L-茶氨酸改善睡眠作用研究進(jìn)展

張 穎，王 鑫，劉雅娟，馬姍婕,3, ，楊月欣

（1.北京市營養(yǎng)源研究所，北京 100069；2.吉林大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，吉林長春 130021；3.北京中科邦尼國際科技有限責(zé)任公司，北京 100069；4.中國疾病預(yù)防控制中心營養(yǎng)與健康所，北京 100050）

睡眠障礙包括夜間入睡困難、睡眠質(zhì)量差、早醒、晝夜節(jié)律睡眠障礙等。通常會導(dǎo)致白天疲憊，給學(xué)習(xí)、工作等涉及記憶的勞動帶來嚴(yán)重影響[1]。睡眠對一個人的心理與身體健康至關(guān)重要。據(jù)國外流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，全世界大約10%～15%的人患有失眠，大約25%～35%的人患有短暫性或偶發(fā)性失眠[2]。睡眠障礙還給社會經(jīng)濟(jì)和醫(yī)療系統(tǒng)帶來沉重負(fù)擔(dān)[3?4]。

隨著社會對睡眠障礙的關(guān)注增加，針對各種類型睡眠障礙的治療方法也越來越多，目前主要分為非藥物治療和藥物治療兩種。當(dāng)前有效的治療和改善睡眠的辦法多數(shù)是使用化學(xué)藥物，例如苯二氮卓類藥物、唑吡坦和多塞平，盡管其具有藥效發(fā)揮快、療效明確等優(yōu)點，但也存在成癮性以及較強(qiáng)的耐藥性等不良反應(yīng)，長期使用還可能導(dǎo)致肌肉松弛、健忘癥、認(rèn)知障礙等不良后果，使其在使用上受到限制[5]。因此，有必要開發(fā)出功效與催眠藥相似，但副作用較小的天然來源的新型生物活性物質(zhì)。

目前研究較多的改善睡眠物質(zhì)大多為成分較為復(fù)雜的中草藥，天然來源成分單一的生物活性物質(zhì)研究較少。綠茶作為一種廣受歡迎的飲料，通常具有鎮(zhèn)靜放松作用。L-茶氨酸(L-Theanine)是首先在綠茶葉子中發(fā)現(xiàn)的天然氨基酸，占干茶葉重量的1%～2%，是誘導(dǎo)綠茶鎮(zhèn)靜作用的活性成分[6]。L-茶氨酸是通過酶促發(fā)酵過程產(chǎn)生的，在口服后30 min內(nèi)會通過產(chǎn)生α波來誘導(dǎo)松弛，使人處于放松狀態(tài)但又不會引起嗜睡。除此之外，茶氨酸還具有多種生理功能。研究顯示，L-茶氨酸具有改善認(rèn)知[7]、增強(qiáng)免疫[8]、減輕心理壓力[9]、調(diào)節(jié)葡萄糖、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)代謝[10]和改善睡眠[11?13]等作用。由于其具有鮮美的味道和多種健康益處，近年來L-茶氨酸在保健食品、膳食補(bǔ)充劑和食品添加劑中的需求不斷增加，其中一部分用于放松和改善睡眠保健食品的開發(fā)。為促進(jìn)L-茶氨酸的進(jìn)一步開發(fā)利用，本文綜述了L-茶氨酸的改善睡眠作用及其研究進(jìn)展，為進(jìn)一步研究L-茶氨酸和相關(guān)改善睡眠保健食品的開發(fā)利用提供參考。

1 L-茶氨酸的結(jié)構(gòu)

L-茶氨酸是一種水溶性的非蛋白氨基酸，分子量為174.20，是茶葉的特征氨基酸，也是茶葉中甜味和鮮爽味的主要來源。L-茶氨酸在酸性條件下穩(wěn)定，但在堿性條件下水解成谷氨酸和乙胺。在自然界中，茶氨酸主要以L-茶氨酸對映異構(gòu)體形式存在，而合成的茶氨酸是L型和D型混合物，其中前者在體內(nèi)的生物活性遠(yuǎn)高于后者[14]。L-茶氨酸具有與谷氨酸和谷氨酰胺類似的化學(xué)結(jié)構(gòu)（圖1），口服后經(jīng)小腸吸收，可以直接穿過血腦屏障在腦部發(fā)揮作用，對部分神經(jīng)遞質(zhì)的釋放與結(jié)合產(chǎn)生影響，進(jìn)而發(fā)揮一定的生理作用[15]。

圖1 L-茶氨酸、L-谷氨酸和L-谷氨酰胺的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig.1 Chemical structural formulasof L-theanine,L-glutamic acid and L-glutamine

2 L-茶氨酸的代謝

在動物實驗研究中發(fā)現(xiàn)，L-茶氨酸經(jīng)口服后可被位于腸道刷狀緣膜內(nèi)的Na+偶聯(lián)共轉(zhuǎn)運蛋白吸收[15]。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)L-茶氨酸通過L-氨基酸轉(zhuǎn)運載體（LAT）運輸途徑中的LAT1和LAT2轉(zhuǎn)運吸收[16]。經(jīng)腸道吸收的L-茶氨酸通過血液運輸?shù)缴眢w的主要器官，并可通過血腦屏障轉(zhuǎn)運到大腦[17]。Unno等[18]研究表明，當(dāng)給大鼠口服200 mg茶氨酸時，其血漿濃度分別在給藥后0.5和2 h達(dá)到最高水平，L-茶氨酸既可以通過尿液直接排出，也可以通過腎臟中的水解作用分解為谷氨酸和乙胺，再通過尿液排出體外[19]。

目前關(guān)于L-茶氨酸的人體動力學(xué)研究較少，在一項關(guān)于綠茶和L-茶氨酸膠囊的代謝研究中顯示，L-茶氨酸在給藥后0.8 h血漿濃度達(dá)到最高水平。經(jīng)腸道吸收的L-茶氨酸，有一部分保留在紅細(xì)胞中，余下大部分水解成谷氨酸和乙胺排出體外，剩余小部分以L-茶氨酸形式直接排出體外[20]。Pijl等[21]研究了從濃茶中提取的L-茶氨酸和生物合成L-茶氨酸在不同劑量（25～100 mg）下的吸收情況。兩種類型的L-茶氨酸的滯后時間均為10 min，且50 min后達(dá)到最大血漿濃度（1.0～4.4 mg/L）。根據(jù)這些人體試驗可得知，口服L-茶氨酸后30～50 min之間，在血液中達(dá)到最大濃度，且口服5 h后在中樞神經(jīng)系統(tǒng)達(dá)到最高水平，濃度在24 h逐漸下降[19,21]。了解有關(guān)L-茶氨酸藥代動力學(xué)的信息，將有助于進(jìn)一步研究其對健康的影響。

3 L-茶氨酸對不同人群的睡眠改善效果

3.1 對精神障礙人群的改善睡眠作用

患有慢性失眠癥的人往往精神類疾病的易感性增強(qiáng)，包括重度抑郁癥（MDD）、廣泛焦慮癥（GAD）、注意力缺陷/多動癥（ADHD）和精神分裂等。表現(xiàn)出睡眠障礙易感性的人的交感神經(jīng)系統(tǒng)過度活躍，情緒亢進(jìn)，對壓力事件的反應(yīng)更加強(qiáng)烈[22]。在一項失眠與精神疾病之間關(guān)系的研究中，有40%的失眠患者患有精神類疾病，最常見的是焦慮癥（24%）和抑郁癥（14%），約90%的MDD患者報告難以入睡[23?24]。因此，對于L-茶氨酸是否對此類人群睡眠障礙起到改善作用進(jìn)行了多種研究（如表1所示）。

表1 L-茶氨酸的改善睡眠作用研究Table 1 Summary of studies on sleep improvement effect of L-theanine

Lyon等[25]對ADHD兒童進(jìn)行了隨機(jī)、雙盲、安慰劑對照的臨床試驗。這項研究由93位經(jīng)ADHD診斷的男性組成，年齡在8～12歲之間，其中46位口服可咀嚼的L-茶氨酸片，每日劑量為400 mg（早晨200 mg，下午200 mg），剩余47位給予安慰劑。通過肌電描記法觀察到，與基線水平相比，L-茶氨酸組睡眠潛伏期或總睡眠時間無明顯差異，但是睡眠效率顯著提高，夜間活動減少。此外，入睡后清醒時間（WASO）與基線水平無顯著差異，使用L-茶氨酸組WASO減少，但是減少趨勢不顯著。

在一項使用L-茶氨酸治療GAD患者的研究中，盡管相比安慰劑組，茶氨酸組并未顯示出對焦慮，情緒或認(rèn)知的任何改善作用，但L-茶氨酸組GAD患者自我評價的睡眠滿意度顯著高于安慰劑組，且部分GAD患者的失眠癥狀得到了改善，因此，Sarris等人認(rèn)為茶氨酸對于輕度失眠癥狀患者的睡眠方面具有改善的作用[26]。Hidese等[27]的一項開放性臨床研究顯示20名患有MDD的受試者在口服L-茶氨酸（250 mg/d）一個月后匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)（PSQI）相比基線水平顯著降低。另有一項針對17位精神分裂癥患者的研究表明，補(bǔ)充L-茶氨酸（250 mg/d）8周后，主觀睡眠質(zhì)量（根據(jù)PSQI）有所改善[28]。陳玲夫[29]的一項臨床研究顯示，茶氨酸膠囊可有效干預(yù)老年失眠癥。經(jīng)臨床療效和匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)表評定，治療組總有效率明顯高于對照組，PSQI評分比治療前降低且與對照組相比具有統(tǒng)計學(xué)意義。此外，有研究表明L-茶氨酸在大鼠模型中部分逆轉(zhuǎn)了咖啡因誘導(dǎo)的睡眠障礙，為L-茶氨酸改善睡眠障礙作用提供了進(jìn)一步的證據(jù)。

3.2 對健康人群的改善睡眠作用

日本國立精神衛(wèi)生研究所和國家神經(jīng)病學(xué)和精神病學(xué)中心的一項研究，使用睡眠呼吸暫停（OSA）問卷和睡眠監(jiān)測記錄儀評估了男性睡前1 h攝入200 mg L-茶氨酸后的睡眠改善情況[30]。OSA結(jié)果顯示，L-茶氨酸可以通過減少多夢和噩夢來改善睡眠質(zhì)量，且覺醒后的清爽感和疲憊恢復(fù)相比安慰劑組有明顯改善。睡眠監(jiān)測記錄儀結(jié)果顯示與安慰劑組相比，L-茶氨酸組WASO減少且睡眠比例顯著增加。另一項納入20名絕經(jīng)后婦女的OSA-MA（中老年版本）問卷顯示，睡眠質(zhì)量和覺醒后的疲勞恢復(fù)均得到了改善。且L-茶氨酸在睡眠期間顯著抑制交感神經(jīng)系統(tǒng)的興奮，并明顯增強(qiáng)副交感神經(jīng)系統(tǒng)的活性[31]。因此Rao等[32]認(rèn)為L-茶氨酸改善睡眠質(zhì)量不是通過鎮(zhèn)靜作用，而是通過抗焦慮作用來實現(xiàn)的。還有一項30名健康個體的隨機(jī)對照實驗顯示，服用L-茶氨酸（200 mg/d）4周后，與安慰劑組相比，L-茶氨酸組的睡眠質(zhì)量問題（睡眠潛伏期的干擾，睡眠障礙和睡眠藥物的使用）得到了改善[33]（如表1所示）。

4 L-茶氨酸改善睡眠的可能機(jī)制

4.1 L-茶氨酸對神經(jīng)遞質(zhì)的影響

γ-氨基丁酸（GABA）是哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的主要抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。GABA主要通過GABAA和GABAB兩種類型的GABA受體起到誘導(dǎo)和維持睡眠的作用[35]。其中最重要的受體是GABAA受體。當(dāng)GABA與GABAA受體結(jié)合時，它會觸發(fā)氯離子進(jìn)入神經(jīng)元細(xì)胞，進(jìn)而導(dǎo)致膜電位變化，從而抑制動作電位激發(fā)。GABA通過激活GABAA受體來降低腦細(xì)胞的活性。相關(guān)研究表明，由于L-茶氨酸與谷氨酸在結(jié)構(gòu)上的非常相似，因此L-茶氨酸可以作用于谷氨酸GABA受體，調(diào)節(jié)包括多巴胺、血清素、甘氨酸和GABA在內(nèi)的一些神經(jīng)遞質(zhì)的濃度[36]。且L-茶氨酸還可以通過調(diào)節(jié)谷氨酸-谷氨酰胺循環(huán)，抑制大腦海馬、下丘腦和紋狀體中的谷氨酸受體的結(jié)合來抑制谷氨酸的攝取，進(jìn)而調(diào)節(jié)多巴胺和GABA濃度的增加，同時降低去甲腎上腺素水平[9,37]。另有研究顯示在小鼠腹腔內(nèi)注射L-茶氨酸可抑制咖啡因引起的驚厥作用并增加小鼠腦內(nèi)GABA水平[11]。

谷氨酸（Glu）是一種主要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)。它主要作用于大腦皮層、海馬、小腦和丘腦，以調(diào)節(jié)認(rèn)知功能，例如學(xué)習(xí)和記憶以及自主神經(jīng)活動。過量的Glu釋放可使神經(jīng)元處于興奮狀態(tài)，導(dǎo)致神經(jīng)毒性和神經(jīng)損傷[38]。腦組織中Glu的含量非常高，但是大部分Glu是中間代謝產(chǎn)物，只有其中的一部分具有神經(jīng)遞質(zhì)的功能[39]。在結(jié)構(gòu)上，L-茶氨酸與Glu類似，因此可競爭性抑制大腦中Glu與離子型谷氨酸受體亞型（例如NMDA受體、AMPA受體和Ka受體）的結(jié)合，進(jìn)而影響大腦皮層神經(jīng)元興奮[40]。而Kakuda等[41]認(rèn)為L-茶氨酸可以抑制細(xì)胞外谷氨酰胺（Gln）進(jìn)入神經(jīng)元，進(jìn)而抑制Gln通過谷氨酰胺酶轉(zhuǎn)化為突觸小泡所需的Glu。確切的機(jī)制尚未完全清楚，但目前研究認(rèn)為L-茶氨酸可能是通過競爭Na+-依賴性中性氨基酸受體（ASCT2受體）來抑制Gln進(jìn)入突觸前神經(jīng)元細(xì)胞（圖2）[9]。另有研究發(fā)現(xiàn)，隨著茶氨酸使用時間的延長，神經(jīng)元細(xì)胞外Glu水平呈現(xiàn)下降趨勢[42]。

圖2 L-茶氨酸影響谷氨酸的可能機(jī)制Fig.2 Possible mechanism of L-theanine affecting glutamic acid

由于Glu的含量在很大程度上受人體代謝水平的影響，Glu的含量一般不用于判斷神經(jīng)功能的興奮或抑制狀態(tài)。谷氨酸脫羧酶可催化Glu的脫羧生成腦內(nèi)GABA[39]。腦睡眠調(diào)節(jié)功能基于興奮性和抑制性神經(jīng)遞質(zhì)之間的精妙平衡，當(dāng)這兩種氨基酸神經(jīng)遞質(zhì)的活性平衡傾向于GABA傳遞時，就可以誘發(fā)鎮(zhèn)靜作用。因此Glu/GABA的比例通常被用作一個客觀指標(biāo)，許多改善睡眠資源都是通過下調(diào)Glu/GABA的兩種神經(jīng)遞質(zhì)的含量及比值來調(diào)節(jié)興奮和抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能[43?44]。Inoue等[45]研究顯示，連續(xù)食用2周茶氨酸的小鼠的海馬中GABA的水平增加，相反Glu水平顯著降低，所以茶氨酸可以通過調(diào)節(jié)GABA和Glu之間的平衡，進(jìn)而起到改善睡眠的作用。

4.2 L-茶氨酸對腦電波的影響

腦電波可分為四種類型：α、β、θ和δ波。目前普遍認(rèn)為α波可以使人處于清醒、敏感、機(jī)體和精神放松的狀態(tài)，而L-茶氨酸可以促進(jìn)大腦α波的產(chǎn)生[46?47]。相關(guān)研究顯示，口服L-茶氨酸（50～200 mg）40 min后，在大腦的枕葉和頂葉區(qū)域會產(chǎn)生α波[48]。Kim等研究發(fā)現(xiàn)焦慮癥患者服用200 mg L-茶氨酸40 min后額葉和枕葉的α波增加[49]。Kim等[34]研究顯示，在戊巴比妥鈉誘導(dǎo)的動物模型中，與對照組相比較，單獨使用L-茶氨酸實驗組和GABA/L-茶氨酸混合物實驗組會檢測到θ波增加。此外，與對照組相比，使用GABA/L-茶氨酸混合物（100/20 mg/kg）可增加θ波和δ波振蕩（非眼球快速運動睡眠（NREM）時的腦電波主要由θ和δ波組成）。隨著給藥時間的延長，δ波逐漸增加。因此，GABA/L-茶氨酸混合物的給藥時間越長，睡眠質(zhì)量越好，誘導(dǎo)的睡眠時間越長。

4.3 L-茶氨酸與戊巴比妥類催眠藥物有協(xié)同作用

戊巴比妥鈉誘導(dǎo)的睡眠實驗是評估改善睡眠作用的經(jīng)典實驗，戊巴比妥鈉可通過干擾腦干系統(tǒng)的多突觸傳遞（延長慢波睡眠）來增強(qiáng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物的抑制作用和縮短快波睡眠[44]。在李靚等[12]的研究中發(fā)現(xiàn)，中劑量組L-茶氨酸（100 mg/kg）不僅能延長戊巴比妥鈉誘導(dǎo)下小鼠的睡眠時間，增加巴比妥鈉閾下劑量作用下小鼠的入睡只數(shù)，還能縮短巴比妥鈉催眠下小鼠的睡眠潛伏期。Kim等[34]研究也顯示L-茶氨酸（20 mg/kg）可以延長戊巴比妥鈉誘導(dǎo)下的小鼠睡眠潛伏期和睡眠時間。

5 L-茶氨酸的安全性

睡眠不足會增加各種疾病的風(fēng)險，并導(dǎo)致生活質(zhì)量的降低和社會經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)加重。上述研究已證實，L-茶氨酸對于睡眠有一定的改善效果，而白天使用L-茶氨酸是否安全也是需要重點關(guān)注的問題。研究表明，L-茶氨酸并不能直接誘導(dǎo)睡眠，而是可以使身體和精神放松地進(jìn)入睡眠狀態(tài)，并且可以改善睡眠質(zhì)量[47]。因此，與通常會在1 h引起嗜睡或睡眠從而導(dǎo)致白天嗜睡的鎮(zhèn)靜劑不同，L-茶氨酸在30～40 min內(nèi)可在大腦中達(dá)到最大吸收量，但不會引起受試者睡眠或嗜睡[17,50]。

對于L-茶氨酸的安全使用范圍，已進(jìn)行了多種毒理學(xué)研究。遺傳測定表明它不是遺傳毒性致癌物[51]。對小鼠進(jìn)行為期78周的長期研究，沒有發(fā)現(xiàn)其具有致癌性的證據(jù)。在一項為期13周的亞慢性飲食研究中，每天給大鼠服用1500、3000或4000 mg·kg?1的L-茶氨酸均未發(fā)現(xiàn)毒性，其無明顯損害作用水平（NOAEL）是每日4000 mg·kg?1[52]。日本厚生勞動省早在1964年就允許將茶氨酸作為一個普遍的食品添加劑使用（嬰兒除外）；在美國，L-茶氨酸被視為公認(rèn)安全和無毒的化合物且可以作為膳食補(bǔ)充劑出售。在我國，國家衛(wèi)健委于2014年根據(jù)《中華人民共和國食品安全法》和《新食品原料安全性審查管理辦法》的規(guī)定，批準(zhǔn)茶葉茶氨酸為新食品原料，但不得用于嬰幼兒食品，且成人食用劑量不得大于400 mg/d[53]。

6 總結(jié)

L-茶氨酸改善睡眠作用機(jī)制與傳統(tǒng)的睡眠誘導(dǎo)劑不同，L-茶氨酸不是鎮(zhèn)靜劑，而是促進(jìn)放松進(jìn)而促進(jìn)良好的睡眠質(zhì)量，不會引起嗜睡。目前為止，對L-茶氨酸改善睡眠作用機(jī)制的研究內(nèi)容較少，其在體內(nèi)對神經(jīng)遞質(zhì)的調(diào)節(jié)作用以及代謝規(guī)律均未清晰明確。關(guān)于L-茶氨酸改善睡眠的具體機(jī)制和劑量效應(yīng)關(guān)系還有待更多的研究。

我國作為茶葉生產(chǎn)大國，L-茶氨酸的原料合成和生產(chǎn)工藝日趨成熟，產(chǎn)量也形成了一定規(guī)模，但主要出口給日本、美國等國家。在我國，通過審批的茶氨酸相關(guān)保健食品寥寥無幾，在L-茶氨酸相關(guān)保健食品應(yīng)用開發(fā)方面的研究仍處于起步狀態(tài)。據(jù)《2020喜臨門中國睡眠指數(shù)報告》指出，失眠占比由2018年的24.9%增長為36.1%，且趨向于年輕化，且年輕人更傾向與購買網(wǎng)紅助眠產(chǎn)品來改善睡眠。如果開發(fā)L-茶氨酸為新型助眠保健食品，將會具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會價值。