FSHW | 茶多酚在炎症性肠病中的抗氧化和抗炎作用

Introduction

广泛存在于动植物细胞中的初级代谢物（如碳水化合物、氨基酸和脂肪酸）对细胞结构和基本代谢至关重要。这些化合物还参与了一系列次级代谢物的其他分子的合成，这些分子在低浓度下积累，并因物种而异。在植物中，次生代谢物在生态相互作用和保护免受环境胁迫（例如紫外线辐射、食草动物、化学毒素、真菌和细菌感染）中发挥作用。多酚是植物次生代谢物中最重要的一类，广泛存在于各种水果、蔬菜、茶叶、精油及其衍生食品和饮料中。酚类化合物指的是含有一个羟基的芳香族化合物，而多酚则含有一个或多个含有一个以上羟基的芳香环。根据结构特征，多酚可分为几个亚类。然而，这些药物通常可分为3 个主要亚类（酚酸、类黄酮和非类黄酮）。酚酸是苯甲酸和肉桂酸的衍生物，苯环上有一个或多个羟基。类黄酮具有共同的C6–C3–C6骨架结构，拥有两个苯环（a环和B环），由一个含氧三碳杂环（C环）连接。黄酮类化合物分为6 个亚类，包括黄酮、黄酮醇、黄烷醇、黄烷酮、异黄酮和原花青素。越来越多的证据有力地证明，膳食多酚不仅对人类健康有益，还具有预防疾病的作用。

茶（Camellia sinensis）是中国几千年来消费的第二大饮品，一般可分为三大类（绿茶、乌龙茶和红茶），它们的生产方法和化学成分不同。茶叶富含多酚，主要是酚酸和可水解单宁、黄烷-3-醇及其低聚物、黄酮醇及其糖苷、茶黄素和茶红素。大多数茶多酚是单体黄烷-3-酚，也称为儿茶素，约占茶叶干质量的30%。茶叶天然产品中常见的儿茶素包括(−)-表儿茶素（EC，占儿茶素总含量的6.4%）、(−)-表儿茶素-3-没食子酸酯（ECG，13.6%）、(−)-表没食子儿茶素（EGC，19%）和(−)-表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG，59%）。儿茶素和没食子酸（GC）在茶叶中含量很低。EGCG是C. sinensis新鲜芽和前两片叶子中的主要化合物，约占干质量的10%，其次是ECG（2.8%）、EGC（1.7%）和EC（0.8%）。然而，茶叶中的多酚含量，尤其是含有儿茶素成分的多酚含量，在制茶过程中会因发酵和加热过程而发生变化。

与乌龙茶或红茶相比，绿茶中的多酚含量要高得多，因为茶叶在收获后的加工是通过不同的方法进行的。对于绿茶来说，新鲜茶叶可以在平底锅中快速加热，也可以用热气蒸，然后干燥以使多酚氧化酶和天然微生物群失活，后者催化茶儿茶素的有氧氧化。这一过程可以防止儿茶素的氧化，保持茶多酚的单体形式，延长茶叶的保质期。此外，在红茶发酵过程中，多酚氧化酶的自动氧化和/或酶促氧化将儿茶素转化为二聚茶黄素（占红茶固体提取物的3%–5%）以及聚合茶红素（约占红茶总固体的20%），它们决定了红茶的特征色和味道。ECG和EGCG被认为是红茶中主要的儿茶素。乌龙茶是一种半发酵产品，它含有单体儿茶素和高分子量茶黄素的混合物，而绿茶只有单体黄烷-3-醇。此外，这三种茶都含有EC、ECG、EGC和EGCG，其中EGCG是绿茶、乌龙茶和红茶叶中最主要的儿茶素成分。另一方面，在绿茶和乌龙茶的新鲜茶叶中发现并鉴定了原花青素或缩合单宁、黄烷-3-醇单元的低聚物和聚合物。然而，高度聚合的黄烷-3-醇不稳定，在加工过程中容易氧化。因此，在完全发酵的茶或红茶中，它们的检出率较低。

茶叶还含有少量黄酮醇，主要是杨梅素、槲皮素、山奈酚及其糖苷。黄酮醇及其糖苷的含量约为茶叶干质量的0.01–2.00 mg/g。黄酮醇在结构上比黄烷-3-醇更稳定，受加工影响较小。因此，这些黄酮类化合物成为重要的多酚成分，因为在茶叶发酵过程中，黄烷-3-酚会被氧化或降解。因此，绿茶中的黄酮醇含量相当于红茶中的黄酮醇含量。此外，茶叶或茶饮料中还含有许多酚酸及其可水解单宁（如没食子酸、绿原酸、咖啡酸、奎宁酸、没食子酸奎宁酸和咖啡酰奎宁酸）。韩国庆北国立大学的Van-Long Truong和Woo-Sik Jeong*在该综述中表明，补充茶多酚可以预防炎症，改善炎症性肠病患者的预后。

茶多酚的生物学意义

最近的研究表明，多酚具有抗氧化和抗炎特性，对健康有益，有助于治疗炎症相关疾病。此外，多酚化合物被吸收、代谢并输送到不同的组织或器官，在这些组织或器官中发挥各种作用。未被吸收的多酚可以与肠细胞和免疫细胞表面的受体相互作用，从而抑制促炎症信号；可被肠道微生物群代谢；未被吸收的多酚及其代谢产物可能对局部炎症产生积极作用，或作为益生元促进有益微生物的生长，从而增强肠道健康。膳食茶多酚已被证明可以通过直接作为抗氧化剂、诱导细胞保护系统和抑制促炎症信号转导来减轻炎症。更好地理解茶多酚的抗氧化和抗炎作用对于制定有效的饮食干预措施以预防炎症性疾病非常重要。这篇综述为茶多酚在IBD预防和治疗中的作用提供了最新证据，特别关注其抗氧化和抗炎特性以及潜在的分子机制（图1）。

图1 主要茶多酚的结构及其在炎症性肠病管理中的作用

茶多酚与IBD

据报道，茶多酚具有抗氧化和抗炎特性，有助于IBD的治疗。茶多酚通过基因表达的差异调节减少氧化/亚硝化应激、炎症和细胞损伤，同时增强细胞保护防御。茶多酚对IBD的有益作用如表1所示。

表1 茶多酚治疗IBD模型的代表性研究

茶多酚对IBD炎症反应的影响

除了抑制NF-κB、AP1和STAT转录因子以及白细胞和T细胞浸润外，细胞保护系统的激活可能有助于茶多酚对结肠炎的治疗益处。HO-1的诱导可降低氧化应激，增加抗氧化剂胆红素和一氧化碳的形成，也可减轻IBD损伤。研究发现，绿茶多酚提取物可上调DNBS诱导的小鼠结肠中HO-1的表达。口服EGCG对醋酸诱导的结肠炎具有有益的作用，可能是通过其抗氧化活性降低NO水平和脂质过氧化，增加超氧化物歧化酶，同时通过抑制NF-κB活化和细胞因子产生而具有抗炎活性。过氧乙酰化EGCG衍生物的膳食喂养(−)-表没食子儿茶素没食子酸酯通过翻译后（磷酸化）和表观遗传（乙酰化）调节增强小鼠的Nrf2/HO-1通路，从而抑制DSS诱导的NF-κB激活和结肠炎症。另一项研究表明，除了抗炎特性外，没食子酸的抗氧化性质也有助于其对结肠炎的治疗效果。在DSS诱导的结肠炎中，没食子酸可使结肠氧化还原状态正常化，并上调Nrf2及其靶点，包括UDP-葡萄糖醛酸转移酶（UDP-GT）和NQO1的表达。总的来说，茶多酚通过阻断炎症蛋白的表达和通过信号通路的积极调节诱导细胞保护蛋白来减轻结肠损伤（图2）。

图2 茶多酚通过下调炎症基因和上调II期抗氧化/解毒基因来抑制结肠炎症

茶多酚与肠道微生物群

几项研究表明，茶多酚对假定的攻击性细菌具有抑制能力，并具有益生元样作用，以促进保护性细菌的生长，从而改善肠道生态失调。此外，还发现绿茶、红茶和黑茶提取物可以减少结肠炎小鼠体内类杆菌和短螺旋体的数量。一直以来，茶提取物的治疗也显著提高了结肠炎小鼠粪便中SCFA（如乙酸、丙酸和丁酸）的水平。茶中的多酚成分，尤其是红茶中的多酚成分，对肠道菌群失调具有潜在的调节作用。

一项研究表明，绿茶和黑茶提取物处理的供体小鼠的粪便微生物群通过调节微生物群组成对DSS诱导的小鼠结肠炎具有保护作用。绿茶提取物处理的供应组的粪便微生物移植显著恢复了结肠炎小鼠中阿克曼菌的丰度，并降低了潜在有害细菌的水平。在DSS诱导的小鼠结肠炎模型中，来自经黑茶提取物处理的供体组的粪便微生物移植显著增加了 Bifidobacterium, Ileibacterium, I. valens, Allobaculum的丰度，并使 Bacteroides, Lachnoclostridium, A. finegoldii的标准化水平升高。这项研究表明，绿茶和黑茶提取物调节肠道微生物群，从而防止结肠炎小鼠中DSS诱导的微生物群失调。

茶多酚对肠道屏障完整性的影响

茶多酚可能通过改善上皮屏障完整性对IBD产生有益影响。一项研究表明，给小鼠口服茶多酚可以保护回肠粘膜屏障，并增加紧密连接蛋白ZO-1、claudin-1和occludin的表达。此外，EC通过ZO-1的恢复和重新分布阻止了TNFα触发的Caco-2单层通透性，这意味着膳食EC可能是缓解IBD进展的潜在因素。类似地，包括EGCG在内的几种多酚通过上调ZO-1和occludin的表达，对消炎痛诱导的Caco-2单层上皮屏障损伤发挥保护作用。

Conclusion

茶多酚的摄入被认为对预防和/或治疗慢性病有健康益处。茶多酚具有抗氧化和抗炎特性，对IBD的缓解有重要作用。目前的研究表明，茶多酚是对抗自由基和氧化剂的强大抗氧化剂。此外，在体内研究和几项临床试验中也观察到了茶多酚的抗氧化潜力。茶多酚还通过调节细胞信号转导（例如，Nrf2、NF-κB、AP-1和STATs）发挥抗炎作用。除了抗氧化和抗炎活性，茶多酚增强上皮屏障功能以及改善肠道微生物群失调也有助于IBD的治疗。然而，高剂量的茶多酚可能会造成不良影响。因此，今后对茶多酚的研究应侧重于寻找茶多酚含量丰富的功能性食品或营养食品的正确配方，以预防慢性疾病，尤其是IBD。

Antioxidant and anti-inflammatory roles of tea polyphenols in inflammatory bowel diseases

Van-Long Truong, Woo-Sik Jeong*

Food and Bio-industry Research Institute, School of Food Science & Biotechnology, College of Agriculture and Life Sciences, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea

*Corresponding author.

E-mail address: wsjeong@knu.ac.kr

Abstract

Polyphenols, including phenolic acids, flavonoids, and procyanidins, are abundant in food and beverage derived from plants. Tea (Camellia sinensis) is particularly rich in polyphenols (e.g., catechins, theaflavins, thearubigins, gallic acid, and flavonols), which are thought to contribute to the health benefits of tea. High intake of tea polyphenols has been described to prevent and/or attenuate a variety of chronic pathological conditions like cardiovascular diseases, neurodegenerative diseases, diabetes, and cancer. This review focuses on established antioxidant and anti-inflammatory properties of tea polyphenols and underlying mechanisms of their involvement in inflammatory bowel diseases (IBD). Tea polyphenols act as efficient antioxidants by inducing an endogenous antioxidant defense system and maintaining intracellular redox homeostasis. Tea polyphenols also regulate signaling pathways such as nuclear factor-κB, activator protein 1, signal transducer and activator of transcriptions, and nuclear factor E2-related factor 2, which are associated with IBD development. Accumulating pieces of evidence have indicated that tea polyphenols enhance epithelial barrier function and improve gut microbial dysbiosis, contributing to the management of inflammatory colitis. Therefore, this study suggests that supplementation of tea polyphenols could prevent inflammatory conditions and improve the outcome of patients with IBD.

Reference:

TRUONG V L, JEONG W S. Antioxidant and anti-inflammatory roles of tea polyphenols in inflammatory bowel diseases[J]. Food Science and Human Wellness, 2022, 11(3): 502-511. DOI:10.1016/j.fshw.2021.12.008.

编辑：王佳红；责任编辑：张睿梅

封面图片来源：图虫创意