許陸達 黃蘇萍 楊柳媛

（福建中醫(yī)藥大學 福建 福州350122）

多糖是自然界中含量和種類最為豐富的生物大分子之一，具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和多樣化的生物活性。茶多糖作為多糖家族的一分子，同樣具有多糖類的一些共性，比如復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)、生物活性還有理化性質(zhì)。研究表明茶多糖具有降低血糖，降低血脂，增強機體免疫力，抗凝血和血栓，減慢心率等作用[1]。茶多糖的組成、結(jié)構(gòu)及降血糖、降血脂作用一直是近年來研究的熱點，研究茶多糖對糖尿病的防治具有重要意義。

1 茶多糖的組成及其差別

1.1 茶葉中茶多糖的組成成分

茶多糖是一類有活性的復(fù)合多糖，其多糖部分主要由葡萄糖（Glu）、半乳糖(Gala)、阿拉伯糖(Ara)、木糖(Xyl)、甘露醇(Man)等組成。茶葉的種類較為繁多，由表1可知，不同茶葉的茶多糖分子量不同，多糖的組成成分也不盡相同，同一類單糖的占比也不相同。

表1 茶多糖的分子量以及單糖的組成[2-7]

茶多糖除了單糖成分，其中還含有一些游離的蛋白質(zhì)，但含量較少，其作用機制也未見研究報道。茶多糖中的單糖與某些礦物質(zhì)如鎂、鈣、錳、鐵、鋅等呈緊密結(jié)合的狀態(tài)，生物大分子對其結(jié)構(gòu)以及作用機制有一定的影響[4]。

1.2 不同茶葉中茶多糖的差異

茶葉按發(fā)酵程度可分為綠茶、紅茶、青茶、黑茶、白茶、紅茶六大類[8]；宋勵修[9]通過硫酸酚比色法測量不同類茶葉中的茶多糖含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)祁門紅茶的茶多糖含量相對較低，而云南普洱的黑茶茶多糖含量相對較高，原因可能是紅茶是全發(fā)酵茶，黑茶為后發(fā)酵茶，黑茶的加工工序存在濕熱作用和微生物酶解，可能易于多糖復(fù)合物的形成，所以茶多糖含量相對較高。相比較而言，茉莉花茶的茶多糖含量相對較低，可能是因為花茶制備中在鮮花吐香環(huán)節(jié)有復(fù)雜的生物化學變化，把其中的糖酶促和氧化成了芳香物質(zhì)，降低了多糖含量。與綠茶等未發(fā)酵茶相比，全發(fā)酵茶（如紅茶）和后發(fā)酵茶（如黑茶）常常選擇成熟度較高的茶葉作為原料，且高成熟度葉片中多糖含量普遍高于新葉[10]。

倪德江[11]采用55℃減壓濃縮3倍后再用95%乙醇沉淀的方法從茶葉提取茶多糖，以福鼎白茶、玉斗鎮(zhèn)水仙茶、云南大葉種無性系茶為三種茶葉為原料，并混勻，按照紅茶，綠茶，烏龍茶的制作工藝制成紅茶，綠茶，烏龍茶；結(jié)果發(fā)現(xiàn)TPS的多糖得率從高到低依次是綠茶＞烏龍茶＞紅茶。陳金娥[12]采取常規(guī)萃取法萃取茶葉中的茶多糖，以福建壽寧綠茶、浙江獅峰龍井綠茶、云南西雙版納普洱茶、湖南祁門紅茶、福建安溪烏龍茶為原料，測定的結(jié)果為TPS的多糖得率從高到低為烏龍茶＞紅茶＞普洱茶＞龍井綠茶＞綠茶（河南信陽毛尖）。兩者的實驗結(jié)果差異明顯，倪德江提取的綠茶茶多糖得率最高，而陳金娥提取的綠茶茶多糖得率最低，造成這種差異的原因可能有以下兩種：一、倪德江在提取過程中采取了脫蛋白操作，在脫蛋白的同時帶走大量的多糖類物質(zhì)[13]，因此會影響實驗結(jié)果；二、兩者采取的提取方法不同，后者的提取方法采用了多次定容提取和超聲提取；不同茶葉中的茶多糖單糖的組成比例也存在著差異，如表1。

1.3 同類茶葉中茶多糖的差異

茶葉的產(chǎn)地、質(zhì)地等因素，也會影響茶葉中茶多糖含量的不同。同樣為綠茶，從茶多糖含量上來看，安徽黃山毛峰＞河南信陽毛尖[12]。同為紅茶，福建政和產(chǎn)的紅茶茶多糖含量大于湖南祁門產(chǎn)的紅茶[14]。生茶與熟茶中茶多糖的含量也不相同，同為龍潤普洱茶，熟茶中茶多糖的含量遠遠高于生茶。從茶多糖的組成上來看，不同等級的茶葉其各類單糖的組成比例存在差異，如表2[15],

表2 不同等級茶葉各類單糖的組成比例 （mol%）

1.4 不同提取方法對茶多糖的影響

茶多糖較易溶于水，在高溫以及化學制劑的作用下易分解。茶多糖的提取方法較多，不同方法對茶多糖的影響也不同；常用的提取方法有水浸法，酶輔助提取法，微波輔助提取法等[16]。楊軍國[17]在烏龍茶的提取過程中，采用“先65%醇洗+后水提”和“先水提+后65%醇沉”2種提取方法，最后發(fā)現(xiàn)前者的茶多糖提取率更高，但組成上可溶性蛋白最低。陳海霞[18]通過三種提取方法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采取超濾法較好地保護了茶多糖的活性，但茶多糖提取率不高。Yuanfeng Wang[19]采用熱水提取法和酶提取法等方法從綠茶中提取茶多糖，酶提取法更有利于提高綠茶茶多糖中Ara，Gal和GalA（半乳糖醛酸）的占比，且酶的加入和較高的溫度能夠提高茶多糖的提取率，但對Xyl和Man占比的影響不大。

2 茶多糖的降糖活性及作用機制

茶葉作為我國的日常飲品，有著上千年的悠久歷史，在東亞地區(qū)如中國和日本，就有人用粗茶治療糖尿病[20]?，F(xiàn)代研究證實，茶葉具有抗氧化，降血糖，抗癌等多種功效[21]，而茶葉中的茶多糖具有抗氧化、降糖降脂、抗腫瘤、免疫刺激、抗病毒、抗菌等多種生物活性[22]。多糖是生物大分子的主要類別。它們的生物活性取決于化學結(jié)構(gòu)，其中包括單糖組成，糖殘基下方的鍵和溶液構(gòu)象[23]。茶多糖作為多糖的一種，其特定的生物活性與其單糖組成、分子量以及高級結(jié)構(gòu)密切相關(guān)[10]。宋麗珍[24]用四氧嘧啶誘導(dǎo)小鼠非肥胖型糖尿病，以100 mg/(kg·d)劑量的TPS灌胃干預(yù)6周，實驗結(jié)果為茶多糖組小鼠的血糖由18.98mmol/L降低至正常水平，茶多糖組的胰臟中胰島素的含量與正常組相當。李淑琴[25]通過對高糖高脂飼料輔以鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)產(chǎn)生的糖尿病模型小鼠灌喂(200,400,800 mg/kg)劑量的茶多糖溶液（多糖純度26.11%），結(jié)果發(fā)現(xiàn)400mg/kg劑量降糖效果最佳。

TPS能夠通過保護胰島β細胞、促進肝糖原的合成、調(diào)節(jié)代謝酶的活性、調(diào)節(jié)信號通路、抗炎及抗氧化等作用機制降低血糖。其中茶多糖的抗炎抗氧化作用較弱，且相關(guān)研究較少，因此TPS的抗炎抗氧化作用有可能不是其降血糖的主要途徑[26]。

2.1 茶多糖保護胰島β細胞的功能

部分糖尿病患者會出現(xiàn)胰島β細胞損傷，導(dǎo)致胰島素分泌減少，機體血糖濃度升高。茶多糖的體外實驗表明，茶多糖具有保護胰島β細胞的作用。陳建國[27]采用H2O2誘導(dǎo)Beta-TC-6細胞損傷，模型組小鼠Beta-TC-6細胞存活率顯著下降（P＜0.001），茶多糖組中誘導(dǎo)損傷后次日在培養(yǎng)皿中加入一定濃度梯度的茶多糖。結(jié)果茶多糖組細胞存活率相比較模型組顯著提高（P＜0.01）。在實驗中，隨著TPS濃度的提升，胰島β細胞內(nèi)的cAMP（環(huán)磷酸腺苷）的含量也隨之提高，而胰島素的分泌與體內(nèi)cAMP水平呈線性相關(guān)，茶多糖保護胰島β細胞的作用可能是通過提高細胞內(nèi)cAMP濃度來實現(xiàn)的。王林戈[28]用STZ（鏈脲佐菌素）誘導(dǎo)MIN6細胞（胰島β細胞株）的損傷，并將500μg/mL茶多糖提取物加入培養(yǎng)皿中進行干預(yù)，發(fā)現(xiàn)對受損的MIN6細胞保護作用顯著，且可以抑制STZ所致Caspase-3活性升高，進而減緩胰島β細胞的凋亡，茶多酚（TP）聯(lián)合TPS效果更為顯著。茶多糖保護胰島β細胞的作用可能與抑制Caspase-3的活性有關(guān)。

2.2 茶多糖促進肝糖原的合成

肝糖原是體內(nèi)血糖的重要來源，肝糖原的合成與分解受體內(nèi)胰島素水平的影響。在健康人中機體肝糖原的合成與分解處于動態(tài)平衡中，機體一旦出現(xiàn)胰島素抵抗，這種平衡會被打破，導(dǎo)致糖原的分解異常增多，合成減少，血糖水平提高。芮莉莉[29]用粗綠茶TPS（50,100,150 mg/kg）對糖尿病模型小鼠灌胃8周，發(fā)現(xiàn)中高劑量組小鼠肝臟中肝糖原含量較對照組明顯升高（P＜0.05），推測茶多糖可能通過增加肝糖原的積累來降低小鼠體內(nèi)血糖水平。東南大學孫佳菊[30]用枸杞多糖、茶多糖混合物飼養(yǎng)STZ誘導(dǎo)的糖尿病小鼠，發(fā)現(xiàn)混合物能夠增加小鼠胰島素的敏感性，從而提高小鼠機體轉(zhuǎn)化肝糖原的能力，降低血糖值。茶多糖可能通過增加肝糖原途徑來降低血糖。王黎明[31]TPS可以顯著增強肝臟葡萄糖激酶和己糖激酶活性，濃度為1 mg/mL的TPS可使己糖激酶和葡萄糖激酶相對活性分別提高99.57 %和82.97 %;10 mg/mL的TPS可使葡萄糖激酶和己糖激酶提高152.09 %和156.10 %，兩種酶能通過促進肝糖原的合成，來降低血糖，不同的是己糖激酶在高濃度的葡萄糖下才會發(fā)揮作用。茶多糖可能通過影響己糖激酶和葡萄糖激酶的活性來降低血糖。Aschenbach J R發(fā)現(xiàn)在肝臟有GLUT1，GLUT2和GLUT8的表達[32]，而未發(fā)現(xiàn)GLUT5的表達，茶多糖對GLUT2轉(zhuǎn)運糖類物質(zhì)具有一定的作用，因此茶多糖可能通過下游GLUT蛋白的表達促進肝糖原的合成。

2.3 茶多糖調(diào)節(jié)代謝酶的活性

2.3.1 茶多糖抑制α-糖苷酶活性作用

α-糖苷酶屬于葡萄糖苷酶的一種，其作用是通過水解葡萄糖苷鍵來獲得人體可以直接利用的葡萄糖，該酶處于小腸刷狀緣上，它的活性影響著人體對大分子的淀粉、蔗糖等的利用。α-糖苷酶與代謝紊亂失調(diào)引起的疾病有著很大的關(guān)系，如糖尿病、癌癥、病毒感染。西藥拜糖平也是通過在腸道內(nèi)競爭性抑制葡萄糖苷酶，減少多糖和蔗糖分解為葡萄糖，降低餐后高血糖。Qianfei Huang[33]從云南普洱茶中提取茶萃取物，他采用了幾種不同的方法提取茶葉混合物中的茶多糖，每一種提取方法萃取物中的茶多糖含量都不同。隨后用萃取物50mg/kg作用于用四氧嘧啶誘導(dǎo)的糖尿病小鼠，發(fā)現(xiàn)能降低小鼠的餐后血糖。在體外實驗中，隨著萃取物中茶多糖濃度的提升，對α-糖苷酶活性的抑制作用也隨之增強，作用效果低于阿卡波糖，但強于茶多酚。Yuanfeng Wang[19]用熱水提取法，沸水提取法，酶提取法從河北產(chǎn)綠茶中提取含有茶多糖的混合物，并在5.0mg/mL濃度的下比較三中方法的提取物對α-糖苷酶活性的抑制作用，發(fā)現(xiàn)沸水提取法＞酶提取法＞熱水提取法，而茶多糖的含量每5mg中沸水提取法＞酶提取法＞熱水提取法；另外對糖苷酶的抑制作用隨著中性多糖的含量的增加而提高，與酸性多糖的含量沒有關(guān)聯(lián)。

2.3.2 茶多糖抑制α-淀粉酶的活性作用

α-淀粉酶（α-Amylase）又稱為1,4-α-D-葡聚糖葡聚糖水解酶，存在于人的唾液和胰臟等中，隨機切斷多糖內(nèi)部的α－1，4-鏈，最終產(chǎn)物為葡萄糖，麥芽糖，糊精等混合物。在Ⅱ型糖尿病的治療過程中, α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制劑發(fā)揮著重要作用[34]，通過抑制α-淀粉酶活性減少葡萄糖的攝入。何學斌[35]用水提醇沉法從老紅茶葉中提取茶多糖，在體外將茶多糖與α-淀粉酶的反應(yīng)時間分段設(shè)為10～40min，結(jié)果顯示茶多糖的量效曲線接近直線，呈劑量依賴性，并在20min時間段達到最大。通過灌胃途徑給予茶多糖（200mg/kg）的糖尿病大鼠餐后2h血糖明顯低于糖尿病模型組。其降糖機制可能與抑制α-淀粉酶活性有關(guān)。中山大學楊立群從綠茶中分離出酸性茶多糖（TPSA）,并在體外與α-淀粉酶進行混合以研究兩者的相互作用關(guān)系。結(jié)果表明在基底TPSA與α-淀粉酶形成了一種穩(wěn)定的復(fù)合物，可能與抑制α-淀粉酶的活性有一定的關(guān)聯(lián)[36]。Yuanfeng Wang[19]發(fā)現(xiàn)三種不同提取方法提取出的綠茶茶多糖對α-淀粉酶的活性抑制作用低于對α-糖苷酶的活性抑制作用。

2.4 茶多糖改善腸道菌群微環(huán)境

腸道菌群的失衡與糖尿病密切相關(guān)，腸道菌群的穩(wěn)態(tài)能夠抵御致病菌的入侵，而致病菌的入侵會導(dǎo)致腸道的慢性炎癥，過多炎癥因子的釋放也是造成機體糖脂代謝紊亂的一個因素。現(xiàn)代研究證實，調(diào)節(jié)腸道菌群的微環(huán)境，補充益生菌，能夠降低血糖并提高胰島素的敏感性[37]。腸道菌群通過分解碳水化合物形成短鏈脂肪酸（SCFAs）和氨類物質(zhì)，SCFAs不僅可以被氧化為群菌提供能量，還可以維持腸道菌群的平衡[38]。除此之外，胰高血糖素可能是由SCFAs調(diào)節(jié)，且血糖、胰島素、SCFAs存在關(guān)聯(lián)[39]。李海珊[40]從江西婺源的綠茶中提取TPS，并用低中高（25,50,100 mg/kg）劑量的TPS來干預(yù)正常的小鼠，21d后用氣相色譜法檢測小鼠腸道內(nèi)的SCFAs水平，結(jié)果表明灌胃TPS能明顯增加小鼠腸道內(nèi)SCFAs的濃度。Chen G J[41]的研究發(fā)現(xiàn)茯磚茶多糖（FBTPS）能夠大部分到達腸道，且被腸道分解和利用，腸道內(nèi)的SCFAs也顯著增加。

2.5 茶多糖調(diào)控糖代謝信號通路

磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）信號通路是胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要途徑，是調(diào)節(jié)血糖的主要信號通道。IR（胰島素受體）與INS（胰島素受體底物）結(jié)合后，使受體底物磷酸化，激活PI3K/Akt通路，上調(diào)GLUT以調(diào)節(jié)糖原合成和葡萄糖的攝入。Shuqin[42]從黃山綠茶中提取TPS,并用溶解于生理鹽水中的茶多糖對2型糖尿?。═2DM）大鼠以中高劑量(400,800mg/kg)進行灌胃處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實驗組的大鼠餐后血糖水平下降，TPS的攝入提高了GLUT4的水平，從而一定程度上恢復(fù)了葡萄糖的動態(tài)平衡。3種劑量的茶多糖組的Atk水平分別比糖尿病對照組的Atk水平分別提高了55.05%、166.53%和226.83%(p＜0.05)，同時PI3Kp85/p-Akt/GLUT4的表達增加。茶多糖降低血糖的作用機制可能是通過上調(diào)PI3K/Akt信號通路來實現(xiàn)的。楊新河[43]提取普洱茶TPS，并用50μg/mL的TPS刺激前脂肪細胞的分化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)能明顯上調(diào)GLUT4 mRNA的表達，使GLUT4蛋白數(shù)量增多。GLUT4數(shù)量的增加會提高機體對葡萄糖的轉(zhuǎn)運能力[44]。芮莉莉[29]發(fā)現(xiàn)高劑量組的茶多糖能升高GLUT4在小鼠脂肪組織中的表達（P＜0.05），但低劑量組和中劑量組無統(tǒng)計學意義。

cAMP（環(huán)磷酸腺苷）/PKA（激酶A）信號通路是胰高血糖素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要途徑，由G蛋白偶聯(lián)受體將信號首先傳至腺苷酸環(huán)化酶（AC），由它控制cAMP的含量，cAMP又激活PKA,從而產(chǎn)生生物學效應(yīng)[45]。Huijun Wang[46]將綠茶TPS（濃度為200μg/mL）作用于胰島細胞，經(jīng)過TPS的治療后，胰島細胞分泌胰島素的功能增加，且在mRNA水平上能顯著上調(diào)PKA、GLUT2(葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白2)的表達。

2.6 抗炎及抗氧化作用

2.6.1 茶多糖清除氧自由基的作用

茶多糖有一定的抗氧化活性，但其抗氧化活性不如茶多酚（Tea Polyphenols）顯著[33]；研究表明，氧化應(yīng)激是二型糖尿病致病和疾病發(fā)展的一個因素[47]；氧化應(yīng)激反應(yīng)，是由于活性氧（ROS）/活性氮物質(zhì)(RNS)與細胞抗氧化防御機制之間的不平衡，產(chǎn)生細胞內(nèi)的氧化應(yīng)激。反過來，過量的ROS/RNS物質(zhì)介導(dǎo)對蛋白質(zhì)和核酸的損害，從而對機體造成損害。氧化應(yīng)激反應(yīng)可以直接引起β細胞的損傷，也可以影響β細胞胰島素的合成與分泌，且誘導(dǎo)胰島素抵抗[48]。茶多糖的抗氧化活性可能對血糖有一定的調(diào)控作用。浙江大學c從五年陳普洱茶中提取茶多糖，通過灌胃40mg/kg劑量的五年陳普洱茶多糖能將糖尿病組小鼠血清以及肝臟組織中的MDA（丙二醛）含量和SOD（超氧化物歧化酶）活性改善至和正常組小鼠無差異水平，GSH-Px（谷胱甘肽過氧化物酶）活性甚至顯著高于正常組的小鼠（p＜0.05）。此外，連續(xù)灌胃40mg/kg劑量的五年陳普洱茶多糖的小鼠血糖水平明顯下降，說明普洱茶多糖能通過抗氧化作用來調(diào)節(jié)小鼠體內(nèi)的血糖水平。應(yīng)樂等人以六堡茶為原料，利用水提醇沉法制得茶多糖粗品，通過檢測ABTS自由基清除能力、FRAP鐵離子還原能力等，對HUVEC損傷模型的還原能力，發(fā)現(xiàn)茶多糖的抗氧化活性可能與其相對分子質(zhì)量密切相關(guān)，低分子量的組分含量越高，其生物活性越高[50]。

2.6.2 茶多糖的抗炎作用

TNF-α（腫瘤壞死因子-α）與糖與脂質(zhì)的代謝密切相關(guān)，TNF-α mRNA在各種糖尿病小鼠模型中均有過度表達[29]；TNF-α能夠通過抑制胰島素來減少機體對葡萄糖的攝取和抑制相關(guān)蛋白的表達[51]，也可以通過GLUT4 mRNA和GLUT4蛋白抑制葡萄糖的轉(zhuǎn)運。Luna-Vital D[52]在對花青素的研究中發(fā)現(xiàn)，GLUT4和TNF-α存在很強的關(guān)聯(lián)，通過增加GLUT4蛋白的表達能夠?qū)NF-α誘導(dǎo)的炎癥細胞產(chǎn)生修復(fù)作用。華南理工大學胡婷[53]從苦丁茶中分離TPS，并優(yōu)化了提取工藝，發(fā)現(xiàn)茶多糖可能通過過調(diào)節(jié)TNF-α、IL-6、IL-1β的表達，來影響免疫活性。茶多糖可能通過減輕肝臟的炎癥反應(yīng)來降低小鼠機體血糖水平。

3 討論

茶文化是中國傳統(tǒng)文化的一部分，而豐富的茶葉種類又使茶文化獨具魅力；茶葉的類別繁多，常見的如綠茶，紅茶，烏龍茶，粗老茶等等。TPS作為茶葉中的一種活性成分，種類頗為繁多；不同茶葉中的TPS存在差異，不同提取方法會造成茶多糖組成上的差異，這也導(dǎo)致了不同研究者的實驗結(jié)果存在一定程度的差別；無法對TPS定量分析，且TPS大分子結(jié)構(gòu)尚未明確，這為TPS的研究造成了一定的困擾。

TPS有較為明顯的降血糖作用，明確的作用機制如下（1）保護胰島β細胞；（2）促進肝糖原的合成；（3）調(diào)節(jié)代謝酶的活性（4）調(diào)控PI3K/Akt通路（5）抗炎及抗氧化（6）改善腸道菌群環(huán)境；TPS的降血糖機制部分與茶多酚類似，原因可能與TPS和茶多酚調(diào)節(jié)糖代謝的通路一致有關(guān)；大部分的研究只表明TPS在某一通路、某一作用機制上對血糖產(chǎn)生影響，但尚未有研究者研究TPS降血糖主要的作用機制或者主要作用途徑，甚至有些作用機制尚不明確；TPS多糖成分中哪一成分對血糖的影響最大，及其成分的理化作用和性質(zhì)，都是TPS研究中的盲區(qū)；這些因素制約了茶多糖的醫(yī)用價值和實用價值。

TPS的提取工藝尚未完善，一方面在提取過程中會損失較多的TPS，提取率較低，另一方面，茶多糖的結(jié)構(gòu)在提取過程中由于提取工藝的影響會發(fā)生變性，從而影響其部分活性，TPS的提取工藝也是制約其發(fā)展的一個因素。雖然對TPS的現(xiàn)階段研究尚不完善，但TPS的醫(yī)藥、保健潛力巨大，一旦運用，可以減少糖尿病患者對藥物的依賴，用TPS制品作為臨床用藥的補充。健康人可以每日服用TPS來降低患糖尿病的風險。TPS的前景十分廣闊，關(guān)于茶多糖的研究應(yīng)更加深入，更加全面。