茶多酚對(duì)腸黏膜屏障功能的調(diào)控作用研究進(jìn)展

劉 苗，張龍林，宋澤和，范志勇

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南省畜禽安全生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南家禽安全生產(chǎn)工程技術(shù)研究中心，飼料安全與高效利用教育部工程研究中心，湖南長沙 410128）

茶多酚（Tea polyphenols，TP）是從茶葉中提取出的多羥基酚類物質(zhì)的復(fù)合物，主要包括黃烷醇類（兒茶素類）、花色苷類、黃酮及黃酮醇類、酚酸及縮酚酸類等化合物的復(fù)合體。兒茶素類含量最為豐富，主要包括表兒茶素（Epicatechin，EC）、表沒食子兒茶素（Epigallocatechin，EGC）、表兒茶素沒食子酸酯（Epicatichin Gallate，ECG）、表沒食子兒茶素沒食子酸酯（Epigallocatichin Gallate，EGCG）[1]。

腸道黏膜屏障由機(jī)械屏障、免疫屏障、生物屏障和化學(xué)屏障4 部分構(gòu)成，腸黏膜屏障受到損傷時(shí)易導(dǎo)致動(dòng)物多種腸外自身免疫性疾病和炎癥性疾病的發(fā)生，如結(jié)腸炎、肝臟慢性炎癥等[2-5]，對(duì)畜牧養(yǎng)殖造成一定損失。因此，尋找有效的治療腸道黏膜屏障損傷的飼料添加劑對(duì)畜牧生產(chǎn)有重要意義。在無抗養(yǎng)殖的時(shí)代背景下，在動(dòng)物生產(chǎn)中利用天然植物活性成分替代抗生素已經(jīng)成為趨勢(shì)。TP 因其安全無毒害、能改善機(jī)體抗氧化的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于動(dòng)物飼料中，對(duì)于改善動(dòng)物肉產(chǎn)品品質(zhì)和消化、提高生長和繁殖性能有顯著作用[6-8]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，TP 在調(diào)控腸道菌群和改善腸道健康等方面有良好的效果[9-11]。本文主要綜述了TP 在體內(nèi)的吸收代謝及其對(duì)腸黏膜屏障的調(diào)控作用和可能機(jī)制，以期為TP 在保護(hù)動(dòng)物腸道健康、治療腸道疾病等方面提供參考依據(jù)。

1 TP 在體內(nèi)的吸收代謝

腸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發(fā)生代謝轉(zhuǎn)化，其中小腸和肝臟的I 相和II 相代謝酶可以將兒茶素轉(zhuǎn)化為甲基化、葡萄糖醛酸化和硫酸化的兒茶素。兒茶素主要在大腸部位吸收，在結(jié)腸微生物的催化作用下被降解成酚酸及其甘氨酸結(jié)合物等簡單的復(fù)合物[12]。在腸道中兒茶素的降解主要分為沒食子酸酯的水解和沒食子酸的脫羧反應(yīng)；C 環(huán)結(jié)構(gòu)裂解生成二苯基丙-2 醇和ECG、EGCG 酯環(huán)裂解生成戊內(nèi)酯反應(yīng)；內(nèi)酯環(huán)的裂解及生成的戊酸的分解以及酚酸的降解反應(yīng)3 個(gè)過程，具體過程見圖1[13]。直接口服兒茶素的生物利用度極低。有試驗(yàn)表明，水蘇糖可以通過抑制腸內(nèi)茶兒茶素（Tea Catechins，TC）的II 期代謝酶和外排轉(zhuǎn)運(yùn)體進(jìn)而促進(jìn)小鼠體內(nèi)TC 的吸收[14]。彭善麗[15]研究發(fā)現(xiàn)，茶多酚-OSA（辛烯基琥珀酸酸酐）淀粉復(fù)合體（OSAT）可以和兒茶素相互作用進(jìn)而提高茶多酚的載運(yùn)率，兒茶素在腸道環(huán)境中穩(wěn)定性加強(qiáng)，消化過程中在小腸中的含量保持不變甚至提高，提高了兒茶素的生物利用率。P-糖蛋白（P-gp）和多藥耐藥蛋白（MRP2）外排蛋白在兒茶素體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)過程中充當(dāng)著非常重要的角色。王亞防[16]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，咖啡堿、茶氨酸等可以促進(jìn)P-gp 和MRP2 的表達(dá)，從而促進(jìn)兒茶素在Caco-2 細(xì)胞中的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)。

圖1 兒茶素在體內(nèi)的代謝過程

2 TP 對(duì)腸道黏膜屏障的作用

2.1 TP 對(duì)腸道機(jī)械屏障的影響 腸道機(jī)械屏障是抵御外來入侵、防止細(xì)菌及毒素等大分子物質(zhì)移位的第一道屏障，主要由腸黏膜上皮細(xì)胞及其側(cè)面的細(xì)胞連接構(gòu)成，對(duì)于維護(hù)機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定有重要作用。其中腸上皮細(xì)胞在腸腔和宿主結(jié)締組織之間形成屏障/橋梁，在維持腸道營養(yǎng)穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。在探究TP 對(duì)機(jī)械屏障的作用時(shí)，Cai 等[17]研究發(fā)現(xiàn)，TP 可以通過提高小鼠腸上皮細(xì)胞增殖率和降低脂質(zhì)過氧化程度來保護(hù)小鼠腸道免受高脂飲食導(dǎo)致的氧化應(yīng)激損傷。付晶[18]通過體外分離試驗(yàn)研究也發(fā)現(xiàn)，TP 可以提高正常腸上皮細(xì)胞增殖率和抗氧化能力，加強(qiáng)腸上皮細(xì)胞清除氧自由基的能力，從而達(dá)到保護(hù)腸上皮細(xì)胞氧化應(yīng)激狀態(tài)的作用。Bianchi 等[19]研究兒茶素（CAT）和原花青素B2（PB2）對(duì)炎癥應(yīng)激腸細(xì)胞屏障功能的保護(hù)作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，CAT和PB2 可以修飾緊密連接蛋白（Tight Junction，TJ）的表達(dá)，特別是顯著增加了閉合蛋白Claudin-7（CL-7）的表達(dá)。Contreras 等[20]體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，EC 可以通過防止腫瘤壞死因子α（Tumor Necrosis Factor-α，TNFα）介導(dǎo)的還原性輔酶Ⅱ（NADPH）氧化酶激活，增加超氧陰離子的產(chǎn)生和改變TJ 的表達(dá)和組織，進(jìn)而減輕TNF-α誘導(dǎo)的Caco-2 腸細(xì)胞單層的通透性。腸道中的抗菌肽（Antimicrobial Peptides，AMPs）主要由腸上皮細(xì)胞產(chǎn)生，可以維持宿主微生物群的穩(wěn)態(tài)。Gao 等[21]研究發(fā)現(xiàn)，富含多酚和咖啡因的后發(fā)酵普洱茶可以恢復(fù)高脂飲食（HFD）誘導(dǎo)的腸道微生物群結(jié)構(gòu)紊亂，恢復(fù)閉鎖蛋白和緊密連接蛋白ZO-1（Zonula Clauddens-1，ZO-1）的表達(dá)水平，下調(diào)再生胰島源性3-γ（Regenerating Islet-Derived 3-gamma，Reg3g）和磷脂酶A2 組II（Phospholipase A2 group II，Pla2g2）使其達(dá)到正常組水平，從而重塑腸道穩(wěn)態(tài)，而AMPs 的mRNA 表達(dá)包括Reg3g 和Pla2g2。Wan 等[22]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，EGCG 可以通過誘導(dǎo)抗菌肽的分泌增強(qiáng)腸上皮免疫屏障功能，減少豬空腸上皮細(xì)胞系IPEC-J2 細(xì)胞單層上的細(xì)菌移位，抗菌肽pBD-1（Porcineβ-Defensins 1，pBD-1）和pBD-2（Porcineβ-Defensins 2，pBD-2）對(duì)大腸桿菌具有較高的抗菌活性，可以有效預(yù)防動(dòng)物腸道疾病和細(xì)菌感染。Li 等[23]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，EC 可以通過核因子E2相關(guān)因子2（Nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）和Wnt/b-catenin 信號(hào)通路共同發(fā)揮對(duì)腸道的保護(hù)作用，增強(qiáng)腸干細(xì)胞的活性，促進(jìn)腸上皮和輻射后腸道的再生。以上研究表明，TP 可能通過促進(jìn)腸上皮細(xì)胞內(nèi)抗菌肽的分泌，加強(qiáng)腸道清除氧自由基的能力，修飾緊密連接蛋白的表達(dá)，進(jìn)而對(duì)腸道機(jī)械屏障功能進(jìn)行調(diào)控。

2.2 TP 對(duì)腸道化學(xué)屏障的影響 胃腸道內(nèi)的消化液和腸黏膜上皮分泌的黏液共同構(gòu)成了腸道化學(xué)屏障[24]，在維護(hù)腸道健康和保護(hù)機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定中起著重要作用。Sun 等[25-26]研究發(fā)現(xiàn)，TP 可以通過與引起競(jìng)爭性抑制的酶的活性位點(diǎn)結(jié)合或與導(dǎo)致混合型抑制的酶-底物復(fù)合物結(jié)合來抑制豬胰腺α-淀粉酶的活性；而在其另一項(xiàng)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，TP 可以促進(jìn)豬胰腺α-淀粉酶（PPA）與玉米淀粉顆粒結(jié)合，但其催化活性仍然被抑制[27]。蔣思龍等[28]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)日糧中加入不同濃度的薄荷精油與TP 時(shí)，空腸前段和后段以及回腸內(nèi)的總蛋白酶活性均有提高。短鏈脂肪酸（Short-Chain Fatty Acid，SCFAs）作為腸道微生物群和腸上皮細(xì)胞的重要能源，在宿主生理和免疫中具有多種調(diào)節(jié)功能，被視為具有抗炎特性的有益代謝物[29]。Sun 等[30]研究發(fā)現(xiàn)，在綠茶多酚（Green Tea Polyphenols，GTP）、烏龍茶多酚（Oolong Tea Polyphenols，OTP）和BTP 作用下正常人糞便培養(yǎng)液中甲酸、乙酸、丙酸和丁酸的含量均得到提高。薛俊敏[31]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，TP 可以有效增強(qiáng)小鼠腸道內(nèi)胰蛋白酶和小腸脂肪酶活性，促進(jìn)小腸內(nèi)SCFAs 的增加以及乙酸、丁酸和戊酸、異戊酸的生成，同時(shí)減少盲腸、結(jié)腸、大腸中丙酸和丁酸的生成。此外有研究表明，補(bǔ)充1 000 mg/kg 茶多酚可以增加短鏈脂肪酸產(chǎn)量，影響盲腸菌群生態(tài)并保護(hù)蛋雞十二指腸細(xì)胞免受釩引起的過度凋亡[32]。以上研究表明，茶多酚可以通過結(jié)合抑制性酶或酶-底物復(fù)合物影響腸道中消化酶的活性，促進(jìn)腸道內(nèi)SCFAs 生成進(jìn)而對(duì)腸道化學(xué)屏障功能進(jìn)行調(diào)控。

2.3 TP 對(duì)腸道生物屏障的影響 腸道微生物是腸道內(nèi)環(huán)境的一項(xiàng)重要組成，可以通過和機(jī)體代謝相互作用產(chǎn)生各種代謝產(chǎn)物、促進(jìn)黏膜免疫穩(wěn)態(tài)來增強(qiáng)腸道屏障功能[33]。大量研究發(fā)現(xiàn)，TP 可以促進(jìn)腸道內(nèi)有益菌數(shù)量增長，并抑制腸道內(nèi)致病微生物的生長從而調(diào)控腸道菌群組成（表1）。Zhang 等[36]發(fā)現(xiàn)，EGCG 可以促進(jìn)有益菌群（乳酸桿菌/腸球菌群、雙歧桿菌）的增殖，對(duì)擬桿菌-普氏菌、溶組織梭菌和腸桿菌群等有害菌群則起到抑制生長的作用。Gurley 等[37]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，去咖啡因綠茶提取物（Decaffeinated Green Tea Extract，dGTE）可以降低沙門氏菌感染，增加擬桿菌與厚壁菌的比例和黏蛋白降解菌阿克曼氏菌（Akkermansia）數(shù)量，其中阿克曼氏菌被報(bào)道為一種有益的腸道微生物，與降低體脂、糾正血脂異常和降低胰島素抵抗有關(guān)[38]。Ushiroda 等[39]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，EGCG 可以顯著提高腸道內(nèi)Adlercreutzia、Akkermansia、Allobaculum和Desofovibraceae的豐度，而Akkermansia和Desulfovibrionaceae在EGCG 改 善高膽固醇血癥大鼠膽汁酸失調(diào)中起作用。Sheng 等[40]報(bào)道了EGCG 通過激活G 蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體Gpbar1（TGR5）促進(jìn)小鼠腸道胰高血糖素樣肽（GLP-1）的釋放，從而增加阿克曼氏菌的豐度。Singh 等[41]和Seo 等[42]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，綠茶提取物可以促進(jìn)小鼠腸道菌群的重建，調(diào)節(jié)小鼠腸道中厚壁菌門/擬桿菌屬和擬桿菌屬/普氏菌屬的比值。Ma 等[43]研究發(fā)現(xiàn)，TP 對(duì)腸道菌群組成的影響與腸道氧化還原狀態(tài)的維持有關(guān)，不同劑量的TP 調(diào)節(jié)不同模式的腸道氧化還原狀態(tài)和腸道微生物群。Winter 等[44]研究證實(shí)，TP 可通過顯著改善腸道氧化應(yīng)激而介導(dǎo)腸道氧化還原狀態(tài)，而腸道的氧化還原狀態(tài)可能影響腸道微生物的組成。例如，在病理狀態(tài)下，某些病原體（如腸道沙門氏菌屬等）可利用活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）逃避宿主防御。Cheng 等[45]試驗(yàn)表明，OTP 可能通過影響腸道菌群，作用于某些代謝途徑，表現(xiàn)出類益生元的活性，從而對(duì)腸道微生態(tài)產(chǎn)生積極作用，改善人體健康。綜上可知，TP 可以調(diào)節(jié)腸道菌群的成分組成和豐度、促進(jìn)腸道菌群的重建，影響腸道健康。TP 在調(diào)節(jié)腸道微生物方面有顯著效果，對(duì)TP 改善動(dòng)物消化吸收有重要意義。

表1 TP 對(duì)腸道生物屏障的作用效果

2.4 TP 對(duì)腸道免疫屏障的影響 腸黏膜免疫屏障是構(gòu)成腸道黏膜屏障必不可少的部分，主要包括黏膜層內(nèi)和黏膜下固有層的局部淋巴細(xì)胞。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)茶多酚對(duì)腸道免疫功能有調(diào)控作用。郝洋洋[46]研究發(fā)現(xiàn)，在肉雞飼糧中添加TP 可以有效促進(jìn)肉雞空腸黏膜中分泌性免疫球蛋白A（Secretory Immunoglobulin A，SIgA）的分泌，進(jìn)而增強(qiáng)機(jī)體的免疫力。同時(shí)TP 還能改變?nèi)怆u的腸道黏膜形態(tài)，具體表現(xiàn)為腸絨毛高度和隱窩深度增加，改善腸道健康。兒茶素可以調(diào)節(jié)炎癥相關(guān)細(xì)胞信號(hào)通路核轉(zhuǎn)錄因子-κB（Nuclear factorkappa B，NF-κB）的激活或失活發(fā)揮其抗炎作用[47]。炎癥環(huán)境中細(xì)胞因子依賴性激活NF-κB 會(huì)導(dǎo)致ZO-1表達(dá)降低，ZO-1 在連接閉合蛋白（Claudins）、閉鎖蛋白（Occludin）與其他蛋白的緊密連接功能中起中心作用[20]。席進(jìn)等[48]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，綠茶多酚可以顯著降低2,4,6-三硝基苯磺酸（2,4,6-Trinitrobenzenesulfonic Acid，TNBS）誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠腸黏膜中白介素-6（Interleukin-6，IL-6）、TNF-α含量，促進(jìn)抗炎因子白介素-10（Interleukin-10，IL-10）和小鼠閉合蛋白Claudin-1、ZO-1 的表達(dá)。表明GTP 可能通過調(diào)節(jié)腸黏膜中炎癥因子的表達(dá)進(jìn)而引起NF-κB 信號(hào)通路失活，影響Claudin-1 和ZO-1 的表達(dá)，起到保護(hù)腸道健康的作用。Van Buiten 等[49]研究發(fā)現(xiàn)，GTP 可以通過抑制胃蛋白酶和胰蛋白酶活性進(jìn)而抑制醇溶蛋白的消化，醇溶蛋白與GTP 的復(fù)合可以降低醇溶蛋白刺激的單層通透性和白細(xì)胞介素IL-8（Interleukin-8，IL-8）和IL-6的釋放，對(duì)自身免疫性腸病起保護(hù)作用。以上研究表明，茶多酚可能通過促進(jìn)抗炎因子和免疫球蛋白的增加，抑制促炎因子的產(chǎn)生，進(jìn)而對(duì)腸道免疫屏障功能進(jìn)行調(diào)控。

3 TP 在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用

TP 作為新型綠色飼料添加劑被廣泛用于畜牧生產(chǎn)中，畜禽飼糧中添加適量的TP 有助于提升動(dòng)物生產(chǎn)性能、畜產(chǎn)品及相關(guān)副產(chǎn)品品質(zhì)。在家禽生產(chǎn)中，茶多酚可提高家禽產(chǎn)蛋數(shù)量及蛋品質(zhì)，促進(jìn)飼料養(yǎng)分吸收。Wang 等[50]研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加200 mg/kg 茶多酚可以改善Hy-Line 褐母雞的生產(chǎn)性能，提高產(chǎn)蛋量和飼料轉(zhuǎn)化率、改善蛋白品質(zhì)和宏觀形態(tài)。Yuan 等[51]研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加TP 可以有效緩解釩引起蛋白質(zhì)量下降、蛋殼顏色褪色和肝臟抗氧化應(yīng)激，改善蛋雞生產(chǎn)性能、蛋品質(zhì)和肝臟抗氧化能力。同時(shí)，TP 可以促進(jìn)仔豬生長，提高仔豬免疫力，且通過凍精技術(shù)保護(hù)公豬精子品質(zhì)。Deng 等[52]研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加TP 可以促進(jìn)淋巴細(xì)胞的增殖和活化、調(diào)節(jié)細(xì)胞因子表達(dá)，從而對(duì)氧化應(yīng)激仔豬進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)。Kitaji 等[53]研究發(fā)現(xiàn)，精液補(bǔ)充劑中加入0.01%的GTP 可以有效提高單精子卵母細(xì)胞和胚泡的形成率，在冷凍前用含有0.01% GTP 的精液增量劑預(yù)培養(yǎng)，也可以通過防止與凍融相關(guān)的損傷而對(duì)公豬精子產(chǎn)生保護(hù)作用。此外，TP 也可用于反芻動(dòng)物的實(shí)際生產(chǎn)中。Zhong 等[54]研究發(fā)現(xiàn)，膳食中適當(dāng)補(bǔ)充GTP 可以抑制消化道線蟲，改善烏珠穆沁羊肉品質(zhì)并提高肌肉抗氧化酶活性，但較低劑量的GTP 補(bǔ)充劑會(huì)降低營養(yǎng)物的表觀消化率。奶牛機(jī)體抗氧化狀態(tài)會(huì)影響牛奶風(fēng)味。Ma 等[55]研究發(fā)現(xiàn)，100 μg/mL TP 可以提高奶牛乳腺上皮細(xì)胞增殖速率、降低細(xì)胞內(nèi)ROS，平衡細(xì)胞氧化還原狀態(tài)，減少細(xì)胞氧化應(yīng)激相關(guān)的損傷，有望作為抗氧化劑對(duì)抗奶牛的氧化應(yīng)激。

4 總結(jié)

在畜禽養(yǎng)殖中，由動(dòng)物腸道黏膜屏障損傷引起的腸道疾病常常危害到動(dòng)物機(jī)體的健康，找到合適的藥物或者手段對(duì)其進(jìn)行治療改善對(duì)畜牧生產(chǎn)有重要意義。目前關(guān)于TP 對(duì)腸道黏膜屏障的調(diào)控作用已被研究證明，TP在對(duì)腸道菌群方面有著較為突出的表現(xiàn)。然而TP 目前口服的生物利用度較低，關(guān)于茶多酚在改善腸道紊亂、維護(hù)腸道健康方面的利用很少，且對(duì)于TP 對(duì)腸黏膜屏障具體的調(diào)控機(jī)制和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路仍然有待進(jìn)一步研究。因此，關(guān)于TP 在畜牧生產(chǎn)中的研究仍然有待加強(qiáng)，其主要可以針對(duì)提高TP 的生物利用率、確定TP 在不同動(dòng)物不同階段的添加劑量等方面進(jìn)行深入研究，以期將TP 更廣泛地應(yīng)用于畜牧生產(chǎn)中。