《食品科學(xué)》:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)劉仲華院士等:茶多酚對(duì)心肌保護(hù)作用的研究進(jìn)展
茶作為世界上最受喜愛的三大飲品之一,不僅具有豐富的滋味且含多種功能營(yíng)養(yǎng)成分。據(jù)報(bào)道,茶多酚類化合物在增強(qiáng)身體機(jī)能耐力、刺激骨骼肌合成代謝、預(yù)防心血管系統(tǒng)疾病等方面有較好效果,心肌作為心臟收縮和舒張活動(dòng)的功能基礎(chǔ),密切影響著心臟泵血功能。而現(xiàn)代社會(huì)下不健康的飲食、作息習(xí)慣、病毒侵?jǐn)_、由過量運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的氧化損傷等因素都有可能導(dǎo)致心肌損傷或病變。從天然產(chǎn)物中尋找具有針對(duì)性的外源膳食營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑以增強(qiáng)肌肉性能成為了新的研發(fā)思路。而茶多酚類化合物突出的抗氧化能力和生理活性使其成為功能食品、日用化工和藥物開發(fā)的理想天然原料。
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 茶學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,國(guó)家植物功能成分利用工程技術(shù)研究中心,植物功能成分利用省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心的余春燕、朱 坤、劉仲華*等人總結(jié)了茶多酚類化合物的功效及其對(duì)心肌保護(hù)及流行性心肌疾病的作用,并闡述其作用機(jī)制,有助于分析茶多酚類對(duì)人體健康的功效,為其功能性評(píng)價(jià)及產(chǎn)品開發(fā)提供依據(jù)。
1、簡(jiǎn)介
茶作為世界上最受喜愛的三大飲品之一,不僅具有豐富的滋味且含多種功能營(yíng)養(yǎng)成分。近年來(lái)隨著茶葉保健功能的深入研究、開發(fā),茶葉的特征化合物,如茶多酚類、茶氨酸、茶多糖等被發(fā)現(xiàn)均有較好的健康功效。其中茶多酚類物質(zhì)因含有較多的酚羥基(?OH)而具有一系列獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì),使其能發(fā)揮多種藥理作用如抗氧化、抗衰老、抗癌變、降低血脂和膽固醇、抑菌消炎以及防治心血管疾病和保護(hù)心肌等。
心肌作為心臟收縮和舒張活動(dòng)的功能基礎(chǔ),密切影響著心臟泵血功能。心肌損傷或嚴(yán)重病變時(shí)可能引發(fā)心血管性死亡或心力衰竭。但目前已有的通過生長(zhǎng)激素、血管緊縮素轉(zhuǎn)化酶抑制劑和肌酸激酶等藥物干預(yù)的作用較為有限,且具有一定的毒副反應(yīng)。因此,從天然產(chǎn)物中尋找具有針對(duì)性的外源膳食營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑以增強(qiáng)肌肉性能成為了新的研發(fā)思路。
因此本文聚焦于近年來(lái)關(guān)于茶多酚類化合物對(duì)心肌保護(hù)及流行心肌疾病作用的研究,總結(jié)其作用機(jī)制,希望有助于分析茶多酚類對(duì)人體健康的功效,為其功能性評(píng)價(jià)及產(chǎn)品開發(fā)提供依據(jù)。
2、茶多酚對(duì)心肌的保護(hù)作用
茶多酚是一類廣泛存在于茶樹中的多種酚類衍生物。主要包括兒茶素,黃酮、 黃酮醇類,花青素、花白素類,酚酸及縮酚酸類等。其存在密切影響著茶葉的色、香、味等品質(zhì),其中兒茶素(Catechins)是茶樹的主要次級(jí)代謝產(chǎn)物,也是茶葉保健功能的重要成分。茶多酚類含有多個(gè)酚性羥基,故其還原性很強(qiáng),易在氧化過程中生成鄰醌類物質(zhì)。由于結(jié)構(gòu)上存在氫離子,還可以與自由基結(jié)合,使之還原為相對(duì)穩(wěn)定的對(duì)機(jī)體無(wú)害的化合物,從而消除自由基;并且茶多酚類還可作用于與自由基相關(guān)的酶類,如:谷胱甘肽過氧化物酶( GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、蛋白激酶 C 等,通過改變這些酶的活性,從而對(duì)許多病理過程起到顯著的抑制作用;另外,茶多酚及其氧化產(chǎn)物還可與多種金屬離子發(fā)生絡(luò)合作用并誘使其氧化。如茶黃素對(duì) Ca2+和 Fe3+就有較強(qiáng)的絡(luò)合作用,能通過絡(luò)合這些金屬離子,間接清除自由基。
2.1 茶多酚抗氧化作用
輻射、紫外線、環(huán)境污染、情緒過激、劇烈運(yùn)動(dòng)等因素都有可能導(dǎo)致自由基的產(chǎn)生。氧化應(yīng)激即活性氧(ROS)的過多累積;ROS過量積累會(huì)打破機(jī)體原有的氧化產(chǎn)生和抗氧化能力的平衡,從而使細(xì)胞脂質(zhì)變化、蛋白質(zhì)和核酸出現(xiàn)功能障礙,導(dǎo)致細(xì)胞損傷甚至死亡,并對(duì)機(jī)體組織器官造成氧化損傷,誘發(fā)癌癥、糖尿病、心臟病等慢性疾病,加速機(jī)體衰老,影響生命健康狀況。
而茶多酚類作為一種天然、安全的高效抗氧化劑,可以通過增強(qiáng)抗氧化酶(SOD、GSH-Px)的活性、降低或消除自由基以及調(diào)控膜內(nèi)外離子滲透平衡來(lái)實(shí)現(xiàn);因其含豐富的酚羥基(-OH),故有較強(qiáng)的清除自由基、抗氧化、保護(hù)生物膜穩(wěn)態(tài)及調(diào)節(jié)組織內(nèi) Ca2+含量等廣泛的生物學(xué)作用。
2.2 對(duì)心肌形態(tài)結(jié)構(gòu)的作用
心臟的供血能力取決于心肌收縮力以及心肌跳動(dòng)頻率,故維持心肌結(jié)構(gòu)正常對(duì)心肌行使其功能及心臟、機(jī)體健康都意義重大。壓力負(fù)荷、毒素作用、缺血等因素都有可能造成心肌結(jié)構(gòu)異常,常見癥狀有心室壁異常肥厚和心肌纖維化。心肌纖維化、 心肌肥厚如果治療不當(dāng)或不及時(shí),最終易導(dǎo)致心律失常、心力衰竭、心肌缺血。
目前國(guó)內(nèi)外有實(shí)驗(yàn)證明兒茶素中的EGCG可通過顯著抑制轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)和小鼠磷酸化信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子3(P-SMAD3)等與促纖維化相關(guān)蛋白的表達(dá),來(lái)抑制心力衰竭小鼠的心肌纖維化、氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡;也可以通過拮抗血管緊張素Ⅱ的成纖維細(xì)胞途徑間接抑制心肌細(xì)胞肥大。茶多酚則可有效抑制壓力超負(fù)荷誘發(fā)的心肌肥厚,維持心肌細(xì)胞形態(tài)正常,來(lái)保護(hù)心肌的結(jié)構(gòu)和功能。
2.3 影響心肌能量代謝
線粒體作為真核細(xì)胞的細(xì)胞動(dòng)力站,為細(xì)胞和機(jī)體進(jìn)行各種生命活動(dòng)提供所需的能量,心臟作為機(jī)體重要的供能器官,在心肌組織中就含有豐富的線粒體。心肌縮舒功能的保持和基礎(chǔ)代謝的維持都需要足夠的三磷酸腺苷(ATP)。ATP由線粒體呼吸作用產(chǎn)生,成年哺乳動(dòng)物心肌中,脂肪酸和糖的氧化供能是 ATP 再合成的主要方式;而在缺血、缺氧的情況下,心肌能量代謝就會(huì)發(fā)生變化,主要體現(xiàn)在外源性葡萄糖加速攝取和長(zhǎng)鏈脂肪酸氧化減少。
實(shí)驗(yàn)表明兒茶素可通過絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)亞族之一p38MAPK信號(hào)通路,上調(diào)過氧化物酶體增殖物受體 γ 共激活因子α( PGC-1α)來(lái)調(diào)控線粒體的功能;此外還可以通過活化磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/ Akt 通路,調(diào)控細(xì)胞增殖、凋亡及葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)等,達(dá)到保護(hù)心肌的作用。
3、茶多酚與心肌病
3.1 茶多酚對(duì)心肌炎癥的保護(hù)作用
核因子κB(NF-κB)是在促炎基因表達(dá)調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用的轉(zhuǎn)錄因子,在心肌細(xì)胞內(nèi)廣泛存在?;罨?NF-κB 可促進(jìn)多種炎性因子如腫瘤壞死因子-α( TNF-α)、白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)等的表達(dá), 引發(fā)心肌膠原纖維積沉、心肌細(xì)胞凋亡,從而導(dǎo)致心力衰竭、心室重塑。
兒茶素可抑制細(xì)胞 TNF-α 的產(chǎn)生,阻斷 NF-κB 的激活、增加 eNOS 的磷 酸化及NO的產(chǎn)生、并抑制內(nèi)皮細(xì)胞的胞外分泌及細(xì)胞因子、黏附因子的表達(dá),降低白細(xì)胞聚集的可能性和血管內(nèi)皮炎癥的發(fā)生,來(lái)抑制心肌炎癥反應(yīng)。
3.2 茶多酚對(duì)心肌缺血/再灌注損傷的保護(hù)作用
心肌缺血病屬于臨床上高發(fā)疾病。成因通常是由于血液灌注量減少及心臟供氧不足導(dǎo)致的心肌能量代謝障礙;而再灌注治療是目前治療心肌缺血病的最佳方法。但是缺血環(huán)境下,再次灌注氧,會(huì)產(chǎn)生過量的活性氧,鈣離子超載、脂質(zhì)過氧化作用等,破壞膜結(jié)構(gòu)和功能紊亂,最終導(dǎo)致心肌細(xì)胞損傷,即心肌缺血/再灌注損傷 (MIRI)。
而茶多酚既可通過顯著提高抗氧化酶活性、降低 MDA 含量、增加一氧化氮的含量,降低炎癥因子等來(lái)保護(hù)心肌。此外,還能通過影響Notch 信號(hào)通路來(lái)減輕MIRI;Notch 信號(hào)通路的激活與 NF-κB 介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)密切相關(guān),也與 PI3K/Akt 信號(hào)通路有交叉作用。
不過MIRI 的機(jī)制至今尚未完全闡明,目前被大多學(xué)者認(rèn)可的兩個(gè)機(jī)制:一是鈣超載;二是氧自由基。
3.3 茶多酚對(duì)糖尿病性心肌病的保護(hù)作用
糖尿病性心肌?。―CM)是在糖尿病環(huán)境中發(fā)生的獨(dú)立于其他混雜因素(如缺血性心臟病或高血壓)共存的心肌結(jié)構(gòu)和功能變化的原發(fā)病,也是誘發(fā)糖尿病患者心力衰竭的重要因素。在 DCM 中,胰島素依賴的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 4(GLUT4)的葡萄糖攝取減少,導(dǎo)致心肌中葡萄糖可獲得性降低,線粒體氧化能力受限。
茶多酚可通過調(diào)節(jié)AMP激活蛋白激酶(AMPK)信號(hào)通路和改善胰島素抵抗,從而改善心肌糖脂能量代謝、心力衰竭等。此外,茶多酚還可能通過調(diào)節(jié)與自噬相關(guān)的哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白 (mTOR)和 β-catenin/TCF4 通路來(lái)保護(hù)心臟的結(jié)構(gòu)和功能。
目前治療 DCM 的藥物極少,而且藥物的副作用相對(duì)較大。因此,盡快開發(fā)出安全高效的 DCM 治療藥物對(duì) 人體健康和臨床醫(yī)學(xué)都意義重大。而茶多酚及其氧化產(chǎn)物作為天然安全的抗氧化劑,能對(duì) DCM 的治療提供新的研發(fā)思路。
茶多酚對(duì)心肌相關(guān)疾病保護(hù)作用的信號(hào)通路
4、展望
現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)所用的茶多酚多是兒茶素四種單體(EC、ECG、EGC 及 EGCG)的混合物,但是并非所有兒茶素單體都具有上述活性,其作用強(qiáng)弱也各有不同。同屬茶多酚的其他化合物如花青素、黃酮等是否也能發(fā)揮類似的作用,也是值得進(jìn)一步探索的問題。
5、結(jié)語(yǔ)
目前臨床醫(yī)學(xué)治療心肌疾病主要還是通過強(qiáng)心藥、利尿劑、擴(kuò)血管藥等藥物干預(yù);嚴(yán)重者甚至?xí)捎眯呐K移植等手術(shù)治療手段,前者具有一定的副作用,后者則具有較高的風(fēng)險(xiǎn)。茶葉作為天然藥用植物,其主要特征性化合物如茶多酚及其氧化產(chǎn)物在抗癌、降血脂、血糖、抗肥胖和加速新陳代謝方面具有有益的藥理作用已有大量實(shí)驗(yàn)證明,且這些機(jī)制與抗氧化、抗炎作用密切相關(guān)。茶多酚所表現(xiàn)出增強(qiáng)心肌性能的功效,也是其具有多種生物學(xué)活性的累加效應(yīng)。在茶多酚保護(hù)心肌、心臟的研究方面,當(dāng)前國(guó)內(nèi)外多數(shù)結(jié)論還多是從體外實(shí)驗(yàn)或動(dòng)物模型中得出,臨床性研究還相對(duì)缺乏,未來(lái),其作用機(jī)制還待進(jìn)一步深入研究,從而促進(jìn)茶葉藥用保健功能的深度開發(fā)。
第一作者
【余春燕 碩士研究生】
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)
余春燕,女,1995年11月出生,四川成都人,湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)在讀碩士研究生,主要從事茶葉功能成分利用與深加工。
通信作者
【劉仲華 教授】
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)
劉仲華,男,1965年3月出生,湖南衡陽(yáng)縣人,湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師、學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任、茶學(xué)學(xué)科帶頭人,浙江大學(xué)兼職教授。于2019 年當(dāng)選為中國(guó)工程院院士。劉仲華教授現(xiàn)任國(guó)家植物功能成分利用工程技術(shù)研究中心主任、國(guó)家茶葉產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系加工研究室主任、國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)研發(fā)中心茶葉分中心(湖南)主任,兼任國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)園藝學(xué)科評(píng)審組成員、教育部科技委農(nóng)林學(xué)部委員、中國(guó)茶葉學(xué)會(huì)監(jiān)事、中國(guó)茶葉流通協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、中國(guó)國(guó)際茶文化研究會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、國(guó)家茶葉標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)副主任兼黑茶工作組和茯茶工作組組長(zhǎng)、湖南省茶葉學(xué)會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng)、湖南省大湘西茶業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、《茶葉科學(xué)》第八屆編輯委員會(huì)副主任等職。
劉仲華教授長(zhǎng)期從事茶葉深加工與功能成分利用、茶葉加工理論與技術(shù)、飲茶與健康等領(lǐng)域的研究與教學(xué),致力于創(chuàng)新茶葉加工理論技術(shù)、提高茶葉資源利用率和產(chǎn)業(yè)綜合效益。創(chuàng)新黑茶加工和茶葉深加工理論與技術(shù)體系,揭示了黑茶加工品質(zhì)風(fēng)味形成機(jī)理及黑茶健康屬性,創(chuàng)建了黑茶優(yōu)質(zhì)高效安全加工關(guān)鍵技術(shù)體系,強(qiáng)力推進(jìn)了我國(guó)黑茶產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效與快速發(fā)展;創(chuàng)建了茶葉功能成分及速溶茶綠色高效提制技術(shù)體系,揭示了茶葉功能成分的生物活性及作用機(jī)制,創(chuàng)制的茶葉提取物制品催生了一批國(guó)際主流健康產(chǎn)品,助推我國(guó)茶葉深加工從跟跑、并跑到領(lǐng)跑的跨越,為中國(guó)茶葉科技進(jìn)步、茶葉產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效與轉(zhuǎn)型升級(jí)做出了突出貢獻(xiàn)。
劉仲華教授先后主持國(guó)家和省部級(jí)項(xiàng)目30多項(xiàng),以第一完成人獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、湖南省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)3項(xiàng),并榮獲首屆湖南省十大科技創(chuàng)新獎(jiǎng)、湖南省光召科技獎(jiǎng)、國(guó)際茶葉科技創(chuàng)新杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)等榮譽(yù);先后在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物發(fā)表論文400多篇,其中SCI 收錄60多篇,授權(quán)發(fā)明專利60多件。2019年獲得了“何梁何利基金”科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)(農(nóng)學(xué)獎(jiǎng))。
本文《茶多酚對(duì)心肌保護(hù)作用的研究進(jìn)展》來(lái)源于《食品科學(xué)》2022年43卷3期296-305頁(yè),作者:余春燕,朱坤,黃建安,劉仲華。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20201124-249。點(diǎn)擊下方閱讀原文即可查看文章相關(guān)信息。
修改:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)余春燕;編輯:袁藝;責(zé)任編輯:張睿梅
作者簡(jiǎn)介及照片由作者提供。
為進(jìn)一步促進(jìn)動(dòng)物源食品科學(xué)的發(fā)展,帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新,更好的保障人類身體健康和提高生活品質(zhì),北京食品科學(xué)研究院和中國(guó)食品雜志社在寧波和西寧成功召開前兩屆“動(dòng)物源食品科學(xué)與人類健康國(guó)際研討會(huì)”的基礎(chǔ)上,將與鄭州輕工業(yè)大學(xué)、河南農(nóng)業(yè)大學(xué)、河南工業(yè)大學(xué)、河南科技學(xué)院、許昌學(xué)院于2022年5月7-8日在河南鄭州共同舉辦“2022年動(dòng)物源食品科學(xué)與人類健康國(guó)際研討會(huì)”。歡迎相關(guān)專家、學(xué)者、企業(yè)家參加此次國(guó)際研討會(huì)。
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