茶多酚对肠黏膜屏障功能的调控作用研究进展

刘 苗，张龙林，宋泽和，范志勇

（湖南农业大学动物科学技术学院，湖南省畜禽安全生产协同创新中心，湖南家禽安全生产工程技术研究中心，饲料安全与高效利用教育部工程研究中心，湖南长沙 410128）

茶多酚（Tea polyphenols，TP）是从茶叶中提取出的多羟基酚类物质的复合物，主要包括黄烷醇类（儿茶素类）、花色苷类、黄酮及黄酮醇类、酚酸及缩酚酸类等化合物的复合体。儿茶素类含量最为丰富，主要包括表儿茶素（Epicatechin，EC）、表没食子儿茶素（Epigallocatechin，EGC）、表儿茶素没食子酸酯（Epicatichin Gallate，ECG）、表没食子儿茶素没食子酸酯（Epigallocatichin Gallate，EGCG）[1]。

肠道黏膜屏障由机械屏障、免疫屏障、生物屏障和化学屏障4 部分构成，肠黏膜屏障受到损伤时易导致动物多种肠外自身免疫性疾病和炎症性疾病的发生，如结肠炎、肝脏慢性炎症等[2-5]，对畜牧养殖造成一定损失。因此，寻找有效的治疗肠道黏膜屏障损伤的饲料添加剂对畜牧生产有重要意义。在无抗养殖的时代背景下，在动物生产中利用天然植物活性成分替代抗生素已经成为趋势。TP 因其安全无毒害、能改善机体抗氧化的特点被广泛应用于动物饲料中，对于改善动物肉产品品质和消化、提高生长和繁殖性能有显著作用[6-8]。近年来研究发现，TP 在调控肠道菌群和改善肠道健康等方面有良好的效果[9-11]。本文主要综述了TP 在体内的吸收代谢及其对肠黏膜屏障的调控作用和可能机制，以期为TP 在保护动物肠道健康、治疗肠道疾病等方面提供参考依据。

1 TP 在体内的吸收代谢

肠道中含有大量的消化酶和共生微生物，TP 在酶或微生物的作用下易发生代谢转化，其中小肠和肝脏的I 相和II 相代谢酶可以将儿茶素转化为甲基化、葡萄糖醛酸化和硫酸化的儿茶素。儿茶素主要在大肠部位吸收，在结肠微生物的催化作用下被降解成酚酸及其甘氨酸结合物等简单的复合物[12]。在肠道中儿茶素的降解主要分为没食子酸酯的水解和没食子酸的脱羧反应；C 环结构裂解生成二苯基丙-2 醇和ECG、EGCG 酯环裂解生成戊内酯反应；内酯环的裂解及生成的戊酸的分解以及酚酸的降解反应3 个过程，具体过程见图1[13]。直接口服儿茶素的生物利用度极低。有试验表明，水苏糖可以通过抑制肠内茶儿茶素（Tea Catechins，TC）的II 期代谢酶和外排转运体进而促进小鼠体内TC 的吸收[14]。彭善丽[15]研究发现，茶多酚-OSA（辛烯基琥珀酸酸酐）淀粉复合体（OSAT）可以和儿茶素相互作用进而提高茶多酚的载运率，儿茶素在肠道环境中稳定性加强，消化过程中在小肠中的含量保持不变甚至提高，提高了儿茶素的生物利用率。P-糖蛋白（P-gp）和多药耐药蛋白（MRP2）外排蛋白在儿茶素体内转运过程中充当着非常重要的角色。王亚防[16]试验发现，咖啡碱、茶氨酸等可以促进P-gp 和MRP2 的表达，从而促进儿茶素在Caco-2 细胞中的吸收转运。

图1 儿茶素在体内的代谢过程

2 TP 对肠道黏膜屏障的作用

2.1 TP 对肠道机械屏障的影响 肠道机械屏障是抵御外来入侵、防止细菌及毒素等大分子物质移位的第一道屏障，主要由肠黏膜上皮细胞及其侧面的细胞连接构成，对于维护机体内环境稳定有重要作用。其中肠上皮细胞在肠腔和宿主结缔组织之间形成屏障/桥梁，在维持肠道营养稳态中发挥重要作用。在探究TP 对机械屏障的作用时，Cai 等[17]研究发现，TP 可以通过提高小鼠肠上皮细胞增殖率和降低脂质过氧化程度来保护小鼠肠道免受高脂饮食导致的氧化应激损伤。付晶[18]通过体外分离试验研究也发现，TP 可以提高正常肠上皮细胞增殖率和抗氧化能力，加强肠上皮细胞清除氧自由基的能力，从而达到保护肠上皮细胞氧化应激状态的作用。Bianchi 等[19]研究儿茶素（CAT）和原花青素B2（PB2）对炎症应激肠细胞屏障功能的保护作用时发现，CAT和PB2 可以修饰紧密连接蛋白（Tight Junction，TJ）的表达，特别是显著增加了闭合蛋白Claudin-7（CL-7）的表达。Contreras 等[20]体外试验发现，EC 可以通过防止肿瘤坏死因子α（Tumor Necrosis Factor-α，TNFα）介导的还原性辅酶Ⅱ（NADPH）氧化酶激活，增加超氧阴离子的产生和改变TJ 的表达和组织，进而减轻TNF-α诱导的Caco-2 肠细胞单层的通透性。肠道中的抗菌肽（Antimicrobial Peptides，AMPs）主要由肠上皮细胞产生，可以维持宿主微生物群的稳态。Gao 等[21]研究发现，富含多酚和咖啡因的后发酵普洱茶可以恢复高脂饮食（HFD）诱导的肠道微生物群结构紊乱，恢复闭锁蛋白和紧密连接蛋白ZO-1（Zonula Clauddens-1，ZO-1）的表达水平，下调再生胰岛源性3-γ（Regenerating Islet-Derived 3-gamma，Reg3g）和磷脂酶A2 组II（Phospholipase A2 group II，Pla2g2）使其达到正常组水平，从而重塑肠道稳态，而AMPs 的mRNA 表达包括Reg3g 和Pla2g2。Wan 等[22]试验发现，EGCG 可以通过诱导抗菌肽的分泌增强肠上皮免疫屏障功能，减少猪空肠上皮细胞系IPEC-J2 细胞单层上的细菌移位，抗菌肽pBD-1（Porcineβ-Defensins 1，pBD-1）和pBD-2（Porcineβ-Defensins 2，pBD-2）对大肠杆菌具有较高的抗菌活性，可以有效预防动物肠道疾病和细菌感染。Li 等[23]试验发现，EC 可以通过核因子E2相关因子2（Nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）和Wnt/b-catenin 信号通路共同发挥对肠道的保护作用，增强肠干细胞的活性，促进肠上皮和辐射后肠道的再生。以上研究表明，TP 可能通过促进肠上皮细胞内抗菌肽的分泌，加强肠道清除氧自由基的能力，修饰紧密连接蛋白的表达，进而对肠道机械屏障功能进行调控。

2.2 TP 对肠道化学屏障的影响 胃肠道内的消化液和肠黏膜上皮分泌的黏液共同构成了肠道化学屏障[24]，在维护肠道健康和保护机体内环境稳定中起着重要作用。Sun 等[25-26]研究发现，TP 可以通过与引起竞争性抑制的酶的活性位点结合或与导致混合型抑制的酶-底物复合物结合来抑制猪胰腺α-淀粉酶的活性；而在其另一项试验中发现，TP 可以促进猪胰腺α-淀粉酶（PPA）与玉米淀粉颗粒结合，但其催化活性仍然被抑制[27]。蒋思龙等[28]研究发现，当日粮中加入不同浓度的薄荷精油与TP 时，空肠前段和后段以及回肠内的总蛋白酶活性均有提高。短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acid，SCFAs）作为肠道微生物群和肠上皮细胞的重要能源，在宿主生理和免疫中具有多种调节功能，被视为具有抗炎特性的有益代谢物[29]。Sun 等[30]研究发现，在绿茶多酚（Green Tea Polyphenols，GTP）、乌龙茶多酚（Oolong Tea Polyphenols，OTP）和BTP 作用下正常人粪便培养液中甲酸、乙酸、丙酸和丁酸的含量均得到提高。薛俊敏[31]试验发现，TP 可以有效增强小鼠肠道内胰蛋白酶和小肠脂肪酶活性，促进小肠内SCFAs 的增加以及乙酸、丁酸和戊酸、异戊酸的生成，同时减少盲肠、结肠、大肠中丙酸和丁酸的生成。此外有研究表明，补充1 000 mg/kg 茶多酚可以增加短链脂肪酸产量，影响盲肠菌群生态并保护蛋鸡十二指肠细胞免受钒引起的过度凋亡[32]。以上研究表明，茶多酚可以通过结合抑制性酶或酶-底物复合物影响肠道中消化酶的活性，促进肠道内SCFAs 生成进而对肠道化学屏障功能进行调控。

2.3 TP 对肠道生物屏障的影响 肠道微生物是肠道内环境的一项重要组成，可以通过和机体代谢相互作用产生各种代谢产物、促进黏膜免疫稳态来增强肠道屏障功能[33]。大量研究发现，TP 可以促进肠道内有益菌数量增长，并抑制肠道内致病微生物的生长从而调控肠道菌群组成（表1）。Zhang 等[36]发现，EGCG 可以促进有益菌群（乳酸杆菌/肠球菌群、双歧杆菌）的增殖，对拟杆菌-普氏菌、溶组织梭菌和肠杆菌群等有害菌群则起到抑制生长的作用。Gurley 等[37]试验发现，去咖啡因绿茶提取物（Decaffeinated Green Tea Extract，dGTE）可以降低沙门氏菌感染，增加拟杆菌与厚壁菌的比例和黏蛋白降解菌阿克曼氏菌（Akkermansia）数量，其中阿克曼氏菌被报道为一种有益的肠道微生物，与降低体脂、纠正血脂异常和降低胰岛素抵抗有关[38]。Ushiroda 等[39]试验发现，EGCG 可以显著提高肠道内Adlercreutzia、Akkermansia、Allobaculum和Desofovibraceae的丰度，而Akkermansia和Desulfovibrionaceae在EGCG 改 善高胆固醇血症大鼠胆汁酸失调中起作用。Sheng 等[40]报道了EGCG 通过激活G 蛋白偶联胆汁酸受体Gpbar1（TGR5）促进小鼠肠道胰高血糖素样肽（GLP-1）的释放，从而增加阿克曼氏菌的丰度。Singh 等[41]和Seo 等[42]试验发现，绿茶提取物可以促进小鼠肠道菌群的重建，调节小鼠肠道中厚壁菌门/拟杆菌属和拟杆菌属/普氏菌属的比值。Ma 等[43]研究发现，TP 对肠道菌群组成的影响与肠道氧化还原状态的维持有关，不同剂量的TP 调节不同模式的肠道氧化还原状态和肠道微生物群。Winter 等[44]研究证实，TP 可通过显著改善肠道氧化应激而介导肠道氧化还原状态，而肠道的氧化还原状态可能影响肠道微生物的组成。例如，在病理状态下，某些病原体（如肠道沙门氏菌属等）可利用活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）逃避宿主防御。Cheng 等[45]试验表明，OTP 可能通过影响肠道菌群，作用于某些代谢途径，表现出类益生元的活性，从而对肠道微生态产生积极作用，改善人体健康。综上可知，TP 可以调节肠道菌群的成分组成和丰度、促进肠道菌群的重建，影响肠道健康。TP 在调节肠道微生物方面有显著效果，对TP 改善动物消化吸收有重要意义。

表1 TP 对肠道生物屏障的作用效果

2.4 TP 对肠道免疫屏障的影响 肠黏膜免疫屏障是构成肠道黏膜屏障必不可少的部分，主要包括黏膜层内和黏膜下固有层的局部淋巴细胞。多项研究发现茶多酚对肠道免疫功能有调控作用。郝洋洋[46]研究发现，在肉鸡饲粮中添加TP 可以有效促进肉鸡空肠黏膜中分泌性免疫球蛋白A（Secretory Immunoglobulin A，SIgA）的分泌，进而增强机体的免疫力。同时TP 还能改变肉鸡的肠道黏膜形态，具体表现为肠绒毛高度和隐窝深度增加，改善肠道健康。儿茶素可以调节炎症相关细胞信号通路核转录因子-κB（Nuclear factorkappa B，NF-κB）的激活或失活发挥其抗炎作用[47]。炎症环境中细胞因子依赖性激活NF-κB 会导致ZO-1表达降低，ZO-1 在连接闭合蛋白（Claudins）、闭锁蛋白（Occludin）与其他蛋白的紧密连接功能中起中心作用[20]。席进等[48]试验发现，绿茶多酚可以显著降低2,4,6-三硝基苯磺酸（2,4,6-Trinitrobenzenesulfonic Acid，TNBS）诱导的结肠炎小鼠肠黏膜中白介素-6（Interleukin-6，IL-6）、TNF-α含量，促进抗炎因子白介素-10（Interleukin-10，IL-10）和小鼠闭合蛋白Claudin-1、ZO-1 的表达。表明GTP 可能通过调节肠黏膜中炎症因子的表达进而引起NF-κB 信号通路失活，影响Claudin-1 和ZO-1 的表达，起到保护肠道健康的作用。Van Buiten 等[49]研究发现，GTP 可以通过抑制胃蛋白酶和胰蛋白酶活性进而抑制醇溶蛋白的消化，醇溶蛋白与GTP 的复合可以降低醇溶蛋白刺激的单层通透性和白细胞介素IL-8（Interleukin-8，IL-8）和IL-6的释放，对自身免疫性肠病起保护作用。以上研究表明，茶多酚可能通过促进抗炎因子和免疫球蛋白的增加，抑制促炎因子的产生，进而对肠道免疫屏障功能进行调控。

3 TP 在畜牧生产中的应用

TP 作为新型绿色饲料添加剂被广泛用于畜牧生产中，畜禽饲粮中添加适量的TP 有助于提升动物生产性能、畜产品及相关副产品品质。在家禽生产中，茶多酚可提高家禽产蛋数量及蛋品质，促进饲料养分吸收。Wang 等[50]研究发现，日粮中添加200 mg/kg 茶多酚可以改善Hy-Line 褐母鸡的生产性能，提高产蛋量和饲料转化率、改善蛋白品质和宏观形态。Yuan 等[51]研究发现，日粮中添加TP 可以有效缓解钒引起蛋白质量下降、蛋壳颜色褪色和肝脏抗氧化应激，改善蛋鸡生产性能、蛋品质和肝脏抗氧化能力。同时，TP 可以促进仔猪生长，提高仔猪免疫力，且通过冻精技术保护公猪精子品质。Deng 等[52]研究发现，日粮中添加TP 可以促进淋巴细胞的增殖和活化、调节细胞因子表达，从而对氧化应激仔猪进行免疫调节。Kitaji 等[53]研究发现，精液补充剂中加入0.01%的GTP 可以有效提高单精子卵母细胞和胚泡的形成率，在冷冻前用含有0.01% GTP 的精液增量剂预培养，也可以通过防止与冻融相关的损伤而对公猪精子产生保护作用。此外，TP 也可用于反刍动物的实际生产中。Zhong 等[54]研究发现，膳食中适当补充GTP 可以抑制消化道线虫，改善乌珠穆沁羊肉品质并提高肌肉抗氧化酶活性，但较低剂量的GTP 补充剂会降低营养物的表观消化率。奶牛机体抗氧化状态会影响牛奶风味。Ma 等[55]研究发现，100 µg/mL TP 可以提高奶牛乳腺上皮细胞增殖速率、降低细胞内ROS，平衡细胞氧化还原状态，减少细胞氧化应激相关的损伤，有望作为抗氧化剂对抗奶牛的氧化应激。

4 总结

在畜禽养殖中，由动物肠道黏膜屏障损伤引起的肠道疾病常常危害到动物机体的健康，找到合适的药物或者手段对其进行治疗改善对畜牧生产有重要意义。目前关于TP 对肠道黏膜屏障的调控作用已被研究证明，TP在对肠道菌群方面有着较为突出的表现。然而TP 目前口服的生物利用度较低，关于茶多酚在改善肠道紊乱、维护肠道健康方面的利用很少，且对于TP 对肠黏膜屏障具体的调控机制和信号转导通路仍然有待进一步研究。因此，关于TP 在畜牧生产中的研究仍然有待加强，其主要可以针对提高TP 的生物利用率、确定TP 在不同动物不同阶段的添加剂量等方面进行深入研究，以期将TP 更广泛地应用于畜牧生产中。