性氨基酸和碱性氨基酸的含量较高,其中茶氨酸的含量最高,占氨基酸总量的56.03%,其次是谷氨酸、天冬氨酸、丝氨酸和蛋氨酸等。马林龙等采用HPLC分析方法测得高氨基酸茶树黄金茶1号、安吉白茶和中黄1号3种茶树中天冬氨酸、谷氨酸和精氨酸含量分别为2.64~3.26、3.71~4.91、1.22~4.94 mg/g。此外绿茶还有脯氨酸、异亮氨酸、组氨酸、缬氨酸和甘氨酸,不同茶区的茶样中甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、精氨酸具有显著差异。

生物碱

绿茶中的生物碱主要包括咖啡碱、可可碱、茶碱等,绿茶中咖啡碱质量分数约为4.25%,可可碱质量分数约为0.35%,茶碱质量分数约为0.14%。研究表明绿茶茶碱含量与产地气候有密切关系,生活在近热带或热带湛江地区的湖光、海鸥、勇士和海南的五指山绿茶茶碱含量偏高,生长在热带亚热带地区雷州的海鸥绿茶茶碱含量是气候较冷地区河南信阳毛尖茶碱含量的10倍,说明气候条件对绿茶茶碱含量有较大影响;而这几种绿茶中咖啡碱的含量差异不明显,说明咖啡碱随产地气候变化较小。

微量元素

微量元素具有特殊的生理功能,其对维持人体的新陈代谢十分必要,摄入过量或不足的微量元素都会引起机体的生理异常或疾病发生。绿茶含有丰富的人体必需微量元素,但不同种类的茶叶中所含微量元素有一定的差异。王迁采用火焰原子吸收光谱法测得绿茶叶中微量元素含量从高到低依次为Mg>Ca>Mn>Fe>Zn>Cu;绿茶紫阳毛尖中Fe含量最高;绿茶汉中仙毫中Zn含量最高。

其他成分

除上述成分外,绿茶还含有醇类、醛类、酮类、酯类、萜烯类等其他成分,其中醇类化合物相对含量均在23%~40%,如香叶醇、芳樟醇、反-橙花叔醇和香榧醇等,酮类化合物有β-紫罗兰酮、茉莉酮以及香叶基丙酮等,酯类化合物成分包括(Z)-己酸-3-己烯酯、3-己烯基酯和邻苯二甲酸二丁酯等,萜烯类化合物还有δ-荜橙茄烯、(+)-α-长叶蒎烯和α-荜澄茄油烯等。茶多糖也是茶叶的生物活性成分之一,其主要作用为抗氧化、调节血脂血糖、调节机体免疫功能、抑制大肠杆菌等作用。张媛媛等通过比较苯酚-硫酸法和蒽酮-硫酸法在茶多糖测定中的差异,对苯酚-硫酸法的检测条件进行了优化,最终测得绿茶茶多糖质量分数为6.37%。

绿茶

绿茶

药理作用

现代药理研究表明,绿茶具有多种药理活性,如抗氧化、抗肿瘤、调血脂、抗动脉粥样硬化、降血糖、降血压、抗菌、抗病毒及治疗神经退行性疾病等。茶多酚作为绿茶的主要活性成分受到广泛关注。

抗氧化

绿茶多酚具有多个活泼的羟基氢,能够提供质子与体内过量的自由基结合,其本身则被氧化形成酚氧自由基,此类自由基由于含有邻苯二酚结构而具有稳定性,进而抑制了自由基的连锁反应。

王燕采用体外抗氧化测定法测定茶多酚提取物的DPPH·、OH·、ABTS·、O2·清除率,还用脂多糖建立大鼠肝损伤模型,将大鼠分为正常组,模型组,药物组,茶多酚提取物2.5、5.0、10.0 mL/kg剂量组,8周后测定肝脏组织匀浆中超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)的含量,结果显示日照绿茶茶多酚提取物对DPPH·、OH·、ABTS·、O2·自由基均有一定的清除能力,与模型组相比,摄入茶多酚提取物大鼠的超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、过氧化氢酶(CAT)活性有了不同程度的恢复,表明茶多酚提取物在抑制大鼠肝脏的氧化损伤中起重要作用。有研究采用高脂饲料饲养大鼠同时绿茶多酚给药200 mg/kg共18周,通过蛋白印迹法(Westernblotting)检测了酮体生成控制酶(HMGCS2)及其催化剂β-羟丁酸在肾皮质的蛋白表达水平,与对照组相比,茶多酚组中这两者表达均有回升,这表明茶多酚可上调高脂饮食所减少的肾酮体生成量,从而产生抗氧化作用。

抗癌

乳腺癌

将3 μmol/L琥珀酰苯胺异羟肟酸(SAHA)与5 μmol/L EGCG联合作用于三阴性乳腺癌(TNBC)细胞1~3 d,通过聚合酶链式反应(polymerasechain reaction,PCR)、Western blotting检测其基因及蛋白质水平,结果表明SAHA和EGCG能够限制TNBC细胞跨纤维连接蛋白基质的迁移,从而诱导细胞凋亡。绿茶多酚通过多种途径作用于乳腺癌细胞,EGCG可以抑制核转录因子-κB(NF-κB)、保护上皮-间充质转化,还能重新激活雌激素受体-α的表达,在与组蛋白脱乙酰基酶(HDAC)抑制剂联合使用时这种作用会增强,而且有研究给予鼠乳腺癌细胞E0771绿茶提取物100 mg/L,共同孵育24 h后采用四甲基偶氮唑盐法(MTT)法检测,结果表明足够高浓度的绿茶提取物具有一定的抗癌作用。

前列腺癌

前列腺癌是一种常见的男性恶性肿瘤,EGCG对早期前列腺癌有抑制作用,但对晚期前列腺癌无抑制作用。Mokhtari等给予前列腺癌LNCaP细胞20、40、60 µg/mL EGCG,共同孵育48 h后采用PCR、Western blotting法检测基因表达,发现雄激素受体(AR)和前列腺特异性抗原(PSA)的表达降低。有研究给予LNCaP细胞和CV1细胞1~6 mol/L EGCG,6 d后采用瞬时转染、时间分辨荧光共振能量转移(FRET)方法检测基因水平和配体亲和力,发现EGCG通过取代高亲和力标记的配体来与AR的配体结合域发生物理作用,从而在体外抑制PC细胞的生长以及降低AR和PSA的表达。

膀胱癌

绿茶里的茶多酚通过抑制癌细胞增殖、迁移、侵袭和诱导细胞凋亡,并改变蛋白水平、调节凋亡通路等途径抑制肿瘤细胞的恶性行为。Tomohiro等用体积分数为0.05%N-丁基-N-(4-羟基丁基)亚硝胺(BBN)溶液处理化学诱导膀胱癌的小鼠模型,BBN+茶多酚组同时给予体积分数为0.5%茶多酚溶液,14~24周后检测肿瘤细胞增殖和微血管密度,并用免疫组织化学方法检测人抗原R、血管内皮生长因子-A(VEGF-A)、环氧化酶(COX)-2和血红素氧合酶(HO)-1的表达,结果显示茶多酚通过人抗原R相关途径在膀胱癌中直接和间接地抑制肿瘤细胞增殖和血管生成。Gu等通过MTT法测定抗癌药表柔比星2.3、4.6、9.2、18.4、36.8 μmol/L和茶多酚88.8、177.7、355.4、710.8、1 421.6 μmol/L培养24 h后的膀胱癌细胞株T24和BIU87的细胞活力发现,茶多酚与表柔比星联合使用比单独使用EPI对膀胱癌的治疗效果更好。

其他癌症

  Sharma等研究发现,茶多酚对紫外线b(UVB)诱发的皮肤癌有治疗作用,其可通过诱导DNA修复、减少炎症和氧化应激、下调UVB诱导的信号通路、逆转UVB诱导的表观遗传变化来实现。Li等用TL20W/12RS紫外灯照射小鼠72 h,通过比较10%茶多酚的0.5%羧甲基纤维素钠给药组和对照组小鼠背部皮肤的最小红斑量(MED)发现,茶多酚对UVB诱导的无毛小鼠皮肤急性光损伤有较强的光保护作用。缺氧条件下给予人胃癌SGC-7901细胞20、40、60、80、100 μg/mL EGCG,继续培养24 h后通过MTT法检测细胞活力、流式细胞技术检测其凋亡、逆转录-聚合酶链式反应(reversetranscriptionpolymerase chain reaction,RT-PCR)和Westernblotting法检测缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)和血管内皮生长因子(VEGF)表达,结果100 μg/mL EGCG能够通过下调HIF-1α及其下游靶基因VEGF水平来抑制缺氧条件下人胃癌SGC-7901细胞的增殖。给予肝癌模型小鼠50、100、150 mg/kg 3种剂量的茶多酚,20 d后检测其血清、肝功能及免疫活性,通过与对照组比较发现,茶多酚可改善肝功能和免疫活性,减少其氧化损伤,也有研究在致癌物诱导2周后通过气雾剂给小鼠注射4.19 mg/kg多酚E和不含EGCG的多酚E,20周后处死小鼠计算其肺部肿瘤体积,结果显示含有EGCG的多酚E能够抑制肺癌细胞的生长,EGCG通过Wnt/β-catenin途径减少肿瘤球形成和降低肺肿瘤干细胞标志物的表达来有效抑制其增殖并诱导细胞凋亡。

调血脂

绿茶通过干扰脂肪乳化和吸收,抑制脂肪生成,同时通过产热、脂肪氧化等方式来增加能量消耗,从而降低血脂。其中主要成分茶多酚可以通过抑制胰脂酶、淀粉酶和葡萄糖苷酶等降低脂肪和糖的吸收速度,从而减少体内的卡路里摄入量。

有研究通过比较受试者服用150 mg EGCG胶囊8周前后的三酰甘油、收缩压、舒张压和神经肽吻素(kispeptin),结果显示EGCG可以降低三酰甘油和血压,从而治疗因内脏脂肪型肥胖所引起的代谢综合征。Choi等对高脂饮食小鼠给药EGCG 20 mg/(kg·d),喂食2周后测量脂肪细胞直径,结果发现EGCG通过上调依赖自噬基因(Beclin1)的自噬和白色脂肪组织(white adipose tissue,WAT)中的脂质分解代谢来发挥减肥作用,显示出其可作为一个潜在的预防或治疗肥胖症的候选药物的潜力。

Liu等采用高脂饮食诱导的非酒精性脂肪肝疾病(NAFLD)的小鼠模型,ig给予茶多酚50、100 mg/kg共12周,测量比较NAFLD小鼠与对照组的体质量、肝脏质量和肝脏指数等,结果表明茶多酚有效地改善了血清和肝组织中脂质代谢的紊乱,并降低了NAFLD中肝脏的炎症反应。

抗动脉粥样硬化

茶多酚能够缓解或抑制动脉粥样硬化,其主要机制为:下调动脉粥样硬化相关炎症因子,调节细胞信号通路,调节脂质代谢异常,改善内皮功能,调节相关酶活性,抗血小板活性等作用。

对载脂蛋白E(ApoE)基因敲除小鼠模型进行茶多酚治疗,高脂饲料喂养并给予6.4 mg/mL茶多酚,15周后测定小鼠血管壁的代谢参数、肝脏脂质代谢和自噬的关键转录信使RNA(mRNA)和蛋白质的表达,结果表明茶多酚可改善动脉粥样硬化病变,这可能与降低血清中氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)和上调主动脉自噬有关,并通过增加肝脏过氧化物酶体增殖物激活受体α(perixisomeproliferation-activated receptor alpha,PPARα)表达来减轻脂质代谢紊乱。同时也有研究用高脂饲料喂养家兔并给予绿茶多酚100 mg/(kg·d),12周后对比高脂饲料组及对照组的血清总胆固醇、三酰甘油、低密度脂蛋白胆固醇及高密度脂蛋白胆固醇水平,结果发现绿茶多酚可降低高脂饲料诱导的动脉粥样硬动物模型的血脂水平,缓解血管脂质性变和纤维性变。

降血糖

尹学哲等给2型糖尿病模型大鼠喂食添加20 g/kg绿茶提取物的饲料,10周后检测血糖、丙二醛(MDA)含量和SOD活性,结果显示绿茶可显著降低糖尿病大鼠的血糖、血清过氧化脂质(LPO)水平及MDA水平,并增强血清及肝匀浆的SOD活性。有研究给予高血糖小鼠33 mg/mL绿茶药液,4周后采用Western blotting检测其肾脏的蛋白表达,发现绿茶能有效地提高蛋白激酶Cα(PKCα)、水通道蛋白2(AQP2)和尿素转运子A1(UT-A1),从而缓解糖尿病症状,其引发的多饮和多食症状也几乎回到正常状态。

朱辉等给高血糖模型兔注射0.2 mL/kg茶多酚,在0.5、1.0 h采用葡萄糖氧化酶法计算其血糖浓度,结果显示0.5 h内血糖浓度就降低至正常范围。给糖尿病大鼠ig 0.5 g/kg绿茶提取物,在0、0.5、1.0、2.0 h测定其糖耐量、血胰岛素并检测α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的活性,结果表明绿茶提取物是α-葡萄糖苷酶的抑制剂,对α-淀粉酶也有一定抑制作用。

Zhou等将60只大鼠分为正常对照组、肥胖组、糖尿病心肌病组、茶多酚组、肥胖茶多酚治疗组和糖尿病心肌病茶多酚治疗组,后3组均给予茶多酚400 mg/(kg·d),8周后进行血清检测及心脏蛋白提取物的Western blotting实验,结果表明茶多酚能有效降低糖尿病模型大鼠的血糖,并保护糖尿病大鼠的心脏结构和功能。

降血压

高血压是一种与年龄相关的慢性心血管疾病,严重威胁着老年人的健康,肾损伤也是高血压并发症之一,Liu等将60只小鼠分为5组,其中3组给予质量分数分别为2.5%、5.0%、7.5%的黄山毛峰绿茶粉共15周,在第6周时对模型组和给药的3组小鼠给予醋酸脱氧皮质酮(DOCA)微丸和盐进行高血压造模,测量血压、肠系膜动脉以及实时定量PCR分析,结果发现绿茶粉能显著改善老年小鼠的血管功能,保护肾脏损伤,从而预防老年高血压。将细度为250目的γ-氨基丁酸超微绿茶粉以0.83、1.67、5.00 g/kg剂量ig给予自发性高血压大鼠,给药30d后,发现超微γ-氨基丁酸绿茶粉的高剂量组血压较对照组降低,而对大鼠心率无显著性影响,同时样品对正常动物的血压及心率均无影响,这表明γ-氨基丁酸超微绿茶粉具有很好的降血压作用。

抗菌

绿茶具有很强的抗菌作用,可以抑制包括革兰阳性菌和革兰阴性菌在内的细菌、真菌等。茶多酚的抑菌药理机制主要有以下3种。

破坏菌体的细胞膜结构 

 绿茶提取物既能抑制耐药菌的生物膜形成,又能利用紫色杆菌生物传感器菌株抑制短链酰基高丝氨酸内酯(AHL)介导的群体感知系统。茶多酚作用于细菌后可以破坏细胞膜的结构、使细胞膜通透性增加,导致细胞内容物外泄。此外茶多酚还可作用于口腔疾病的生物膜,减少其对牙龈上皮细胞的黏附,从而预防龋齿、牙周炎、牙髓病、口臭等。

阻碍菌体蛋白质的合成与表达 

 将806 mg/g茶多酚滴定到蛋白溶液,在37 ℃下连续搅拌,10 min后加入胃蛋白酶2.0 g/L,搅拌2 h,调节pH值至7.4,加入胰蛋白酶2.0 g/L,4 h后检测消化蛋白酶活性、共沉淀分析、炎症分析,结果显示茶多酚能够通过抑制蛋白酶来阻止蛋白质消化,保护醇溶蛋白,并减轻醇溶蛋白介导的炎症反应。

干扰菌体DNA的正常功能

将10 mg大肠杆菌悬浮于160μg/mL茶多酚溶液中,37 °C保温6 h后提取DNA,并用琼脂糖凝胶电泳技术分析对照组与茶多酚处理后的大肠杆菌DNA,结果显示DNA条带出现变暗、拖尾现象,说明茶多酚能够作用于大肠杆菌的遗传物质DNA。

神经退行性疾病

绿茶提取物可能通过控制钙稳态、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)、蛋白激酶C(PKC)、抗氧化酶和生存基因的激活来发挥保护作用,从而预防帕金森病的发生。30例重症阿尔茨海默病患者每日服用绿茶2 g,分2次给药,疗程2个月,测量抗氧化能力、甲醛、碳基含量等,结果显示绿茶对患者的认知能力有所改善。还有研究通过对比APP/PS1小鼠采用100 mg/kg ECG治疗2个月前后的皮层和海马区,发现ECG通过血脑屏障发挥治疗作用,抑制老年斑的形成,缓解转基因阿尔茨海默病小鼠模型大脑神经元的损伤。

茶多酚中EGCG能改善患有老年痴呆症小鼠的大脑认知水平,其作用机制可能与脑组织胆碱乙酰转移酶和乙酰胆碱酯酶的酶活性、MDA的含量和β-淀粉样蛋白-42的沉积有关。有研究给44名年轻人平均每日摄入97mg的L-茶氨酸和40 mg的咖啡因,在20、70 min后测量认知能力、自我报告、血压及心率,通过对比摄入前后的认知能力、自我报告的情绪等发现二者联用提高了任务的准确性并减少了自我报告的疲劳感,这表明绿茶导致的认知能力的各种改善并不是单一成分的结果,还与咖啡因和茶氨酸的存在密切相关。

毒性

在急性、亚急性、亚慢性和慢性试验中,绿茶及其成分的严重副作用被报道为肝毒性和胃肠功能紊乱(例如呕吐和腹泻),肝病患者应慎重食用以绿茶为基础的食品。Lambert等每天给小鼠ig单剂量或多剂量EGCG 500、750 mg/kg 共7 d,在最后1次给药后收集肝脏进行分析,结果显示当EGCG的总剂量为1 500mg/kg时,750 mg/kg单次给药或给药2次的小鼠存活比例分别为15%和20%。每日给予3次或3次以上500 mg/kg EGCG的毒性较小,这表明EGCG的无毒剂量在500~750 mg/kg,超过这个剂量毒性就会急剧增加,从而造成小鼠肝坏死。

结语

近年来,国内外对绿茶研究的日益增长,绿茶的许多生物活性逐渐进入研究者的视野。绿茶含有茶多酚、生物碱、氨基酸、微量元素等多种化学成分,其中茶多酚具有抗氧化、抗菌、调血脂、降血糖、降血压以及抗癌等药理作用;咖啡碱能够兴奋中枢神经系统,加快血液循环,促进新陈代谢,缓解疲劳;绿茶多糖也具有抗氧化、降血糖、抗菌、增强免疫力等作用。除上述药理活性外,绿茶还具有抗动脉粥样硬化、抗病毒、治疗神经退行性疾病等作用。随着茶多酚为主要活性成分的Veregen上市,绿茶的其他活性成分和药理作用如抗氧化、抗肿瘤、降血糖、降血压等方面也备受关注。在今后的绿茶研究中,可以通过多种现代技术联合的方式深入研究绿茶所含有的各类化学成分,比较绿茶的不同产地、不同加工方式、不同储存条件是否会对绿茶化学成分的含量造成差异。除了对茶多酚的进一步研究外,也要对其他活性成分进行相应的临床试验,明确绿茶对各类疾病的作用机制、用药靶点、剂量范围、各成分之间的相互联系、能否与其他药品联用增效等,还要探索其是否具有新的药理活性,尝试更多的给药途径,挖掘出潜在的药用价值。通过上述研究确定绿茶活性成分,针对不同的病症筛选出不同的质量标志物,建立相应的质量标准体系,从而为绿茶资源的进一步利用、质量控制与评价以及新药研发奠定基础。

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