L-茶氨酸改善睡眠作用研究進展

張 穎，王 鑫，劉雅娟，馬姍婕,3, ，楊月欣

（1.北京市營養源研究所，北京 100069；2.吉林大學公共衛生學院，吉林長春 130021；3.北京中科邦尼國際科技有限責任公司，北京 100069；4.中國疾病預防控制中心營養與健康所，北京 100050）

睡眠障礙包括夜間入睡困難、睡眠質量差、早醒、晝夜節律睡眠障礙等。通常會導致白天疲憊，給學習、工作等涉及記憶的勞動帶來嚴重影響[1]。睡眠對一個人的心理與身體健康至關重要。據國外流行病學調查結果顯示，全世界大約10%～15%的人患有失眠，大約25%～35%的人患有短暫性或偶發性失眠[2]。睡眠障礙還給社會經濟和醫療系統帶來沉重負擔[3?4]。

隨著社會對睡眠障礙的關注增加，針對各種類型睡眠障礙的治療方法也越來越多，目前主要分為非藥物治療和藥物治療兩種。當前有效的治療和改善睡眠的辦法多數是使用化學藥物，例如苯二氮卓類藥物、唑吡坦和多塞平，盡管其具有藥效發揮快、療效明確等優點，但也存在成癮性以及較強的耐藥性等不良反應，長期使用還可能導致肌肉松弛、健忘癥、認知障礙等不良后果，使其在使用上受到限制[5]。因此，有必要開發出功效與催眠藥相似，但副作用較小的天然來源的新型生物活性物質。

目前研究較多的改善睡眠物質大多為成分較為復雜的中草藥，天然來源成分單一的生物活性物質研究較少。綠茶作為一種廣受歡迎的飲料，通常具有鎮靜放松作用。L-茶氨酸(L-Theanine)是首先在綠茶葉子中發現的天然氨基酸，占干茶葉重量的1%～2%，是誘導綠茶鎮靜作用的活性成分[6]。L-茶氨酸是通過酶促發酵過程產生的，在口服后30 min內會通過產生α波來誘導松弛，使人處于放松狀態但又不會引起嗜睡。除此之外，茶氨酸還具有多種生理功能。研究顯示，L-茶氨酸具有改善認知[7]、增強免疫[8]、減輕心理壓力[9]、調節葡萄糖、脂質、蛋白質代謝[10]和改善睡眠[11?13]等作用。由于其具有鮮美的味道和多種健康益處，近年來L-茶氨酸在保健食品、膳食補充劑和食品添加劑中的需求不斷增加，其中一部分用于放松和改善睡眠保健食品的開發。為促進L-茶氨酸的進一步開發利用，本文綜述了L-茶氨酸的改善睡眠作用及其研究進展，為進一步研究L-茶氨酸和相關改善睡眠保健食品的開發利用提供參考。

1 L-茶氨酸的結構

L-茶氨酸是一種水溶性的非蛋白氨基酸，分子量為174.20，是茶葉的特征氨基酸，也是茶葉中甜味和鮮爽味的主要來源。L-茶氨酸在酸性條件下穩定，但在堿性條件下水解成谷氨酸和乙胺。在自然界中，茶氨酸主要以L-茶氨酸對映異構體形式存在，而合成的茶氨酸是L型和D型混合物，其中前者在體內的生物活性遠高于后者[14]。L-茶氨酸具有與谷氨酸和谷氨酰胺類似的化學結構（圖1），口服后經小腸吸收，可以直接穿過血腦屏障在腦部發揮作用，對部分神經遞質的釋放與結合產生影響，進而發揮一定的生理作用[15]。

圖1 L-茶氨酸、L-谷氨酸和L-谷氨酰胺的化學結構式Fig.1 Chemical structural formulasof L-theanine,L-glutamic acid and L-glutamine

2 L-茶氨酸的代謝

在動物實驗研究中發現，L-茶氨酸經口服后可被位于腸道刷狀緣膜內的Na+偶聯共轉運蛋白吸收[15]。此外，還有研究發現L-茶氨酸通過L-氨基酸轉運載體（LAT）運輸途徑中的LAT1和LAT2轉運吸收[16]。經腸道吸收的L-茶氨酸通過血液運輸到身體的主要器官，并可通過血腦屏障轉運到大腦[17]。Unno等[18]研究表明，當給大鼠口服200 mg茶氨酸時，其血漿濃度分別在給藥后0.5和2 h達到最高水平，L-茶氨酸既可以通過尿液直接排出，也可以通過腎臟中的水解作用分解為谷氨酸和乙胺，再通過尿液排出體外[19]。

目前關于L-茶氨酸的人體動力學研究較少，在一項關于綠茶和L-茶氨酸膠囊的代謝研究中顯示，L-茶氨酸在給藥后0.8 h血漿濃度達到最高水平。經腸道吸收的L-茶氨酸，有一部分保留在紅細胞中，余下大部分水解成谷氨酸和乙胺排出體外，剩余小部分以L-茶氨酸形式直接排出體外[20]。Pijl等[21]研究了從濃茶中提取的L-茶氨酸和生物合成L-茶氨酸在不同劑量（25～100 mg）下的吸收情況。兩種類型的L-茶氨酸的滯后時間均為10 min，且50 min后達到最大血漿濃度（1.0～4.4 mg/L）。根據這些人體試驗可得知，口服L-茶氨酸后30～50 min之間，在血液中達到最大濃度，且口服5 h后在中樞神經系統達到最高水平，濃度在24 h逐漸下降[19,21]。了解有關L-茶氨酸藥代動力學的信息，將有助于進一步研究其對健康的影響。

3 L-茶氨酸對不同人群的睡眠改善效果

3.1 對精神障礙人群的改善睡眠作用

患有慢性失眠癥的人往往精神類疾病的易感性增強，包括重度抑郁癥（MDD）、廣泛焦慮癥（GAD）、注意力缺陷/多動癥（ADHD）和精神分裂等。表現出睡眠障礙易感性的人的交感神經系統過度活躍，情緒亢進，對壓力事件的反應更加強烈[22]。在一項失眠與精神疾病之間關系的研究中，有40%的失眠患者患有精神類疾病，最常見的是焦慮癥（24%）和抑郁癥（14%），約90%的MDD患者報告難以入睡[23?24]。因此，對于L-茶氨酸是否對此類人群睡眠障礙起到改善作用進行了多種研究（如表1所示）。

表1 L-茶氨酸的改善睡眠作用研究Table 1 Summary of studies on sleep improvement effect of L-theanine

Lyon等[25]對ADHD兒童進行了隨機、雙盲、安慰劑對照的臨床試驗。這項研究由93位經ADHD診斷的男性組成，年齡在8～12歲之間，其中46位口服可咀嚼的L-茶氨酸片，每日劑量為400 mg（早晨200 mg，下午200 mg），剩余47位給予安慰劑。通過肌電描記法觀察到，與基線水平相比，L-茶氨酸組睡眠潛伏期或總睡眠時間無明顯差異，但是睡眠效率顯著提高，夜間活動減少。此外，入睡后清醒時間（WASO）與基線水平無顯著差異，使用L-茶氨酸組WASO減少，但是減少趨勢不顯著。

在一項使用L-茶氨酸治療GAD患者的研究中，盡管相比安慰劑組，茶氨酸組并未顯示出對焦慮，情緒或認知的任何改善作用，但L-茶氨酸組GAD患者自我評價的睡眠滿意度顯著高于安慰劑組，且部分GAD患者的失眠癥狀得到了改善，因此，Sarris等人認為茶氨酸對于輕度失眠癥狀患者的睡眠方面具有改善的作用[26]。Hidese等[27]的一項開放性臨床研究顯示20名患有MDD的受試者在口服L-茶氨酸（250 mg/d）一個月后匹茲堡睡眠質量指數（PSQI）相比基線水平顯著降低。另有一項針對17位精神分裂癥患者的研究表明，補充L-茶氨酸（250 mg/d）8周后，主觀睡眠質量（根據PSQI）有所改善[28]。陳玲夫[29]的一項臨床研究顯示，茶氨酸膠囊可有效干預老年失眠癥。經臨床療效和匹茲堡睡眠質量指數表評定，治療組總有效率明顯高于對照組，PSQI評分比治療前降低且與對照組相比具有統計學意義。此外，有研究表明L-茶氨酸在大鼠模型中部分逆轉了咖啡因誘導的睡眠障礙，為L-茶氨酸改善睡眠障礙作用提供了進一步的證據。

3.2 對健康人群的改善睡眠作用

日本國立精神衛生研究所和國家神經病學和精神病學中心的一項研究，使用睡眠呼吸暫停（OSA）問卷和睡眠監測記錄儀評估了男性睡前1 h攝入200 mg L-茶氨酸后的睡眠改善情況[30]。OSA結果顯示，L-茶氨酸可以通過減少多夢和噩夢來改善睡眠質量，且覺醒后的清爽感和疲憊恢復相比安慰劑組有明顯改善。睡眠監測記錄儀結果顯示與安慰劑組相比，L-茶氨酸組WASO減少且睡眠比例顯著增加。另一項納入20名絕經后婦女的OSA-MA（中老年版本）問卷顯示，睡眠質量和覺醒后的疲勞恢復均得到了改善。且L-茶氨酸在睡眠期間顯著抑制交感神經系統的興奮，并明顯增強副交感神經系統的活性[31]。因此Rao等[32]認為L-茶氨酸改善睡眠質量不是通過鎮靜作用，而是通過抗焦慮作用來實現的。還有一項30名健康個體的隨機對照實驗顯示，服用L-茶氨酸（200 mg/d）4周后，與安慰劑組相比，L-茶氨酸組的睡眠質量問題（睡眠潛伏期的干擾，睡眠障礙和睡眠藥物的使用）得到了改善[33]（如表1所示）。

4 L-茶氨酸改善睡眠的可能機制

4.1 L-茶氨酸對神經遞質的影響

γ-氨基丁酸（GABA）是哺乳動物中樞神經系統中的主要抑制性神經遞質。GABA主要通過GABAA和GABAB兩種類型的GABA受體起到誘導和維持睡眠的作用[35]。其中最重要的受體是GABAA受體。當GABA與GABAA受體結合時，它會觸發氯離子進入神經元細胞，進而導致膜電位變化，從而抑制動作電位激發。GABA通過激活GABAA受體來降低腦細胞的活性。相關研究表明，由于L-茶氨酸與谷氨酸在結構上的非常相似，因此L-茶氨酸可以作用于谷氨酸GABA受體，調節包括多巴胺、血清素、甘氨酸和GABA在內的一些神經遞質的濃度[36]。且L-茶氨酸還可以通過調節谷氨酸-谷氨酰胺循環，抑制大腦海馬、下丘腦和紋狀體中的谷氨酸受體的結合來抑制谷氨酸的攝取，進而調節多巴胺和GABA濃度的增加，同時降低去甲腎上腺素水平[9,37]。另有研究顯示在小鼠腹腔內注射L-茶氨酸可抑制咖啡因引起的驚厥作用并增加小鼠腦內GABA水平[11]。

谷氨酸（Glu）是一種主要的興奮性神經遞質，廣泛分布于中樞神經系統。它主要作用于大腦皮層、海馬、小腦和丘腦，以調節認知功能，例如學習和記憶以及自主神經活動。過量的Glu釋放可使神經元處于興奮狀態，導致神經毒性和神經損傷[38]。腦組織中Glu的含量非常高，但是大部分Glu是中間代謝產物，只有其中的一部分具有神經遞質的功能[39]。在結構上，L-茶氨酸與Glu類似，因此可競爭性抑制大腦中Glu與離子型谷氨酸受體亞型（例如NMDA受體、AMPA受體和Ka受體）的結合，進而影響大腦皮層神經元興奮[40]。而Kakuda等[41]認為L-茶氨酸可以抑制細胞外谷氨酰胺（Gln）進入神經元，進而抑制Gln通過谷氨酰胺酶轉化為突觸小泡所需的Glu。確切的機制尚未完全清楚，但目前研究認為L-茶氨酸可能是通過競爭Na+-依賴性中性氨基酸受體（ASCT2受體）來抑制Gln進入突觸前神經元細胞（圖2）[9]。另有研究發現，隨著茶氨酸使用時間的延長，神經元細胞外Glu水平呈現下降趨勢[42]。

圖2 L-茶氨酸影響谷氨酸的可能機制Fig.2 Possible mechanism of L-theanine affecting glutamic acid

由于Glu的含量在很大程度上受人體代謝水平的影響，Glu的含量一般不用于判斷神經功能的興奮或抑制狀態。谷氨酸脫羧酶可催化Glu的脫羧生成腦內GABA[39]。腦睡眠調節功能基于興奮性和抑制性神經遞質之間的精妙平衡，當這兩種氨基酸神經遞質的活性平衡傾向于GABA傳遞時，就可以誘發鎮靜作用。因此Glu/GABA的比例通常被用作一個客觀指標，許多改善睡眠資源都是通過下調Glu/GABA的兩種神經遞質的含量及比值來調節興奮和抑制中樞神經系統的功能[43?44]。Inoue等[45]研究顯示，連續食用2周茶氨酸的小鼠的海馬中GABA的水平增加，相反Glu水平顯著降低，所以茶氨酸可以通過調節GABA和Glu之間的平衡，進而起到改善睡眠的作用。

4.2 L-茶氨酸對腦電波的影響

腦電波可分為四種類型：α、β、θ和δ波。目前普遍認為α波可以使人處于清醒、敏感、機體和精神放松的狀態，而L-茶氨酸可以促進大腦α波的產生[46?47]。相關研究顯示，口服L-茶氨酸（50～200 mg）40 min后，在大腦的枕葉和頂葉區域會產生α波[48]。Kim等研究發現焦慮癥患者服用200 mg L-茶氨酸40 min后額葉和枕葉的α波增加[49]。Kim等[34]研究顯示，在戊巴比妥鈉誘導的動物模型中，與對照組相比較，單獨使用L-茶氨酸實驗組和GABA/L-茶氨酸混合物實驗組會檢測到θ波增加。此外，與對照組相比，使用GABA/L-茶氨酸混合物（100/20 mg/kg）可增加θ波和δ波振蕩（非眼球快速運動睡眠（NREM）時的腦電波主要由θ和δ波組成）。隨著給藥時間的延長，δ波逐漸增加。因此，GABA/L-茶氨酸混合物的給藥時間越長，睡眠質量越好，誘導的睡眠時間越長。

4.3 L-茶氨酸與戊巴比妥類催眠藥物有協同作用

戊巴比妥鈉誘導的睡眠實驗是評估改善睡眠作用的經典實驗，戊巴比妥鈉可通過干擾腦干系統的多突觸傳遞（延長慢波睡眠）來增強中樞神經系統藥物的抑制作用和縮短快波睡眠[44]。在李靚等[12]的研究中發現，中劑量組L-茶氨酸（100 mg/kg）不僅能延長戊巴比妥鈉誘導下小鼠的睡眠時間，增加巴比妥鈉閾下劑量作用下小鼠的入睡只數，還能縮短巴比妥鈉催眠下小鼠的睡眠潛伏期。Kim等[34]研究也顯示L-茶氨酸（20 mg/kg）可以延長戊巴比妥鈉誘導下的小鼠睡眠潛伏期和睡眠時間。

5 L-茶氨酸的安全性

睡眠不足會增加各種疾病的風險，并導致生活質量的降低和社會經濟負擔加重。上述研究已證實，L-茶氨酸對于睡眠有一定的改善效果，而白天使用L-茶氨酸是否安全也是需要重點關注的問題。研究表明，L-茶氨酸并不能直接誘導睡眠，而是可以使身體和精神放松地進入睡眠狀態，并且可以改善睡眠質量[47]。因此，與通常會在1 h引起嗜睡或睡眠從而導致白天嗜睡的鎮靜劑不同，L-茶氨酸在30～40 min內可在大腦中達到最大吸收量，但不會引起受試者睡眠或嗜睡[17,50]。

對于L-茶氨酸的安全使用范圍，已進行了多種毒理學研究。遺傳測定表明它不是遺傳毒性致癌物[51]。對小鼠進行為期78周的長期研究，沒有發現其具有致癌性的證據。在一項為期13周的亞慢性飲食研究中，每天給大鼠服用1500、3000或4000 mg·kg?1的L-茶氨酸均未發現毒性，其無明顯損害作用水平（NOAEL）是每日4000 mg·kg?1[52]。日本厚生勞動省早在1964年就允許將茶氨酸作為一個普遍的食品添加劑使用（嬰兒除外）；在美國，L-茶氨酸被視為公認安全和無毒的化合物且可以作為膳食補充劑出售。在我國，國家衛健委于2014年根據《中華人民共和國食品安全法》和《新食品原料安全性審查管理辦法》的規定，批準茶葉茶氨酸為新食品原料，但不得用于嬰幼兒食品，且成人食用劑量不得大于400 mg/d[53]。

6 總結

L-茶氨酸改善睡眠作用機制與傳統的睡眠誘導劑不同，L-茶氨酸不是鎮靜劑，而是促進放松進而促進良好的睡眠質量，不會引起嗜睡。目前為止，對L-茶氨酸改善睡眠作用機制的研究內容較少，其在體內對神經遞質的調節作用以及代謝規律均未清晰明確。關于L-茶氨酸改善睡眠的具體機制和劑量效應關系還有待更多的研究。

我國作為茶葉生產大國，L-茶氨酸的原料合成和生產工藝日趨成熟，產量也形成了一定規模，但主要出口給日本、美國等國家。在我國，通過審批的茶氨酸相關保健食品寥寥無幾，在L-茶氨酸相關保健食品應用開發方面的研究仍處于起步狀態。據《2020喜臨門中國睡眠指數報告》指出，失眠占比由2018年的24.9%增長為36.1%，且趨向于年輕化，且年輕人更傾向與購買網紅助眠產品來改善睡眠。如果開發L-茶氨酸為新型助眠保健食品，將會具有較大的經濟效益和社會價值。