茶多酚對心肌保護作用的研究進展

余春燕，朱 坤，黃建安，劉仲華*

（湖南農業大學 茶學教育部重點實驗室，國家植物功能成分利用工程技術研究中心，植物功能成分利用省部共建協同創新中心，湖南 長沙 410128）

茶作為世界上最受喜愛的三大飲品之一，不僅具有豐富的滋味且含多種功能營養成分。近年來隨著茶葉保健功能的深入研究、開發，茶葉的特征化合物，如茶多酚類、茶氨酸、茶多糖等被發現均有較好的健康功效。其中茶多酚類物質因含有較多的酚羥基（—OH）而具有一系列獨特的化學性質，如能與蛋白質、生物堿、多糖結合；能與多種金屬離子發生絡合作用；具有還原性和清除自由基的抗氧化生物活性等。已有的流行病學調查研究表明，茶多酚具有抗氧化、抗衰老、抗癌變、降低血脂和膽固醇、抑菌消炎以及防治心血管疾病和保護心肌等多種藥理作用[1]。

心肌作為心臟收縮和舒張活動的功能基礎，密切影響著心臟泵血功能。而現代社會下不健康的飲食、作息習慣、病毒侵擾、由過量運動導致的氧化損傷等因素都有可能導致心肌損傷或病變；嚴重的心肌疾病可能引發心血管性死亡或心力衰竭[2]。老年人和肌肉病癥患者往往受到身體限制，無法通過訓練來促進肌肉性能恢復，所以非鍛煉式治療漸漸成為研究熱點。但目前已有的通過生長激素、血管緊張素轉化酶抑制劑和肌酸激酶等藥物干預的作用較為有限，且具有一定的毒副反應[3]。因此，從天然產物中尋找具有針對性的外源膳食營養補充劑以增強肌肉性能成為了新的研發思路。而茶多酚類化合物突出的抗氧化能力和生理活性使其成為功能食品、日用化工和藥物開發的理想天然原料。

本文總結了茶多酚類化合物的功效及其對心肌保護及流行性心肌疾病的作用，并闡述其作用機制，有助于分析茶多酚類對人體健康的功效，為其功能性評價及產品開發提供依據。

1 茶多酚

1.1 茶多酚功效成分

茶多酚是一類廣泛存在于茶樹中的多種酚類衍生物，主要包括兒茶素、黃酮、黃酮醇類、花青素、花白素類、酚酸及縮酚酸類等[1]。茶多酚密切影響著茶葉的色、香、味等品質，其中兒茶素是茶樹的主要次級代謝產物，也是茶葉中多酚類物質的主體成分，約占茶葉干質量的12%～24%。兒茶素結構包含A、B、C 3 個基本環核，是2-苯基苯并吡喃的衍生物，也是茶葉保健功能的重要成分。現在對于茶黃素、茶紅素等茶色素的研究也日漸興盛，它們是在茶葉加工過程由多酚類物質經氧化聚合等反應形成的一類復雜酚類化合物，多出現于紅茶加工中，對形成紅茶茶葉的香氣、湯色、滋味等感官品質有重要作用。

茶多酚類含有多個酚羥基，故其還原性很強，易在氧化過程中生成鄰醌類物質。由于結構上存在氫離子，還可以與自由基結合，使之還原為相對穩定的對機體無害的化合物，從而消除自由基，避免氧化損傷；并且茶多酚類還可作用于與清除自由基相關的酶類，如谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）、蛋白激酶C等[1]，通過改變這些酶的活性，從而對許多病理過程起到顯著的抑制作用；另外，茶多酚及其氧化產物還可與多種金屬離子發生絡合作用并誘使其氧化，如組成鈣調蛋白和蛋白激酶的鈣離子；茶黃素對Ca2+和Fe3+就有較強的絡合作用，能通過絡合這些金屬離子間接清除自由基。

1.2 茶多酚生物利用度

由于茶多酚在人體內代謝速度快，到達對應靶器官或組織的量較低，無法被完全吸收，故其生物利用度較低。人體吸收代謝茶多酚主要依賴腸道的生物轉化來提高其活性。因各單體結構不同，茶多酚在體內的代謝過程、形成的代謝產物及占比也不同。大部分茶多酚經由甲基化、硫酸鹽化、葡糖醛酸化反應等多種II相代謝反應轉化為II型代謝產物，并在腸道微生物的作用下進一步轉化為小分子化合物，進入肝腸循環或體循環，發揮各種生理功能[4-5]。

人在飲茶6 h后，攝入大約1.68%兒茶素，主要存在于人血漿（0.16%）、糞便（0.42%）及尿液（1.10%）中[6]；飲用1.5 g脫咖啡因綠茶提取物后，人血漿中的兒茶素濃度在約2 h左右達到峰值，表兒茶素（epicatechin，EC）、表沒食子兒茶素（epigallocatechin，EGC）和表沒食子兒茶素沒食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）在血漿中的峰值濃度分別為0.19、0.48、0.26 μmol/L，而表兒茶素沒食子酸酯（epicatechin gallate，ECG）由于含量較低，未被檢測到[7]。動物實驗表明，以茶水對大鼠灌胃后，約31.2%EC、13.7% EGC及低于0.1% EGCG可被直接利用[8]；而口服兒茶素僅5%左右可進入體循環[9-10]，在心臟進行舒縮時，由血液循環到達全身各部位的毛細血管，進行組織內物質交換，來發揮其藥用功效。

2 茶多酚對心肌的保護作用

2.1 心肌的結構與功能

心肌是由心肌細胞構成的肌肉組織。心肌細胞是一種圓柱形的分支細胞，又稱心肌纖維，它與骨骼肌結構相似，是人體內體能最旺盛的細胞，能在普通人的生命中不停歇地收縮大約30億 次或更多次。與骨骼肌類似，心肌纖維也具有粗肌絲、細肌絲、肌漿網等超微結構，每個心肌細胞都被肌膜所包圍，肌膜形成廣泛的內陷，稱為橫管系統。心肌細胞的細胞質都含有豐富的線粒體和糖原。心肌細胞依照形態功能的不同，可分為具有收縮和傳導興奮功能的工作細胞（心房肌、心室肌）以及起著控制心臟節律性活動作用的自律細胞（房內束、竇房結、房室交界部、希斯束和浦肯野纖維等）。

心臟維持著機體各組織、器官的營養物質和血液供應，心臟的泵血功能即通過心臟收縮舒張來驅動血液將各種營養成分運輸至全身各組織部位；心肌分布于心臟及鄰近心臟的大血管近段，它是心臟能夠進行舒縮活動和自律性活動的功能基礎，也是機體維持正常生理功能的重要組成部分，心肌性能正常對保障生命體健康意義重大[11]。

2.2 茶多酚抗氧化作用

輻射、紫外線、環境污染、情緒過激、壓力過高等因素都有可能導致自由基的產生，最新的研究還表明劇烈運動后，也伴隨有大量氧自由基的產生，影響著機體的健康狀態。氧化應激即活性氧（reactive oxygen species，ROS）的過多累積；ROS過量積累會打破機體原有的氧化和抗氧化平衡，從而使細胞脂質變化、蛋白質和核酸出現功能障礙，導致細胞損傷甚至死亡，并對機體組織器官造成氧化損傷，誘發癌癥、糖尿病、心臟病等慢性疾病，加速機體衰老，影響生命健康狀況。氧化應激已被證實影響著眾多生理活動，如線粒體生物合成、適應性鍛煉、細胞凋亡、糖分攝入等[12-13]。

研究表明[14-16]，由劇烈運動產生的氧自由基，因為化學活性較高而極易與眾多生物分子發生反應，然后提高機體內脂質過氧化物含量，使生物膜結構遭到破壞，導致細胞內的功能紊亂和輸氧功能下降，線粒體內三磷酸腺苷（5’-adenylate triphosphate，ATP）合成量減少，使機體供能不足，從而產生運動疲勞甚至心肌損傷。當這種體內氧化平衡系統失衡時，可及時補充外源抗氧化劑。而茶多酚類作為一種天然、安全的高效抗氧化劑，可以通過直接清除自由基或通過影響酶活性（提高抗氧化酶活性或抑制ROS產生的關鍵酶活性）間接清除自由基兩個方面發揮其抗氧化作用[17]。

杜云[18]以SD大鼠為對象，以低、中、高劑量茶多酚每日灌胃喂養，30 d后進行力竭跑臺訓練后，檢測發現大鼠血清內的SOD活性顯著升高；丙二醛（malondialdehyde，MDA）活性明顯降低，且以300 mg/kg劑量的效果最佳。徐彤彤等[19]采用昆明種小鼠，每日用茶多酚（200 mg/kg）灌胃處理，15 d后進行力竭游泳訓練，研究小鼠心肌組織活性氧的產生情況及茶多酚的作用機制，結果顯示茶多酚組小鼠的力竭運動時間明顯延長，茶多酚可以降低由力竭運動產生的過氧化氫（hydrogen peroxide，H2O2）含量；同時研究結果表明力竭運動會促進還原型輔酶Ⅱ（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）氧化酶4（NADPH oxidase 4，NOX4）表達，而NOX4會進一步催化產生ROS，而茶多酚可以抑制NOX4的表達，由此間接減輕因為力竭運動造成的心肌損傷。

心肌組織鈣超載也易造成心肌損傷[20]。興奮和收縮的基本生理過程與Na+、K+和Ca2+的跨膜運動之間的本質聯系可能起源于細胞進化的早期階段。因此，在各種各樣的可興奮細胞中，Na+和K+的跨膜交換被認為是生物電膜活性的重要基礎。當肌肉發生收縮時，需要Ca2+作為介質，而心肌的收縮性容易受到環境里鈣變化的影響，因為心肌細胞內的鈣庫容量相當有限[21]。在特定條件下，Ca2+甚至可以代替Na+作為動作電位的跨膜載流子。鈣泵（Ca2+-ATPase）因為執行著主動運輸胞內鈣離子至胞外，下調胞內鈣離子濃度，維持細胞穩定的能量代謝作用，是生物膜上極為重要的酶；而鈉泵（Na+、K+-ATPase）因為對自由基反應極為敏感，如果失活或者活性降低，容易造成鈣離子內流[22]。茶多酚類化合物，尤其是兒茶素類則可通過絡合細胞內的Ca2+，降低Ca2+濃度，從而抑制黃嘌呤氧化酶的活性，起到抗氧化作用。

劉霞等[23]以ICR雄性小鼠為研究對象，按300 mg/kg劑量茶多酚連續灌服7 d后，讓小鼠進行力竭游泳后再處死，測定結果發現茶多酚的外源補充可以顯著提高劇烈運動后心肌內一些關鍵抗氧化酶（如SOD、GSH-Px等）以及鈉泵、鈣泵的活性，并顯著降低MDA的活性和鈣離子含量；長時間劇烈運動后機體內會產生超過自身清除能力范圍的自由基，造成心肌線粒體膜發生脂質過氧化反應，抑制抗氧化劑的活性，而實驗效果證明茶多酚可以減輕這種情況下由過量自由基引起的心肌損傷。

綜上，茶多酚類減輕由高強度運動造成的心肌損傷主要是通過增強抗氧化酶（SOD、GSH-Px）的活性、降低或消除自由基以及調控膜內外離子滲透平衡來實現；因其含豐富的酚羥基（—OH），故有較強的清除自由基、抗氧化、保護生物膜穩態及調節組織內Ca2+含量等生物學作用。

2.3 對心肌形態結構的作用

心臟是由心肌細胞組成及形成的肌肉群，心臟的供血能力取決于心肌收縮力以及心肌跳動頻率。心肌區別于骨骼肌的特殊結構閏盤，即心肌纖維之間的細胞膜凹凸鑲嵌并特殊分化形成的橋粒，使心肌纖維間形成間隙連接，更利于細胞的興奮傳遞，又可讓Ca2+等轉運；相互分離的心室肌和心房肌也因此能同步興奮收縮，極大地提高了心肌收縮效能。故維持心肌結構正常對心肌行使其功能及心臟、機體健康都意義重大。壓力負荷、毒素作用、缺血等因素都有可能造成心肌結構異常，常見癥狀有心室壁異常肥厚和心肌纖維化。心肌纖維化、心肌肥厚如果治療不當或不及時，最終易導致心律失常、心力衰竭、心肌缺血。

國外有研究[24]表明，兒茶素中的EGCG可抑制心肌成纖維細胞的異常增殖、顯著減輕由壓力負荷引起的心肌肥厚及防止心肌細胞凋亡。目前國內也有實驗[25]通過用EGCG（20 mg/kg）治療經主動脈弓縮窄術處理形成的心力衰竭昆明小鼠，4 周以后，經免疫熒光染色檢測分析證明EGCG處理可顯著抑制轉化生長因子-β和小鼠磷酸化信號轉導分子（phosphorylation signal transduction molecule，P-SMAD）3等與促纖維化相關蛋白（促纖維化因子參與成纖維細胞的增殖和過量的膠原蛋白生成，從而導致纖維化[26]）的表達，來抑制心力衰竭小鼠的心肌纖維化、氧化應激和細胞凋亡，從而保護心肌。羅艷蕊等[27]實驗表明，對高脂膳食的雄性SD大鼠，設置150 mg/kg低劑量茶多酚組和300 mg/kg的高劑量組并配合耐力游泳訓練，6 周以后，觀察大鼠心肌細胞可以發現：與空白對照組相比，茶多酚可抑制心肌細胞的凋亡，改善高脂膳食大鼠心肌纖維粗糙的情況，增加心肌纖維的密度，并且高劑量茶多酚組效果優于低劑量組。李寧等[28]以乳鼠心肌細胞為研究對象，用血管緊張素II誘導心肌肥大后，再按照10、50、100 μg/mL的劑量加入EGCG培養，結果證明EGCG對心肌成纖維細胞增殖有抑制作用，不僅可以直接降低心肌細胞體積增大，還可以通過拮抗血管緊張素II的成纖維細胞途徑間接抑制心肌細胞肥大。鄧玲[29]以苯腎上腺素體外刺激建立乳鼠心肌細胞肥大模型后，將EGCG按10 μmol/L劑量設置干預實驗組培養心肌細胞，發現EGCG可減小心肌細胞表面積并下調心肌肌球蛋白重鏈β等調控心肌肥大的基因的表達水平，來改善小鼠心肌細胞肥大癥狀。武煜等[30]采用結扎大鼠腹動脈形成高壓負荷的方式，建造大鼠心肌肥厚模型成功后，將茶多酚按75、150、300 mg/kg劑量連續給藥實驗組35 d后，通過檢測大鼠心肌組織血清指標及觀察心肌染色切片可以發現，茶多酚可有效抑制壓力超負荷誘發的心肌肥厚，維持心肌細胞形態正常，來保護心肌的結構和功能（劑量在75 mg/kg時沒有顯著差異）。

心肌肥厚和心肌纖維化通常伴隨著心肌反復缺血缺氧，這種情況下心肌會消耗更多的葡萄糖提供能量，從而降低了脂肪酸氧化效率，使一些有害中間產物積累，導致生物膜受損，加重心肌損傷[30]。而茶多酚的降脂作用可以調控脂肪酸代謝，阻止不飽和脂肪酸的氧化，抑制脂肪酸代謝等，達到保護心肌的效果。

2.4 影響心肌能量代謝

2.4.1 ATP與心肌功能

外界和機體內生理環境正常時，心肌縮舒功能的保持和基礎代謝的維持都需要足夠的ATP。成年哺乳動物心肌中，脂肪酸和糖的氧化供能是ATP再合成的主要方式，即依靠三羧酸循環將葡萄糖和脂肪酸中的化學能轉變為心肌細胞中收縮蛋白（肌動蛋白和肌球蛋白）相互作用的機械能，在線粒體呼吸鏈中進行ATP的轉運和利用[11]。前文提到在缺血、缺氧的情況下，心肌能量代謝就會發生變化，主要體現在外源性葡萄糖攝取加速和長鏈脂肪酸氧化減少[31]。近年來，茶多酚類化合物被證明對運動性疲勞或損傷的作用，是因為其能夠清除體內自由基，并提高線粒體呼吸作用產生的ATP含量以及肌肉細胞中的ATP含量，從而加快疲勞恢復和過量自由基造成的細胞損傷[16,32-33]。

心臟作為機體重要的供能器官，在心肌組織中就含有豐富的線粒體，約占心臟總體積的40%[34]。線粒體作為真核細胞的細胞動力站，為細胞和機體進行各種生命活動提供所需的能量，并且密切影響著細胞中的多種生命活動，如調節氧化還原電勢、細胞凋亡、維持體內離子穩態和糖脂代謝等，同時還是ROS的產生場所，因此與其他細胞器相比，線粒體相對易受到氧化損傷[35]。所以線粒體如果發生功能障礙，可能會引發一系列疾病，如心血管疾病、肌肉萎縮、糖尿病等。

過氧化物酶體增殖物受體γ共激活因子（peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator1 gene，PGC-1）被證明能調控線粒體的功能保持；其中，PGC-1α是該家族中反應誘導性能最強的成員，也是AMP激活蛋白激酶（adenosine 5’-monophosphate （AMP）-activated protein kinase，AMPK）通路的下游調控因子，在心肌中含量較高，具有誘使線粒體合成，并響應各種環境刺激的作用。故通過提高PGC-1α的活性也是治療線粒體功能障礙的重要手段。另外，PGC-1α在糖脂代謝、肌纖維類型（例如慢肌纖維和快肌纖維）的轉化、氧化應激等方面也有一定作用[36-37]。心肌能量代謝中另一個重要通路就是AMPK，該通路的激活不僅可以調節糖脂代謝，還影響著線粒體功能；AMPK還可以調控著PGC-1α表達，影響ROS的產生。

2.4.2 茶多酚調節心肌能量代謝的信號通路

有研究[36-37]將實驗大鼠按1 mg/kg的劑量每日兩次連續飼喂30 d的EC后發現，p38絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）磷酸化效應明顯增強（MAPK信號通路，是心臟疾病中起重要作用的通路，與細胞生長發育及炎癥反應等機制也密切關聯，而p38MAPK則是MAPK的亞族之一），PGC-1α的含量增加，血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表達也進一步增強，促使線粒體生物合成與新生血管的形成，來增強大鼠耐力。而且EC還可通過參與絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶（protein kinase B，AKT）信號途徑生成一氧化氮（nitric oxide，NO），促進AKT和內皮型一氧化氮合成酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）的磷酸化和AMPK等信號通路來增加線粒體內膜嵴的數量并驅使線粒體生物合成[38-39]。Moreno-Ulloa等[40]培養牛冠狀動脈內皮細胞，給予EC處理，在48 h內觀察內皮細胞，發現EC可誘導eNOS激活和NO的合成，且效果在10 min時達到高峰（EC濃度為1 μmol/L）。Gutiérrez-Salmeán等[41]對高脂膳食的雄性Wistar大鼠按照1 mg/kg劑量EC連續兩周灌胃治療，檢測血糖、高甘油三酯血癥及心肌細胞代謝相關蛋白，表明兒茶素可以顯著降低體質量增長率，令高脂大鼠的血糖濃度降低12%，基本達到正常血糖值，并且通過調節核糖體S6蛋白、PGC-1α、MAPK等影響細胞/線粒體功能的代謝蛋白活性來降脂降血糖。Nichols等[42]以從妊娠16 d的CD1小鼠體內取出的胚胎腦為樣本，培育皮層神經元，加入EC（0.1～3.0 μmol/L）培育，發現3.0 μmol/L的EC可使細胞內的Ca2+濃度峰值和線粒體膜電位升高。Si Hongwei等[43]研究表明ECG可通過活化磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）/AKT通路，調控細胞增殖、凋亡及葡萄糖轉運等，達到保護心肌的作用（圖1）。

圖1 茶多酚調節心肌能量代謝Fig.1 Tea polyphenols regulate myocardial energy metabolism

2.5 茶多酚與心肌病

2.5.1 心肌病

心肌病的發生涉及多種因素，通常分為原發性心肌病和繼發性心肌病，前者的致病原因目前尚未明確，而后者主要由病毒細菌感染（如心肌炎癥）、缺血性疾病（心肌缺血）、代謝性疾病（糖尿病性心肌病）、內分泌疾病、過敏等因素導致[44]。綜合近幾年的研究，目前茶多酚主要被應用于探索對繼發性心肌病的作用。流行病學研究發現，茶葉中豐富的多酚類物質可以通過抗炎、抗氧化、降血糖血脂等多個環節對心肌相關疾病起作用[45-46]。

2.5.2 茶多酚對心肌炎癥的保護作用

核因子κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）是在促炎基因表達調節中發揮重要作用的轉錄因子，在心肌細胞內廣泛存在。活化的NF-κB可促進多種炎性因子如腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor，TNF-α）、白細胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-6等[47]的表達，引發心肌膠原纖維積沉、心肌細胞凋亡，從而導致心力衰竭、心室重塑及心肌缺血等[48-50]。

Suzuki等[51]以心臟異體移植小鼠為研究對象，按20 mg/kg劑量給予兒茶素（45.2% EGCG、13.7% ECG和0.23% EGC），持續60 d治療。結果發現兒茶素可以抑制小鼠心肌細胞纖維化，并通過阻斷NF-κB的結合活性來降低細胞間黏附分子、血管細胞黏附分子的表達。王澤穆[52]通過薈萃（Meta）分析發現EGCG可以抑制炎癥因子TNF-α誘導的內皮功能紊亂，通過調控炎癥因子的表達，從而減緩、減少炎癥的程度和縮短炎癥時間，來抑制慢性炎癥導致的大鼠心肌纖維化。Shen等[53]令患慢性炎癥的雌性大鼠連續12 周飲用含0.5%茶多酚的飲用水后，采用Masson’s三色染色評估冠狀血管和周圍心肌的心肌纖維化，并通過實時熒光定量測定炎癥因子的mRNA表達，發現茶多酚可以通過降低炎癥因子的表達來減輕心肌纖維化。Tipoe等[54]研究發現，EGCG通過抑制DNA損傷和低密度脂蛋白的氧化，保護細胞損傷。EGCG的保護作用是由于能夠抑制eNOS的表達和減少脂質過氧化、氧化應激和自由基的產生，并且能改善促炎細胞因子及隨后與NO和活性氧形成的過氧化亞硝酸鹽的過度生成。Nam[55]和Wang Zemu[56]等也發現茶多酚的主要成分EGCG在體內和體外實驗中均具有抗炎活性，能夠抑制NF-κB的表達，并且EGCG能夠抑制細胞TNF-α的產生，阻斷NF-κB的激活，促進eNOS的磷酸化及NO的產生，并抑制內皮細胞的胞外分泌及細胞因子、黏附因子的表達，降低白細胞聚集的可能性和血管內皮炎癥的發生，從而抑制炎癥反應。

由以上研究結果可知，茶多酚主要可通過抑制NF-kB信號通路、顯著下調炎癥因子的表達以及調節NO的產生來抵抗心肌炎癥。

2.5.3 茶多酚對心肌缺血/再灌注損傷的保護作用

心肌缺血病屬于臨床高發疾病，成因通常是由于血液灌注量減少及心臟供氧不足導致的心肌能量代謝障礙；而再灌注治療是目前治療心肌缺血病的最佳方法[57]。但是缺血環境下，再次灌注氧會產生過量的活性氧，清除氧自由基系統的平衡打破后，線粒體較易受到損傷；活性氧的持續積累和機體缺氧會導致部分組織氧代謝產物堆積、鈣離子超載等；同時自由基還會促進不飽和脂肪酸的過氧化作用，破壞膜結構和功能紊亂，最終導致心肌細胞損傷，這即是心肌缺血/再灌注損傷（myocardial ischemia reperfusion injury，MIRI）。

從體內實驗看，鄭運江等[58]采用結扎冠狀動脈左前肢的手段建造SD大鼠的缺血再灌注模型，并設立梯度濃度的茶多酚探究其作用效果，結果表明80 mg/kg高劑量的茶多酚可顯著抑制氧自由基造成的細胞膜脂質過氧化損傷，降低MDA含量，增加一氧化氮的含量，對心肌缺血再灌注損傷有明顯保護作用。另有Adhikari等[59]研究表明同樣采用結扎冠動脈左前肢來建造C57BL小鼠心肌缺血再灌注模型，然后按200 mg/kg茶多酚連續灌胃處理15 d，檢測小鼠血清中SOD、MDA及炎癥因子的含量，發現茶多酚能顯著降低小鼠血清中的炎癥因子水平，減少丙二醛含量并提高抗氧化酶的活性；證明茶多酚可通過減少氧自由基的產生及炎性細胞因子的聚集來達到減輕心肌缺血再灌注損傷的目的。

由體外實驗看，鄒曦露等[60]對離體大鼠缺血再灌注的心肌組織加入0.5、0.1 mg/mL茶多酚后，在110 K下經電子順磁共振監測分析，表明茶多酚可通過清除缺血再灌注產生的氧自由基來保護心肌；推測其機制是氧自由基和茶多酚羥基上的氫形成較穩定的醌類自由基，再經過轉化后形成了對心肌無損傷的物質。張毓[61]、傅雷[62]等研究發現400 mg/L茶色素均可明顯提高離體的心肌缺血蟾蜍蛙心組的心肌收縮力和心率，從而維持心臟的正常活性。張毓等[61]推斷茶色素可以清除氧自由基并降低血清血管緊張素II的水平，從而改善心肌缺血引起離體蟾蜍心臟功能下降的癥狀。陳立慧等[63]通過常規孵箱和缺氧孵箱交替模擬環境培養出缺血再灌注模型的H9C2大鼠心肌細胞；然后設置4 mg/mL和2 mg/mL高低劑量的茶多酚組培養心肌細胞，發現茶多酚組心肌細胞活性增強，氧自由基含量顯著減少；且炎癥因子活性降低，NF-κB通路表達被抑制，從而證明茶多酚可對缺血再灌注的大鼠心肌細胞發揮保護作用。

此外，MIRI中通常還涉及另一個通路，即Notch信號通路。該通路是一種廣泛存在于多種生物內的信號傳導系統，在進化上高度保守；Notch通路由Notch受體、Notch配體、Notch的調節分子等組成[64]。Notch信號通路的激活與NF-κB介導的炎癥反應密切相關，可以通過抑制該通路來減輕MIRI對心肌造成的炎癥損傷及心肌分化[65]。研究表明，Notch信號作為心肌梗死后心臟再生修復的重要調節因子，該信號通路與NF-κB誘導的炎癥反應密切相關，也與PI3K/AKT信號通路有交叉作用；目前有實驗證明EGCG可直接結合Notch受體，抑制其通路表達，來減輕缺血再灌注誘導的氧化應激、心肌損傷[38]。

MIRI機制至今尚未完全闡明，目前被大多學者認可的兩個機制：一是鈣超載；二是氧自由基。還有兩種可能是白細胞作用和內皮細胞自穩態調控失衡。而茶多酚則主要是通過減少炎癥因子的積累及降低氧自由基產生來改善心肌遭受的再灌注損傷。

2.5.4 茶多酚對糖尿病性心肌病的保護作用

長期高糖飲食刺激可引起心肌細胞肥大、凋亡、纖維化，使心肌細胞損傷、心臟的收縮與舒張功能受損，最終形成心力衰竭[66-67]；糖尿病性心肌病（diabetic cardiomyopathy，DCM）是在糖尿病環境中發生的獨立于其他混雜因素（如缺血性心臟病或高血壓）共存的心肌結構和功能變化的原發病，也是誘發糖尿病患者心力衰竭的重要因素。DCM特點是早期舒張功能不全，心肌擴張和肥厚；后期則出現心肌收縮障礙，心肌收縮性能失調，意味著DCM已經進入終末期。關于DCM潛在的發病機制研究仍處于起步階段，根據已有研究發現，其病理機制可能是受多因素影響，比如心肌線粒體功能障礙、心肌細胞自噬和心肌細胞凋亡等[68-69]。

大量動物實驗數據表明，高血糖易引發糖尿病性心肌病[66]。因為長期高血糖導致的心肌細胞的代謝改變，反過來也會導致線粒體產生活性氧，抑制重要抗氧化酶的活性，然后氧化應激增加會破壞氧化平衡，進而導致脫氧核糖核酸損傷，并致使心肌細胞加速死亡（ROS增多會直接損傷脂質、蛋白質和DNA，從而導致心肌細胞損傷至死亡）。在DCM中，胰島素依賴的葡萄糖轉運蛋白4（glucose transporter 4，GLUT4）的葡萄糖攝取減少，導致心肌中葡萄糖可獲得性降低，線粒體氧化能力受限。Nazio[70]、Ruiz[71]等研究表明，茶多酚可通過調節AMPK信號通路和改善胰島素抵抗，來干預脂聯素的mRNA和蛋白表達，從而改善心肌糖脂能量代謝、心力衰竭等[72]。心肌缺血時，會激活作為控制能量代謝分解與合成通路的重要生物傳感分子AMPK；AMPK信號通路能在一定程度上通過改善心肌肥大、心肌纖維化來減輕心肌損傷[73]；同時在改善心肌舒縮功能障礙上，AMPK可以通過調節特異性絲氨酸蛋白酶抑制劑發揮效用。因此，在DCM形成過程中AMPK信號通路起著至關重要的作用[74]。

細胞自噬指細胞中的溶酶體在應急狀態下降解受損的細胞器，通過清除蛋白聚集和損傷或調控心肌代謝來維持心肌穩態。而綠茶多酚被證明可以誘導細胞自噬[75]。Zhou Hui等[75]以400 mg/kg大劑量茶多酚連續灌胃患有DCM的SD大鼠8 周后，發現茶多酚可能通過Ca2+/CaMKK/AMPK介導的信號通路刺激AMPK活性，從而增加自噬，調節心肌細胞自噬水平，保護心臟的結構和功能；并且茶多酚還能通過調節糖脂代謝有效降低糖尿病性心肌病模型大鼠的高血糖和高脂血癥。鄭夢瑩等[76]以400 mg/kg劑量茶多酚連續灌胃SD大鼠14 周，并通過后續生化分析，證明茶多酚的確能改善心肌肥大、間質纖維化，保護DCM大鼠的心臟功能，并認為其機制可能是茶多酚通過調節與自噬相關的哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）和β-catenin/T-cell factor 4通路來達到的；這兩種通路都是參與調節心臟功能（心肌重塑、心律失常及心力衰竭等）和自噬途徑的重要組成部分。

導致DCM的可能因素還有細胞凋亡，心肌細胞凋亡通常受胞外信號變化和胞內酶變化影響，多種基因也參與了凋亡調控[77]。目前普遍認為，心肌細胞凋亡發生的主要機制之一是Bcl-2蛋白家族參與的“線粒體”途徑[78]。Bax亞族廣泛分布于多種組織器官中且均能表達，其作用是促進心肌細胞凋亡。被激活的Bax會在細胞質與線粒體膜間單向轉移，增加線粒體膜的通透性并降低膜電位，導致ROS外溢，加速細胞凋亡[79]。羅艷蕊等[27]通過外源補充150、300 mg/kg的茶多酚發現，茶多酚可以抑制由高脂飲食造成的大鼠心肌細胞內Bax蛋白的表達增加。

DCM的潛在機制除了上面提到的幾種，常常還涉及炎癥、氧化損傷、Ca2+穩態受損等病理過程。目前治療DCM的藥物極少，而且藥物的副作用相對較大。因此，盡快開發出安全高效的DCM治療藥物對人體健康和臨床醫學都意義重大。而茶多酚及其氧化產物作為天然安全的抗氧化劑，能對DCM的治療提供新的研發思路。

綜合上述研究，本文總結了茶多酚類對心肌相關疾病發揮保護作用的主要機制（圖2）。

圖2 茶多酚對心肌相關疾病保護作用的信號通路Fig.2 Signaling pathways for the protective effects of tea polyphenols on myocardial diseases

2.6 茶多酚氧化產物增強肌肉性能的可能性

近幾年來，茶葉中發現了一種新的從紅茶、烏龍茶里提取的高分子質量多酚，即線粒體激活因子（mitochondria activation factor，MAF），它是兒茶素未達到完全氧化程度的聚合物。Tomoaki等[80]通過實驗發現MAF結合運動訓練的小鼠可以跑更長的距離和更長的時間，并證明MAF攝入結合運動訓練增加了AMPK的磷酸化、PGC-1α的表達和GLUT4的mRNA水平，從而增強了機體的耐力性能。Aoki等[81]通過用添加了含MAF的E80飼料飼喂功能超負荷小鼠，探究MAF對耐力訓練的影響，最后結果發現MAF僅能在運動狀態下激活AMPK并促進 AMPK磷酸化，提高耐力；并且可促進超負荷誘導的足底肌肉肥大，并誘導其中AKT/mTOR信號途徑，然后再與mTOR的活性指標物p70S6K的共同作用下發揮增加肌肉質量的作用。

MAF作為一種新型天然的呼吸激活因子，其增強肌肉質量、防止肌肉萎縮、提高耐力的作用已有研究證實，不過目前還沒有研究闡述MAF的生成途徑和機制，并且現有研究多是MAF對骨骼肌性能的增強，而國內外關于MAF對心肌、心臟功能影響的相關研究還很少，而且MAF分離提取工藝也相對繁瑣、效率不高，相關研究尚還在起步階段，但是心臟作為高耗能器官，心肌細胞內又有著極為豐富的線粒體，故MAF的后續開發和利用對于增強心肌性能有著積極意義。

3 結 語

目前臨床醫學治療心肌疾病主要還是通過強心藥、利尿劑、擴血管藥等藥物干預；嚴重者甚至會采用心臟移植等手術治療手段，前者具有一定的副作用，后者則具有較高的風險。因此越來越多的相關工作者關注到植物作為天然抗氧化劑的治療潛力，藥用植物提取物減少自由基引起的組織損傷的效果已經得到大量研究的證實。茶葉作為世界廣受喜歡的飲料之一，茶葉中的主要特征性化合物如茶多酚及其氧化產物、茶多糖、茶氨酸等的生物活性、藥理作用和健康功能研究一直是國內外的熱點[82]。茶多酚在抗癌、降血脂、血糖、抗肥胖和加速新陳代謝方面具有有益的藥理作用已有大量實驗證明，且這些機制與抗氧化、抗炎癥作用密切相關。茶多酚所表現出增強心肌性能的功效，也是其具有多種生物學活性的累加效應，主要體現在：在抗氧化方面，茶多酚主要通過直接或間接清除自由基、抑制鈣離子內流引起的鈣超載等來減少氧化損傷；在抗炎癥方面，通過抑制NF-κB和Notch信號通路來減輕炎癥、保護心肌細胞；此外，茶多酚還可通過調節AMPK信號通路及PI3K/AKT途徑或相關蛋白的活性，來調控心肌中的能量代謝，并影響血糖水平。不論是細胞還是動物中，茶多酚均表現出了保護心肌的功效。

然而，目前較多實驗所用的茶多酚多是兒茶素4 種單體（EC、ECG、EGC及EGCG）的混合物，但是并非所有兒茶素單體都具有上述活性，其作用強弱也各有不同。而且就肌肉類型上，骨骼肌的相關研究已相對豐富，但心肌方面則還需更加深入。同時，同屬茶多酚的其他化合物如花青素、黃酮等是否也能發揮類似的作用，也是值得進一步探索的問題。目前，新發現的茶紅素聚合物等還被證明在維持肌肉質量和預防肌肉萎縮等方面發揮作用[83]，對于日常進行大量劇烈運動的專業運動員和面臨肌肉萎縮的老年人有著重要意義；不過此類聚合物因其分子質量較大、結構復雜，其分離制備也面臨新的挑戰。

為了促進茶葉藥用保健功能的深度開發，未來還有幾個亟待解決的問題：首先，由于在體內吸收利用時易發生生物轉化和腸道菌群降解作用等因素導致茶多酚類化合物的生物利用度較低，因此如何提高生物利用度也成為茶多酚開發應用的關鍵所在和需要突破的問題，未來可以嘗試通過制備復合物或結合其他藥用植物同源成分研發新型藥劑來克服生物利用度低的問題；其次，在茶多酚保護心肌、心臟的研究方面，目前國內外多數結論還都是從體外實驗或動物模型中得出，臨床性研究還相對缺乏，而且由于研究方法、對象及目的不同還存在一些差異，因此這些藥理功效能否在人體內發揮同樣的作用還存在疑問；另外，在細胞、動物體中起促進作用和抑制作用的茶多酚濃度，如果應用于人體應如何控制用量，令其在不產生毒副作用的前提下產生最佳的功效；這些都是進一步闡明茶多酚作用機制的重要基礎及茶學領域的未來研究方向。

最后，體內外實驗都已證實茶多酚能增強肌肉強度，延緩或減輕疾病所引起的肌肉性能下降，盡管這些作用機制尚未完全闡明，但茶多酚作為可維持和提高肌肉性能的膳食營養補充劑，具有較好的應用和開發前景。