茶葉主要功能分子運(yùn)動(dòng)生理功效研究進(jìn)展

孟祥坤，吳曉蓉，劉展良，李瑞奇，劉展眉

（1.廣東科貿(mào)職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 510430；2.廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 510900）

0 引言

茶葉功能成分的生理功效一直是國(guó)內(nèi)外茶葉科學(xué)研究的熱點(diǎn)。隨著基因?qū)W、遺產(chǎn)學(xué)、分子生物學(xué)、微生物學(xué)等的快速發(fā)展，以及與運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)的交叉發(fā)展，茶葉主要功能成分的運(yùn)動(dòng)生理活性及其作用機(jī)理逐漸成為新的研究領(lǐng)域[1]。茶多酚、兒茶素、茶黃素、茶氨酸、茶多糖等在緩解疲勞、提升肌力、骨骼保護(hù)、消炎外傷、降脂減肥、控制體重、能量供應(yīng)、保護(hù)心肌、增強(qiáng)心肺功能、提升免疫功能、改善運(yùn)動(dòng)中樞等方面具有明確功效，但尚未發(fā)現(xiàn)有對(duì)茶葉運(yùn)動(dòng)生理功效研究成果進(jìn)行系統(tǒng)歸納總結(jié)的綜述文獻(xiàn)。因此，有必要對(duì)茶葉主要功能分子對(duì)運(yùn)動(dòng)生理功效研究結(jié)果進(jìn)行較為全面系統(tǒng)的疏理，歸納出明確的科學(xué)理論，推動(dòng)茶葉運(yùn)動(dòng)功能產(chǎn)品的研發(fā)，拓展茶葉市場(chǎng)空間，助力鄉(xiāng)村振興國(guó)家戰(zhàn)略。

1 茶多酚的運(yùn)動(dòng)生理功效研究進(jìn)展

茶多酚是一類多酚化合物，主要包括黃烷醇類、花色素類和黃酮醇類等成分[2]。茶葉中茶多酚含量占茶葉干質(zhì)量的15%～30%。國(guó)內(nèi)外研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了茶多酚與運(yùn)動(dòng)性疲勞相關(guān)性的試驗(yàn)，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)茶多酚可以加快乳酸的排除，從而消除運(yùn)動(dòng)性疲勞[3]。茶多酚的緩解疲勞主要機(jī)理有3 個(gè)：一是茶多酚化學(xué)結(jié)構(gòu)的酚羥基可以與過(guò)氧自由基反應(yīng)，減少游離的自由基數(shù)量，增強(qiáng)機(jī)體的抗氧化能力，加快緩解疲勞；二是茶多酚可以減少骨骼肌細(xì)胞的凋亡，提高運(yùn)動(dòng)能力[3]；三是茶多酚還可以提高內(nèi)源性抗氧化酶系統(tǒng)的活性并與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練協(xié)同作用，改善運(yùn)動(dòng)能力。Fan Liudong 等人[4]的研究表明，通過(guò)補(bǔ)充不同劑量茶多酚提取物對(duì)小鼠開展負(fù)重游泳試驗(yàn)，證明茶多酚具有一定的抗氧化緩解疲勞的功能。也有研究發(fā)現(xiàn)，疲勞大鼠服用茶多酚后血清中的IL-10/TNF-α比率會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榭寡篆h(huán)境，從而保護(hù)大鼠免受急性力竭運(yùn)動(dòng)引起的疲勞、炎癥和組織損傷[5]。茶多酚還可以通過(guò)下調(diào)NF-κB 途徑抑制白細(xì)胞介素-1β（IL-1β）引起的軟骨細(xì)胞功能障礙，減輕骨骼肌氧化損傷，從而延長(zhǎng)大鼠力竭時(shí)間，進(jìn)而提高運(yùn)動(dòng)能力[6]。

茶多酚可以有效抑制因過(guò)勞運(yùn)動(dòng)引發(fā)的心肌缺血和心肌疲勞等問(wèn)題[7]。徐彤彤等人[8]研究分析出茶多酚有效預(yù)防力竭運(yùn)動(dòng)小鼠模型心肌損傷并保護(hù)了心肌功能，結(jié)果顯示茶多酚延長(zhǎng)了小鼠力竭運(yùn)動(dòng)時(shí)間。劉霞等人[9]研究表明茶多酚能抑制小鼠力竭運(yùn)動(dòng)后心肌鈣離子含量的升高，小鼠心肌丙二醛含量、超氧化物歧化酶和總抗氧化也出現(xiàn)顯著下降，這表明茶多酚具有保護(hù)力竭運(yùn)動(dòng)后心肌功能和預(yù)防心肌損傷的作用。徐彤彤等人[10]研究表明，茶多酚可以降低由力竭運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的過(guò)氧化氫含量和抑制力竭運(yùn)動(dòng)NOX4 的表達(dá)，從而間接減輕力竭運(yùn)動(dòng)引起的心肌損傷。羅艷蕊等人[11]試驗(yàn)顯示，茶多酚可以抑制心肌細(xì)胞的凋亡，增加心肌纖維的密度。國(guó)內(nèi)外目前試驗(yàn)中茶多酚所表現(xiàn)出增強(qiáng)心肌功效，多數(shù)結(jié)論也是從體外或動(dòng)物試驗(yàn)中得出，臨床性研究還相對(duì)缺乏[12]。

劇烈的運(yùn)動(dòng)會(huì)使身體的免疫機(jī)能下降，抑制免疫細(xì)胞的功能，從而影響運(yùn)動(dòng)能力和身體疲勞的恢復(fù)。茶多酚能協(xié)助人體合成白細(xì)胞介素和干擾素等并激活TB 和NK 免疫細(xì)胞，防止運(yùn)動(dòng)員免疫能力的大幅度降低和疾病的侵入，從而使運(yùn)動(dòng)員始終保持良好的身體狀況。臨床試驗(yàn)表明，茶多酚能增加運(yùn)動(dòng)員體內(nèi)環(huán)腺苷酸（CAMP） 濃度，從而調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)員的神經(jīng)、內(nèi)分泌和免疫系統(tǒng)，增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)員本身的免疫機(jī)能，醫(yī)學(xué)中用來(lái)提高人血清中IgM 等免疫球蛋白含量的億福林（EG） 藥品原料主要成分就是茶多酚。張建偉等人[13]研究也證實(shí)茶多酚可以提高力竭小鼠的免疫力。

因此茶多酚是一種安全、高效、天然的植物性抗氧化緩解疲勞物質(zhì)，但目前直接設(shè)計(jì)動(dòng)物或人體方面的茶多酚對(duì)運(yùn)動(dòng)肌肉骨骼影響的試驗(yàn)數(shù)據(jù)還比較少，也缺少相應(yīng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)劑產(chǎn)品的研發(fā)。

2 兒茶素的運(yùn)動(dòng)生理功效研究進(jìn)展

兒茶素是茶葉主要化學(xué)功能分子，占茶葉質(zhì)量的12%～24%。有研究對(duì)兒茶素及其不同組合進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果顯示兒茶素具有清除超氧陰離子自由基的能力，能夠緩解運(yùn)動(dòng)疲勞，其中表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯（EGCG） 表現(xiàn)出最強(qiáng)的清除能力。當(dāng)不同兒茶素以不同組合形式存在時(shí)，其清除能力會(huì)相互增強(qiáng)。特別是和表兒茶素沒(méi)食子酸酯的組合效果最佳，這表明兒茶素的抗氧化反應(yīng)存在著一種相互調(diào)增效的雷同作用。Wu X Q 等人[14]研究發(fā)現(xiàn)，適量的EGCG 可以顯著延長(zhǎng)疲勞大鼠的負(fù)重游泳時(shí)間，EGCG 具有一定的抗疲勞作用。目前，因兒茶素在茶葉中含量低，如何經(jīng)濟(jì)高效地提取并應(yīng)用將有助于茶葉產(chǎn)品的延伸開發(fā)。

近年來(lái)，研究人員從紅茶等發(fā)酵茶中分離出了一種兒茶素聚合物稱為線粒體激活因子（MAF），是首個(gè)新發(fā)現(xiàn)的具有激活細(xì)胞線粒體呼吸的化合物。動(dòng)物試驗(yàn)表明，線粒體激活因子可以提高小鼠的耐力訓(xùn)練效果，增強(qiáng)骨骼肌的運(yùn)動(dòng)耐力[15]。Aoki Y 等人[16]研究表明，MAF 與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練結(jié)合可以增加小鼠的耐力性能。此外，MAF 還可以促進(jìn)肌肉肥大，進(jìn)而增加肌肉質(zhì)量，具有更好的增肌效果[17]。還有研究發(fā)現(xiàn)線粒體激活因子（MAF） 有緩解肌肉萎縮癥狀的能力[17]。

據(jù)國(guó)外研究[18]發(fā)現(xiàn)，兒茶素中的表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯（EGCG） 可以抑制心肌成纖維細(xì)胞的異常增殖。國(guó)內(nèi)的試驗(yàn)分析顯示EGCG 可以顯著抑制心力衰竭小鼠的心肌纖維化、氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡，從而保護(hù)小鼠心肌[19-20]。鄧玲[21]使用苯腎上腺素刺激乳鼠心肌細(xì)胞，給予EGCG 干預(yù)試驗(yàn)組培養(yǎng)心肌細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)EGCG 可以改善小鼠心肌細(xì)胞肥大的癥狀。

3 茶黃素的運(yùn)動(dòng)生理功效研究進(jìn)展

茶黃素是發(fā)酵茶類中的一種重要的抗氧化成分，占茶葉質(zhì)量的0.5%～2.0%，具有多種抗氧化活性，如清除自由基、螯合金屬離子和抑制促氧化酶活性等[22]。茶黃素的抗氧化作用主要基于其多羥基結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠提供質(zhì)子并有效清除機(jī)體產(chǎn)生的自由基，從而實(shí)現(xiàn)抗氧化的效果。此外，茶黃素還能夠激活相關(guān)過(guò)氧化酶的活性，進(jìn)一步發(fā)揮抗氧化作用。由于茶黃素含有更多的羥基結(jié)構(gòu)，其抗氧化能力比兒茶素更強(qiáng)。He Jinting 等人[23]比較分析了茶黃素單體和EGCG 清除羥自由基的能力，發(fā)現(xiàn)茶黃素單體的清除能力均強(qiáng)于EGCG。紅茶提取物中的茶黃素能夠有效改善氧化應(yīng)激和減輕急無(wú)氧間歇訓(xùn)練引起的肌肉酸痛反應(yīng)[24]，從而提高高強(qiáng)度無(wú)氧運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)員的恢復(fù)速度和運(yùn)動(dòng)頻率。但茶黃素含量較低難獲取，茶黃素的生物學(xué)活性的作用機(jī)制尚未研究清晰[24]。

茶黃素能促進(jìn)脂肪酸氧化和脂肪分解，有效增強(qiáng)肌肉性能。此外，茶黃素還能緩解肌肉線粒體功能障礙，逆轉(zhuǎn)肌肉損傷[25]。有研究證明，運(yùn)動(dòng)員補(bǔ)充含茶黃素的紅茶提取物后，可以有效改善高強(qiáng)度無(wú)氧運(yùn)動(dòng)引起的肌肉酸痛、氧化應(yīng)激和炎癥。茶黃素還能降低肌肉中凋亡信號(hào)蛋白的表達(dá)量，改善肌肉損傷，加速肌肉恢復(fù)[26]。Qu Zhihao 等人[27]研究了4 種茶黃素還能促進(jìn)肌細(xì)胞分化和發(fā)育，延緩肌肉衰老。茶黃素具有多種功效，包括抗氧化、增強(qiáng)肌肉性能、促進(jìn)肌肉恢復(fù)、保護(hù)神經(jīng)肌肉阻滯、增強(qiáng)骨骼肌收縮、改善軟骨細(xì)胞代謝失衡和預(yù)防骨質(zhì)疏松等[28-29]。

4 茶多糖的運(yùn)動(dòng)生理功效研究進(jìn)展

茶多糖是茶葉中的一種復(fù)合糖蛋白，占干茶質(zhì)量0.5%～3.0%，具有增強(qiáng)免疫力、減慢心率、抗凝血、抗血栓和耐缺氧等運(yùn)動(dòng)生理功效。茶多糖的抗氧化活性主要通過(guò)增強(qiáng)抗氧化物因子的表達(dá)和清除自由基活性來(lái)實(shí)現(xiàn)[30]。相關(guān)試驗(yàn)表明，茶多糖具有良好的抗氧化作用和抗炎作用，并能有效調(diào)節(jié)肥胖情況[31-32]。細(xì)胞試驗(yàn)顯示，當(dāng)茶多糖質(zhì)量濃度超過(guò)500 μg/mL 時(shí)其對(duì)自由基的清除能力超過(guò)85%，從而有效減少DNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的氧化損傷[31]。

5 茶氨酸的運(yùn)動(dòng)生理功效研究進(jìn)展

茶氨酸占茶葉干質(zhì)量的1%～2%。研究發(fā)現(xiàn)L-茶氨酸是茶氨酸主要成分，具有降血壓、改善記憶，以及對(duì)抗咖啡因引起的麻痹等生理功能[33]。據(jù)國(guó)外研究公開報(bào)道，茶氨酸能提高人體免疫功能。免疫能力下降會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)性疲勞的早期出現(xiàn)或持續(xù)存在，增強(qiáng)免疫能力和減輕免疫抑制是改善運(yùn)動(dòng)能力的主要方法之一。Murakami S 等人[34]研究中發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員在正式訓(xùn)練前9～10 d 口服胱氨酸和茶氨酸，可以有效提高機(jī)體預(yù)防感染的能力，間接提高運(yùn)動(dòng)能力。白寶豐[35-36]通過(guò)建立大鼠一次性力竭游泳模型，研究茶氨酸對(duì)大鼠提高運(yùn)動(dòng)能力中樞機(jī)制，結(jié)果為茶氨酸能夠提高中樞神經(jīng)的興奮性，有助于維持機(jī)體神經(jīng)中樞的正常機(jī)能，從而提高運(yùn)動(dòng)能力，延緩疲勞的出現(xiàn)。

6 結(jié)語(yǔ)

茶葉主要成分的生物特性和健康功效的研究取得了一定進(jìn)展[37]，但隨著大健康概念和現(xiàn)代競(jìng)技體育的發(fā)展，茶葉運(yùn)動(dòng)生理功效研究將成為未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的研究熱點(diǎn)，茶葉在預(yù)防和修復(fù)運(yùn)動(dòng)疲勞和損傷等方面機(jī)理將被揭示甚至有可能取得大突破。

6.1 存在問(wèn)題

在運(yùn)動(dòng)生理學(xué)研究方法方面，目前主要采用動(dòng)物試驗(yàn)，而人體試驗(yàn)較少，無(wú)論是在運(yùn)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)還是實(shí)驗(yàn)室測(cè)試試驗(yàn)方面都缺乏研究。

在運(yùn)動(dòng)生理學(xué)研究水平方面，目前主要集中在細(xì)胞和分子水平的研究，對(duì)器官和系統(tǒng)水平的研究較少，對(duì)人體整體水平的研究更是稀缺。然而，整體水平的研究對(duì)于了解茶葉對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的影響至關(guān)重要。

在運(yùn)動(dòng)生理學(xué)研究熱點(diǎn)方面，目前主要集中在抗氧化、抗疲勞、減肥和心臟保護(hù)等方面，對(duì)于影響運(yùn)動(dòng)能力的最大攝氧量、個(gè)體乳酸閾及不同類型肌肉的影響研究較少。此外，茶葉與運(yùn)動(dòng)對(duì)免疫機(jī)能的相關(guān)性研究也較少，尚未證明茶葉是否能提高人體免疫機(jī)能并增強(qiáng)抗病能力。

在運(yùn)動(dòng)生理學(xué)研究趨勢(shì)方面，微觀水平的研究不斷深入，但宏觀水平的研究需要加快。為了直接和客觀地了解茶葉及其功能成分對(duì)人體整體機(jī)能的變化和影響，必須進(jìn)行整體水平的研究，這也為茶葉及其功能成分的健康功效開發(fā)提供直接證據(jù)。

在運(yùn)動(dòng)功效的研究對(duì)比方面，與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)在茶氨酸的研究方面相對(duì)滯后。今后，我國(guó)應(yīng)加大對(duì)茶氨酸在運(yùn)動(dòng)功效方面的研究，開發(fā)國(guó)內(nèi)茶氨酸方面的運(yùn)動(dòng)保健產(chǎn)品。

6.2 研究展望

近年來(lái)，茶葉在運(yùn)動(dòng)功能方面的研究主要關(guān)注其對(duì)運(yùn)動(dòng)后身體的緩解作用，包括放松肌肉和增強(qiáng)免疫力等。將來(lái)將茶葉作為一種運(yùn)動(dòng)前的功能提升產(chǎn)品，開展運(yùn)動(dòng)前茶葉對(duì)維持和提高肌肉性能的研究前景廣闊。

目前，市場(chǎng)上有很多運(yùn)動(dòng)性功能飲料，但專門設(shè)計(jì)以茶葉為主要功能分子的天然產(chǎn)物功能飲料還比較少見(jiàn)，未來(lái)的研究將側(cè)重于茶葉提取物在運(yùn)動(dòng)中的預(yù)防、輔助和調(diào)節(jié)作用，具有廣泛的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。

總之，茶的功能分子在人體內(nèi)吸收利用率較低，影響了茶葉的功效，未來(lái)如何提高茶葉功能分子在體內(nèi)的利用效率將是茶葉運(yùn)動(dòng)功能開發(fā)的研究潛在領(lǐng)域。