茶多酚抗菌抗炎及菌群調節(jié)作用的研究進展

葛華，吳峰，趙安東，詹皓

空軍特色醫(yī)學中心，北京100142

茶多酚是茶葉中多酚類物質的總稱，占茶葉干重的30%左右，化學成分主要包括黃烷醇類（兒茶素）、花色苷類、黃酮類、黃酮醇類和酚酸類等，其中以兒茶素最為重要。研究表明，茶多酚具有多種保健功效和藥理活性[1-2]。本文擬對近年來國內外有關茶多酚抗菌抗炎及菌群調節(jié)作用的研究進展進行綜述，旨在為同類工作提供參考借鑒。

1 茶多酚的抗菌作用及其機理研究

1.1 茶多酚的抗菌作用

劉丹丹等[3]報道，從龍井茶（綠茶）、茉莉花茶和祁門紅茶提取的茶多酚對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌及枯草桿菌均有抑制作用；同種茶葉不同濃度茶多酚對同一菌種的抑制作用呈劑量相關性，對金黃色葡萄球菌的抑制作用最明顯。董璐等[4]觀察到，茶多酚可作用于大腸桿菌細胞膜和DNA，改變其胞膜通透性并影響遺傳功能，進而發(fā)揮抑菌效應。以銅綠假單胞菌為對象，儀淑敏等[5]的研究表明，茶多酚可以降低細菌體內堿性磷酸酶和三磷酸腺苷酶活性，對細菌總蛋白影響不明顯，但對細菌膜蛋白影響顯著。提示茶多酚可使細菌代謝發(fā)生紊亂，破壞細胞結構，從而起到抑菌作用。以草生歐文桿菌、枯草芽孢桿菌、蘇云金芽胞桿菌及大腸桿菌為對象，孫昊等[6]觀察到，茶多酚溶液在pH 為4～6的范圍內有較好的抑菌作用；氧化前兒茶素、酸性氧化組分、中性氧化組分均有抑菌效果，堿性氧化組分基本無效。

胡艷軍等[7]的研究表明，茶多酚單用對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌生物膜形成能力無明顯抑制作用，但與萬古霉素聯(lián)合應用可顯著增強抑菌效果，提示其良好的臨床應用前景。文獻[8-9]報道，茶多酚中的單體成分表沒食子兒茶素沒食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）對產氣莢膜桿菌以及對抗生素高度耐藥且通常在重癥監(jiān)護病房誘發(fā)感染的鮑曼不動桿菌均有明顯抗菌效果。此外，利用家兔股骨骨折內固定并在創(chuàng)傷部位靜脈注射金黃色葡萄球菌誘發(fā)感染的實驗模型，Xu 等[10]觀察到，茶多酚與乳酸桿菌合用具有明顯的抑菌抗炎效果。

1.2 茶多酚抗菌作用的機理

總體而言，茶多酚有如下抗菌作用機理：①改變菌體正常生理形態(tài)。王慧敏等[11]采用透射電鏡觀察到，在茶多酚作用下，腐敗希瓦菌出現(xiàn)胞膜結構塌陷，細胞完整性受到破壞；②破壞菌體細胞壁膜上酶系活性及通透性。曾亮等[12]觀察到，兒茶素使金黃色葡萄球菌和大腸桿菌細胞膜通透性增加，導致胞內物質外流，產生抑菌作用；③抑制菌體蛋白質的合成與表達。錢麗紅等[13]報道，茶多酚與金黃色葡萄球菌作用1～3 h 使菌體蛋白質的表達嚴重受阻，進而破壞細胞酶活性和菌體結構，導致菌體喪失正常生理活性；④影響細菌DNA的遺傳特性。董璐等[4]觀察到，將茶多酚作用于大腸桿菌，菌體DNA 條帶出現(xiàn)變暗、拖尾現(xiàn)象，提示其遺傳特性發(fā)生改變。李志光等[14]用微量熱法研究茶多酚與產氣桿菌和大腸桿菌的DNA 親和作用，發(fā)現(xiàn)茶多酚可干擾細菌DNA的生物合成和核酸代謝，從而起到抑菌效果。

茶多酚中兒茶素結構對抗菌作用的影響主要包括：①鄰位酚羥基與金屬離子絡合。細菌體內的金屬離子一部分是酶的輔基，一部分是菌體的必需元素，茶多酚分子的多個鄰位酚羥基可作為多基配體和鐵、鈣等離子發(fā)生絡合反應形成環(huán)狀螯合物而產生沉淀，從而影響細菌活性及其生長繁殖。研究表明，不同兒茶素均可與Fe2+絡合，且茶多酚分子結構中B 環(huán)的鄰苯二酚基團在絡合中發(fā)揮重要作用，當其變?yōu)槿u基沒食子酰基團時使絡合作用減弱[15]；②酚羥基、苯環(huán)結構與蛋白質結合。茶多酚中酚羥基、苯環(huán)結構可與細菌蛋白質通過氫鍵或疏水性結合，影響蛋白質生理功能，進而抑制細菌的浸染型及代謝活性。研究顯示，脂肪基愈大、疏水性愈強的氨基酸和多酚之間的結合能力越強；③酯官能團強化兒茶素抑菌效能。酯型兒茶素（如EGCG）的分子結構中比非酯性兒茶素多結合1～2個沒食子?；商峁└鄽滏I和疏水鍵；④聚合度對兒茶素抑菌作用的影響。研究表明，與兒茶素單體相比，其低聚物的抑菌性能更高，可能歸因于聚合體具有較多的酚羥基和苯環(huán)結構，與蛋白質等具有較強的結合能力[16]。但與兒茶素低聚物相比，兒茶素多聚物和高聚物抑菌作用較弱，可能是隨聚合度的增加兒茶素聚合物的分子量較大，難以透過細菌的細胞膜；另外，受大分子的空間位阻效應影響，酚羥基的活性減弱，從而導致了抑菌能力下降。

此外，還有其他一些因素影響茶多酚的抗菌作用[17]：①濃度。茶多酚的抑菌作用呈劑量相關性；且在同一濃度下，對革蘭陽性菌的抑菌活性較之對革蘭陰性菌更強。②pH值。在弱堿性環(huán)境中，茶多酚的抑菌活性比中性、酸性和強堿性環(huán)境更強。③溫度。茶多酚的抑菌作用在低于100℃時不受影響，在100℃時以上處理茶多酚后，其抑菌作用明顯降低。④食鹽濃度。添加一定量的食鹽可增強茶多酚的抑菌效果。⑤與其他抗菌劑配伍。配伍使用可提高茶多酚的抑菌效果，并降低各自單用的劑量。

2 茶多酚的抗炎作用

研究表明，茶多酚具有抗炎活性，對炎癥相關病癥具有一定的防治作用[18-19]。在脂多糖誘導的膿毒血癥動物模型中，茶多酚可明顯抑制內毒素誘導的TNF-α分泌，改善血流動力學狀態(tài)，降低內毒素的致死率。申羽佳等[20]報道，EGCG 對表皮葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽胞桿菌具有明顯抑制作用，降低損傷部位IL-1的表達，促進小鼠皮膚傷口愈合。Zhu 等[21]觀察到，EGCG 通過抑制白細胞活化產生抗炎作用。因此，茶多酚對創(chuàng)傷感染性炎癥具有明顯調節(jié)作用。

類風濕性關節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）是一種以滑膜炎癥、骨骼和軟骨破壞及滑膜組織增殖為特征的自身免疫性疾病，炎性因子在RA 發(fā)病及進展過程中發(fā)揮重要作用。以Ⅱ型膠原建立大鼠RA 模型，李靜等[22]觀察到茶多酚可明顯降低足趾腫脹率、胸腺和脾臟指數(shù)以及血清促炎因子IL-6、TNF-α水平。提示茶多酚通過調節(jié)模型大鼠免疫系統(tǒng)功能，對RA 具有一定治療作用。此外，在小鼠狼瘡性腎炎模型中，EGCG 通過對抗氧化和炎癥信號通路的調節(jié)作用，抑制狼瘡性腎炎病程的進展[23]。

炎癥在動脈粥樣硬化、心肌缺血再灌注損傷等心血管疾病的發(fā)生發(fā)展以及急性肺損傷的病理機制中具有重要作用，而茶多酚具有一定的改善效果。研究表明，給高脂飲食大鼠進行EGCG干預，可明顯抑制C 反應蛋白的表達水平、降低紅細胞沉降率和白細胞總計數(shù)，通過抗炎作用抑制動脈粥樣硬化的形成。在胰島素抵抗大鼠模型中，茶多酚通過對與胰島素、脂代謝以及炎癥相關信號通路的調節(jié)作用，抑制炎性因子表達，增強抗炎蛋白生成，抑制慢性炎癥對心肌的損傷作用[24]。在脂多糖誘發(fā)的實驗鼠急性肺損傷模型中，EGCG 通過對信號通路的調節(jié)降低炎性因子表達，抑制肺部中性粒細胞的聚集，對肺損傷產生保護作用[25]。

脂肪組織不僅是能量儲存的器官，還可分泌多種炎性因子和脂肪因子，這些因子的異常分泌對機體機能產生不良影響。目前，對活性物質抗炎作用及機理研究大多以巨噬細胞為模型，很少用脂肪細胞作為模型。在脂肪細胞中，活性物質可通過腺苷酸活化蛋白激酶和依賴于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的組蛋白去乙?；竿緩?，調節(jié)IL-12和iNOS的基因表達發(fā)揮抗炎作用。以TNF-α誘導的炎性3T3-L1 脂肪細胞為模型，檀昕等[26]觀察到，茶多酚對TNF-α刺激下炎性因子的基因表達和炎癥信號通路具有明顯抑制作用。

3 茶多酚對腸道菌群調節(jié)作用及應用

人和動物胃腸道中存在非常復雜的微生物菌群。正常成人腸道內細菌數(shù)量為1014，是體細胞總數(shù)的10倍左右[27]。腸道微生物基因組基因數(shù)是人類基因組編碼基因數(shù)的100～150倍[28]。它們在宿主免疫系統(tǒng)的建立、抵抗病原微生物感染和炎癥的發(fā)生、腸道物質的轉化、吸收和代謝中起重要作用。因此，腸道菌群與多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關，如何調控腸道菌群并促進機體健康成為生物醫(yī)學領域的新課題[29-30]。茶多酚可為腸道微生物提供代謝底物，促進腸道有益菌群的生長繁殖；同時，其抗菌活性能抑制腸道有害菌的生長，降低致病菌的毒性。因此，茶多酚對腸道菌群具有調控能力[31]。

3.1 茶多酚的保健作用與腸道菌群調節(jié)效應的關系

研究表明，茶多酚具有降脂、減肥及心血管功能保護等保健作用[32]，但其作用機制是否與調節(jié)腸道菌群有關尚有待研究。Henning 等[33]報道，脫咖啡因綠茶和紅茶多酚對飲食導致的肥胖小鼠具有調節(jié)腸道菌群和減肥的作用。采用小鼠動脈粥樣硬化實驗模型，李桂花等[34-35]觀察了飲水攝入不同劑量茶多酚（0.4、0.8、1.6 g/L）對其血脂水平及腸道菌群多樣性的影響。結果表明，連續(xù)干預14 d，低、中劑量茶多酚組與對照組的腸道菌群差異有統(tǒng)計學意義；中劑量茶多酚連續(xù)干預16周后，血清總膽固醇、低密度脂蛋白水平較高脂對照組明顯降低，且2組的腸道雙歧桿菌多樣性有顯著差異。

3.2 茶多酚對腸道菌群失調的調控作用

研究表明，茶多酚對菌群失調具有良好的調節(jié)作用。以小鼠為對象，張凱等[36]觀察了茶多酚對抗生素所致菌群失調的調整和預防效果。通過提取糞便細菌基因組總DNA 來進行相似性、多樣性以及主要差異條帶序列的分析結果顯示，茶多酚對腸道菌群失衡有一定的調整及預防作用。對兒茶素影響腸道微生物菌群生長的研究結果顯示，甲基化兒茶素能促進腸道內乳酸菌和雙歧桿菌等有益菌的增殖，而擬桿菌和梭狀菌等有害菌的增殖得到了有效抑制，但對腸道菌群數(shù)量影響不大。在觀察樣品益生指數(shù)時發(fā)現(xiàn)，茶葉中以甲基化兒茶素為主的兒茶素，對腸道微生態(tài)具有一定的調節(jié)作用，其純度越高作用越強[37]。郭虹雯等[38]以綠茶茶水與志愿者新鮮糞樣進行混合作為供試材料，觀察腸道菌群的變化。結果顯示，綠茶茶水發(fā)酵24 h后，對總菌、厚壁菌門和擬桿菌門微生物等肥胖相關腸道菌群數(shù)量具有較好的抑制作用。厚壁菌門與擬桿菌門的相對豐度得到改善，厚壁菌門及擬桿菌門的比例降低。文獻[39]報道，給志愿者連續(xù)28 d 每天服用1～2 g茶多酚，其糞便中產氣莢膜梭菌和其他梭狀芽孢桿菌數(shù)量明顯減少，而雙歧桿菌數(shù)量顯著增加。

4 茶多酚對口腔病菌的抑制作用及臨床應用

4.1 預防齲病

齲病是一種常見的細菌感染性疾病，最常檢出的是變形鏈球菌。許秀秀等[40]報道，茶多酚與檸檬提取物對變形鏈球菌具有體外抗菌活性，聯(lián)合應用作用加強，可抑制細菌在玻片表面黏附。Xu 等[41]觀察到，EGCG 通過降低相關基因表達抑制變形鏈球菌生物膜的形成，產生抑制牙菌斑的作用。Hannig 等[42]的研究表明，人體口腔用含茶多酚的飲料沖洗后，可明顯降低細菌在牙釉質的黏附。提示茶多酚在齲病防治中的應用前景。此外，茶多酚和EGCG 對口臭致病菌具有明顯抑制作用，提示在口腔保健領域具有應用前景[43]。

4.2 對牙髓和牙周疾病的輔助療效

在牙髓感染治療中，除根管預備的機械清理可以去除很多致病菌外，根管沖洗液的抗菌性也至關重要。針對糞腸球菌、白色念珠菌在根管中很難被完全殺滅，相關研究觀察到茶多酚具有明顯的抑菌 作 用[44-46]。Nakanishi 等[47]報 道，EGCG和表沒食子兒茶素（epicatechin gallate，ECG）對培養(yǎng)的人類牙髓細胞受細菌脂多糖、肽聚糖刺激后的炎性反應具有明顯抑制作用，進而控制牙髓炎的惡化。提示茶多酚在牙髓炎臨床治療中具有潛在應用價值。

牙周炎是菌斑微生物及其刺激因素引起的直接損傷和對細菌代謝產物引起免疫應答產生的間接損傷所致。牙周膜細胞對牙周病原菌的免疫應答是牙周炎發(fā)生進展的關鍵，而茶多酚具有一定的抗炎和牙周防護效果。研究表明，茶多酚和EGCG 可增加牙齦上皮的完整性，增強甲硝唑、四環(huán)素等抗生素對牙齦卟啉單胞菌的抗菌效果，抑制細菌在口腔上皮的黏附能力[48-49]?？讓庫o等[50]報道，茶多酚對脂多糖作用下的培養(yǎng)人牙周膜細胞Toll 樣受體4分泌和表達具有一定抑制作用。王珺等[51]觀察到，茶多酚可明顯降低脂多糖誘導人牙周膜成纖維細胞凋亡及炎癥因子的表達。劉彩宏等[52]的研究顯示，茶多酚對H2O2誘導的牙周膜細胞損傷具有明顯保護作用，其機制與減輕氧化應激損傷、抑制線粒體凋亡通路和降低細胞炎性水平有關。

牙周炎的臨床治療主要包括牙周基礎治療、藥物治療和手術治療等。藥物治療是最常用的牙周輔助療法，它可以殺滅部分牙周致病菌，作用于牙周器械不能工作的部位，清除病原微生物產生的酶，減輕牙周組織損傷以及提高機體抵抗力。Chava 等[53]報道，慢性牙周炎患者給予溫敏持續(xù)釋放的茶多酚凝膠局部治療4周具有明顯的抑制炎癥、使牙周袋變淺的效果。范芹等[54]將慢性牙周炎患者隨機分為茶多酚液組、甲硝唑液組和生理鹽水組。檢測用藥前、用藥1周、停藥1周菌斑指數(shù)、齦溝出血指數(shù)、附著喪失程度和齦溝液量。結果表明，0.4%茶多酚液輔助牙周基礎治療可有效抑制牙菌斑形成，減輕牙齦出血及減少齦溝液量。此外，茶多酚聯(lián)合替硝唑含片治療慢性牙周炎，與單純替硝唑相比可顯著提高療效，有效抑制牙菌斑、改善牙齒松動度、降低替硝唑的不良反應[55-56]。