茶多糖和茶多酚對糖尿病的協同防治作用

李星亞，汪東風，王林戈，徐瑩

（中國海洋大學食品科學與工程學院，山東青島 266003）

糖尿病（Diabetes 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、蛋白質等代謝障礙，還可誘發DM 腎病、DM 性心肌病、眼疾、病足等多種并發癥[1]。DM 的治療主要集中在口服化學合成降血糖藥物和注射胰島素治療，但是二者都存在嚴重的毒副作用[2-3]且不能有效預防并發癥。尋找一種天然抗DM 物質，成為DM 防治領域亟待解決的問題。

近年來，綠茶防治DM 及其并發癥的功效日益得到人類關注。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。本文在當前研究的基礎上針對TPS 和TP協同作用防治DM 方面進行了系統的闡述，為茶葉在防治DM 方面的進一步開發利用提供依據。

1 綠茶對糖尿病的防治

古代中醫《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。”我國和日本民間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。福建省泉州人民醫院蔡鴻恩醫師采用70 年以上的老茶樹，制成“宋茶”，對10 例DM 患者進行治療觀察，有效率達70%以上[4]。20 世紀80 年代日本學者清水岑夫用冷水、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行實驗，發現服茶葉冷水浸提物的老鼠，血糖明顯下降，下降率達40%[5]。日本流行病學實驗表明，連續5 年每天飲用6 杯綠茶，II 型DM 發病率會降低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。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現。近年研究表明在防治DM 及其并發癥方面，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]。陳月平等發現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，發現TP 能顯著降低DM 大鼠的血糖，提高血清胰島素水平[12]。孫權等給DM 大鼠飼喂添加TP 的飼料，檢測血清及肝臟相關指標，結果顯示TP 對DM 大鼠具有抗氧化作用，對DM 及其并發癥的發生及發展有防治作用[13]。

目前關于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可。就目前TP 防治DM機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[14]、提高胰島素敏感性[15]、抑制腸道葡萄糖運轉載體[16]和相關酶類[17]的活性以及抗氧化作用[18]等機理來實現的。

2.2 茶多糖與糖尿病

近年，TPS 成為繼TP 后又一種極具開發價值的藥理成分，關于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 年代清水岑夫又進一步證實茶葉治療DM 的藥理成分為TPS[20]。Wang DF 等研究發現與一級綠茶相比，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，發現各種茶類TPS 對DM 小鼠都有顯著或極顯著的降血糖作用，其中綠茶TPS 具有明顯的量效關系[22]。吳建芬等發現預防性的給予小鼠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]。王莉英等發現TPS能明顯緩解DM 小鼠“三多一少”癥狀，并呈現量效關系[24]。Chen HX 等發現綠茶TPS 作為一種潛在抗氧化劑，能顯著抑制自由基和脂質過氧化，并顯著提高超氧化物歧化酶活性[25]。

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

3 茶多糖和茶多酚對糖尿病的協同防治作用

目前，關于TPS 和TP 單獨防治DM 的報道已經屢見不鮮，人們做了大量的實驗來探索了它們防治DM 方面的作用及其機理。但是。從某種意義上來說，綠茶可看成一種“復方”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[30-33]。由于TPS 純品難以得到，這些活性成分通常與TPS 結合在一起出現在粗TPS 產品中。這就為茶葉降血糖的作用模式和作用機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 的協同作用。關于茶葉防治DM 方面，近幾年汪東風研究室做了以下系列相關研究。

3.1 粗茶多糖對四氧嘧啶誘導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16.3%、TP 9.2%、TPS 34.5%）、粗TPS（蛋白質8.3%、TP4.6%、TPS62.6%）和純TPS（蛋白質3.5%和TPS90.3%，TP 未檢出）處理四氧嘧啶誘導的DM 小鼠，結果發現，粗TPS 處理組DM 小鼠空腹血糖值最低[34]（圖1）。

圖1 結果還表明，TPS 降血糖效果并不隨著純度增加而提高，反而是粗TPS 達到了更為理想的效果，提示可能是粗TPS 中TP 和TPS 間有協同作用的結果。這為多靶點、多層次綜合防治DM 提供了研究依據，為協同作用的進一步研究奠定了重要基礎。

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胞的協同保護作用

目前，國內外相關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，兩者對胰島細胞的協同保護作用還未見報道。本研究室王林戈等結合目前的研究現狀，針對同室周小玲的研究結果，采用純品TPS 和純品EGCG 對MIN6 胰島細胞進行干預培養，檢測胰島素分泌功能、線粒體膜電位（Mitochondrial membrane potential，△ψm）等指標，觀察TPS和EGCG 對鏈脲佐菌素（streptozotocin，STZ）誘導細胞損傷的協同保護作用，并探討相關機理[35]。

結果發現（圖2），TPS-500 μg/mL、EGCG-10 μg/mL、TPS-50+EGCG-1.0 μg/mL 都能夠顯著恢復STZ 損傷MIN6 細胞的葡萄糖刺激胰島素分泌功能。其中TPS-50+EGCG-1.0 μg/mL 干預組的效果最佳，體現了低劑量TPS 和EGCG 的協同療效。

圖2 不同劑量TPS、EGCG 和TPS+EGCG 對STZ 損傷細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系已成為亞細胞水平研究的一大熱點。線粒體不僅是能量產生的主要場所，還與ROS 的產生、細胞凋亡進程的調控有關，對維護細胞的正常生理功能起著重要作用。圖3 顯示，STZ 極顯著降低細胞△Ψm（P＜0.01），進而誘導細胞凋亡。TPS-500 μg/mL 干預組（P＜0.05）和EGCG-10 μg/mL干預組（P＜0.01）能顯著或極顯著抑制細胞△Ψm 的降低，從而抑制細胞凋亡。TPS+EGCG 混合組效果均達到顯著水平，其中TPS-50+EGCG-1.0 μg/mL 組合處理的細胞△Ψm 升高極顯著（P＜0.01），幾乎恢復到正常水平，顯著優于相同劑量下TPS 和EGCG 單獨干預組，證實是低劑量TPS 和EGCG 共同作用的結果。

圖3 不同劑量TPS、EGCG 和TPS+EGCG 對STZ 損傷MIN6 細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 誘導損傷的MIN6 細胞具有顯著的保護作用，可能機制是清除ROS，保護線粒體功能，減輕細胞的氧化應激，達到抗細胞凋亡的目的。從細胞水平上明確了TP 和TPS 對DM 有協同防治作用。

3.3 茶多糖和茶多酚對SD 糖尿病大鼠的協同防治作用

為進一步證明TPS 和TP 在防治DM 方面的協同作用，最近李星亞等在前期細胞實驗的基礎上又進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果也表明，TPS 和TP 在防治DM 方面有協同作用。

表1 結果還表明，TPS 和TP 配比后在控制血糖方面表現出與藥物格列本脲相當甚至優于格列本脲的防治效果，在控制FPG、葡萄糖AUC 等相關指標方面，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 的合理配比關系以及它們之間的協同效應有關。

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TPS 和TP 對DM 的協同防治作用，分別在細胞水平和動物水平上得到證實，相關的防治機理有待進一步的研究，此研究為DM 的防治和茶葉的綜合開發利用提供了依據。

[1]Scheen AJ.From Obesity to Diabetes：Why,When and Who?[J].Acta Clin Belg,2000,55：9-15

[2]Corti MC,Guralnik M,Salive ME,et al.HDL Cholesterol Predicts Coronary Heart Disease Mortality in Older Persons[J].JAMA,1995,274：539-544

[3]Ravi K,Ramachandran B,Subramanian S.Protective Effect of Eugenia Jambolana Seed Kernel on Tissue Antioxidants in Streptozotocin InducedDiabeticRats[J].Biologicalandpharmaceuticalbulletin,2004,27：1212-1217

[4]蔡鴻恩.茶葉治療糖尿病療效觀察報告[J].茶葉通報,1982,1：19

[5]清水岑夫.從茶葉中制取糖尿病的藥物為例探討茶葉血糖作用[J].茶(日).1987(3)：24

[6]Iso H,Date C,Wakai K,et al.The relationship between green tea and total caffeine intake and risk for self-reported type 2 diabetes among Japanese adults[J].Ann Intern Med,2006,144(8)：554-562

[7]Wang DF,Wang CH,Li J,et al.Components and activity of polysaccharides from coarse tea[J].J Agric Food Chem,2001,49(1)：507-510

[8]lsigaki K,Takakuwa T,Takeo T,et al.Anti-diabetes mellitus effect of water-soluble tea polysaccharide Proceedings of International Symposium on Tea[J].Science,1991,8：240-242

[9]Babu PVA,Sabitha KE,Shyamaladevi CS.Effect of green tea extract on advanced glycation and cross-linking of tail tendon collagen in streptozotocin induced diabetic rats[J].Food Chem Toxicol,2008,46(1)：280-285

[10]Sabu MC,Smitha K,Kuttan R.Anti-diabetic activity of green tea polyphenols and their role on reducing oxidative tress in experimental diabetes[J].J Ethnopharmacol,2002,83(1/2)：109-116

[11]陳月平,湯圣興,俞國華,等.茶多酚對鏈脲佐菌素糖尿病大鼠降血糖作用[J].皖南醫學院學報,2003,22(3)：161-162

[12]丁仁鳳,何普明,揭國良.茶多糖和茶多酚的降血糖作用研究[J].茶葉科學,2005,25(3)：219-224

[13]孫權,尹學哲,全吉淑,等.茶多糖對糖尿病大鼠的抗氧化作用[J].食品研究與開發,2007,28(6)：9-11

[14]Anton S,Melville L,Rena G.Epigallocatechin gallate (EGCG)mimics insulin action on the transcription factor FOXO1a and elicits cellular responses in the presence and absence of insulin[J].Cellular Signalling,2007,19(2)：378-383

[15]Waltner-Law ME,Wang XL,Law BK,et al.Epigallocatechin gallate,a constituent of green tea,represses hepatic glucose production[J].J Biol Chem,2002,277(38)：34933-34940

[16]Kobayashi Y,Suzuki M,Satsu H,et al.Green tea polyphenols inhibit the sodium-dependent glucose transporter of intestinal epithelial cells by a competitive mechanism[J].J Agric Food Chem,2000,48(11)：5618-5623

[17]Matsumoto N,Ishigaki F,Ishigaki A,et al.Reduction of blood glucose level by tea catechin[J].Biosci Biotechnol Biochem,1993,57(4)：525-527

[18]Moon HS,Lee HG,Choi YJ,et al.Proposed mechanisms of (-)-epigallocatechin-3-allate for anti-obesity[J].Chem Biol Interact,2007,167：85-98

[19]Isiguki K,Takakuwa T,Takeo T,et al.Anti-diabetics mellitus effect of water-soluble tea polysaccharide[C].In Proceedings of International Symposium on Tea Science.Shizuka,Japan：The Organizing Committee of ISTS,1991：204-241

[20]清水岑夫(劉維華譯).探討茶葉中的降血糖作用以從茶葉中提取抗糖尿病藥物[J].國外農學-茶葉,1987(3)：38-40

[21]Wang DF,Wang CH,Li J,et al.Components and Activity of Polysaccharides from Coarse Tea[J].J Agric Food Chem,2001,49(1)：507-510

[22]倪德江,謝筆鈞,宋春和.不同茶類多糖對實驗型糖尿病小鼠治療作用的比較研究[J].茶葉科學,2002,22(2)：160-163

[23]吳建芬,馮磊,張春飛,等.茶多糖降血糖機制的研究[J].浙江預防醫學,2003,15(9)：10-13

[24]王莉英,俞茂華,陳蔚.茶多糖對NOD 小鼠1 型糖尿病的預防作用[J].中華內分泌代謝雜志,2006,22(5)：476-479

[25]Chen HX,Zhang M,Qu ZS,et al.Antioxidant activities of different fractions of polysaccharide conjugates from green tea (Camellia Sinensis)[J].Food Chem,2008,106(2)：559-563

[26]McCune LM,Johns T.Antioxidant activity in medicinal plants associated with the symptoms of diabetes mellitus used by the Indigenous Peoples of the North Americanboreal forest[J].J Ethnopharmacol,2002,82(2/3)：197-205

[27]芮莉莉,蕭建中,程義勇.茶多糖對2 型糖尿病小鼠降糖作用研究[J].中日友好醫院學報,2005,19(2)：93-96

[28]李布青,張慧玲,舒慶齡,等.中低檔綠茶中茶多糖的提取及降血糖作用[J].茶葉科學,1996,16(1)：67-72

[29]全吉淑,尹學哲,及川和志.茶多糖降糖作用機制[J].中國公共衛生,2007,23(3)：295-296

[30]Yang C S,Landau J M.Effect of tea consumption on nutrition and health[J].J Nutr,2000,130,2409-2412

[31]Kobayashi Y,Suzuki M,Satsu H,et al.Green tea polyphenols inhibitthe sodium-dependent glucose transporter of intestinal epithelial cells by a competitive mechanism[J].J Agric Food Chem,2000,48,5618-5623

[32]Anderson R D,Polansky M.Tea enhances insulin activity[J].J Agric Food Chem,2002,50：7182-7186

[33]Nikaidou S,Ishizuka M,Maeda Y,et al.Effect of components of green tea extracts,caffeine and catechins on hepatic drug metabolizing enzyme activities and mutagenic transformation of carcinogens[J].Jpn J Vet Res,2005,52：185-192

[34]Zhou XL,Wang DF,Pingnan S,et al.Effects of Soluble Tea Polysaccharides on Hyperglycemia in Alloxan-Diabetic Mice[J].J Agric Food Chem,2007,55：5523-5528

[35]王林戈.綠茶茶多糖與茶多酚對胰島細胞協同保護作用的研究[D].青島：中國海洋大學,2011：58-78