茶多糖和茶多酚對糖尿病的協(xié)同防治作用

李星亞，汪東風(fēng)，王林戈，徐瑩

（中國海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島 266003）

糖尿?。―iabetes mellitus，DM）是一種以長期高血糖為主要特征的慢性代謝性疾病，是由于胰島素分泌絕對或相對不足或由胰島素生物作用缺陷而引起的糖代謝紊亂，同時伴有脂肪、蛋白質(zhì)等代謝障礙，還可誘發(fā)DM 腎病、DM 性心肌病、眼疾、病足等多種并發(fā)癥[1]。DM 的治療主要集中在口服化學(xué)合成降血糖藥物和注射胰島素治療，但是二者都存在嚴(yán)重的毒副作用[2-3]且不能有效預(yù)防并發(fā)癥。尋找一種天然抗DM 物質(zhì)，成為DM 防治領(lǐng)域亟待解決的問題。

近年來，綠茶防治DM 及其并發(fā)癥的功效日益得到人類關(guān)注。研究主要集中在茶多糖（tea polysaccharides，TPS）和茶多酚（tea polyphenols，TP）單獨對DM 的防治作用。本文在當(dāng)前研究的基礎(chǔ)上針對TPS 和TP協(xié)同作用防治DM 方面進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，為茶葉在防治DM 方面的進(jìn)一步開發(fā)利用提供依據(jù)。

1 綠茶對糖尿病的防治

古代中醫(yī)《本草》記載：粗老茶能夠治“消渴”。日本靜岡縣茶葉會議所的福島敬一先生稱：“茶葉是長生不老的仙藥?！蔽覈腿毡久耖g就有泡飲粗老綠茶來防治DM 的偏方。在日本用30 年或100 年以上樹齡的茶樹老葉制成淡茶或釅茶，經(jīng)DM 患者飲用一段時間后，可使尿糖減少、癥狀減輕。我國民間偏方記載，用粗老綠茶10 g，200 mL 冷水浸泡5 h 后，每次飲用50 mL～100 mL，每日3 次，堅持服用40 d～60 d，就可以收到效果。福建省泉州人民醫(yī)院蔡鴻恩醫(yī)師采用70 年以上的老茶樹，制成“宋茶”，對10 例DM 患者進(jìn)行治療觀察，有效率達(dá)70%以上[4]。20 世紀(jì)80 年代日本學(xué)者清水岑夫用冷水、溫水、沸水三種方法抽提茶葉浸出物，然后用高血糖的老鼠進(jìn)行實驗，發(fā)現(xiàn)服茶葉冷水浸提物的老鼠，血糖明顯下降，下降率達(dá)40%[5]。日本流行病學(xué)實驗表明，連續(xù)5 年每天飲用6 杯綠茶，II 型DM 發(fā)病率會降低66.7%[6]。

研究表明，茶葉中已鑒定的化合物有500 種左右，其中具有藥用價值的有機(jī)物主要有TP、咖啡堿、TPS、茶色素、維生素、氨基酸等，此外，還含有人體必需的14 種微量元素。常飲綠茶以防治DM 及其并發(fā)癥，這與綠茶中主要活性成分TPS、TP 和維生素等其他微量組分密切相關(guān)。研究已證實茶葉的降血糖成分主要為TPS[7-8]和TP[9]。

2 茶多酚和茶多糖對糖尿病的防治作用

2.1 茶多酚與糖尿病

自20 世紀(jì)50 年代，作為一種理想的天然藥物和天然無毒的抗氧化劑，TP 類的多種保健功能和藥理作用相繼被發(fā)現(xiàn)。近年研究表明在防治DM 及其并發(fā)癥方面，TP 具有顯著功效。

Sabu MC 等給正常大鼠灌胃500 mg/kg 劑量的綠茶TP 水溶液，可以顯著地提高其60 min 葡萄糖耐量，連續(xù)灌胃DM 大鼠50 mg/kg 綠茶TP 水溶液18 d，其血糖水平下降29.8%，以100 mg/kg 的劑量灌服DM大鼠綠茶TP 水溶液18 d，其12 d 及18 d 血糖水平分別下降25.5%和44.1%[10]。陳月平等發(fā)現(xiàn)TP 能較明顯地降低餐后血糖，但不能降至正常水平，對空腹血糖水平也有一定程度的降低作用[11]。丁仁鳳等給DM 大鼠飼喂含有TP 的飼料，發(fā)現(xiàn)TP 能顯著降低DM 大鼠的血糖，提高血清胰島素水平[12]。孫權(quán)等給DM 大鼠飼喂添加TP 的飼料，檢測血清及肝臟相關(guān)指標(biāo)，結(jié)果顯示TP 對DM 大鼠具有抗氧化作用，對DM 及其并發(fā)癥的發(fā)生及發(fā)展有防治作用[13]。

目前關(guān)于TP 功效的研究多停留在動物實驗水平上，鮮有人體試食或臨床實驗研究，而且，其降血糖作用也并未得到所有研究者的認(rèn)可。就目前TP 防治DM機(jī)理方面的研究成果來看，TP 用于防治DM 的主要是通過控制糖異生基因的表達(dá)[14]、提高胰島素敏感性[15]、抑制腸道葡萄糖運(yùn)轉(zhuǎn)載體[16]和相關(guān)酶類[17]的活性以及抗氧化作用[18]等機(jī)理來實現(xiàn)的。

2.2 茶多糖與糖尿病

近年，TPS 成為繼TP 后又一種極具開發(fā)價值的藥理成分，關(guān)于TPS 的研究日益增多。早在1991 年，Isigaki K 報道了茶葉水溶性多糖有明顯的降血糖效果[19]。90 年代清水岑夫又進(jìn)一步證實茶葉治療DM 的藥理成分為TPS[20]。Wang DF 等研究發(fā)現(xiàn)與一級綠茶相比，六級綠茶中TP、咖啡堿及兒茶素含量分別減少20%、40%和25%，而TPS 升高二倍，表明茶葉原料愈粗老，TPS 含量愈高[21]。倪德江等比較了不同茶類TPS的降血糖效果，發(fā)現(xiàn)各種茶類TPS 對DM 小鼠都有顯著或極顯著的降血糖作用，其中綠茶TPS 具有明顯的量效關(guān)系[22]。吳建芬等發(fā)現(xiàn)預(yù)防性的給予小鼠TPS，小鼠在造模前后血糖無明顯改變，同時TPS 對四氧嘧啶引起的高血糖有顯著地抑制作用[23]。王莉英等發(fā)現(xiàn)TPS能明顯緩解DM 小鼠“三多一少”癥狀，并呈現(xiàn)量效關(guān)系[24]。Chen HX 等發(fā)現(xiàn)綠茶TPS 作為一種潛在抗氧化劑，能顯著抑制自由基和脂質(zhì)過氧化，并顯著提高超氧化物歧化酶活性[25]。

盡管有不少學(xué)者從事TPS 防治DM 機(jī)理的研究，但是，具體機(jī)理目前尚不明確。在DM 及其并發(fā)癥發(fā)病歷程中，高氧化應(yīng)激占重要作用[26]，TPS 可能通過刺激胰島素分泌[27]、降低肝糖原含量[28]以及增加機(jī)體代謝相關(guān)酶活性[29]等作用來防治DM 及其并發(fā)癥。

3 茶多糖和茶多酚對糖尿病的協(xié)同防治作用

目前，關(guān)于TPS 和TP 單獨防治DM 的報道已經(jīng)屢見不鮮，人們做了大量的實驗來探索了它們防治DM 方面的作用及其機(jī)理。但是。從某種意義上來說，綠茶可看成一種“復(fù)方”藥劑。茶葉中含有許多活性成分比如TP、TPS、色素、咖啡堿、茶氨酸、維生素和多種礦物質(zhì)[30-33]。由于TPS 純品難以得到，這些活性成分通常與TPS 結(jié)合在一起出現(xiàn)在粗TPS 產(chǎn)品中。這就為茶葉降血糖的作用模式和作用機(jī)理研究帶來了不確定性，難以確定是TPS 本身的作用還是TPS 和TP 的協(xié)同作用。關(guān)于茶葉防治DM 方面，近幾年汪東風(fēng)研究室做了以下系列相關(guān)研究。

3.1 粗茶多糖對四氧嘧啶誘導(dǎo)的糖尿病小鼠的防治作用

周小玲等用綠茶水浸提物（蛋白質(zhì)16.3%、TP 9.2%、TPS 34.5%）、粗TPS（蛋白質(zhì)8.3%、TP4.6%、TPS62.6%）和純TPS（蛋白質(zhì)3.5%和TPS90.3%，TP 未檢出）處理四氧嘧啶誘導(dǎo)的DM 小鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，粗TPS 處理組DM 小鼠空腹血糖值最低[34]（圖1）。

圖1 結(jié)果還表明，TPS 降血糖效果并不隨著純度增加而提高，反而是粗TPS 達(dá)到了更為理想的效果，提示可能是粗TPS 中TP 和TPS 間有協(xié)同作用的結(jié)果。這為多靶點、多層次綜合防治DM 提供了研究依據(jù)，為協(xié)同作用的進(jìn)一步研究奠定了重要基礎(chǔ)。

圖1 茶水浸提物、粗茶多糖、純茶多糖防治糖尿病小鼠前后空腹血糖值比較Fig.1 Comparison of blood glucose concentration in diabetic mice before and after treatment with tea water extracts，crude tea polysaccharides，and tea polysaccharide fraction（n=8，mean±SD；aP＜0.01）

3.2 綠茶茶多糖與茶多酚對胰島細(xì)胞的協(xié)同保護(hù)作用

目前，國內(nèi)外相關(guān)研究僅局限于在動物實驗水平上單獨探究TPS 或TP 的防治DM 效果，兩者對胰島細(xì)胞的協(xié)同保護(hù)作用還未見報道。本研究室王林戈等結(jié)合目前的研究現(xiàn)狀，針對同室周小玲的研究結(jié)果，采用純品TPS 和純品EGCG 對MIN6 胰島細(xì)胞進(jìn)行干預(yù)培養(yǎng)，檢測胰島素分泌功能、線粒體膜電位（Mitochondrial membrane potential，△ψm）等指標(biāo)，觀察TPS和EGCG 對鏈脲佐菌素（streptozotocin，STZ）誘導(dǎo)細(xì)胞損傷的協(xié)同保護(hù)作用，并探討相關(guān)機(jī)理[35]。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)（圖2），TPS-500 μg/mL、EGCG-10 μg/mL、TPS-50+EGCG-1.0 μg/mL 都能夠顯著恢復(fù)STZ 損傷MIN6 細(xì)胞的葡萄糖刺激胰島素分泌功能。其中TPS-50+EGCG-1.0 μg/mL 干預(yù)組的效果最佳，體現(xiàn)了低劑量TPS 和EGCG 的協(xié)同療效。

圖2 不同劑量TPS、EGCG 和TPS+EGCG 對STZ 損傷細(xì)胞胰島素釋放的影響Fig.2 Effect of TPS，EGCG or TPS+EGCG on glucose-induced insulin secretion of MIN6 cells induced by STZ

近年來，線粒體功能與糖尿病的關(guān)系已成為亞細(xì)胞水平研究的一大熱點。線粒體不僅是能量產(chǎn)生的主要場所，還與ROS 的產(chǎn)生、細(xì)胞凋亡進(jìn)程的調(diào)控有關(guān)，對維護(hù)細(xì)胞的正常生理功能起著重要作用。圖3 顯示，STZ 極顯著降低細(xì)胞△Ψm（P＜0.01），進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。TPS-500 μg/mL 干預(yù)組（P＜0.05）和EGCG-10 μg/mL干預(yù)組（P＜0.01）能顯著或極顯著抑制細(xì)胞△Ψm 的降低，從而抑制細(xì)胞凋亡。TPS+EGCG 混合組效果均達(dá)到顯著水平，其中TPS-50+EGCG-1.0 μg/mL 組合處理的細(xì)胞△Ψm 升高極顯著（P＜0.01），幾乎恢復(fù)到正常水平，顯著優(yōu)于相同劑量下TPS 和EGCG 單獨干預(yù)組，證實是低劑量TPS 和EGCG 共同作用的結(jié)果。

圖3 不同劑量TPS、EGCG 和TPS+EGCG 對STZ 損傷MIN6 細(xì)胞線粒體膜電位的影響Fig.3 Effect of TPS，EGCG and TPS+EGCG on mitochondrial membrane potential of MIN6 cells induced by STZ

TPS+EGCG 組對STZ 誘導(dǎo)損傷的MIN6 細(xì)胞具有顯著的保護(hù)作用，可能機(jī)制是清除ROS，保護(hù)線粒體功能，減輕細(xì)胞的氧化應(yīng)激，達(dá)到抗細(xì)胞凋亡的目的。從細(xì)胞水平上明確了TP 和TPS 對DM 有協(xié)同防治作用。

3.3 茶多糖和茶多酚對SD 糖尿病大鼠的協(xié)同防治作用

為進(jìn)一步證明TPS 和TP 在防治DM 方面的協(xié)同作用，最近李星亞等在前期細(xì)胞實驗的基礎(chǔ)上又進(jìn)行了動物水平上的研究。利用TPS 和TP 單獨和不同劑量配比灌胃STZ 誘導(dǎo)的DM 大鼠30 d 后，測定血糖和葡萄糖耐量（AUC）。實驗表明（表1），TPS 和TP 配比組能顯著的降低DM 大鼠的空腹血糖（P＜0.01，P＜0.05）、葡萄糖耐量（P＜0.01）。從動物模型的實驗結(jié)果也表明，TPS 和TP 在防治DM 方面有協(xié)同作用。

表1 結(jié)果還表明，TPS 和TP 配比后在控制血糖方面表現(xiàn)出與藥物格列本脲相當(dāng)甚至優(yōu)于格列本脲的防治效果，在控制FPG、葡萄糖AUC 等相關(guān)指標(biāo)方面，配比組TP/TPS=5 在輔助降低DM 大鼠血糖方面效果明顯。提示這可能與TPS 和TP 的合理配比關(guān)系以及它們之間的協(xié)同效應(yīng)有關(guān)。

表1 對糖尿病大鼠空腹血糖和葡萄糖耐量的影響Table 1 Effect on fasting plasma glucose concentration and glucose tolerance test in diabetic rats（n=9，mean±SD）

有關(guān)TPS 和TP 對DM 的協(xié)同防治作用，分別在細(xì)胞水平和動物水平上得到證實，相關(guān)的防治機(jī)理有待進(jìn)一步的研究，此研究為DM 的防治和茶葉的綜合開發(fā)利用提供了依據(jù)。

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