茶葉功能成分預防阿爾茨海默病研究進展

唐靜怡，周 方，曾鴻哲，李秀平，歐陽建，黃建安,3, ，劉仲華,3,

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學茶學教育部重點實驗室，湖南長沙 410128；2.國家植物功能成分利用工程技術研究中心，湖南長沙 410128；3.植物功能成分利用省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南長沙 410128）

阿爾茨海默?。ˋlzheimer disease，AD）是一種與年齡相關的神經(jīng)系統(tǒng)退行性亞型癡呆疾病，主要臨床病征表現(xiàn)為記憶功能衰退、空間和時間識別紊亂、智力下降、行為異常等認知功能變化。AD 患者的發(fā)病年齡通常在50 歲以后，且伴隨年齡增長其患病風險也不斷增加。目前我國人口老齡化問題日漸突出，2020 年我國65 歲及以上老齡人口為1.91 億，約占總?cè)丝?3.49%，相較2015 年增幅3.03%[1]。老年人口的增加將會帶來阿爾茨海默病患者的數(shù)量增長，王英全等[2]預測2050 年中國老年人口達4.49 億，其中阿爾茨海默病患病人數(shù)將達到約3003 萬，為2015年患病人數(shù)的2.35 倍。AD 作為一種神經(jīng)退行性疾病，嚴重影響患者的心理、生理健康與生活質(zhì)量，給病人及其家庭帶來心理、生理負擔和經(jīng)濟問題，其患病人數(shù)的增長將是當前和未來中國社會需要面對的一個重要問題。

AD 患者在組織病理學上具有老年斑、神經(jīng)元纖維纏結、顆粒空泡變性和Hirano 小體形成等非特異性特征[3]，與正常衰老機體相比，AD 患者腦中的淀粉樣斑塊和神經(jīng)原纖維纏結異常大量地存在[4]。AD 致病機制復雜，受到遺傳和非遺傳因素影響，有β-淀粉樣蛋白（β-amyloid，Aβ）假說、Tau 蛋白異常磷酸化假說、神經(jīng)遞質(zhì)失調(diào)及神經(jīng)元死亡假說和長期炎癥損害假說等主流致病假說，表明AD 的成因并非由單一因素造成。基于神經(jīng)遞質(zhì)失調(diào)假說，臨床多采用多奈哌齊、他克林和卡巴拉汀等膽堿酯酶抑制劑改善AD 癥狀，雖然這些藥物具有緩解AD 癥狀的作用，但這些藥物均有作用靶點單一和副作用的缺點，不能用于日常預防[5]。AD 是一種退行性疾病，可逆性藥物的研究也未見報道，病程進展取決于前期預防和早、中期的緩解治療，近年來一些研究表明，飲食干預可能在預防阿爾茨海默病中發(fā)揮重要作用[6]。

茶葉作為傳統(tǒng)的健康飲料植物，具有潛在的神經(jīng)保護作用。流行病學研究發(fā)現(xiàn)飲用綠茶的次數(shù)與認知障礙患病率呈負相關[7]；另一項日本老年人基線調(diào)查及后期的隨訪調(diào)查分析中也發(fā)現(xiàn)，飲用綠茶可能有助于降低認知衰退風險[8]（表1）。在新加坡縱向老齡化研究中，一組華裔老年人數(shù)據(jù)分析則表明綠茶、紅茶和烏龍茶的飲用量與認知衰退呈負相關[9]（表1）。當前研究已經(jīng)證實茶葉預防阿爾茨海默病的潛力主要來源自茶多酚、茶氨酸和咖啡堿這三類功能成分對β-淀粉樣蛋白、神經(jīng)元纖維纏結等病因的調(diào)節(jié)[10-15]；此外，茶黃素、γ-氨基丁酸和茶皂素等物質(zhì)也對AD的病因具有調(diào)節(jié)作用[16-18]，表明茶葉不僅含有豐富的神經(jīng)保護功能成分，并且具有多靶點預防阿爾茨海默病的作用。因此，本文歸納總結茶葉中的主要功能成分在預防阿爾茨海默病方面的研究進展，闡述茶葉功能成分對阿爾茨海默病的多靶點預防機制。

表1 飲茶與阿爾茨海默病患病風險的聯(lián)系Table 1 The connection between drinking tea and Alzheimer disease

1 茶多酚與阿爾茨海默病

1.1 茶多酚抑制β-淀粉樣蛋白的合成

Aβ在腦組織老年斑中大量沉積是AD 形成的分子標志之一[19]。Aβ的沉積也被當前醫(yī)學界認為是AD 認知功能下降的主要誘因，它啟動了一系列下游的神經(jīng)毒性事件，包括氧化應激、炎癥因子表達增強和Tau 的過度磷酸化等，最終導致神經(jīng)元功能障礙和死亡[20-23]。茶多酚主要通過以兒茶素為主體的黃烷醇類物質(zhì)影響Aβ的關鍵生成步驟來限制Aβ的產(chǎn)生（圖1）。Aβ是由前體物質(zhì)β-淀粉樣前體蛋白（β-amyloid precursor protein，APP）水解生成，有兩個水解通路，第一個是通過β-分泌酶（β-site of APP cleaving enzyme, BACE）切割水解形成分泌型淀粉樣蛋白β（Secreted amyloid precursor proteinβ，sAPPβ）和β-C 末 端 片 段（β-C-terminal fragment,βCTF），再由γ-分泌酶切割水解βCTF 生成，其中切割APP 的β-分泌酶主要是BACE1[24-25]。Lee 等[10]研究表明，茶多酚中表沒食子兒茶素沒食子酸酯（（-）-epigallocatechin-3-gallate，EGCG）能夠劑量依賴性地降低AD 模型小鼠腦皮層及海馬體中β、γ-分泌酶的活性從而降低Aβ水平，并檢測到α-分泌酶的活性升高，其可能的機制調(diào)節(jié)方式為胞外調(diào)節(jié)激酶（Extracellular signal-regulated kinase，ERK）和核因子激活的B 細胞的κ-輕鏈增強（Nuclear factor kappa-B，NF-κB）途徑。EGCG 對BACE 活性的調(diào)節(jié)途徑也可能為過氧化物酶體增殖物激活受體-γ（Peroxisome proliferator-activated receptor-γ，PPARγ）途徑[26]。一項體外試驗則表明兒茶素對BACE1的抑制活性與兒茶素骨架C-2 沒食子基和C-3 沒食子酸酯部分有關[27]。此外，兒茶素能夠通過降低AD 模型小鼠γ-分泌酶含量以及改變γ分泌酶組分這兩種方式降低γ-分泌酶的活性[28]。

圖1 茶多酚影響Aβ 合成、降解和聚集的機制圖Fig.1 The mechanism of tea polyphenols affecting the synthesis, degradation and aggregation of Aβ

α-分泌酶是第二個APP 水解通路的關鍵酶，α-分泌酶能切割Aβ結構域的Lys687 和Leu688（Aβ的第16 和17 殘基）之間的APP695 位點，水解生成分泌型淀粉樣蛋白α（Secreted amyloid precursor proteinα, sAPPα）和α-C 末 端 片 段（α-C-terminal fragment,αCTF），αCTF 可以被γ-分泌酶切割，產(chǎn)生肽片段P3 和APP 胞內(nèi)結構域（APP intracellular domain, AID/AICD），從而避免Aβ的生成并且sAPPα具有神經(jīng)營養(yǎng)功能，能參與突觸的可塑性[24-25,29]。研究發(fā)現(xiàn)EGCG 能增強α-分泌酶活性，顯著增加可溶性sAPPα的釋放，其主要介導途徑為蛋白激酶C（Protein kinase C, PKC）[30]途徑，PKC 作為信號轉(zhuǎn)導主要介質(zhì)，在介導Tau 蛋白磷酸化和α-突觸核蛋白磷酸化方面也具有一定作用[31]。同樣，除了增加可溶性sAPPα，EGCG 還能增加神經(jīng)細胞黏附分子的表達來保護突觸可塑性[32]。EGCG 對α-分泌酶活性的提高主要來自于增強其主要功能組分解聚素金屬蛋白酶10（A disintegrin and metalloprotease 10,ADAM10）的表達[33]。沒食子酸（Gallic acid, GA）同樣也可以激活ADAM10，直接抑制BACE1 的活性，但是不影響ADAM10 或BACE1 的轉(zhuǎn)錄，并能緩解神經(jīng)炎癥，穩(wěn)定AD 模型小鼠腦氧化應激[34]。

此外，EGCG 也能降低小鼠海馬中APP 的表達從而對D-半乳糖誘導的AD 模型小鼠具有保護作用[35]，而EGCG 對APP 蛋白水平的降低歸因于對APP 翻譯的抑制，而非轉(zhuǎn)錄[36]。綜上所述，茶多酚在Aβ的上游生成方面具有重要的調(diào)節(jié)作用，一方面是作用于α、β和γ分泌酶這三類關鍵的Aβ生成限速酶來降低Aβ的表達水平，另一方面，對于Aβ合成前體物質(zhì)APP，茶多酚也具有抑制表達的作用。

1.2 茶多酚促進β-淀粉樣蛋白的降解

茶多酚能促進Aβ降解，但是在影響Aβ降解的機制方面，可能更為復雜。Aβ在體內(nèi)降解的過程受到多種肽酶和蛋白酶的影響，它們統(tǒng)稱為Aβ降解酶（Aβ-degrading proteases, AβDPs），雖然Aβ降解酶的種類和降解機制并未完全明確，但目前已有中性內(nèi)肽酶（Neprilysin, NEP）、胰島素降解酶（Insulin-degrading enzyme, IDE）和血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（Angiotensin-converting enzyme, ACE）等物質(zhì)被發(fā)現(xiàn)具有Aβ降解酶的功能[37]。如前文所述，EGCG 能通過影響ERK 通路調(diào)節(jié)APP 的三類水解酶，同樣，EGCG 也能影響星形膠質(zhì)細胞中ERK 通路以及胞內(nèi)磷脂酰肌醇激酶（Phosphatidylinositol-3-kinase, PI3K）/蛋白激酶B（Protein kinase B, Akt）介導的信號途徑來促進NEP 的分泌，產(chǎn)生Aβ的降解的作用，細胞內(nèi)另一Aβ降解酶IDE 的表達則不受影響；同時，該研究還發(fā)現(xiàn)兒茶素類物質(zhì)如表兒茶素（Epicatechin, EC）、表沒食子兒茶素（epigallocatechin, EGC）、表兒茶素沒食子酸酯（Epicatechin gallate, ECG）并不影響星形膠質(zhì)細胞中NEP 和IDE 表達[38]。但在EGCG 與脂肪肝小鼠胰島素抵抗的研究中證明EGCG 具有上調(diào)IDE 蛋白表達和酶活性的作用[39]。這表明茶葉中EGCG 能對小鼠NEP 進行調(diào)節(jié)，對小鼠腦中IDE的表達活性調(diào)控則可能具有更復雜的機制。此外，綠茶提取物也能特異性誘導SK-N-SH 細胞的NEP 活性，ACE 的活性則沒有發(fā)生明顯變化[40]。與綠茶提取物研究不同，一項體外研究證明兒茶素具有抑制ACE 活性的作用[41]；相較于正常人，AD 患者體內(nèi)ACE 含量較高，該物質(zhì)同時還與高血壓有關[42]，兒茶素或許能通過影響AD 患者體內(nèi)復雜的代償機制來降低ACE 的活性，保護AD 患者的神經(jīng)系統(tǒng)與心血管健康。以上研究表明茶多酚對NEP 具有調(diào)節(jié)作用，對其他AβDPs 的影響機制則有待進一步探究，而茶多酚對AβDPs 的復雜調(diào)節(jié)作用則源于Aβ降解酶種類較多和AβDPs 參與其他生理機制的影響。

1.3 茶多酚抑制β-淀粉樣蛋白的聚集

研究發(fā)現(xiàn)茶多酚具有抑制Aβ聚集和沉積的能力[43]，主要是通過影響Aβ聚集的兩個因素抑制Aβ的聚集和沉積，首先是破壞Aβ分子間的氫鍵、疏水鍵，其次是螯合金屬離子，最終阻止Aβ聚形成β-片層結構的淀粉樣纖維。Wang 等[44]結果表明氫鍵和疏水鍵都參與EGCG 與Aβ1-42之間的相互作用，且隨著EGCG/Aβ1-42比率的增加，主要相互作用逐漸從氫鍵轉(zhuǎn)移到疏水相互作用。除EGCG 能破壞氫鍵阻止Aβ構象變化外，EGC 也能通過插入Aβ疏水核心破壞Aβ纖維聚集，但EGCG 能力強于EGC，表明EGCG 的沒食子?；谄茐腁β1-42原纖維中具有關鍵作用[45]。其他兒茶素如沒食子兒茶素沒食子酸酯（Gallocatechin gallate, GCG）、ECG 也能抑制Aβ生成β片層結構和降解Aβ寡聚物，但其作用弱于EGCG，其中EGCG 分子官能團抑制Aβ1-42聚集和結構重塑的能力排序為沒食子?；緵]食子基＞同分異構體[46]。以上試驗表明EGCG 具有重要的抗Aβ聚集作用，但是在神經(jīng)母細胞瘤細胞（SH-SY5Y）中則發(fā)現(xiàn)與EGCG 相比，兒茶素沒食子酸酯（Catechin gallate, CG）和ECG 對SH-SY5Y 細胞抵抗Aβ聚集誘導的細胞毒性具有更強的保護作用[47]，這或許是相較于體外試驗，細胞中具有更復雜的分子機制所致。

茶多酚抑制Aβ的第二種主要方式是對金屬離子進行螯合。金屬離子是影響Aβ聚集的另一因素，Aβ作為一種金屬蛋白，能通過組氨酸和親水性氨基末端的酪氨酸殘基與金屬離子結合，促進β片層結構形成[48]。影響Aβ沉積的氧化還原金屬主要是Fe2+、Cu2+和Zn2+，并且這三種金屬離子在AD 患者大腦內(nèi)大量積累[49]。EGC 和ECG 能結合Cu2+和Zn2+，并通過減少ROS 的產(chǎn)生來調(diào)節(jié)Cu2+、Zn2+和Aβ1-40對小鼠神經(jīng)母細胞瘤Neuro-2a 細胞的神經(jīng)毒性，表明EGC 和ECG 能通過螯和金屬離子減輕Aβ低聚物和原纖維的毒性[50]。此外，F(xiàn)e2+能通過調(diào)節(jié)APP 的翻譯來控制APP 的活性水平[51]，而Aβ具有金屬螯和性，因此Aβ的沉積也是一種代償性神經(jīng)保護特性，能通過螯和Fe2+反饋調(diào)節(jié)APP 的生成[52]。EGCG則能通過鐵螯和的方式，劑量依賴地逐漸抑制APP序列基因的翻譯，降低APP 的生成[53]，并達到與Aβ競爭的作用從而降低Aβ的聚集。在EGCG 結合金屬離子后對Aβ結構的影響研究發(fā)現(xiàn)，結合Cu2+、Zn2+的Aβ中加入EGCG 能產(chǎn)生游離態(tài)Aβ聚集體，而未加入EGCG 的金屬結合Aβ中則會產(chǎn)生結構性Aβ聚集體[54]，表明EGCG 不僅能螯合游離態(tài)金屬離子，也能對結合金屬后的Aβ聚集進行影響。以上研究表明茶多酚能與Aβ競爭性結合金屬離子，阻止Aβ聚集以及降低APP 的生成，并在Aβ結合金屬離子后繼續(xù)抑制Aβ聚集體結合，從而防止Aβ沉積產(chǎn)生神經(jīng)毒性。

1.4 茶多酚抑制Tau 蛋白磷酸化與聚集

茶多酚對Tau 蛋白的過度磷酸化與聚集的抑制是另一種有效預防阿爾茨海默病機制。Tau 蛋白是一種參與微管形成與穩(wěn)定的多功能蛋白。在AD 患者大腦中Tau 蛋白被過度磷酸化，這些過磷酸化Tau 寡聚組裝成不溶性β-片層結構，再聚合成配對螺旋樣（Paired helical filaments, PHFs）結構，最終形成神經(jīng)原纖維纏結（Neurofibrillary tangles, NFTs）結構，影響神經(jīng)細胞微管結構的形成與穩(wěn)定，破壞突觸和神經(jīng)元功能[55-56]。同時，高磷酸化Tau 蛋白具有類似朊病毒傳播的特征，誘導神經(jīng)元和突觸毒性[57]。動物試驗表明茶多酚能改善岡田酸誘導的阿爾茨海默病大鼠的學習和記憶損傷并減少Tau 蛋白過度磷酸化[58]。同樣，在使用SAMP8 小鼠的試驗中，也觀察到EGCG 可以減少Tau 蛋白過度磷酸化[11]。另一項動物研究表明口服EGCG 不僅可降低Aβ的沉積，并能與腹腔注射的給藥方式一同調(diào)節(jié)小鼠磷酸化Tau 圖譜，使EGCG 組呈現(xiàn)出與空白組相似的磷酸化Tau 圖譜，從而改善小鼠的認知功能[43]。Lin 等[59]證明EGCG 處理可以通過減少c-Abl 激酶的核易位從而抑制糖原合成酶激酶3β（Glycogen synthase kinase-3β, GSK-3β）的活化，并通過該途徑增強APP 的水解從而降低Aβ水平。GSK-3β具有促進Tau 蛋白磷酸化的功能，能與磷酸酶2A（Protein phosphatase-2A, PP-2A）一起對Tau 蛋白進行調(diào)節(jié)，后者則具有介導Tau 脫磷酸化的能力[60]。也有研究表明EGCG 降低GSK-3β的磷酸化水平方式之一為減弱小鼠的海馬腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor, TNF-α）/c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase, c-JNK）信號傳導，并伴隨海馬胰島素受體底物-1（Insulin receptor substrate-1, IRS-1）Ser636 位點磷酸化水平的減弱，從而減輕AD 患者神經(jīng)中樞胰島素抵抗[61]。此外，EGCG 還能改變Tau 的三維結構，并能與假定的磷酸化位點結合，競爭并減少激酶的進入[62]。以上試驗證明茶多酚能降低Tau 蛋白磷酸化水平，其途徑可能是：通過影響Tau 磷酸化關鍵蛋白GSK-3β降低Tau 蛋白磷酸化水平；結合并改變Tau 蛋白的結構，競爭性降低激酶磷酸化Tau 蛋白的效果。

茶多酚抑制磷酸化Tau 蛋白形成NFTs 也與神經(jīng)自噬系統(tǒng)有關。細胞試驗表明，EGCG 也能夠通過增強兩種關鍵的自噬銜接蛋白NDP52 和p62 的mRNA 表達來增加磷酸化Tau 蛋白的清除，EGCG對自噬誘導的標志物微管相關蛋白1 輕鏈3（Microtubule associated protein1 light chain 3，LC3）Ⅱ/LC3Ⅰ則沒有影響[63]。但在另一項動物試驗中則表明P62與自噬活性呈負相關，EGCG 組則降低了P62 的表達；該試驗同時表明EGCG 能通過調(diào)節(jié)自噬功能相關的信號通路mTOR 提高ULK1、LC3Ⅱ/LC3Ⅰ表達，從而改善AD 導致的海馬自噬系統(tǒng)障礙，并伴隨Aβ沉積減少[64]。提示茶多酚調(diào)節(jié)神經(jīng)自噬系統(tǒng)不僅能降解磷酸化Tau 纖維，或許也能加快自噬體對Aβ的吞噬。

與影響Aβ類似，茶多酚也具有抑制過磷酸化Tau 蛋白聚集的作用，一方面是通過與Tau 蛋白結合，抑制聚集；另一方面是降低Tau 蛋白的R3 結構域基因表達。在體外試驗中，低濃度EGCG 能抑制片段Tau（His-K18ΔK280）形成β片層結構的有毒低聚物，從而減輕Tau 聚集的神經(jīng)細胞毒性[65]。EGCG不僅能通過多位點與Tau 蛋白進行結合，抑制Tau蛋白聚集，也能分解和清除成熟的Tau 原纖維，從而干擾Tau 蛋白形成PHFs 結構；同時，在Tau/EGCG濃度為1/10 的情況下無法檢測到Tau 的核磁共振信號，證明EGCG 對Tau 蛋白具有較強的結合力[66]。也有研究報道，兒茶素中GA 通過與R3 結構域結合實現(xiàn)抑制Tau 蛋白聚集的功能，而R3 結構與是Tau 聚合過程中產(chǎn)生的PHFs 的核心[67]。EGCG 也可以通過抑制雙底物特異性酪氨酸磷酸化調(diào)節(jié)激酶A（Dual specificity tyrosine-phosphorylation-regulated kinase 1A, DYRK1A）方式來對Tau 外顯子10（這是一個調(diào)節(jié)R3 結構域和R4 結構域的表達的基因）的選擇性剪切進行調(diào)控，降低R3 結構域的表達水平[68]。

1.5 茶多酚抑制乙酰膽堿降解

AD 的病因之一是由于大腦膽堿能系統(tǒng)失調(diào)，乙酰膽堿（Acetylcholine, Ach）水平下降，導致信號傳導能力下降[69]。ACh 作為一種神經(jīng)遞質(zhì)，能特異性地作用于各類膽堿受體，其裂解酶主要是乙酰膽堿酯酶（Acetylcholinesterase, AChE）和丁酰膽堿酯酶（Butyrylcholinesterase, BuChE）[70]。研究表明茶多酚具有改善AD 患者膽堿能缺乏的潛力。Kim 等[71]用東莨菪堿誘導的小鼠模型驗證了茶多酚對AChE具有抑制作用。Okello 等[72]從綠茶中分離了四種兒茶素EC、EGC、ECG 和EGCG，發(fā)現(xiàn)EGCG 是唯一對AChE（P＜0.01）和BuChE（P＜0.01）具有統(tǒng)計學意義的競爭性抑制作用的化合物，并測出IC50值分別為0.0148μmol/mL 和0.0251μmol/mL。與EC、EGC、ECG 相比，EGCG 所需的與AChE 和BChE 結合的能量最低，分別約為-14.45 和-13.30 kcal/mol[73]。以上研究表明，兒茶素對膽堿能的調(diào)控取決于EGCG的含量。

1.6 茶多酚抑制阿爾茨海默病中氧化應激和長期炎癥

氧化應激（Oxidative stress, OS）是阿爾茨海默病不可或缺的病理現(xiàn)象。相較于正常人，AD 患者大腦更易產(chǎn)生大量的活性氧自由基（Reactive oxygen species, ROS），其主要來源之一為Aβ和過量金屬離子導致氧化還原體系失衡，從而造成脂質(zhì)、蛋白質(zhì)過氧化，損傷神經(jīng)元[21-22,74]。過量的ROS 不僅破壞大腦正常的生理代謝，其脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物如4-羥基壬烯醛（4-Hydroxynonenal, HNE）可顯著提高BACE的水平[75]，進一步提高Aβ的表達水平。茶多酚是經(jīng)典的抗氧化性物質(zhì)，除了具有金屬螯合性以外，Shimmyo 等[76]的研究表明EGCG 可以劑量依賴性地減少Aβ誘導的BACE-1 和ROS 的水平，從而破壞Aβ和OS 之間的負循環(huán)，保護神經(jīng)系統(tǒng)。此外，也有研究報道低濃度的EGCG 能通過海馬神經(jīng)元中的抗氧化反應元件（Antioxidant response element,ARE）/核因子E2 相關因子2（Nuclear factor erythroid 2-related factor 2, Nrf2）途徑誘導血紅素加氧酶-1 的活性，保護神經(jīng)元免受不同氧化損傷模式的影響[77]。退化組織和高度不溶性異常物質(zhì)的沉積是經(jīng)典的炎癥刺激物，同樣，在AD 患者的大腦中，高度不可溶性的Aβ沉積、NFTs 和受損的神經(jīng)元及神經(jīng)突觸為炎癥提供了明顯的刺激[23]。AD 患者的炎癥發(fā)生伴隨著膠質(zhì)細胞的活化、炎癥細胞因子釋放和氧化應激，最終導致神經(jīng)元變性和損傷，而膠質(zhì)細胞的活化，炎癥因子的釋放和氧化應激也將進一步促進Aβ的生成與沉淀[78-79]，表明AD 患者體內(nèi)的炎癥機制是高度的相互作用而非孤立發(fā)生。茶多酚具有明顯的抗炎作用。在脂多糖和Aβ聯(lián)合誘導的BV2 小膠質(zhì)細胞炎癥反應中發(fā)現(xiàn)EGCG 能通過調(diào)控半胱氨酸蛋白酶（Caspase-11）降低NLRP3 炎性小體表達，從而降低促炎因子白介素-1β（Interleukin-1β, IL-1β），IL-18 的轉(zhuǎn)錄、表達和分泌水平[80]。在另一項試驗中，EGCG治療不僅抑制脂多糖誘導的小鼠Aβ、APP 和BACE表達，還抑制星形膠質(zhì)細胞活化、細胞因子升高和一些炎癥蛋白如誘導型一氧化氮合酶和環(huán)氧合酶-2 的增加，同時，在體外培養(yǎng)的星形膠質(zhì)細胞試驗中表明EGCG 還能通過抑制神經(jīng)炎相關細胞因子的釋放來減少Aβ生成[81]。在APP/PS1 小鼠試驗中進一步證明了EGCG 明顯減輕了小膠質(zhì)細胞活化水平，降低促炎因子IL-1β和增加抗炎因子IL-10、IL-13，并觀察到Aβ斑塊減少[82]，說明茶多酚的抗炎作用主要表現(xiàn)在對炎癥因子的調(diào)節(jié)方面。

1.7 茶多酚具有修復線粒體和抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激的功能

線粒體功能障礙是發(fā)生在AD 患者腦內(nèi)的另一生理狀態(tài)，而線粒體功能障礙可能是AD 病理生理學級聯(lián)反應的基本啟動者[83]。有研究表明EGCG 具有線粒體修復能力，能使分離自海馬、皮質(zhì)和紋狀體的線粒體呼吸頻率、線粒體膜電位、ROS 產(chǎn)生和ATP 水平恢復50%到85%[84]。茶多酚和花青素的協(xié)同治療能改善D-半乳糖誘導的大鼠神經(jīng)細胞線粒體結構破壞，并調(diào)控線粒體凋亡途徑相關蛋白B 淋巴細胞瘤-2（B-cell lymphoma-2, bcl-2）、bcl 相關蛋白（Bcl associated x protein, Bax）、動力相關蛋白1（Dynamin-related protein 1, DRP1）和視神經(jīng)萎縮蛋白1（Optic atrophy 1, Opa1）的表達，從而修復神經(jīng)元損傷，改善記憶[85]。AD 中神經(jīng)元的死亡原因之一是Aβ沉積誘導的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激，幾乎所有的蛋白都在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中折疊修飾，應激則會導致蛋白未折疊或錯誤折疊[86]。而Du 等[87]通過體內(nèi)外試驗，發(fā)現(xiàn)EGCG能劑量依賴地降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激關鍵蛋白葡萄糖調(diào)節(jié)蛋 白78（Glucose regulated protein 78, GRP78）、C/EBP 環(huán)磷酸腺苷反應元件結合轉(zhuǎn)錄因子同源蛋白（C/EBP homologous protein, CHOP）、裂解的半胱氨酸蛋白酶12（Cleaved-caspase-12）和Cleaved-caspase-3的表達，并同時降低了衣霉素和毒胡蘿卜素這兩種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激激活劑的細胞毒性，表明EGCG 具有抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)異常超微結構腫脹的能力，保護了小鼠神經(jīng)系統(tǒng)。

1.8 茶多酚的生物利用度開發(fā)

如前文所述，茶多酚將是預防阿爾茨海默病的有利候選物質(zhì)之一，但考慮到人體腸道吸收和血腦屏障等固有的不穩(wěn)定因素對其生物利用度和有效性的限制，目前對于提高茶多酚功效的開發(fā)分為三類：衍生物開發(fā)、納米技術和協(xié)同作用。衍生物的開發(fā)有利于提高作用靶點精度，兒茶素衍生物具有改善小鼠神經(jīng)母瘤細胞N2a 細胞的形態(tài)和抑制Tau 蛋白聚集的能力，其中，間苯三酚兒茶素效果高于表鄰苯三酚兒茶素和鄰苯三酚兒茶素[88]。在納米技術方面，相較于游離EGCG，Cano 等[89]開發(fā)出雙藥負載的聚乙二醇化PLGA 納米顆粒（EGCG/AA NPs）能在小鼠體內(nèi)顯示出更高的穩(wěn)定性，降低Aβ活性并促進突觸素增加。Smith 等[90]開發(fā)的納米脂質(zhì)EGCG 顆?？蓪weAPP N2a 細胞的α-分泌酶水平提高91%，效果是口服游離EGCG 的2 倍。楊鵬等[91]則將EGCG應用于納米遞釋系統(tǒng)，開發(fā)出表面修飾RD2 肽的NP/EGCG（RD2-NP/EGCG），發(fā)現(xiàn)RD2-NP/EGCG能濃集于海馬和大腦皮質(zhì)，顯著降低AD 模型小鼠腦中炎癥因子TNF-α和IL-1β水平，修復神經(jīng)元損傷，且無器官毒性。協(xié)同作用也將在增加茶多酚生物利用度方面發(fā)揮作用。除前文所提到的茶多酚與花青素外，EGCG 和阿魏酸的協(xié)同作用也增強了對小鼠大腦的Aβ水平、沉積和相關分泌酶的調(diào)節(jié)效果[92]。EGCG 與運動也能協(xié)同提高小鼠記憶能力，降低小鼠皮質(zhì)層和海馬中可溶性Aβ的水平[93]。EGCG 與魚油的協(xié)同作用則表明，與單獨使用EGCG 相比，魚油能改善EGCG 的生物利用度[94]。

2 茶氨酸

2.1 茶氨酸對Aβ、Tau 和膽堿能系統(tǒng)的影響

茶氨酸是茶樹中特有的氨基酸，具有神經(jīng)保護功能，也能對Aβ、Tau 和膽堿能系統(tǒng)進行影響。陽衡[12]的研究中觀察到茶氨酸能明顯降低SAMP8 小鼠腦組織的Aβ1-42活性，減少皮層和海馬Aβ1-42的斑塊數(shù)量，并檢測到茶氨酸能降低BACE1 的基因和蛋白的表達。L-茶氨酸可顯著抑制小鼠Tau 蛋白Ser199，Ser202 和Ser396 位點的過度磷酸化，并通過降低GSK-3β的活性抑制Tau 的過度磷酸化和鎘誘導的Tau 細胞毒性[13]。在東莨菪堿誘導的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，茶氨酸能夠抑制AChE 的活性[95]。以上試驗表明茶氨酸具有抑制Aβ表達和聚集、Tau 蛋白磷酸化以及調(diào)節(jié)膽堿能的能力，但與茶多酚相比，更為深入的機制則有待進一步研究。

2.2 茶氨酸抑制氧化應激水平和炎癥損傷

在抑制氧化應激方面，Kim 等[96]研究發(fā)現(xiàn)L-茶氨酸不僅降低小鼠大腦Aβ的含量，還能抑制Aβ誘導的氧化應激所激活的ERK1/p38、絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase, MAPK）和NK-kB 通路，減少蛋白和脂質(zhì)氧化損傷，從而保護神經(jīng)系統(tǒng)?；钚缘╮eactive nitrogen species, RNS）的產(chǎn)生也以類似ROS 的方式參與了氧化應激，一氧化氮（NO）在哺乳動物體內(nèi)由一氧化氮合酶家族產(chǎn)生，能介導蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)亞硝基化，損害突觸和神經(jīng)元[97]。而L-茶氨酸能在穩(wěn)定表達的SH-SY5Y 細胞中顯著抑制L-谷氨酸誘導的N-甲基-D-天冬氨酸受體活化、c-Jun N 末端激酶和caspase-3 的活化，并減少NO 的產(chǎn)生，這是由于L-茶氨酸降低誘導型一氧化氮合酶和神經(jīng)元一氧化氮合酶的蛋白水平所致[98]。在木犀草素和茶氨酸的研究中發(fā)現(xiàn)兩者協(xié)同能更好地改善海馬體胰島素抵抗、促進GSK-3β磷酸化和降低Tau 蛋白磷酸化水平，而在炎癥因子的調(diào)節(jié)方面，茶氨酸單獨使用更能降低炎癥相關因子TNF-α和IL-1β的表達，從而改善記憶功能[99]。

2.3 茶氨酸改善多巴胺功能障礙與線粒體損傷

其他不同程度的多巴胺功能障礙也可能發(fā)生在阿爾茨海默病的各個階段[100]。而L-茶氨酸可促進海馬突觸傳遞并減少雙脈沖易化，這些作用能被N-甲基-D-天冬氨酸受體和多巴胺D1/5 受體的拮抗劑以及選擇性蛋白激酶A（Protein kinase A，PKA）抑制劑阻斷，表明L-茶氨酸能通過多巴胺激活D1/5 受體-PKA 途徑，改善AD 小鼠的記憶力和海馬長時間增強作用（Long-term potentiont, LTP）損傷[101]。此外，L-茶氨酸能顯著調(diào)控Aβ的積累導致的線粒體融合蛋白1（Mitofusion-1, Mfn1）和Mfn2 異常表達[102]，證明茶氨酸具有改善多巴胺功能障礙和保護線粒體的功能。

3 咖啡堿

3.1 咖啡堿抑制Aβ 的合成與聚集

茶葉生物堿包括咖啡堿、可可堿和茶堿。其中，咖啡堿作為一種腺苷A2A 受體拮抗劑，能夠預防Aβ引起的記憶功能障礙[103]，并且在APPswe 小鼠試驗中能劑量依賴性地降低海馬中Aβ1-42、早老蛋白-1（Presenilin-1, PS1）和BACE1 的水平，從而保護大腦認知功能[14]。一項綠茶提取物的研究表明，茶葉生物堿、兒茶素和茶氨酸均能增強細胞NEP 活性，其中相較于可可堿、茶堿和茶氨酸，咖啡堿更能增強AβDPs 中NEP 活性，其機制可能與生物堿提高細胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷水平有關[104]，而環(huán)磷酸腺苷水平的升高具有延緩阿爾茨海默病進展的治療潛力[105]。在分子動力學模擬試驗中，咖啡堿能夠破壞Aβ聚集形成的β片層結構[106]。Du 等[107]研究中觀察到紫鵑普洱茶提取物中咖啡堿、兒茶素和前花青素能不同程度延緩線蟲麻痹，Aβ的聚集會導致線蟲麻痹，進一步佐證了咖啡堿具有抑制Aβ聚集的作用。

3.2 咖啡堿降低Tau 蛋白磷酸化、調(diào)節(jié)氧化應激與炎癥損傷

一些體內(nèi)試驗表明咖啡堿能夠降低GSK-3β的磷酸化[15]，但在一項咖啡堿抑制Tau 蛋白磷酸化的綜合性研究表明，長期攝入咖啡堿能夠降低小鼠海馬Tau 蛋白的磷酸化與水解，其機制可能與咖啡堿提高磷酸酶PP-2A 及其受體腺苷A2A 受體的活性有關，而與GSK-3β無關；此外，該研究的結果還表明咖啡堿能夠降低相關的炎性趨化因子（CCl4、CCl5和TNF-α）及一些氧化應激相關蛋白（Nrf2，Mn-SOD和興奮性氨基酸轉(zhuǎn)運體）的表達[108]。綜上，咖啡堿能降低Tau 蛋白磷酸化，并對機體氧化應激、炎癥損傷進行調(diào)節(jié)，保護神經(jīng)系統(tǒng)。

3.3 咖啡堿與膽堿能系統(tǒng)

咖啡因具有促進乙酰膽堿釋放的功能[109]。在膽堿酯酶的影響方面，咖啡堿能直接與膽堿酯酶抑制劑非競爭性的結合AChE 和BuChE，抑制乙酰膽堿的降解，但相對于AChE，咖啡堿抑制BuChE 的作用非常弱，這可能是由于與BuChE 相比，咖啡堿更易與AChE 的Trp86 位點作用，并可以被Tyr337 穩(wěn)定[110]。此外，對于乙酰膽堿受體（acetylcholinereceptors,AChR），咖啡堿具有低濃度活化AChR 和高濃度阻滯AChR 離子通道的雙重作用[111]。

4 其他物質(zhì)

除了茶多酚、茶氨酸、咖啡堿和花青素外，γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid, GABA）、茶黃素、茶山奈苷B 和茶皂素等茶中所含物質(zhì)也能對AD 病因進行干預，保護神經(jīng)系統(tǒng)。

茶葉因加工工藝的不同，導致成品茶葉功能成分有一定區(qū)別，在用金觀音茶樹品種制成的白茶、綠茶、烏龍茶和紅茶對Aβ處理的PC12 細胞進行試驗，發(fā)現(xiàn)不同類型茶葉對Aβ聚集體的形成均有抑制作用，其中，白茶的EGCG 和ECG 明顯低于綠茶，但白茶中γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid, GABA）和谷氨酰胺的水平遠遠高于其他茶類[16]。GABA作為一種神經(jīng)遞質(zhì)，研究表明AD 患者大腦中GABA的含量基本呈減少趨勢[112]，而茶葉中所含的GABA能對AD 患者的神經(jīng)遞質(zhì)缺乏具有補充作用。

目前研究中茶黃素、茶山奈苷B 和茶皂素的研究以抑制Aβ的沉積和調(diào)節(jié)乙酰膽堿水平為主。茶黃素并非茶鮮葉次生代謝物，是紅茶加工中茶多酚的氧化產(chǎn)物。研究表明茶黃素能有效下調(diào)小鼠大腦中β、γ-分泌酶的活性，升高ADAM10 蛋白表達水平從而提高α-分泌酶活性，以及提高Aβ降解酶NEP 和IDE 的活性水平，最終減少Aβ的產(chǎn)生和低聚沉積[17]。茯磚茶中發(fā)現(xiàn)一種新型的多功能化合物，名為茶山奈苷B，不僅能降低β-分泌酶活性，且能與Aβ1-42低聚物結合并阻斷Aβ向β折疊的構象轉(zhuǎn)變[113]。近期也有研究報道茶樹種子中茶皂素E1 能通過調(diào)節(jié)β-、γ-和α-分泌酶以及激活NEP 和IDE 活性降低Aβ的濃度，還具有抑制乙酰膽堿酯酶活性的雙重作用[18]。除以上單體物質(zhì)，一項研究表明綠茶能通過抑制APP 裂解、激活膠質(zhì)細胞和抑制炎癥反應，以及減少突觸丟失來保護神經(jīng)系統(tǒng)[114]。茶樹種子、種皮和茶籽油也被報道具有膽堿酯酶抑制活性，這與種子、種皮也檢出具有咖啡堿，沒食子酸和其他酚類等物質(zhì)有關[115-116]。另外，綠茶香氣提取物也被報道能延緩Aβ聚集誘導的線蟲麻痹[117]。

5 總結與展望

阿爾茨海默病是并非由單一機制導致的年齡依賴性疾病，致病因素復雜且相互聯(lián)系、相互促進，涉及多種細胞、物質(zhì)和分子機制。例如Aβ沉積和磷酸化Tau 蛋白之間相互促進，其間又導致膽堿能損傷、氧化應激、炎癥損傷、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)線粒體功能受損等，而這些下游病因又反饋調(diào)節(jié)促進Aβ沉積和NFTs 的生成，加重AD 病程。茶葉功能成分來源于茶樹次生代謝產(chǎn)物和加工轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，能對AD 進行干預，是十分有潛力的AD 預防性植物，綜上，其總體作用主要有以下幾個方面（圖2）：降低Aβ的生成水平，主要是通過降低APP 生成、調(diào)節(jié)α、β和γ分泌酶三類關鍵酶和AβDPs 來降低Aβ活性水平；抑制Aβ的沉積，一方面具有直接破壞Aβ氫鍵和疏水鍵的能力，另一方面能螯合金屬離子來抑制Aβ低聚；通過影響Tau 的激酶和磷酸酶從而干擾Tau 磷酸化，直接與磷酸化Tau 進行結合、間接影響相關蛋白從而改變Tau 蛋白結構抑制聚集；結合膽堿酯酶從而降低乙酰膽堿的降解；抵抗氧化應激和炎癥；調(diào)節(jié)多巴胺功能和修復線粒體障礙等，表明茶葉功能成分能關鍵性地對AD 多種病因進行影響與調(diào)節(jié)，多靶點綜合保護大腦神經(jīng)系統(tǒng)，從而預防阿爾茨海默病。

圖2 茶葉功能成分調(diào)控AD 關鍵病因機制圖Fig.2 Schematic diagram of the tea functional ingredients regulating key pathogenic factor of AD

在調(diào)節(jié)AD 病因方面，茶葉功能成分多目前多集中于抑制Aβ聚集沉積，其次是NFTs 和神經(jīng)遞質(zhì)調(diào)節(jié)。茶葉功能成分與一些AD 相關的次級反應和物質(zhì)之間的影響也值得研究。最近有試驗表明，Aβ能否誘導炎癥或許是AD 病情發(fā)展中的關鍵因素之一[120]，而茶多酚，茶氨酸和咖啡堿擁有抗炎作用。雖無茶黃素、茶皂素等物質(zhì)直接抑制Aβ或Tau蛋白等因素導致的神經(jīng)炎癥試驗證據(jù)，但茶黃素、茶皂素同樣具有抵抗炎癥的潛力[121-122]。除炎癥反應以外，氧化應激、胰島素抵抗、環(huán)磷酸腺苷水平等因素同樣促進AD 發(fā)展。隨著AD 本身研究的深入，研究茶葉功能成分與這些下游因素的關系有利于更深入探明茶葉對AD 的多靶點保護機制。在茶葉功能成分方面，當前研究多集中于茶多酚中的EGCG，其他功能成分與這些關鍵上下游病因之間則研究不足，需要更多的試驗研究。此外，參考當前茶多酚的功能開發(fā)，其他單體茶葉功能成分在進一步發(fā)掘和探明其對AD 的機制后，也可用于分子衍生技術、納米技術和協(xié)同作用研究。其中，分子衍生和納米技術將是精確茶葉功能成分作用靶點，提高茶葉功能成分生物利用度的解決方案之一。除茶葉功能成分單體之間協(xié)同作用外，研究茶葉及其功能成分和其他物質(zhì)、行為的協(xié)同作用也將進一步證明日常飲茶具有AD預防效果，拓展茶的應用范圍。

綜上所述，茶葉功能成分豐富，來源于茶樹自身次生代謝產(chǎn)物和茶葉加工轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，具有預防阿爾茨海默病的潛力，能綜合影響AD 關鍵的病因。AD 又是一種慢性退行性疾病，茶作為一種健康飲品，日常飲用有助于預防阿爾茨海默病，結合當前納米技術以及阿爾茨海默病研究的深入，茶將具有廣闊的應用前景。