茶多酚对心肌保护作用的研究进展

余春燕，朱 坤，黄建安，刘仲华*

（湖南农业大学 茶学教育部重点实验室，国家植物功能成分利用工程技术研究中心，植物功能成分利用省部共建协同创新中心，湖南 长沙 410128）

茶作为世界上最受喜爱的三大饮品之一，不仅具有丰富的滋味且含多种功能营养成分。近年来随着茶叶保健功能的深入研究、开发，茶叶的特征化合物，如茶多酚类、茶氨酸、茶多糖等被发现均有较好的健康功效。其中茶多酚类物质因含有较多的酚羟基（—OH）而具有一系列独特的化学性质，如能与蛋白质、生物碱、多糖结合；能与多种金属离子发生络合作用；具有还原性和清除自由基的抗氧化生物活性等。已有的流行病学调查研究表明，茶多酚具有抗氧化、抗衰老、抗癌变、降低血脂和胆固醇、抑菌消炎以及防治心血管疾病和保护心肌等多种药理作用[1]。

心肌作为心脏收缩和舒张活动的功能基础，密切影响着心脏泵血功能。而现代社会下不健康的饮食、作息习惯、病毒侵扰、由过量运动导致的氧化损伤等因素都有可能导致心肌损伤或病变；严重的心肌疾病可能引发心血管性死亡或心力衰竭[2]。老年人和肌肉病症患者往往受到身体限制，无法通过训练来促进肌肉性能恢复，所以非锻炼式治疗渐渐成为研究热点。但目前已有的通过生长激素、血管紧张素转化酶抑制剂和肌酸激酶等药物干预的作用较为有限，且具有一定的毒副反应[3]。因此，从天然产物中寻找具有针对性的外源膳食营养补充剂以增强肌肉性能成为了新的研发思路。而茶多酚类化合物突出的抗氧化能力和生理活性使其成为功能食品、日用化工和药物开发的理想天然原料。

本文总结了茶多酚类化合物的功效及其对心肌保护及流行性心肌疾病的作用，并阐述其作用机制，有助于分析茶多酚类对人体健康的功效，为其功能性评价及产品开发提供依据。

1 茶多酚

1.1 茶多酚功效成分

茶多酚是一类广泛存在于茶树中的多种酚类衍生物，主要包括儿茶素、黄酮、黄酮醇类、花青素、花白素类、酚酸及缩酚酸类等[1]。茶多酚密切影响着茶叶的色、香、味等品质，其中儿茶素是茶树的主要次级代谢产物，也是茶叶中多酚类物质的主体成分，约占茶叶干质量的12%～24%。儿茶素结构包含A、B、C 3 个基本环核，是2-苯基苯并吡喃的衍生物，也是茶叶保健功能的重要成分。现在对于茶黄素、茶红素等茶色素的研究也日渐兴盛，它们是在茶叶加工过程由多酚类物质经氧化聚合等反应形成的一类复杂酚类化合物，多出现于红茶加工中，对形成红茶茶叶的香气、汤色、滋味等感官品质有重要作用。

茶多酚类含有多个酚羟基，故其还原性很强，易在氧化过程中生成邻醌类物质。由于结构上存在氢离子，还可以与自由基结合，使之还原为相对稳定的对机体无害的化合物，从而消除自由基，避免氧化损伤；并且茶多酚类还可作用于与清除自由基相关的酶类，如谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）、蛋白激酶C等[1]，通过改变这些酶的活性，从而对许多病理过程起到显著的抑制作用；另外，茶多酚及其氧化产物还可与多种金属离子发生络合作用并诱使其氧化，如组成钙调蛋白和蛋白激酶的钙离子；茶黄素对Ca2+和Fe3+就有较强的络合作用，能通过络合这些金属离子间接清除自由基。

1.2 茶多酚生物利用度

由于茶多酚在人体内代谢速度快，到达对应靶器官或组织的量较低，无法被完全吸收，故其生物利用度较低。人体吸收代谢茶多酚主要依赖肠道的生物转化来提高其活性。因各单体结构不同，茶多酚在体内的代谢过程、形成的代谢产物及占比也不同。大部分茶多酚经由甲基化、硫酸盐化、葡糖醛酸化反应等多种II相代谢反应转化为II型代谢产物，并在肠道微生物的作用下进一步转化为小分子化合物，进入肝肠循环或体循环，发挥各种生理功能[4-5]。

人在饮茶6 h后，摄入大约1.68%儿茶素，主要存在于人血浆（0.16%）、粪便（0.42%）及尿液（1.10%）中[6]；饮用1.5 g脱咖啡因绿茶提取物后，人血浆中的儿茶素浓度在约2 h左右达到峰值，表儿茶素（epicatechin，EC）、表没食子儿茶素（epigallocatechin，EGC）和表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）在血浆中的峰值浓度分别为0.19、0.48、0.26 μmol/L，而表儿茶素没食子酸酯（epicatechin gallate，ECG）由于含量较低，未被检测到[7]。动物实验表明，以茶水对大鼠灌胃后，约31.2%EC、13.7% EGC及低于0.1% EGCG可被直接利用[8]；而口服儿茶素仅5%左右可进入体循环[9-10]，在心脏进行舒缩时，由血液循环到达全身各部位的毛细血管，进行组织内物质交换，来发挥其药用功效。

2 茶多酚对心肌的保护作用

2.1 心肌的结构与功能

心肌是由心肌细胞构成的肌肉组织。心肌细胞是一种圆柱形的分支细胞，又称心肌纤维，它与骨骼肌结构相似，是人体内体能最旺盛的细胞，能在普通人的生命中不停歇地收缩大约30亿 次或更多次。与骨骼肌类似，心肌纤维也具有粗肌丝、细肌丝、肌浆网等超微结构，每个心肌细胞都被肌膜所包围，肌膜形成广泛的内陷，称为横管系统。心肌细胞的细胞质都含有丰富的线粒体和糖原。心肌细胞依照形态功能的不同，可分为具有收缩和传导兴奋功能的工作细胞（心房肌、心室肌）以及起着控制心脏节律性活动作用的自律细胞（房内束、窦房结、房室交界部、希斯束和浦肯野纤维等）。

心脏维持着机体各组织、器官的营养物质和血液供应，心脏的泵血功能即通过心脏收缩舒张来驱动血液将各种营养成分运输至全身各组织部位；心肌分布于心脏及邻近心脏的大血管近段，它是心脏能够进行舒缩活动和自律性活动的功能基础，也是机体维持正常生理功能的重要组成部分，心肌性能正常对保障生命体健康意义重大[11]。

2.2 茶多酚抗氧化作用

辐射、紫外线、环境污染、情绪过激、压力过高等因素都有可能导致自由基的产生，最新的研究还表明剧烈运动后，也伴随有大量氧自由基的产生，影响着机体的健康状态。氧化应激即活性氧（reactive oxygen species，ROS）的过多累积；ROS过量积累会打破机体原有的氧化和抗氧化平衡，从而使细胞脂质变化、蛋白质和核酸出现功能障碍，导致细胞损伤甚至死亡，并对机体组织器官造成氧化损伤，诱发癌症、糖尿病、心脏病等慢性疾病，加速机体衰老，影响生命健康状况。氧化应激已被证实影响着众多生理活动，如线粒体生物合成、适应性锻炼、细胞凋亡、糖分摄入等[12-13]。

研究表明[14-16]，由剧烈运动产生的氧自由基，因为化学活性较高而极易与众多生物分子发生反应，然后提高机体内脂质过氧化物含量，使生物膜结构遭到破坏，导致细胞内的功能紊乱和输氧功能下降，线粒体内三磷酸腺苷（5’-adenylate triphosphate，ATP）合成量减少，使机体供能不足，从而产生运动疲劳甚至心肌损伤。当这种体内氧化平衡系统失衡时，可及时补充外源抗氧化剂。而茶多酚类作为一种天然、安全的高效抗氧化剂，可以通过直接清除自由基或通过影响酶活性（提高抗氧化酶活性或抑制ROS产生的关键酶活性）间接清除自由基两个方面发挥其抗氧化作用[17]。

杜云[18]以SD大鼠为对象，以低、中、高剂量茶多酚每日灌胃喂养，30 d后进行力竭跑台训练后，检测发现大鼠血清内的SOD活性显著升高；丙二醛（malondialdehyde，MDA）活性明显降低，且以300 mg/kg剂量的效果最佳。徐彤彤等[19]采用昆明种小鼠，每日用茶多酚（200 mg/kg）灌胃处理，15 d后进行力竭游泳训练，研究小鼠心肌组织活性氧的产生情况及茶多酚的作用机制，结果显示茶多酚组小鼠的力竭运动时间明显延长，茶多酚可以降低由力竭运动产生的过氧化氢（hydrogen peroxide，H2O2）含量；同时研究结果表明力竭运动会促进还原型辅酶Ⅱ（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）氧化酶4（NADPH oxidase 4，NOX4）表达，而NOX4会进一步催化产生ROS，而茶多酚可以抑制NOX4的表达，由此间接减轻因为力竭运动造成的心肌损伤。

心肌组织钙超载也易造成心肌损伤[20]。兴奋和收缩的基本生理过程与Na+、K+和Ca2+的跨膜运动之间的本质联系可能起源于细胞进化的早期阶段。因此，在各种各样的可兴奋细胞中，Na+和K+的跨膜交换被认为是生物电膜活性的重要基础。当肌肉发生收缩时，需要Ca2+作为介质，而心肌的收缩性容易受到环境里钙变化的影响，因为心肌细胞内的钙库容量相当有限[21]。在特定条件下，Ca2+甚至可以代替Na+作为动作电位的跨膜载流子。钙泵（Ca2+-ATPase）因为执行着主动运输胞内钙离子至胞外，下调胞内钙离子浓度，维持细胞稳定的能量代谢作用，是生物膜上极为重要的酶；而钠泵（Na+、K+-ATPase）因为对自由基反应极为敏感，如果失活或者活性降低，容易造成钙离子内流[22]。茶多酚类化合物，尤其是儿茶素类则可通过络合细胞内的Ca2+，降低Ca2+浓度，从而抑制黄嘌呤氧化酶的活性，起到抗氧化作用。

刘霞等[23]以ICR雄性小鼠为研究对象，按300 mg/kg剂量茶多酚连续灌服7 d后，让小鼠进行力竭游泳后再处死，测定结果发现茶多酚的外源补充可以显著提高剧烈运动后心肌内一些关键抗氧化酶（如SOD、GSH-Px等）以及钠泵、钙泵的活性，并显著降低MDA的活性和钙离子含量；长时间剧烈运动后机体内会产生超过自身清除能力范围的自由基，造成心肌线粒体膜发生脂质过氧化反应，抑制抗氧化剂的活性，而实验效果证明茶多酚可以减轻这种情况下由过量自由基引起的心肌损伤。

综上，茶多酚类减轻由高强度运动造成的心肌损伤主要是通过增强抗氧化酶（SOD、GSH-Px）的活性、降低或消除自由基以及调控膜内外离子渗透平衡来实现；因其含丰富的酚羟基（—OH），故有较强的清除自由基、抗氧化、保护生物膜稳态及调节组织内Ca2+含量等生物学作用。

2.3 对心肌形态结构的作用

心脏是由心肌细胞组成及形成的肌肉群，心脏的供血能力取决于心肌收缩力以及心肌跳动频率。心肌区别于骨骼肌的特殊结构闰盘，即心肌纤维之间的细胞膜凹凸镶嵌并特殊分化形成的桥粒，使心肌纤维间形成间隙连接，更利于细胞的兴奋传递，又可让Ca2+等转运；相互分离的心室肌和心房肌也因此能同步兴奋收缩，极大地提高了心肌收缩效能。故维持心肌结构正常对心肌行使其功能及心脏、机体健康都意义重大。压力负荷、毒素作用、缺血等因素都有可能造成心肌结构异常，常见症状有心室壁异常肥厚和心肌纤维化。心肌纤维化、心肌肥厚如果治疗不当或不及时，最终易导致心律失常、心力衰竭、心肌缺血。

国外有研究[24]表明，儿茶素中的EGCG可抑制心肌成纤维细胞的异常增殖、显著减轻由压力负荷引起的心肌肥厚及防止心肌细胞凋亡。目前国内也有实验[25]通过用EGCG（20 mg/kg）治疗经主动脉弓缩窄术处理形成的心力衰竭昆明小鼠，4 周以后，经免疫荧光染色检测分析证明EGCG处理可显著抑制转化生长因子-β和小鼠磷酸化信号转导分子（phosphorylation signal transduction molecule，P-SMAD）3等与促纤维化相关蛋白（促纤维化因子参与成纤维细胞的增殖和过量的胶原蛋白生成，从而导致纤维化[26]）的表达，来抑制心力衰竭小鼠的心肌纤维化、氧化应激和细胞凋亡，从而保护心肌。罗艳蕊等[27]实验表明，对高脂膳食的雄性SD大鼠，设置150 mg/kg低剂量茶多酚组和300 mg/kg的高剂量组并配合耐力游泳训练，6 周以后，观察大鼠心肌细胞可以发现：与空白对照组相比，茶多酚可抑制心肌细胞的凋亡，改善高脂膳食大鼠心肌纤维粗糙的情况，增加心肌纤维的密度，并且高剂量茶多酚组效果优于低剂量组。李宁等[28]以乳鼠心肌细胞为研究对象，用血管紧张素II诱导心肌肥大后，再按照10、50、100 μg/mL的剂量加入EGCG培养，结果证明EGCG对心肌成纤维细胞增殖有抑制作用，不仅可以直接降低心肌细胞体积增大，还可以通过拮抗血管紧张素II的成纤维细胞途径间接抑制心肌细胞肥大。邓玲[29]以苯肾上腺素体外刺激建立乳鼠心肌细胞肥大模型后，将EGCG按10 μmol/L剂量设置干预实验组培养心肌细胞，发现EGCG可减小心肌细胞表面积并下调心肌肌球蛋白重链β等调控心肌肥大的基因的表达水平，来改善小鼠心肌细胞肥大症状。武煜等[30]采用结扎大鼠腹动脉形成高压负荷的方式，建造大鼠心肌肥厚模型成功后，将茶多酚按75、150、300 mg/kg剂量连续给药实验组35 d后，通过检测大鼠心肌组织血清指标及观察心肌染色切片可以发现，茶多酚可有效抑制压力超负荷诱发的心肌肥厚，维持心肌细胞形态正常，来保护心肌的结构和功能（剂量在75 mg/kg时没有显著差异）。

心肌肥厚和心肌纤维化通常伴随着心肌反复缺血缺氧，这种情况下心肌会消耗更多的葡萄糖提供能量，从而降低了脂肪酸氧化效率，使一些有害中间产物积累，导致生物膜受损，加重心肌损伤[30]。而茶多酚的降脂作用可以调控脂肪酸代谢，阻止不饱和脂肪酸的氧化，抑制脂肪酸代谢等，达到保护心肌的效果。

2.4 影响心肌能量代谢

2.4.1 ATP与心肌功能

外界和机体内生理环境正常时，心肌缩舒功能的保持和基础代谢的维持都需要足够的ATP。成年哺乳动物心肌中，脂肪酸和糖的氧化供能是ATP再合成的主要方式，即依靠三羧酸循环将葡萄糖和脂肪酸中的化学能转变为心肌细胞中收缩蛋白（肌动蛋白和肌球蛋白）相互作用的机械能，在线粒体呼吸链中进行ATP的转运和利用[11]。前文提到在缺血、缺氧的情况下，心肌能量代谢就会发生变化，主要体现在外源性葡萄糖摄取加速和长链脂肪酸氧化减少[31]。近年来，茶多酚类化合物被证明对运动性疲劳或损伤的作用，是因为其能够清除体内自由基，并提高线粒体呼吸作用产生的ATP含量以及肌肉细胞中的ATP含量，从而加快疲劳恢复和过量自由基造成的细胞损伤[16,32-33]。

心脏作为机体重要的供能器官，在心肌组织中就含有丰富的线粒体，约占心脏总体积的40%[34]。线粒体作为真核细胞的细胞动力站，为细胞和机体进行各种生命活动提供所需的能量，并且密切影响着细胞中的多种生命活动，如调节氧化还原电势、细胞凋亡、维持体内离子稳态和糖脂代谢等，同时还是ROS的产生场所，因此与其他细胞器相比，线粒体相对易受到氧化损伤[35]。所以线粒体如果发生功能障碍，可能会引发一系列疾病，如心血管疾病、肌肉萎缩、糖尿病等。

过氧化物酶体增殖物受体γ共激活因子（peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator1 gene，PGC-1）被证明能调控线粒体的功能保持；其中，PGC-1α是该家族中反应诱导性能最强的成员，也是AMP激活蛋白激酶（adenosine 5’-monophosphate （AMP）-activated protein kinase，AMPK）通路的下游调控因子，在心肌中含量较高，具有诱使线粒体合成，并响应各种环境刺激的作用。故通过提高PGC-1α的活性也是治疗线粒体功能障碍的重要手段。另外，PGC-1α在糖脂代谢、肌纤维类型（例如慢肌纤维和快肌纤维）的转化、氧化应激等方面也有一定作用[36-37]。心肌能量代谢中另一个重要通路就是AMPK，该通路的激活不仅可以调节糖脂代谢，还影响着线粒体功能；AMPK还可以调控着PGC-1α表达，影响ROS的产生。

2.4.2 茶多酚调节心肌能量代谢的信号通路

有研究[36-37]将实验大鼠按1 mg/kg的剂量每日两次连续饲喂30 d的EC后发现，p38丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）磷酸化效应明显增强（MAPK信号通路，是心脏疾病中起重要作用的通路，与细胞生长发育及炎症反应等机制也密切关联，而p38MAPK则是MAPK的亚族之一），PGC-1α的含量增加，血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表达也进一步增强，促使线粒体生物合成与新生血管的形成，来增强大鼠耐力。而且EC还可通过参与丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（protein kinase B，AKT）信号途径生成一氧化氮（nitric oxide，NO），促进AKT和内皮型一氧化氮合成酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）的磷酸化和AMPK等信号通路来增加线粒体内膜嵴的数量并驱使线粒体生物合成[38-39]。Moreno-Ulloa等[40]培养牛冠状动脉内皮细胞，给予EC处理，在48 h内观察内皮细胞，发现EC可诱导eNOS激活和NO的合成，且效果在10 min时达到高峰（EC浓度为1 μmol/L）。Gutiérrez-Salmeán等[41]对高脂膳食的雄性Wistar大鼠按照1 mg/kg剂量EC连续两周灌胃治疗，检测血糖、高甘油三酯血症及心肌细胞代谢相关蛋白，表明儿茶素可以显著降低体质量增长率，令高脂大鼠的血糖浓度降低12%，基本达到正常血糖值，并且通过调节核糖体S6蛋白、PGC-1α、MAPK等影响细胞/线粒体功能的代谢蛋白活性来降脂降血糖。Nichols等[42]以从妊娠16 d的CD1小鼠体内取出的胚胎脑为样本，培育皮层神经元，加入EC（0.1～3.0 μmol/L）培育，发现3.0 μmol/L的EC可使细胞内的Ca2+浓度峰值和线粒体膜电位升高。Si Hongwei等[43]研究表明ECG可通过活化磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）/AKT通路，调控细胞增殖、凋亡及葡萄糖转运等，达到保护心肌的作用（图1）。

图1 茶多酚调节心肌能量代谢Fig.1 Tea polyphenols regulate myocardial energy metabolism

2.5 茶多酚与心肌病

2.5.1 心肌病

心肌病的发生涉及多种因素，通常分为原发性心肌病和继发性心肌病，前者的致病原因目前尚未明确，而后者主要由病毒细菌感染（如心肌炎症）、缺血性疾病（心肌缺血）、代谢性疾病（糖尿病性心肌病）、内分泌疾病、过敏等因素导致[44]。综合近几年的研究，目前茶多酚主要被应用于探索对继发性心肌病的作用。流行病学研究发现，茶叶中丰富的多酚类物质可以通过抗炎、抗氧化、降血糖血脂等多个环节对心肌相关疾病起作用[45-46]。

2.5.2 茶多酚对心肌炎症的保护作用

核因子κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）是在促炎基因表达调节中发挥重要作用的转录因子，在心肌细胞内广泛存在。活化的NF-κB可促进多种炎性因子如肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor，TNF-α）、白细胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-6等[47]的表达，引发心肌胶原纤维积沉、心肌细胞凋亡，从而导致心力衰竭、心室重塑及心肌缺血等[48-50]。

Suzuki等[51]以心脏异体移植小鼠为研究对象，按20 mg/kg剂量给予儿茶素（45.2% EGCG、13.7% ECG和0.23% EGC），持续60 d治疗。结果发现儿茶素可以抑制小鼠心肌细胞纤维化，并通过阻断NF-κB的结合活性来降低细胞间黏附分子、血管细胞黏附分子的表达。王泽穆[52]通过荟萃（Meta）分析发现EGCG可以抑制炎症因子TNF-α诱导的内皮功能紊乱，通过调控炎症因子的表达，从而减缓、减少炎症的程度和缩短炎症时间，来抑制慢性炎症导致的大鼠心肌纤维化。Shen等[53]令患慢性炎症的雌性大鼠连续12 周饮用含0.5%茶多酚的饮用水后，采用Masson’s三色染色评估冠状血管和周围心肌的心肌纤维化，并通过实时荧光定量测定炎症因子的mRNA表达，发现茶多酚可以通过降低炎症因子的表达来减轻心肌纤维化。Tipoe等[54]研究发现，EGCG通过抑制DNA损伤和低密度脂蛋白的氧化，保护细胞损伤。EGCG的保护作用是由于能够抑制eNOS的表达和减少脂质过氧化、氧化应激和自由基的产生，并且能改善促炎细胞因子及随后与NO和活性氧形成的过氧化亚硝酸盐的过度生成。Nam[55]和Wang Zemu[56]等也发现茶多酚的主要成分EGCG在体内和体外实验中均具有抗炎活性，能够抑制NF-κB的表达，并且EGCG能够抑制细胞TNF-α的产生，阻断NF-κB的激活，促进eNOS的磷酸化及NO的产生，并抑制内皮细胞的胞外分泌及细胞因子、黏附因子的表达，降低白细胞聚集的可能性和血管内皮炎症的发生，从而抑制炎症反应。

由以上研究结果可知，茶多酚主要可通过抑制NF-kB信号通路、显著下调炎症因子的表达以及调节NO的产生来抵抗心肌炎症。

2.5.3 茶多酚对心肌缺血/再灌注损伤的保护作用

心肌缺血病属于临床高发疾病，成因通常是由于血液灌注量减少及心脏供氧不足导致的心肌能量代谢障碍；而再灌注治疗是目前治疗心肌缺血病的最佳方法[57]。但是缺血环境下，再次灌注氧会产生过量的活性氧，清除氧自由基系统的平衡打破后，线粒体较易受到损伤；活性氧的持续积累和机体缺氧会导致部分组织氧代谢产物堆积、钙离子超载等；同时自由基还会促进不饱和脂肪酸的过氧化作用，破坏膜结构和功能紊乱，最终导致心肌细胞损伤，这即是心肌缺血/再灌注损伤（myocardial ischemia reperfusion injury，MIRI）。

从体内实验看，郑运江等[58]采用结扎冠状动脉左前肢的手段建造SD大鼠的缺血再灌注模型，并设立梯度浓度的茶多酚探究其作用效果，结果表明80 mg/kg高剂量的茶多酚可显著抑制氧自由基造成的细胞膜脂质过氧化损伤，降低MDA含量，增加一氧化氮的含量，对心肌缺血再灌注损伤有明显保护作用。另有Adhikari等[59]研究表明同样采用结扎冠动脉左前肢来建造C57BL小鼠心肌缺血再灌注模型，然后按200 mg/kg茶多酚连续灌胃处理15 d，检测小鼠血清中SOD、MDA及炎症因子的含量，发现茶多酚能显著降低小鼠血清中的炎症因子水平，减少丙二醛含量并提高抗氧化酶的活性；证明茶多酚可通过减少氧自由基的产生及炎性细胞因子的聚集来达到减轻心肌缺血再灌注损伤的目的。

由体外实验看，邹曦露等[60]对离体大鼠缺血再灌注的心肌组织加入0.5、0.1 mg/mL茶多酚后，在110 K下经电子顺磁共振监测分析，表明茶多酚可通过清除缺血再灌注产生的氧自由基来保护心肌；推测其机制是氧自由基和茶多酚羟基上的氢形成较稳定的醌类自由基，再经过转化后形成了对心肌无损伤的物质。张毓[61]、傅雷[62]等研究发现400 mg/L茶色素均可明显提高离体的心肌缺血蟾蜍蛙心组的心肌收缩力和心率，从而维持心脏的正常活性。张毓等[61]推断茶色素可以清除氧自由基并降低血清血管紧张素II的水平，从而改善心肌缺血引起离体蟾蜍心脏功能下降的症状。陈立慧等[63]通过常规孵箱和缺氧孵箱交替模拟环境培养出缺血再灌注模型的H9C2大鼠心肌细胞；然后设置4 mg/mL和2 mg/mL高低剂量的茶多酚组培养心肌细胞，发现茶多酚组心肌细胞活性增强，氧自由基含量显著减少；且炎症因子活性降低，NF-κB通路表达被抑制，从而证明茶多酚可对缺血再灌注的大鼠心肌细胞发挥保护作用。

此外，MIRI中通常还涉及另一个通路，即Notch信号通路。该通路是一种广泛存在于多种生物内的信号传导系统，在进化上高度保守；Notch通路由Notch受体、Notch配体、Notch的调节分子等组成[64]。Notch信号通路的激活与NF-κB介导的炎症反应密切相关，可以通过抑制该通路来减轻MIRI对心肌造成的炎症损伤及心肌分化[65]。研究表明，Notch信号作为心肌梗死后心脏再生修复的重要调节因子，该信号通路与NF-κB诱导的炎症反应密切相关，也与PI3K/AKT信号通路有交叉作用；目前有实验证明EGCG可直接结合Notch受体，抑制其通路表达，来减轻缺血再灌注诱导的氧化应激、心肌损伤[38]。

MIRI机制至今尚未完全阐明，目前被大多学者认可的两个机制：一是钙超载；二是氧自由基。还有两种可能是白细胞作用和内皮细胞自稳态调控失衡。而茶多酚则主要是通过减少炎症因子的积累及降低氧自由基产生来改善心肌遭受的再灌注损伤。

2.5.4 茶多酚对糖尿病性心肌病的保护作用

长期高糖饮食刺激可引起心肌细胞肥大、凋亡、纤维化，使心肌细胞损伤、心脏的收缩与舒张功能受损，最终形成心力衰竭[66-67]；糖尿病性心肌病（diabetic cardiomyopathy，DCM）是在糖尿病环境中发生的独立于其他混杂因素（如缺血性心脏病或高血压）共存的心肌结构和功能变化的原发病，也是诱发糖尿病患者心力衰竭的重要因素。DCM特点是早期舒张功能不全，心肌扩张和肥厚；后期则出现心肌收缩障碍，心肌收缩性能失调，意味着DCM已经进入终末期。关于DCM潜在的发病机制研究仍处于起步阶段，根据已有研究发现，其病理机制可能是受多因素影响，比如心肌线粒体功能障碍、心肌细胞自噬和心肌细胞凋亡等[68-69]。

大量动物实验数据表明，高血糖易引发糖尿病性心肌病[66]。因为长期高血糖导致的心肌细胞的代谢改变，反过来也会导致线粒体产生活性氧，抑制重要抗氧化酶的活性，然后氧化应激增加会破坏氧化平衡，进而导致脱氧核糖核酸损伤，并致使心肌细胞加速死亡（ROS增多会直接损伤脂质、蛋白质和DNA，从而导致心肌细胞损伤至死亡）。在DCM中，胰岛素依赖的葡萄糖转运蛋白4（glucose transporter 4，GLUT4）的葡萄糖摄取减少，导致心肌中葡萄糖可获得性降低，线粒体氧化能力受限。Nazio[70]、Ruiz[71]等研究表明，茶多酚可通过调节AMPK信号通路和改善胰岛素抵抗，来干预脂联素的mRNA和蛋白表达，从而改善心肌糖脂能量代谢、心力衰竭等[72]。心肌缺血时，会激活作为控制能量代谢分解与合成通路的重要生物传感分子AMPK；AMPK信号通路能在一定程度上通过改善心肌肥大、心肌纤维化来减轻心肌损伤[73]；同时在改善心肌舒缩功能障碍上，AMPK可以通过调节特异性丝氨酸蛋白酶抑制剂发挥效用。因此，在DCM形成过程中AMPK信号通路起着至关重要的作用[74]。

细胞自噬指细胞中的溶酶体在应急状态下降解受损的细胞器，通过清除蛋白聚集和损伤或调控心肌代谢来维持心肌稳态。而绿茶多酚被证明可以诱导细胞自噬[75]。Zhou Hui等[75]以400 mg/kg大剂量茶多酚连续灌胃患有DCM的SD大鼠8 周后，发现茶多酚可能通过Ca2+/CaMKK/AMPK介导的信号通路刺激AMPK活性，从而增加自噬，调节心肌细胞自噬水平，保护心脏的结构和功能；并且茶多酚还能通过调节糖脂代谢有效降低糖尿病性心肌病模型大鼠的高血糖和高脂血症。郑梦莹等[76]以400 mg/kg剂量茶多酚连续灌胃SD大鼠14 周，并通过后续生化分析，证明茶多酚的确能改善心肌肥大、间质纤维化，保护DCM大鼠的心脏功能，并认为其机制可能是茶多酚通过调节与自噬相关的哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）和β-catenin/T-cell factor 4通路来达到的；这两种通路都是参与调节心脏功能（心肌重塑、心律失常及心力衰竭等）和自噬途径的重要组成部分。

导致DCM的可能因素还有细胞凋亡，心肌细胞凋亡通常受胞外信号变化和胞内酶变化影响，多种基因也参与了凋亡调控[77]。目前普遍认为，心肌细胞凋亡发生的主要机制之一是Bcl-2蛋白家族参与的“线粒体”途径[78]。Bax亚族广泛分布于多种组织器官中且均能表达，其作用是促进心肌细胞凋亡。被激活的Bax会在细胞质与线粒体膜间单向转移，增加线粒体膜的通透性并降低膜电位，导致ROS外溢，加速细胞凋亡[79]。罗艳蕊等[27]通过外源补充150、300 mg/kg的茶多酚发现，茶多酚可以抑制由高脂饮食造成的大鼠心肌细胞内Bax蛋白的表达增加。

DCM的潜在机制除了上面提到的几种，常常还涉及炎症、氧化损伤、Ca2+稳态受损等病理过程。目前治疗DCM的药物极少，而且药物的副作用相对较大。因此，尽快开发出安全高效的DCM治疗药物对人体健康和临床医学都意义重大。而茶多酚及其氧化产物作为天然安全的抗氧化剂，能对DCM的治疗提供新的研发思路。

综合上述研究，本文总结了茶多酚类对心肌相关疾病发挥保护作用的主要机制（图2）。

图2 茶多酚对心肌相关疾病保护作用的信号通路Fig.2 Signaling pathways for the protective effects of tea polyphenols on myocardial diseases

2.6 茶多酚氧化产物增强肌肉性能的可能性

近几年来，茶叶中发现了一种新的从红茶、乌龙茶里提取的高分子质量多酚，即线粒体激活因子（mitochondria activation factor，MAF），它是儿茶素未达到完全氧化程度的聚合物。Tomoaki等[80]通过实验发现MAF结合运动训练的小鼠可以跑更长的距离和更长的时间，并证明MAF摄入结合运动训练增加了AMPK的磷酸化、PGC-1α的表达和GLUT4的mRNA水平，从而增强了机体的耐力性能。Aoki等[81]通过用添加了含MAF的E80饲料饲喂功能超负荷小鼠，探究MAF对耐力训练的影响，最后结果发现MAF仅能在运动状态下激活AMPK并促进 AMPK磷酸化，提高耐力；并且可促进超负荷诱导的足底肌肉肥大，并诱导其中AKT/mTOR信号途径，然后再与mTOR的活性指标物p70S6K的共同作用下发挥增加肌肉质量的作用。

MAF作为一种新型天然的呼吸激活因子，其增强肌肉质量、防止肌肉萎缩、提高耐力的作用已有研究证实，不过目前还没有研究阐述MAF的生成途径和机制，并且现有研究多是MAF对骨骼肌性能的增强，而国内外关于MAF对心肌、心脏功能影响的相关研究还很少，而且MAF分离提取工艺也相对繁琐、效率不高，相关研究尚还在起步阶段，但是心脏作为高耗能器官，心肌细胞内又有着极为丰富的线粒体，故MAF的后续开发和利用对于增强心肌性能有着积极意义。

3 结 语

目前临床医学治疗心肌疾病主要还是通过强心药、利尿剂、扩血管药等药物干预；严重者甚至会采用心脏移植等手术治疗手段，前者具有一定的副作用，后者则具有较高的风险。因此越来越多的相关工作者关注到植物作为天然抗氧化剂的治疗潜力，药用植物提取物减少自由基引起的组织损伤的效果已经得到大量研究的证实。茶叶作为世界广受喜欢的饮料之一，茶叶中的主要特征性化合物如茶多酚及其氧化产物、茶多糖、茶氨酸等的生物活性、药理作用和健康功能研究一直是国内外的热点[82]。茶多酚在抗癌、降血脂、血糖、抗肥胖和加速新陈代谢方面具有有益的药理作用已有大量实验证明，且这些机制与抗氧化、抗炎症作用密切相关。茶多酚所表现出增强心肌性能的功效，也是其具有多种生物学活性的累加效应，主要体现在：在抗氧化方面，茶多酚主要通过直接或间接清除自由基、抑制钙离子内流引起的钙超载等来减少氧化损伤；在抗炎症方面，通过抑制NF-κB和Notch信号通路来减轻炎症、保护心肌细胞；此外，茶多酚还可通过调节AMPK信号通路及PI3K/AKT途径或相关蛋白的活性，来调控心肌中的能量代谢，并影响血糖水平。不论是细胞还是动物中，茶多酚均表现出了保护心肌的功效。

然而，目前较多实验所用的茶多酚多是儿茶素4 种单体（EC、ECG、EGC及EGCG）的混合物，但是并非所有儿茶素单体都具有上述活性，其作用强弱也各有不同。而且就肌肉类型上，骨骼肌的相关研究已相对丰富，但心肌方面则还需更加深入。同时，同属茶多酚的其他化合物如花青素、黄酮等是否也能发挥类似的作用，也是值得进一步探索的问题。目前，新发现的茶红素聚合物等还被证明在维持肌肉质量和预防肌肉萎缩等方面发挥作用[83]，对于日常进行大量剧烈运动的专业运动员和面临肌肉萎缩的老年人有着重要意义；不过此类聚合物因其分子质量较大、结构复杂，其分离制备也面临新的挑战。

为了促进茶叶药用保健功能的深度开发，未来还有几个亟待解决的问题：首先，由于在体内吸收利用时易发生生物转化和肠道菌群降解作用等因素导致茶多酚类化合物的生物利用度较低，因此如何提高生物利用度也成为茶多酚开发应用的关键所在和需要突破的问题，未来可以尝试通过制备复合物或结合其他药用植物同源成分研发新型药剂来克服生物利用度低的问题；其次，在茶多酚保护心肌、心脏的研究方面，目前国内外多数结论还都是从体外实验或动物模型中得出，临床性研究还相对缺乏，而且由于研究方法、对象及目的不同还存在一些差异，因此这些药理功效能否在人体内发挥同样的作用还存在疑问；另外，在细胞、动物体中起促进作用和抑制作用的茶多酚浓度，如果应用于人体应如何控制用量，令其在不产生毒副作用的前提下产生最佳的功效；这些都是进一步阐明茶多酚作用机制的重要基础及茶学领域的未来研究方向。

最后，体内外实验都已证实茶多酚能增强肌肉强度，延缓或减轻疾病所引起的肌肉性能下降，尽管这些作用机制尚未完全阐明，但茶多酚作为可维持和提高肌肉性能的膳食营养补充剂，具有较好的应用和开发前景。