普洱茶降尿酸成分及其作用机制研究进展

2022-04-15杨锐陈丹丹邓晓翠高林瑞丁章贵

中国茶叶加工 2022年1期

杨锐，陈丹丹，邓晓翠，高林瑞 *，丁章贵，3，4*

（1.云南大益微生物技术有限公司，云南昆明 650217； 2.云南省普洱茶发酵工程研究中心，云南昆明 650217；3.云南大学生命科学学院云南省微生物研究所，云南昆明 650091；4.云南大学西南微生物多样性教育部重点实验室，云南昆明 650091）

近几年高尿酸血症的发病率在全世界范围内逐年增加，尤其是在美国和中国，“高尿酸”已逐渐成为继“三高”后的又一影响机体健康的重要风险因子。机体内尿酸水平长期升高会形成高尿酸血症，研究显示约5%~12%的高尿酸血症会发展成为痛风，高尿酸也与许多慢性疾病的发展密切相关，比如肥胖、高血压、高脂血症、糖尿病和心血管疾病等[1]，给人们的身体健康和生活质量造成极大损害。

普洱茶是以云南特有的大叶种茶的晒青毛茶为原料，采用特定的加工工艺制成的茶叶，根据其加工工艺及品质特征可分为普洱茶（生茶）和普洱茶（熟茶）两大类。研究表明，普洱茶具有降脂、降糖、抗氧化、抗肿瘤、抗菌、消炎、抗病毒、抗动脉粥样硬化等多种药理活性[2-4]，普洱茶的保健作用越来越受到人们的关注。随着对普洱茶生物活性研究的深入及扩展，近年来研究发现普洱茶具有降低尿酸水平的功效，通过有效抑制尿酸生成的关键酶——黄嘌呤氧化酶（XOD）的活性以及抑制肾尿酸盐重吸收，显著降低机体的血尿酸水平[5-7]。文章对普洱茶中具有降尿酸作用的化学成分及其作用机制进行概括，以期为开发具有降尿酸功效的功能食品提供更多可能与方向。

1 降尿酸作用机制

尿酸是机体内嘌呤类物质代谢的最终产物，包括机体自身代谢产生的内源性尿酸和日常摄入的富含嘌呤类物质产生的外源性尿酸，当受到疾病、药物、环境等多种因素影响，机体的嘌呤代谢出现异常时会使体内尿酸排泄异常，导致机体尿酸水平升高[8]。

目前研究中降尿酸功能的发挥主要通过两个方面进行：抑制酶活性减少尿酸的生成和调节肾转运体促进尿酸的排泄，作用机制参见图1 和图2[1]。机体内尿酸的形成与两种酶相关，即XOD 和腺苷脱氨酶（ADA），其中XOD 可直接催化次黄嘌呤、黄嘌呤逐步氧化形成尿酸，同时也可将食物中富含的蛋白质（嘌呤）转化为嘌呤最终形成尿酸；而ADA 能催化腺苷的转化生成肌苷，进一步生成次黄嘌呤和黄嘌呤，间接催化了尿酸的形成。机体内尿酸的排泄主要在肾脏，包括血尿酸的分泌和肾尿酸盐的重吸收两方面，依赖于多种转运蛋白的共同作用完成，如尿酸盐转运体1（URAT1）、有机阴离子转运蛋白4 （OAT4）、葡萄糖转运体9（GLUT9）等主要调节尿酸的重吸收，而有机阴离子转运蛋白 1（OAT1）和 3（OAT3）等主要调节肾尿酸的排出。

图1 生物活性成分对黄嘌呤氧化酶（XOD）和腺苷脱氨酶（ADA）的抑制机制[1]Fig.1 Xanthine oxidase （XOD） and adenosine deaminase （ADA） inhibitory mechanisms of bioactive components[1]

图2 生物活性成分对肾转运体的作用[1]Fig. 2 Effect of bioactive components on renal transporters[1]

2 普洱茶中降尿酸成分的研究

普洱茶作为云南的特有名茶，富含黄酮类、儿茶素类、酚酸类、黄烷醇聚合物、嘌呤类生物碱、可水解鞣质等多种活性成分[9-11]。目前，关于普洱茶降尿酸作用的研究报道较少，而普洱茶中所含化学成分复杂多样，发挥其降尿酸作用的主要物质成分及物质成分间的相互作用（协同、相加或拮抗等）尚不清楚，相关成分的降尿酸作用机制也没有系统性的报道。基于普洱茶中含有的物质成分大多在其他植物中存在且有较多降尿酸方面的研究，文章从具有降尿酸作用的且为普洱茶所含的物质成分出发，对各功效成分（化学结构见图3）及其作用机制进行梳理和概括，以探究普洱茶中的降尿酸成分及其作用机制，为普洱茶降尿酸作用的研究提供基础，也可为开发具有降尿酸功效的功能食品提供更多可能。

图3 活性成分化学结构Fig.3 The chemical structures of bioactive components

2.1 黄酮及其衍生物类

黄酮类化合物在植物界中的分布非常广泛，其降尿酸作用方面的研究也较为深入，包括对XOD 的抑制作用、对尿酸引起的肾脏损伤的保护作用、对尿酸转运体的作用等[12]。从普洱茶中分离得到的黄酮类化合物主要有山奈酚、槲皮素、杨梅素、木犀草素及它们的O-糖基化、乙酰化和糖基化的黄酮衍生物，体内和体外研究表明这些活性成分可引起XOD 结构发生变化进而有效抑制XOD 的活性，减少尿酸的生成，还可调节机体内多种相关转运蛋白（GLUT9、ABCG2、rRST、rOCT1/2 等）的表达促进尿酸排泄。同时，这些成分具有抗氧化性、抗炎等作用还能有效改善高尿酸导致的肾功能损伤，更利于机体将多余尿酸排出。

槲皮素是一种植物中广泛存在的黄酮醇类化合物，在不同来源的普洱茶中含量差异较大（0~0.81 mg/g）[13]。在研究中发现槲皮素能够有效抑制XOD 的活性，表现出和阳性药别嘌醇类似的抑制能力[14]。ZHANG 等[15]研究发现槲皮素与 XOD 结合后可使其α-螺旋和β-转角含量增加以及β-折叠和无规卷曲结构减少，表明槲皮素可能通过导致XOD 的构象变化而影响其酶催化能力。在动物研究中，槲皮素可显著降低高尿酸血症大、小鼠的血清尿酸、血清尿素氮和肌酐水平，这可能与其调节肾脏和肠道中的GLUT9 和ABCG2 等转运蛋白的表达有关[16]，同时又可以发挥抗氧化作用改善氧化应激和高尿酸血症造成的小鼠肾损伤保护肾脏[17]。对于患者来说，槲皮素是一种很好的膳食补充。SHI 等[18]在对健康男性志愿者进行的人体试验中发现每日补充500 mg 槲皮素，在不影响空腹血糖、尿液中尿酸排泄及血压的情况下，使志愿者血浆的尿酸浓度显著下降26.5 μmol/L，这也表明槲皮素在预防高尿酸血症方面的潜力。芦丁是槲皮素的一个糖苷类衍生物，在未发酵普洱茶中含量较高（1.57~10.13 mg/g）[13]，其降尿酸活性弱于槲皮素，可能是其结合糖苷元后空间位阻增大所致[14]。芦丁和槲皮素一样，在降低血尿酸水平的同时具有一定程度的肾脏保护作用，能有效逆转与尿酸排泄相关转运蛋白（rRST、rOAT1、rUAT、rOCT1 和rOCT2）的失调，调节前列腺素 E2（PGE2）和一氧化氮的失衡，改善肾功能紊乱[19]。 CHEN 等[20]在小鼠高尿酸血症合并肾功能紊乱模型研究中也得出类似结论。

木犀草素（0~0.28 mg/g）和山奈酚（0~0.25 mg/g）也是普洱茶中的天然黄酮类化合物[13]，木犀草素对XOD 的抑制率与别嘌呤醇相近[21]，其抑制机理可能与竞争XOD 上的底物结合活性中心和诱导酶的构象发生变化有关[22]，而山奈酚对XOD 活性的抑制可能是结合XOD 的活性位点，阻碍底物黄嘌呤的进入[23]。木犀草素还能上调尿酸分泌蛋白表达促进尿酸排泄，在急性痛风性关节炎模型中有一定的抗炎镇痛效果[24]，同时也可以改善高尿酸血症引起的肾脏损伤，并且对ALT、AST 等肝损伤指标无明显影响[25]。山奈酚在减少动物体内尿酸水平的同时也表现出对肾功能的保护作用，包括显著降低尿素氮和肌酐水平等[26]。黄酮类化合物具有很好的XOD 抑制作用，在对多种常见的黄酮类化合物的研究中发现木犀草素、槲皮素、芹菜素和山柰酚的XOD 抑制效果最好，对比分析后发现黄酮类化合物的结构对XOD 的抑制作用强弱顺序为：黄酮＞黄酮醇＞异黄酮＞二氢黄酮＞二氢黄酮醇＞黄酮苷，可见黄酮类化合物的XOD 抑制能力强弱与化合物的极性、氢键、取代基等因素有关[24]。

2.2 黄烷-3-醇及其衍生物

普洱茶中的黄烷-3-醇类物质主要为儿茶素类（9.83~240.17 mg/g），是茶多酚类（61.98~426.21 mg/g）物质中的一种[13]，分为酯型儿茶素如表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）和非酯型儿茶素如表没食子儿茶素（EGC）两类。此外，还有一些儿茶素在微生物转化作用下形成的8 位取代或8-N-乙基-2-吡咯烷酮取代的物质也属于黄烷-3-醇类化合物，如普洱茶素I~VIII。茶多酚可剂量依赖性地降低高尿酸血症小鼠的血尿酸水平，这与其能显著降低肝脏XOD 的活性减少尿酸的生成和调节 URAT1、OAT1 和 OAT3 等尿酸盐转运蛋白表达以促进尿酸的排泄有关[27]。陈刚等[28]在茶多酚对氧嗪酸钾诱导的高尿酸血症小鼠尿酸产生与排泄的影响及其机制研究中也发现了茶多酚同样的作用效果。 EGCG 是儿茶素类化合物活性的主要代表物质，研究显示EGCG 能显著抑制血清和肝脏中XOD 的活性，对于尿酸的分泌除提高肾脏组织中OAT1 的表达外还可降低GLUT9 的表达，在体内外均有明显的抗高尿酸血症作用[29]。

2.3 酚酸类

酚酸是一种非黄酮类酚类化合物，普洱熟茶中含有大量酚酸类物质，如没食子酸、绿原酸、鞣花酸等，这些化合物皆能不同程度减少尿酸的生成和促进尿酸的排泄，具有一定的降尿酸功效。没食子酸是普洱茶中很重要的一种酚酸化合物（1.01~5.61 mg/g）[13]，研究表明其 XOD 抑制作用较弱，这可能与没食子酸的亲水性较强导致其羟基与XOD 的疏水活性位点相排斥不易结合有关[14]，在低浓度下可以显著抑制由XOD 催化的超氧阴离子生成[30]，也可通过抑制自由基生成酶XOD 对异丙肾上腺素处理的心肌坏死有改善作用[31]。咖啡酸是一种天然的酚酸和邻苯二酚衍生物，研究中发现咖啡酸能与XOD 竞争性结合抑制其活性，并可调节尿酸转运体 URAT1、GLUT9、OAT1、UAT和ABCG2 的表达，降低高尿酸血症大鼠的血清尿酸水平[32]。而绿原酸是咖啡酸的一种奎基酯，具有较强的亲水性和XOD 抑制活性能竞争性抑制XOD 的活性[33]，可作为一种新型 XOD 抑制剂[34]。绿原酸在降低血清尿酸水平同时还可发挥抗炎作用，表现出良好的抗高尿酸血症的功效[35]，还能降低血尿素氮、肌酐、AST、ALT 水平，具有一定的肝肾保护作用[36]。随着研究的深入，鞣花酸（0.49~2.02 mg/g）[13]在高尿酸血症的研究中，被发现是一种有效的XOD 抑制剂和超氧阴离子清除剂，能抑制高尿酸血症小鼠足组织中NLPR3 通路相关蛋白的表达剂量依赖性地降低尿酸水平，并发挥抗炎作用改善其肝脏和肾脏组织病理学[37]，这是天然化合物在降尿酸作用机制研究中的又一进展和突破。

2.4 多酚氧化聚合物

普洱茶作为一种后发酵茶，在普洱生茶的存储和普洱熟茶的发酵过程中，其内含的黄酮类、茶多酚类、酚酸类成分在微生物和湿热作用下会发生极大的变化，经过氧化、聚合、降解、甲基化、糖基化等多种化学变化和结构修饰形成普洱茶独特的物质基础和风味品质[38]。茶叶多酚类物质氧化聚合可形成茶红素、茶黄素、茶褐素，普洱生茶中茶多酚类物质含量较高，随着发酵过程的进行，普洱茶中的茶多酚含量会明显降低，而茶黄素、茶红素、茶褐素、茶多糖等氧化聚合产物含量会显著升高[39-40]。因原料、发酵条件、存储环境、存储年限等因素不同，普洱熟茶茶叶干重中茶黄素（0.16%~0.29%）、茶红素（0%~0.99%）和茶褐素（8.33%~13.65%）的含量不一[41]。一项绿茶提取物和红茶提取物的降尿酸作用对比研究显示，茶多酚可能是绿茶提取物的降尿酸成分，而红茶提取物的降尿酸成分可能为茶多酚与茶黄素。绿茶提取物和红茶提取物都有显著的降尿酸作用，而红茶提取物的降尿酸效果更优且呈剂量依赖性，这可能是由其内含有效成分不同导致的[42]。而茶黄素降尿酸作用的研究已被证实[43]，可能与抑制ADA 和XOD的活性和调节 GLUT9、URAT1、OAT1/2、OCT1/2、ABCG2、OCTN1 等转运体的基因和蛋白表达有关，并且可能通过减少炎症细胞和激活Nfr2/HO-1 通路两方面改善了小鼠的肾损伤。茶叶中茶多酚物质逐步氧化结合蛋白、多糖等物质后又可形成茶褐素，普洱茶中的茶褐素在降尿酸方面是否具有潜力，值得深入研究。

2.5 其他类物质

除上述化合物外，普洱茶中还含其他多种类型的物质，如生物碱、茶多糖、皂苷、萜类等，目前尚无普洱茶中的这些物质与降尿酸活性之间关系的研究报道，而现有关于植物化学成分的降尿酸作用研究或可为普洱茶中这些物质成分的降尿酸作用提供例证。研究报道称咖啡的摄入能降低尿酸水平，降低患痛风的风险[44]，而咖啡中含有大量的咖啡因。 MEHMOOD 等[45]对天然化合物作为XOD 抑制剂的潜力进行了概括，除黄酮类（包括黄酮类、异黄酮类、黄酮醇类、黃烷酮类、原花青素类和花青素类、儿茶素类）、羟基苯丙烯酸（咖啡酸、绿原酸、鞣花酸）外，皂苷类、萜类、苯乙醇糖甙类化合物、生物碱类化合物都具有抑制XOD 活性的能力。 JIANG 等[1]也对黄酮类、酚酸类、生物碱类、皂苷类、多糖类等六大类活性化合物的降尿酸功能及其药理作用进行了讨论，并将其作用机制归纳为抑制尿酸的产生、改善肾脏尿酸的消除和改善肠道尿酸的分泌三类。然而这些内含物质成分在普洱茶的降尿酸功效中发挥着怎样的作用还需进一步研究。

3 总结与展望

普洱茶具有降糖、降脂等多种重要的生理活性，越来越受到人们的关注，其内含成分在降尿酸方面的研究也日益增多。表1 总结了普洱茶中降尿酸活性成分及作用机制，普洱茶的降尿酸作用机制可能有以下3 方面：（1）降低XOD 和ADA的活性，使尿酸分泌减少，XOD 和ADA 是尿酸生成的关键酶[1]，可直接或间接催化尿酸的形成；（2）调节肾脏中与尿酸重吸收和分泌等过程相关转运体的表达，如下调URAT1 和GLUT9 的表达以抑制尿酸盐的重吸收、上调有机阴离子转运体OAT1和OAT3 的表达以促进尿酸的排泄，从而提高肾脏的尿酸排泄能力起到降尿酸的作用；（3）激活NLRP3、Nfr2/HO-1 等相关通路，减少炎症反应，改善高尿酸导致的肾功能损伤。除黄酮、儿茶素、酚酸、茶黄素等物质外，其余内含成分在降尿酸方面的功能性尚不明确，这是今后研究的一个方向。文章对普洱茶中具有降尿酸作用的化学成分及作用机制进行了概括，以为富集特定成分的普洱茶发酵工艺研究提供方向，为普洱茶降尿酸产品的开发和利用提供理论依据和方向指导。