茶多酚抗菌抗炎及菌群调节作用的研究进展

葛华，吴峰，赵安东，詹皓

空军特色医学中心，北京100142

茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称，占茶叶干重的30%左右，化学成分主要包括黄烷醇类（儿茶素）、花色苷类、黄酮类、黄酮醇类和酚酸类等，其中以儿茶素最为重要。研究表明，茶多酚具有多种保健功效和药理活性[1-2]。本文拟对近年来国内外有关茶多酚抗菌抗炎及菌群调节作用的研究进展进行综述，旨在为同类工作提供参考借鉴。

1 茶多酚的抗菌作用及其机理研究

1.1 茶多酚的抗菌作用

刘丹丹等[3]报道，从龙井茶（绿茶）、茉莉花茶和祁门红茶提取的茶多酚对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及枯草杆菌均有抑制作用；同种茶叶不同浓度茶多酚对同一菌种的抑制作用呈剂量相关性，对金黄色葡萄球菌的抑制作用最明显。董璐等[4]观察到，茶多酚可作用于大肠杆菌细胞膜和DNA，改变其胞膜通透性并影响遗传功能，进而发挥抑菌效应。以铜绿假单胞菌为对象，仪淑敏等[5]的研究表明，茶多酚可以降低细菌体内碱性磷酸酶和三磷酸腺苷酶活性，对细菌总蛋白影响不明显，但对细菌膜蛋白影响显著。提示茶多酚可使细菌代谢发生紊乱，破坏细胞结构，从而起到抑菌作用。以草生欧文杆菌、枯草芽孢杆菌、苏云金芽胞杆菌及大肠杆菌为对象，孙昊等[6]观察到，茶多酚溶液在pH 为4～6的范围内有较好的抑菌作用；氧化前儿茶素、酸性氧化组分、中性氧化组分均有抑菌效果，碱性氧化组分基本无效。

胡艳军等[7]的研究表明，茶多酚单用对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌生物膜形成能力无明显抑制作用，但与万古霉素联合应用可显著增强抑菌效果，提示其良好的临床应用前景。文献[8-9]报道，茶多酚中的单体成分表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）对产气荚膜杆菌以及对抗生素高度耐药且通常在重症监护病房诱发感染的鲍曼不动杆菌均有明显抗菌效果。此外，利用家兔股骨骨折内固定并在创伤部位静脉注射金黄色葡萄球菌诱发感染的实验模型，Xu 等[10]观察到，茶多酚与乳酸杆菌合用具有明显的抑菌抗炎效果。

1.2 茶多酚抗菌作用的机理

总体而言，茶多酚有如下抗菌作用机理：①改变菌体正常生理形态。王慧敏等[11]采用透射电镜观察到，在茶多酚作用下，腐败希瓦菌出现胞膜结构塌陷，细胞完整性受到破坏；②破坏菌体细胞壁膜上酶系活性及通透性。曾亮等[12]观察到，儿茶素使金黄色葡萄球菌和大肠杆菌细胞膜通透性增加，导致胞内物质外流，产生抑菌作用；③抑制菌体蛋白质的合成与表达。钱丽红等[13]报道，茶多酚与金黄色葡萄球菌作用1～3 h 使菌体蛋白质的表达严重受阻，进而破坏细胞酶活性和菌体结构，导致菌体丧失正常生理活性；④影响细菌DNA的遗传特性。董璐等[4]观察到，将茶多酚作用于大肠杆菌，菌体DNA 条带出现变暗、拖尾现象，提示其遗传特性发生改变。李志光等[14]用微量热法研究茶多酚与产气杆菌和大肠杆菌的DNA 亲和作用，发现茶多酚可干扰细菌DNA的生物合成和核酸代谢，从而起到抑菌效果。

茶多酚中儿茶素结构对抗菌作用的影响主要包括：①邻位酚羟基与金属离子络合。细菌体内的金属离子一部分是酶的辅基，一部分是菌体的必需元素，茶多酚分子的多个邻位酚羟基可作为多基配体和铁、钙等离子发生络合反应形成环状螯合物而产生沉淀，从而影响细菌活性及其生长繁殖。研究表明，不同儿茶素均可与Fe2+络合，且茶多酚分子结构中B 环的邻苯二酚基团在络合中发挥重要作用，当其变为三羟基没食子酰基团时使络合作用减弱[15]；②酚羟基、苯环结构与蛋白质结合。茶多酚中酚羟基、苯环结构可与细菌蛋白质通过氢键或疏水性结合，影响蛋白质生理功能，进而抑制细菌的浸染型及代谢活性。研究显示，脂肪基愈大、疏水性愈强的氨基酸和多酚之间的结合能力越强；③酯官能团强化儿茶素抑菌效能。酯型儿茶素（如EGCG）的分子结构中比非酯性儿茶素多结合1～2个没食子酰基，可提供更多氢键和疏水键；④聚合度对儿茶素抑菌作用的影响。研究表明，与儿茶素单体相比，其低聚物的抑菌性能更高，可能归因于聚合体具有较多的酚羟基和苯环结构，与蛋白质等具有较强的结合能力[16]。但与儿茶素低聚物相比，儿茶素多聚物和高聚物抑菌作用较弱，可能是随聚合度的增加儿茶素聚合物的分子量较大，难以透过细菌的细胞膜；另外，受大分子的空间位阻效应影响，酚羟基的活性减弱，从而导致了抑菌能力下降。

此外，还有其他一些因素影响茶多酚的抗菌作用[17]：①浓度。茶多酚的抑菌作用呈剂量相关性；且在同一浓度下，对革兰阳性菌的抑菌活性较之对革兰阴性菌更强。②pH值。在弱碱性环境中，茶多酚的抑菌活性比中性、酸性和强碱性环境更强。③温度。茶多酚的抑菌作用在低于100℃时不受影响，在100℃时以上处理茶多酚后，其抑菌作用明显降低。④食盐浓度。添加一定量的食盐可增强茶多酚的抑菌效果。⑤与其他抗菌剂配伍。配伍使用可提高茶多酚的抑菌效果，并降低各自单用的剂量。

2 茶多酚的抗炎作用

研究表明，茶多酚具有抗炎活性，对炎症相关病症具有一定的防治作用[18-19]。在脂多糖诱导的脓毒血症动物模型中，茶多酚可明显抑制内毒素诱导的TNF-α分泌，改善血流动力学状态，降低内毒素的致死率。申羽佳等[20]报道，EGCG 对表皮葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽胞杆菌具有明显抑制作用，降低损伤部位IL-1的表达，促进小鼠皮肤伤口愈合。Zhu 等[21]观察到，EGCG 通过抑制白细胞活化产生抗炎作用。因此，茶多酚对创伤感染性炎症具有明显调节作用。

类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis，RA）是一种以滑膜炎症、骨骼和软骨破坏及滑膜组织增殖为特征的自身免疫性疾病，炎性因子在RA 发病及进展过程中发挥重要作用。以Ⅱ型胶原建立大鼠RA 模型，李静等[22]观察到茶多酚可明显降低足趾肿胀率、胸腺和脾脏指数以及血清促炎因子IL-6、TNF-α水平。提示茶多酚通过调节模型大鼠免疫系统功能，对RA 具有一定治疗作用。此外，在小鼠狼疮性肾炎模型中，EGCG 通过对抗氧化和炎症信号通路的调节作用，抑制狼疮性肾炎病程的进展[23]。

炎症在动脉粥样硬化、心肌缺血再灌注损伤等心血管疾病的发生发展以及急性肺损伤的病理机制中具有重要作用，而茶多酚具有一定的改善效果。研究表明，给高脂饮食大鼠进行EGCG干预，可明显抑制C 反应蛋白的表达水平、降低红细胞沉降率和白细胞总计数，通过抗炎作用抑制动脉粥样硬化的形成。在胰岛素抵抗大鼠模型中，茶多酚通过对与胰岛素、脂代谢以及炎症相关信号通路的调节作用，抑制炎性因子表达，增强抗炎蛋白生成，抑制慢性炎症对心肌的损伤作用[24]。在脂多糖诱发的实验鼠急性肺损伤模型中，EGCG 通过对信号通路的调节降低炎性因子表达，抑制肺部中性粒细胞的聚集，对肺损伤产生保护作用[25]。

脂肪组织不仅是能量储存的器官，还可分泌多种炎性因子和脂肪因子，这些因子的异常分泌对机体机能产生不良影响。目前，对活性物质抗炎作用及机理研究大多以巨噬细胞为模型，很少用脂肪细胞作为模型。在脂肪细胞中，活性物质可通过腺苷酸活化蛋白激酶和依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的组蛋白去乙酰化酶途径，调节IL-12和iNOS的基因表达发挥抗炎作用。以TNF-α诱导的炎性3T3-L1 脂肪细胞为模型，檀昕等[26]观察到，茶多酚对TNF-α刺激下炎性因子的基因表达和炎症信号通路具有明显抑制作用。

3 茶多酚对肠道菌群调节作用及应用

人和动物胃肠道中存在非常复杂的微生物菌群。正常成人肠道内细菌数量为1014，是体细胞总数的10倍左右[27]。肠道微生物基因组基因数是人类基因组编码基因数的100～150倍[28]。它们在宿主免疫系统的建立、抵抗病原微生物感染和炎症的发生、肠道物质的转化、吸收和代谢中起重要作用。因此，肠道菌群与多种疾病的发生发展密切相关，如何调控肠道菌群并促进机体健康成为生物医学领域的新课题[29-30]。茶多酚可为肠道微生物提供代谢底物，促进肠道有益菌群的生长繁殖；同时，其抗菌活性能抑制肠道有害菌的生长，降低致病菌的毒性。因此，茶多酚对肠道菌群具有调控能力[31]。

3.1 茶多酚的保健作用与肠道菌群调节效应的关系

研究表明，茶多酚具有降脂、减肥及心血管功能保护等保健作用[32]，但其作用机制是否与调节肠道菌群有关尚有待研究。Henning 等[33]报道，脱咖啡因绿茶和红茶多酚对饮食导致的肥胖小鼠具有调节肠道菌群和减肥的作用。采用小鼠动脉粥样硬化实验模型，李桂花等[34-35]观察了饮水摄入不同剂量茶多酚（0.4、0.8、1.6 g/L）对其血脂水平及肠道菌群多样性的影响。结果表明，连续干预14 d，低、中剂量茶多酚组与对照组的肠道菌群差异有统计学意义；中剂量茶多酚连续干预16周后，血清总胆固醇、低密度脂蛋白水平较高脂对照组明显降低，且2组的肠道双歧杆菌多样性有显著差异。

3.2 茶多酚对肠道菌群失调的调控作用

研究表明，茶多酚对菌群失调具有良好的调节作用。以小鼠为对象，张凯等[36]观察了茶多酚对抗生素所致菌群失调的调整和预防效果。通过提取粪便细菌基因组总DNA 来进行相似性、多样性以及主要差异条带序列的分析结果显示，茶多酚对肠道菌群失衡有一定的调整及预防作用。对儿茶素影响肠道微生物菌群生长的研究结果显示，甲基化儿茶素能促进肠道内乳酸菌和双歧杆菌等有益菌的增殖，而拟杆菌和梭状菌等有害菌的增殖得到了有效抑制，但对肠道菌群数量影响不大。在观察样品益生指数时发现，茶叶中以甲基化儿茶素为主的儿茶素，对肠道微生态具有一定的调节作用，其纯度越高作用越强[37]。郭虹雯等[38]以绿茶茶水与志愿者新鲜粪样进行混合作为供试材料，观察肠道菌群的变化。结果显示，绿茶茶水发酵24 h后，对总菌、厚壁菌门和拟杆菌门微生物等肥胖相关肠道菌群数量具有较好的抑制作用。厚壁菌门与拟杆菌门的相对丰度得到改善，厚壁菌门及拟杆菌门的比例降低。文献[39]报道，给志愿者连续28 d 每天服用1～2 g茶多酚，其粪便中产气荚膜梭菌和其他梭状芽孢杆菌数量明显减少，而双歧杆菌数量显著增加。

4 茶多酚对口腔病菌的抑制作用及临床应用

4.1 预防龋病

龋病是一种常见的细菌感染性疾病，最常检出的是变形链球菌。许秀秀等[40]报道，茶多酚与柠檬提取物对变形链球菌具有体外抗菌活性，联合应用作用加强，可抑制细菌在玻片表面黏附。Xu 等[41]观察到，EGCG 通过降低相关基因表达抑制变形链球菌生物膜的形成，产生抑制牙菌斑的作用。Hannig 等[42]的研究表明，人体口腔用含茶多酚的饮料冲洗后，可明显降低细菌在牙釉质的黏附。提示茶多酚在龋病防治中的应用前景。此外，茶多酚和EGCG 对口臭致病菌具有明显抑制作用，提示在口腔保健领域具有应用前景[43]。

4.2 对牙髓和牙周疾病的辅助疗效

在牙髓感染治疗中，除根管预备的机械清理可以去除很多致病菌外，根管冲洗液的抗菌性也至关重要。针对粪肠球菌、白色念珠菌在根管中很难被完全杀灭，相关研究观察到茶多酚具有明显的抑菌 作 用[44-46]。Nakanishi 等[47]报 道，EGCG和表没食子儿茶素（epicatechin gallate，ECG）对培养的人类牙髓细胞受细菌脂多糖、肽聚糖刺激后的炎性反应具有明显抑制作用，进而控制牙髓炎的恶化。提示茶多酚在牙髓炎临床治疗中具有潜在应用价值。

牙周炎是菌斑微生物及其刺激因素引起的直接损伤和对细菌代谢产物引起免疫应答产生的间接损伤所致。牙周膜细胞对牙周病原菌的免疫应答是牙周炎发生进展的关键，而茶多酚具有一定的抗炎和牙周防护效果。研究表明，茶多酚和EGCG 可增加牙龈上皮的完整性，增强甲硝唑、四环素等抗生素对牙龈卟啉单胞菌的抗菌效果，抑制细菌在口腔上皮的黏附能力[48-49]。孔宁静等[50]报道，茶多酚对脂多糖作用下的培养人牙周膜细胞Toll 样受体4分泌和表达具有一定抑制作用。王珺等[51]观察到，茶多酚可明显降低脂多糖诱导人牙周膜成纤维细胞凋亡及炎症因子的表达。刘彩宏等[52]的研究显示，茶多酚对H2O2诱导的牙周膜细胞损伤具有明显保护作用，其机制与减轻氧化应激损伤、抑制线粒体凋亡通路和降低细胞炎性水平有关。

牙周炎的临床治疗主要包括牙周基础治疗、药物治疗和手术治疗等。药物治疗是最常用的牙周辅助疗法，它可以杀灭部分牙周致病菌，作用于牙周器械不能工作的部位，清除病原微生物产生的酶，减轻牙周组织损伤以及提高机体抵抗力。Chava 等[53]报道，慢性牙周炎患者给予温敏持续释放的茶多酚凝胶局部治疗4周具有明显的抑制炎症、使牙周袋变浅的效果。范芹等[54]将慢性牙周炎患者随机分为茶多酚液组、甲硝唑液组和生理盐水组。检测用药前、用药1周、停药1周菌斑指数、龈沟出血指数、附着丧失程度和龈沟液量。结果表明，0.4%茶多酚液辅助牙周基础治疗可有效抑制牙菌斑形成，减轻牙龈出血及减少龈沟液量。此外，茶多酚联合替硝唑含片治疗慢性牙周炎，与单纯替硝唑相比可显著提高疗效，有效抑制牙菌斑、改善牙齿松动度、降低替硝唑的不良反应[55-56]。