普洱茶调控肥胖作用研究进展
2021-03-30温亮华曹藩荣
温亮华 曹藩荣
(华南农业大学 广东广州 510000)
1 前言
随着人民生活水平的显著提高和国民经济的快速发展,人们的饮食和生活习惯发生巨大改变,超重与肥胖群体显著增加,肥胖问题已成为本世纪极其严重的公共卫生问题之一[1]。世界卫生组织(WHO)对该问题展开调查,并表明预计到21世纪30年代,肥胖发生率将达57.8%,推断届时将会有33亿人成为肥胖患者[2]。事实上,肥胖发生率高早已不再只存在欧美发达国家,其在发展中国家和地区也显著提升[3]。近年来,我国肥胖人群不断扩大,肥胖趋势愈加明显,已成为一个不可忽视的问题。
造成肥胖的根本原因其实是机体对于能量的摄入与消耗不平衡,当机体内能量代谢不平衡,且长期处于该状态时,便会刺激能量在脂肪细胞中以甘油三酯(TG)的形式贮存起来,从而引起脂肪组织和人体重量增加,最终导致肥胖的形成[4]。目前,研究表示肥胖与多种疾病的发生发展密切相关,比如Ⅱ型糖尿病、癌症、冠心病等[5]。然而,肥胖是一种由多个基因共同调控和多种因素共同影响而形成的复杂疾病,通过改善生活方式、采取药物治疗、对能量摄入的适当设限和日常适度运动消耗等方式可达到对肥胖的有效控制。市售的减肥产品纷乱繁多,但是大多数都会对机体造成一定的不良影响[6]。因此,研发出高效安全的减肥产品已是必然趋势。
普洱茶作为云南标志性茶类,是采用云南大叶种经独特加工工艺制成的具有特定品质特征的茶。该茶中含有茶多酚、茶多糖、茶氨酸以及生物碱等多种有益人体健康的生物活性物质。目前,国内外大量学者在探究普洱茶营养保健作用时表示其具有降脂减肥的功效。刘春等[7]对此展开研究,认为100 mL/L的茶褐素不仅仅可显著抑制 3T3-L1 前脂肪细胞增殖,在抑制 3T3-L1 成熟脂肪细胞增殖上也表现出明显功效;Wu等[8]认为普洱茶茶褐素可有效预防肥胖和胰岛素抵抗,并可与摆动运动协同预防肥胖并改善代谢综合征。
2 普洱茶对肥胖的调控作用
2.1 细胞试验
肥胖是由遗传与环境两方面互相作用而引起的营养代谢失调性疾病,其临床症状表现为脂肪细胞的肥大和增生[9]。脂肪细胞增生是由前脂肪细胞的增殖和分化所引起,其紊乱可导致脂肪组织内脂质过度沉积,直接影响机体构成和肥胖及相关疾病的发展[10]。目前,3T3-L1 前脂肪细胞常作为体外研究脂肪组织的模型。刘谨[11]通过对 3T3-L1 前脂肪细胞增殖分化的干预实验发现普洱生茶和普洱熟茶提取物均能抑制 3T3-L1 前脂肪细胞的增殖,且普洱生茶较普洱熟茶的减肥效果更好。另外,普洱茶能够诱导 3T3-Ll 前脂肪细胞内活性氧增加,且明显下调 PPAR-γ 等与脂质合成相关及其蛋白质表达水平,上调脂质分解相关蛋白质的表达,从而抑制 3T3-Ll 前脂肪细胞的增殖与分化,从而预防代谢肥胖[12]。
2.2 动物试验
在研究茶叶减肥作用的相关动物实验中,一般先用高脂饮食喂养动物,建立营养肥胖动物模型,然后采用茶叶及其提取物进行试验。Ye等[13]喂食高脂肪饮食(HFD)诱导肥胖小鼠发现,普洱茶可通过减轻体重增加、脂肪堆积、氧化损伤和炎症,提高葡萄糖耐量,减轻代谢性内毒素血症,调节脂质代谢相关 mRNA 和蛋白质表达来预防肥胖。普洱茶不仅可抑制体重增长,还可显著降低血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)和动脉粥样硬化指数(AI)的水平,提高大鼠的高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平,增加超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化谷胱甘肽(GSH-Px)等抗氧化酶的活性,降低肥胖大鼠脂质过氧化产物丙二醛(MDA)的水平[14]。
2.3 临床试验
近年来,普洱茶对人体降脂减肥作用的临床研究并不多。Fujita等[15]对高胆固醇血症患者进行了4个月连续摄入普洱茶提取物的临床实验,发现患者体重及血液中 TC 和高密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平均显著降低。一个随机双盲安慰剂对照研究表明,服用普洱茶提取物,可以看到显著的体重减轻,以及胳膊、腿、臀部/腹部、总体脂肪的减少[16]。
3 普洱茶调控肥胖的作用机制
3.1 抑制脂肪细胞增殖与分化
脂肪组织是由脂肪细胞大小和数量所决定,肥胖的特征表现是脂肪细胞数量和体积的增大,而脂肪细胞的增加是前脂肪细胞增殖、分化和凋亡的结果,其体积则主要由细胞内脂肪酸的合成与分解决定[11]。可见,抑制前脂肪细胞的增殖分化是改善肥胖的途径之一。
刘瑾[11]通过 MTT 实验及对 3T3-L1 的增殖干预,发现普洱生茶和普洱熟茶均能显著抑制 3T3-L1 前脂肪细胞的的增殖和分化,抑制成熟脂肪细胞的形成,并提出低浓度的普洱生茶和普洱熟茶更有益于减肥,且普洱生茶优于普洱熟茶。熊昌云[17]研究结果与其相似,他认为普洱茶乙酸乙酯萃提取物(PEL)和普洱茶水层提取物(PWL)均可抑制 3T3-L1 前脂肪细胞的活力和增殖,且产生时间和浓度依赖效应。此外,普洱茶中富含的多酚类物质可抑制 3T3-L1 前脂肪细胞的分化,且其中的儿茶素可通过下调 PPAR-γ 和 C/EPB-α 的表达来抑制 3T3-L1 前脂肪细胞中脂肪的生成[18]。
3.2 调节脂肪代谢
当机体内脂肪合成代谢长期大于分解代谢时,会导致脂肪异常积累,进而引起肥胖。因此通过调节体内脂肪代谢可有效改善肥胖,如减少血液中胆固醇、脂肪酸等或者促进脂肪的分解代谢等[19]。
据报道,肥胖与脂肪细胞产生的游离脂肪酸(FFA)高度相关。有研究[20]表明二高-γ-亚麻酸(DGLA)、棕榈酸(PA)等可作为预测肥胖代谢异常的标志物。Huang等[21]使用 UPLC-QTOF-MS 分析实验小鼠的 FFA 谱,发现HFD小鼠的血清和肝脏中的 DGLA 和棕榈油酸水平显著提高,而普洱茶处理可使该水平恢复正常。脂肪酸合成酶(FASN)和乙酰辅酶A羧化酶(ACC)是脂肪生成和长链FA合成的关键酶。而在人体肝癌HepG2细胞中,普洱茶可抑制这些酶的生物活性,进而起到预防肥胖的作用[22]。
高密度脂质蛋白胆固醇(HDL-C)被称为可将胆固醇转运至肝脏处代谢并排出体外的“好胆固醇”;而低密度脂质蛋白胆固醇(LDL-C)则是引起机体动脉粥样硬化的因素,通常用动脉粥硬化指数(AI)来表示这两者的比例[17]。另外,在对肥胖的相关研究过程中,常常采用李氏Lee’s指数来作为机体的肥胖度指标之一。陈沛等[23]对营养型肥胖大鼠采用普洱茶茶色素灌胃处理并检测其相关指标,结果显示普洱茶茶色素可显著降低大鼠体重、Lee’s指数和体内脂肪重量,且显著提高体内 HDL-C 水平,降低 TG、TC 和 LDL-C 浓度,说明普洱茶在降脂减肥方面效果显著。白色脂肪组织以 TG 的形式积累多余能量,起到能量储存的作用;而棕色脂肪组织(BAT)则是消耗能量的场所,在运动或者寒冬季节等时刻,WAT 中会出现棕色脂肪细胞,该过程称为WAT 褐变[24]。Gao 等[25]研究表明普洱茶可促进 HFD 小鼠的脂质氧化和 WAT 褐变过程,改善代谢综合症(MS),并推测 WAT 褐变是由普洱茶中多酚类物质和咖啡因(CAF)之间产生的协同作用所引起。
3.3 抗氧化与抗炎症作用
3.3.1 普洱茶的抗氧化作用
细胞内自由基作用于脂质发生过氧化反应产生丙二醛(MDA),而超氧化物歧化酶(SOD)可有效清除活性氧。据报道,肥胖人群的身体质量指数BMI与 SOD 和 MDA 呈相关性,说明肥胖下的机体处于氧化应激状态,自由基水平失衡[26]。同时氧化应激会诱导某些伴随肥胖而产生的低炎症状态,而长期处于此状态下,肝细胞相关功能易受损,进而加剧脂质代谢紊乱。
Fan等[27]研究表明普洱茶的乙醇提取物能显著降低 DPPH 和 TEMPO 的电子自旋共振光谱的峰值,提高血管内皮细胞的 SOD 活性,降低乳酸脱氢酶(LDH)活性和 MDA 含量,表明普洱茶乙醇提取物具有自由基清除能力和抗氧化活性。Xiong等[14]在探究普洱茶抗氧化作用时发现 HFD 肥胖小鼠喂食低、中、高后,与对照相比,小鼠体内 SOD 分别提高了11.10%、28.02%和32.15%,还原型谷胱甘肽(GSH-Px)水平也分别提高了77.89%、90.70%和93.84%;与肥胖模型相比,小鼠体内血清 MDA 水平显著降低。Balb/c小鼠被喹诺酮(QCT)诱导后会产生氧化应激和肾功能障碍,而服用普洱茶提取物可改善氧化应激和调节抗氧化系统,并且普洱茶可通过维持DNA的双螺旋结构和减轻氧化损伤来改善QCT诱导的肾毒性[28]。
3.3.2 普洱茶的抗炎症作用
肥胖本身的状态是慢性炎症的状态[11]。内脏脂肪组织堆积会促使氧化和炎症的产生,氧化应激又可通过刺激 WAT 沉积和改变食物摄入,促进前脂肪细胞增殖分化和成熟脂肪细胞增大,诱导产生肥胖[29,30]。
炎症是肥胖形成的基本生物学过程[31],其形成伴随着肿瘤坏死因子(TNF-α)、C-反应蛋白(CRP)、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-10(IL-10)等炎症因子表达增加,使机体处于炎症状态。然而,赵岩[32]喂食HFD 肥胖小鼠普洱茶后,小鼠体内血清 CRP、TNF-α、IL-6、脂多糖(LPS)四种炎症因子水平降低,且对于CRP 及 TNF-α 在高剂量普洱茶组中的水平与正常组无显著差异。刘瑾[11]认为普洱生茶和普洱熟茶均对肝脏中 IL-1β 和一氧化氮合成酶(iNOS)产生抑制作用,并表示普洱提取物可能通过 AMPK 对炎症因子产生抑制作用。
3.4 改善肠道菌群
肥胖的发生发展受多方面影响,其中肠道微生物在肥胖调节中的作用亦不可忽视。人体肠道中存在众多微生物,但是其种类相对有限,成人肠道菌群主要为厚壁菌门和拟杆菌门[33]。肠道微生物可协助机体吸收营养和能量、促进消化吸收等多种生物特性,进而对生物体产生不同程度的影响。
Xia等[34]探究了普洱生茶和普洱熟茶对饮食肥胖大鼠降脂减肥作用,结果显示尽管普洱生茶和普洱熟茶内涵成分存在差异,但是两种茶剂量(0.15 g/kg和0.40 g/kg)均显著提高盲肠微生物多样性,增加厚壁菌门的相对丰度和降低拟杆菌门的相对丰度来改变盲肠微生物的组成,同时0.40 g/kg普洱生茶和普洱熟茶均显著降低大鼠体重。赵岩[32]认为普洱茶以剂量依赖的方式改善高脂饮食小鼠肠道微生物多样性,且同等剂量的普洱生茶作用效果要优于普洱熟茶、绿茶和奥利司他减肥药,并认为多种微生物参与预防和改善小鼠肥胖进程。Zhang 等[35]诱导菌群失调小鼠模型,并对其进行普洱茶干预实验,该团队认为普洱茶可通过增加肠道菌群的多样性来纠正肠道菌群失调,促进肠道益生菌的生长,抑制致病菌,从而达到治疗肠炎和恢复体重的效果。
3.5 调节相关酶活性
在肥胖的发生发展过程中,存在大量受体和众多酶参与其中,因此对相关酶活性进行调节也是维持体重、降脂减肥的关键。目前,已有众多学者对此方面进行研究。
脂肪酸合成酶(FAS)主要作用是将机体内的碳水化合物转化为TG,并将其储存起来,进而使机体内脂肪的沉积,最终导致肥胖。已有相关研究表明普洱茶可显著抑制HepG2细胞中FAS蛋白的表达量[36]。脂蛋白脂肪酶(LPL)水解脂蛋白中的TG,肝脂酶(HL)水解磷脂和TG,激素敏感脂肪酶(HSL)水解脂肪细胞中储存起来的脂肪。Cao等[37]采用Sprague-Dawley大鼠研究了普洱茶对饮食诱导肥胖大鼠体脂和脂质的影响,结果显示普洱茶对高脂大鼠附睾脂肪组织的LPL、HL和HSL活性起到显著提升的作用,并可提高HSL的mRNA水平,从而减少肝脏内脂肪积累,起到改善高脂血症和降脂减肥的作用。肥胖的本质是机体内能量摄入和消耗的不平衡所导致的,腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)可感知并维持体内能量的代谢平衡。吴雅倩等[38]表示普洱茶具有良好的预防肥胖和护肝作用,可调节AMPK磷酸化水平来维持体内能量代谢平衡,进而预防肥胖。胰脂肪酶是机体吸收脂肪的关键酶,其活性高易导致机体对能量的过度消化吸收,导致肥胖。陈沛[39]认为普洱茶能够降脂减肥很可能是其中的茶褐素通过抑制胰脂肪酶活性,影响机体对脂肪的吸收,减少能量摄入,达到减肥效果。
3.6 影响相关基因的表达
肥胖是机体内能量摄入与消耗不平衡造成脂质堆积的结果,肥胖的发生发展由多基因、多环境因素以及生活方式等共同作用。固醇调节原件结合蛋白-1c(SREBP-1c)、FAS、固醇辅酶A去饱和酶1(SCD1)、二酰基甘油酰转移酶-1(DGAT1)等均为脂质代谢过程中相关酶类。
SREBP-1c可调节与促TG合成相关基因的表达来控制其在肝脏细胞中的含量,如FAS。Ding等[40]为普洱茶通过下调SBP-1和SCD的表达来抑制食物摄取和脂肪合成从而减少脂肪储存提供了实验依据。普洱茶不仅可以下调SREBP和SCD的表达来抑制脂肪酸的从头合成,还可抑制卵黄原蛋白(vitit)家族的表达来减少脂质的储存,达到减肥的目的[41]。相关研究[42,43]表明,实验小鼠在敲除黑皮素受体-4(MC4R)基因后产生摄食过多等肥胖综合症,而人体MC4R基因发生突变会导致青少年肥胖症。易娟等[44]通过检测大鼠附睾脂肪组织相关肥胖基因MC4R mRNA的表达,他们认为普洱茶可显著上调MC4R的表达,表明普洱茶降脂减肥功效的分子机制可能是与上调肥胖重要调节因子MC4R基因有关。
4 研究展望
综上所述,普洱茶可通过抑制脂肪细胞增殖分化、调节脂肪代谢、抗氧化和抗炎症、调节肠道菌群、调控与脂质代谢相关基因和酶的表达等多种途径来预防肥胖,调节体重。尽管众多研究表示普洱茶在预防肥胖方面上效果较好,但是仍然存在众多问题有待进一步深入挖掘。
首先,普洱茶内涵物质复杂多样,特别是普洱熟茶经发酵后成分更是在微生物的作用下发生了显著变化。目前,普洱茶降脂减肥的研究主要集中于茶褐素和多酚类物质方面。茶褐素在抑制 3T3-L1 前脂肪细胞和成熟脂肪细胞增殖上表现良好[7],也可协同摇摆运动改善 MS[8]。多酚类物质和 CAF 可促进脂质氧化,且两者在促进 WAT 褐变方面存在协同效应[25]。然而,肥胖受遗传、环境、生活方式等多种因素共同作用,而普洱茶降脂减肥方面其他活性成分发挥何种作用、成分与成分之间、普洱茶与其他因素之间是否存在协同效应有待进一步探究。
其次,机体可通过调节相关基因和蛋白质的表达来控制肥胖。普洱茶可通过显著下调 DGAT1、SCD-1、SREBP-1c 的 mRNA 来减少脂质合成[45],也可通过提高 LPL、HL 和 HSL 活性减少脂质积累[37]。目前,在普洱茶调控基因和蛋白质来预防肥胖的研究主要集中于与脂质代谢相关方面。然而,机体是一个统一的有机整体,各种信号通路、调节机制等相互交错,普洱茶是否会影响到相关受体活性报道较少,是否可通过对其他基因和蛋白的调控来控制体重尚不清楚。
再者,有关普洱茶的降脂减肥的研究主要是采用细胞试验和动物试验的方式,而在临床试验方面较少。虽然众多研究表明普洱茶降脂减肥效果显著,但是由于人体与动物体的差异,生物活性物质利用程度存在差异,普洱茶是否可替代传统减肥药物开发出天然高效安全的新型减肥产品仍然是一个值得考究的问题。