普洱茶具有降低胆固醇的作用,但其作用机制尚未阐明。茶褐素是普洱茶中活性最强、含量最丰富的色素之一。在本文中,研究者发现茶褐素可以改变人体以及实验小鼠的肠道菌群,主要是抑制与胆盐水解酶(bile-salthydrolase, BSH)活性相关的微生物。此外,茶褐素还可以增加回肠内结合型胆汁酸(conjugatedbile acids, BAs)的水平,从而抑制肠道FXR-FGF15信号通路,导致BAs排泄增加,肝脏胆固醇降低,脂肪生成减少。肠道FXR-FGF15信号的抑制伴随着胆汁酸合成途径相关酶基因表达的增加、肝脏鹅去氧胆酸的产生、肝脏FXR受体的激活和肝脏脂解。该结果揭示了普洱茶降低胆固醇和调节血脂作用的机制,并提示减少肠道BSH相关微生物和/或抑制FXR-FGF15信号可能是潜在的降低胆固醇和改善高脂血症的治疗策略。 论文ID 原名:Theabrowninfrom Pu-erh tea attenuates hypercholesterolemia via modulation of gut microbiota and bile acid metabolism 译名:普洱茶中的茶褐素通过调节肠道菌群和胆汁酸代谢来降低高胆固醇血症 期刊:Nature Communications IF:11.878 发表时间:2020.01 通讯作者: 李后开教授、贾伟教授 通讯作者单位:上海中医药大学、上海交通大学附属第六人民医院 内容 1 普洱茶降低高脂血症引起的体重增加和高脂血症 图1.普洱茶的减肥降脂作用. a.普洱茶能减轻正常饮食或高脂血症小鼠的体重, ND组和HFD组分别与ND+PTea组和HFD+PTea组比较; b.正常饮食或高脂饲料喂养的小鼠在茶干预26周后的总能量摄入量; c.普洱茶对正常饮食和高脂血症小鼠均有降血脂作用,持续26周;d.普洱茶能降低正常饮食和高脂血症小鼠肝脏甘油三酯(TG)和总胆固醇(TC)含量;e.普洱茶饮用4周后可降低受试者的血脂水平。 2 普洱茶降低胆盐水解酶富集菌和胆盐水解酶的活性 图2.普洱茶重塑小鼠和人体肠道微生物. a.基于ND、ND+PTea、HFD和HT+PTea组小鼠回肠微生物群OTU矩阵的主坐标分析(PCoA)图; b.基于人类粪便微生物群OTU矩阵的PCoA图; c.小鼠体内具有代表性的OTUs在属和种水平的相对丰度热图, 图中显示了普洱茶在正常饮食和高脂血症中同时降低的部分OTUs,可参考全图蓝色轮廓中的OTUs(附图6a); d.具有代表性的OTU在属和种水平的相对丰度的三维热图, 图中显示了普洱茶类似小鼠的部分OTUs,可参考蓝色轮廓的OTUS(附图6b), 热图中每个斑点的颜色对应于每个样本中OTUs的归一化和对数转换的原始丰度。 图3.普洱茶降低了胆盐水解酶微生物丰度和胆盐水解酶活性. a.饮用普洱茶的小鼠回肠中含有丰富的胆盐水解酶微生物; b.食用普洱茶人群粪便中富含胆盐水解酶微生物的丰度; c. 普洱茶对小鼠回肠内容物中微生物胆盐水解活性的影响; d.普洱茶饮用者粪便中微生物胆盐水解酶活性, 利用KEGG和eggNOG数据库通过宏基因组分析鉴定功能图谱;e.普洱茶对小鼠回肠胆盐水解酶活性的影响; f.饮用普洱茶后人体粪便BSH活性的变化; 3 普洱茶增加回肠内共轭胆汁酸盐蓄积 图4.普洱茶提高血清和回肠结合胆汁酸水平. a.小鼠饮用普洱茶450 mg/kg/d 26周后的血清胆汁酸分级和胆汁酸谱; b.普洱茶50 mg/kg/d饮用4周后,受试者血清胆汁酸分级及胆汁酸谱; c.小鼠饮用普洱茶450 mg/kg/d 26周后的回肠胆汁酸分级和胆汁酸谱; 4 茶褐素降低了胆盐水解酶细菌丰度和胆盐水解酶活性 图5.茶褐素直接降低胆盐水解酶活性进而升高回肠共轭胆汁酸. a.普洱茶成分与胆盐水解酶产生菌OTUs的Spearman相关性研究:饲喂正常饲料的小鼠和给予450 mg/kg/d普洱茶26周的HFD小鼠的BSH产生菌的OTUs;b.普洱茶和茶褐素能降低小鼠血清和肝脏TC、TG; c.普洱茶回肠胆汁酸变化及茶褐素干预的体内研究; d.普洱茶和茶褐素对体内产胆盐水解酶微生物的影响; e.普洱茶和茶褐素对回肠胆盐水解酶活性的影响; f.茶褐素和普洱茶降低了回肠培养微生物的胆盐水解酶活性; 5 回肠结合型胆汁酸抑制FXR-FGF15促进胆汁酸合成 图6.结合型胆盐抑制FXR-FGF15诱导肝胆汁酸合成. a.FXR和FGF15在喂食HFD和450 mg/Kg/day普洱茶26周的小鼠回肠中的基因表达水平;b.FXR和FGF15在喂食HFD和450 mg/Kg/d普洱茶26周的小鼠回肠中的蛋白表达水平;c.FXR和FGF15在HFD和225 mg/kg/d茶褐素在灌胃8周后小鼠回肠中的基因表达水平;d.喂食HFD和450mg/Kg/d普洱茶26周的小鼠血清FGF15水平; e.服用标准饮食和50mg/kg/d普洱茶4周的受试者血清FGF19水平; f.口服HFD和450 mg/kg/d普洱茶26周小鼠肝脏胆汁酸合成酶mRNA表达水平; g.饲喂HFD和225 mg/kg/d茶褐素8周的小鼠肝脏胆汁酸合成酶mRNA表达水平; h.饲喂HFD和450 mg/kg/d普洱茶26周的小鼠肝脏胆汁酸合成酶蛋白表达水平;i.口服HFD和450mg/kg/d普洱茶26周小鼠肝脏胆汁酸合成蛋白的IHC染色; 6 茶褐素促进肝脏胆汁酸合成的替代途径 图7.FXR-FGF15和FXR-SHP替代途径调节胆汁酸合成. a. 225mg/kg/d茶褐素和50 mg/kg/d TCA、TCDCA、TUDCA分别灌胃8周后,HFD小鼠肝脏和回肠中的优势BAs; b. 225 mg/kg/d茶褐素和50 mg/kg/d TCA、TCDCA、TUDCA分别灌胃8周后,HFD小鼠回肠FXR、FGF15 mRNA表达水平及肝脏FXR、SHP和BA合成相关基因的表达水平; c.225mg/kg/d茶褐素和50 mg/kg/d TCA、TCDCA、TUDCA分别灌胃8周后HFD小鼠回肠FXR、FGF15和肝脏FXR、SHP的免疫荧光染色; d.50uM TCDCA和TUDCA抑制人源FHs 74 Int和L02细胞系中核受体FXR蛋白的表达以及50um CDCA和TCA活化人源FHs74 Int和L02细胞系中核受体FXR的表达和提升表达CYP27A1 CYP7B1胆汁酸合成的替代途径; e.50uMCDCA、CDCA与50uM的TCDCA、CDCA与50uM的TUDCA、50uM的TCA作用24 h后FHs74Int细胞中FXR、FGF19的免疫荧光染色; f. 50uM的CDCA、CDCA与TCDCA、CDCA与TUDCA、TCA联合作用24 h对L02细胞FXR、SHP免疫荧光染色的影响; g.225mg/kg/d茶褐素和100 mg/kg/d Fexaramine灌胃8周后HFD小鼠回肠FXR、FGF15和肝BA合成基因mRNA的表达水平; h.225mg/kg/d茶褐素和5 0 ug/kg/d FGF19蛋白腹腔注射8周后高脂血症小鼠回肠FXRmRNA、FGF15 mRNA和肝BA合成相关基因mRNA的表达水平. 图8. 茶褐素降低胆固醇水平的潜在作用机制. a.茶褐素通过与TCDCA或TUDCA同时抑制肠道FXR-FGF15信号通路,与CDCA同时激活肝脏FXR-SHP信号通路,促进选择性胆汁酸合成途径。肠道FXR-FGF15信号转导无选择性地抑制肝胆汁酸合成基因CYP7A1、CYP8B1、CYP27A1、CYP7B1,而肝FXR-SHP信号转导有选择性在经典途径中抑制CYP8B1.普洱茶中的茶褐素诱导回肠远端TCDCA和TUDCA抑制FGF15的产生,从而激活胆汁酸合成酶。此外,肝脏中CDCA产量的增加促进了细胞核FXR的表达,而SHP则抑制了CYP8B1的表达。最终,肠道FXR-FGF15减少和肝脏FXR-SHP增加对胆汁酸合成酶的联合调节导致交替途径CYP7B1表达增加,经典途径CYP8B1表达降低,导致CDCA而不是CA的产生增加; b.茶褐素通过调节肠道微生物介导的胆汁酸代谢来降低肝脏胆固醇水平的可能机制。初级BAs,主要是CA和CDCA,由胆固醇在肝脏中产生,并与甘氨酸或牛磺酸结合形成结合的BAs,然后分泌到肠道。BSH酶是在肠道微生物中产生的,其功能是将结合的BA水解成未结合的BA。普洱茶中茶碱对bsh微生物的抑制作用,导致共轭bas在回肠远端积聚。结合型胆汁酸抑制肠道FXR-FGF15信号转导,从而减轻该信号转导途径对BA合成基因表达的抑制,导致BA合成途径替代途径中BA产量的增加和粪便BA排泄的增加,最终降低胆固醇水平. 结论 本研究中,研究者发现普洱茶提取物中的茶褐素降低肝脏中胆固醇和血清中胆固醇水平的机制可能如下: (1)降低胆盐水解酶相关微生物的相对丰度; (2)增加结合基底酸,特别是对肠道FXR起拮抗作用的TCDCA和TUDCA; (3) 减少肠道FXR的激活,导致FGF15/FGF19的产生减少; (4)增加替代途径中胆汁酸的从头合成和胆固醇向肝脏的反向转运 (5)增加胆汁酸通过粪便的排泄。 结论 普洱茶,是中国西南地区盛产的一种传统名茶,以云南大叶种毛茶为原料经微生物发酵而成。据研究报道对人体具有多种益处,包括减轻或逆转高胆固醇血症、高脂血症、肥胖、脂肪性肝炎以及高血糖。然而,目前多数研究仍属于观察性研究,其降脂减肥的机制尚未明确。用普洱茶、绿茶和红茶对啮齿类动物进行的比较研究发现,与其他部分发酵和未发酵的茶相比,完全发酵的普洱茶在降低血脂和降低胆固醇方面效果更为显著。因此,研究者假设普洱茶独特的发酵过程中产生的某些活性成分导致了更强的生物效应。该研究团队先前的一项研究表明,各种茶的特征成分主要是:绿茶中的茶黄素和茶氨酸、红茶中的茶红素和茶黄酸以及普洱茶中的茶黄素和没食子酸。在发酵过程中,儿茶素及其没食子酸酯衍生物被氧化成复合酚类茶色素,包括茶黄素(theaflavins,TF)、茶红素(thearubigins,TR)和茶褐素(theabrownins,TB),茶黄素进一步氧化形成聚合程度更高的茶红素,然后浓缩成茶黄素。综上所述,在普洱茶发酵过程中,儿茶素、茶黄素和茶红素的浓度降低,而茶褐素显著升高,表明茶褐素是普洱茶的特征成分,可能是其降胆固醇和降血脂的生物活性物质。 胆汁酸是肝脏胆固醇分解代谢的主要下游产物。因此,胆汁酸的产生和排泄对维持胆固醇稳态至关重要。越来越多的研究表明,抑制回肠FXR-FGF15可以显著改善非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)、肥胖和胰岛素抵抗等症状。肠道菌群通过将胆汁酸进行生物转化,从而对胆汁酸信号受体具有显著调节作用,在肠肝型胆汁酸代谢中起着重要的调节作用。初级胆汁酸由肝脏中的胆固醇合成,与甘氨酸或牛磺酸结合,然后由肠道菌群通过一系列的去共轭、脱氢、脱羟和异构化过程进一步代谢成次级胆汁酸。同时,胆汁酸还可以通过直接调节胆汁敏感型和胆汁代谢相关型细菌的丰度来影响肠道微生物的组成。 基于此,在本研究中,研究者发现普洱茶中的茶褐素对胆盐水解酶(bile-salthydrolase, BSH)相关的肠道微生物以及BSH的活性有抑制作用,而BSH活性降低可以导致回肠结合型胆汁酸的增加,从而进一步抑制肠道FXR-FGF15/19信号通路,促进肝脏胆汁酸的产生。在茶褐素调节胆汁酸合成的过程中,肠道FXR-FGF15/19信号被抑制,而肝脏FXR-SHP信号被激活,导致胆汁酸合成替代途径相关酶的表达增加,从而增加肝脏胆汁酸合成和粪便排泄,最终降低胆固醇水平。本研究结果表明,普洱茶的特征成分茶褐素与肠道菌群的变化、FXR信号转导和胆汁酸合成在调节血清胆固醇和肝脏胆固醇水平中存在机制上的联系。此外,研究者认为有必要对人体进行进一步的研究,以更好地评估长期服用普洱茶或茶褐素在控制体重和改善高胆固醇血症方面的作用。与此同时,评估茶褐素的安全性及副作用和对人体的最佳剂量将需要进行进一步的临床试验,然后才可能作为一种常规疗法。 |
|