普洱茶通过影响肠道菌群和胆汁酸代谢降低胆固醇

        最近我们研究了普洱茶通过改变肠道菌群结构，促进肝脏胆固醇、甘油三酯分解代谢的作用机制，见文献【1】。

                                                        图1 普洱茶田园和普洱茶

        普洱茶（Pu-erh Tea）原产于云南西双版纳、普洱一带，是以云南特有的大叶种晒青毛茶为原料，采用特殊的工艺制成的发酵茶，在民间已有1800多年的使用历史。近年来，随着人们生活水平的不断提高，高脂血症、肥胖等代谢性疾病日益增多，具有减肥降脂功效的普洱茶在世界范围内倍受青睐。有关普洱茶的减肥降脂作用早在1985年就由日本学者Mistsuaki Sano在大鼠实验研究中报道[2]，但其作用机制一直以来都没有明确。我们的研究团队在10年前开始了对普洱茶的研究，谢国祥、赵爱华博士先后对普洱茶的化学成分、储存不同年份后化学成分的变化[3]，饮用普洱茶后其化学成分在人体中的吸收、分布、转化的动态变化过程，以及对人体代谢网络的影响进行了系统的研究[4-5]，发现普洱茶进入人体后一些特征性的代谢变化，其中最为突出的是能引起一系列与肠道菌代谢相关的代谢物的变化，提示饮用普洱茶很可能改变和调整了肠道细菌的结构。

        在以上研究基础上，通过给正常和高脂饮食小鼠饮用普洱茶26周，发现饮用普洱茶后小鼠在饮食量不改变甚至增加的情况下，体重分别明显低于没有饮茶的对照组，同时血清和肝脏的总甘油三酯和总胆固醇水平明显降低。志愿者饮用普洱茶4周后亦显示明显的降低血清甘油三酯和总胆固醇水平的效果。

                                                图2 小鼠和志愿者饮茶后体重血脂指标的变化       

        我们随后对饮茶的小鼠肠道内容物、粪便和志愿者粪便进行肠道细菌的测序分析，发现肠道和粪便中含胆盐水解酶（BSH）的细菌丰度显著降低，进一步结合元基因组学研究显示BSH活性功能亦明显下降。通过肠道内容物、粪便的体外培养实验证实BSH功能活性在饮茶后呈现显著下降（图3）。而肠道细菌BSH主要功能是降解结合型胆汁酸，其活性的减弱使得从胆囊流入小肠的结合型胆汁酸水平明显升高，尤其是牛磺鹅去氧胆酸（TCDCA）和牛磺熊去氧胆酸（TUDCA）的升高。为了寻找导致细菌BSH功能下降的普洱茶有效成分，我们采用了生物信息学相关分析技术研究了茶中化学成分与肠道细菌的相关性，发现普洱茶中含量较高的多酚类聚合物 - 茶褐素与BSH菌有高度的相关性。为了验证这一结果，我们进一步给小鼠饮用茶褐素，发现8周后就显示出与普洱茶相当或更明显的（降低胆固醇和甘油三酯）表型效果，证明了茶褐素是普洱茶中减肥降脂的有效化学成分。

图3 小鼠和志愿者饮茶后具有BSH功能细菌丰度和功能的变化

        近年美国Frank J. Gonzalezy研究小组报告在小鼠模型中结合型胆汁酸T-bMCA（牛磺-b-鼠胆酸）是胆汁酸肠道核受体FXR的天然配体[6]，对FXR具有显著的抑制作用。我们的研究表明饮茶后结合型胆汁酸TCDCA、TUDCA的升高明显抑制了FXR，进而抑制了肠道FGF15/FGF19-FGFR4信号通路，激活肝脏胆汁酸合成酶的活性，促进了胆固醇合成胆汁酸的代谢过程，从而降低胆固醇水平。而肝脏合成胆汁酸水平的增加，使得肝脏中鹅去氧胆酸（CDCA）增加，CDCA的持续增加则不断激活了肝脏FXR-SHP信号通路，这条信号通路的激活会进一步激活肝脏胆汁酸替代合成途径中的关键酶CYP7B1活性。所以，普洱茶引起的胆汁酸合成的增加主要作用于肝脏胆汁酸替代合成途径CDCA通路上。

                            图4 普洱茶降低胆固醇水平的分子机制图       

        为了阐明以上分子作用机制，我们在无菌小鼠上分别移植了高脂饮食和高脂饮食饮用茶褐素的小鼠的肠道细菌，结果显示移植了茶褐素肠道细菌的小鼠体重、血脂指标明显低于移植了高脂饮食的对照组小鼠，表明肠道细菌对表型的改变具有至关重要的作用。我们紧接着在给予茶褐素干预的小鼠实验中同时给予肠道FXR的特异性激动剂Fexaramine或FGF19蛋白，结果显示二者均能逆转由茶褐素所引起的小鼠血脂指标、胆酸合成水平以及信号通路的改变，说明特异性抑制肠道FXR-FGF15 /19信号通路是茶褐素降低胆固醇水平的关键环节。进一步利用腺相关病毒载体技术分别对小鼠肝脏CYP7A1和CYP7B1进行敲减，并给予茶褐素，结果表明敲减CYP7B1后茶褐素不再具有降低小鼠血清胆固醇水平的效果，而敲减CYP7A1后茶褐素仍然具有效果，充分说明茶褐素降低胆固醇作用是通过特异性促进肝脏胆汁酸的替代合成途径实现的。

图5  FXR-FGF15和FXR-SHP对替代途径胆酸合成的调节

        我们对普洱茶的这一系统性的机制研究提示，包括肥胖、脂肪肝、糖尿病在内的代谢性疾病的发生和发展与肠道微生物结构性的变化密切相关，而如何把握肠道微生物的致病性变化并采用针对性的干预措施正日益成为目前医药研究领域中的热点和重点，正如我们十多年前在《自然-药物发现综述》提出的，肠道微生物将会是未来众多慢性代谢性疾病的药物作用靶点[7]。

主要参考文献

[1] Huang F, Zheng X, Ma X, Jiang R, Zhou W, Zhou S, Zhang Y, Lei S, Wang S, Kuang J, Han X, Wei M, You Y, Li M, Li Y, Liang D, Liu J, Chen T, Yan C, Wei R, Rajani C, Shen C, Xie G, Bian Z, Li H*, Zhao A*, Jia W*. Theabrownin from Pu-erh tea attenuates hypercholesterolemia via modulation of gut microbiota and bile acid metabolism. Nature communications.  Online published. 2019, 10:4971, https://doi.org/ 10.1038/ s41467-019-12896-x

[2] Sano, M., Takenaka, Y., Kojima, R., Saito, S., Tomita, I., Katou, M., and Shibuya, S. Effects of pu-erh tea on lipid metabolism in rats. Chemical & pharmaceutical bulletin. 1986, 34, 221-228.

[3] Xie G, Ye M, Wang Y, Ni Y, Su M, Huang H, Qiu M, Zhao A, Zheng X, Chen T, Jia W*. Characterization of pu-erh tea using chemical and metabolic profiling approaches. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2009, 22,57(8):3046-54.

[4] Xie G, Zhao A, Zhao L, Chen T, Chen H, Qi X, Zheng X, Ni Y, Cheng Y, Lan K, Yao C, Qiu M, Jia W*. Metabolic Fate of Tea Polyphenols in Humans. Journal of Proteome Research. 2012, 11(6), 3449-3454.

[5] Jia W*, Fan T, Wang X, Xie G. The polypharmacokinetics of herbal medicines. Science, Special issue: The Art and Science of Traditional Medicine. 2015,S76-79, Oct.

[6] Li F, Jiang C, Krausz KW, Li Y, Albert I, Hao H, Fabre KM, Mitchell JB, Patterson AD, Gonzalez FJ. Microbiome remodeling leads to inhibition of intestinal farnesoid X receptor signaling and decreased obesity. Nature Communications. 2013, 4:3384.                                                                  

[7] Jia W*, Li H, Zhao L, Nicholson J. Gut microbiota: a potential new territory for drug targeting. Nature Reviews Drug Discovery. 2008, 7(2):123-9.