茶葉主要功能分子運動生理功效研究進展

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內(nèi)外茶葉科學(xué)研究的熱點。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，以及與運動醫(yī)學(xué)、營養(yǎng)學(xué)的交叉發(fā)展，茶葉主要功能成分的運動生理活性及其作用機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、消炎外傷、降脂減肥、控制體重、能量供應(yīng)、保護心肌、增強心肺功能、提升免疫功能、改善運動中樞等方面具有明確功效，但尚未發(fā)現(xiàn)有對茶葉運動生理功效研究成果進行系統(tǒng)歸納總結(jié)的綜述文獻。因此，有必要對茶葉主要功能分子對運動生理功效研究結(jié)果進行較為全面系統(tǒng)的疏理，歸納出明確的科學(xué)理論，推動茶葉運動功能產(chǎn)品的研發(fā)，拓展茶葉市場空間，助力鄉(xiāng)村振興國家戰(zhàn)略。

1 茶多酚的運動生理功效研究進展

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%。國內(nèi)外研究團隊進行了茶多酚與運動性疲勞相關(guān)性的試驗，通過研究發(fā)現(xiàn)茶多酚可以加快乳酸的排除，從而消除運動性疲勞[3]。茶多酚的緩解疲勞主要機理有3 個：一是茶多酚化學(xué)結(jié)構(gòu)的酚羥基可以與過氧自由基反應(yīng)，減少游離的自由基數(shù)量，增強機體的抗氧化能力，加快緩解疲勞；二是茶多酚可以減少骨骼肌細胞的凋亡，提高運動能力[3]；三是茶多酚還可以提高內(nèi)源性抗氧化酶系統(tǒng)的活性并與運動訓(xùn)練協(xié)同作用，改善運動能力。Fan Liudong 等人[4]的研究表明，通過補充不同劑量茶多酚提取物對小鼠開展負重游泳試驗，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比率會轉(zhuǎn)變?yōu)榭寡篆h(huán)境，從而保護大鼠免受急性力竭運動引起的疲勞、炎癥和組織損傷[5]。茶多酚還可以通過下調(diào)NF-κB 途徑抑制白細胞介素-1β（IL-1β）引起的軟骨細胞功能障礙，減輕骨骼肌氧化損傷，從而延長大鼠力竭時間，進而提高運動能力[6]。

茶多酚可以有效抑制因過勞運動引發(fā)的心肌缺血和心肌疲勞等問題[7]。徐彤彤等人[8]研究分析出茶多酚有效預(yù)防力竭運動小鼠模型心肌損傷并保護了心肌功能，結(jié)果顯示茶多酚延長了小鼠力竭運動時間。劉霞等人[9]研究表明茶多酚能抑制小鼠力竭運動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力竭運動后心肌功能和預(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動產(chǎn)生的過氧化氫含量和抑制力竭運動NOX4 的表達，從而間接減輕力竭運動引起的心肌損傷。羅艷蕊等人[11]試驗顯示，茶多酚可以抑制心肌細胞的凋亡，增加心肌纖維的密度。國內(nèi)外目前試驗中茶多酚所表現(xiàn)出增強心肌功效，多數(shù)結(jié)論也是從體外或動物試驗中得出，臨床性研究還相對缺乏[12]。

劇烈的運動會使身體的免疫機能下降，抑制免疫細胞的功能，從而影響運動能力和身體疲勞的恢復(fù)。茶多酚能協(xié)助人體合成白細胞介素和干擾素等并激活TB 和NK 免疫細胞，防止運動員免疫能力的大幅度降低和疾病的侵入，從而使運動員始終保持良好的身體狀況。臨床試驗表明，茶多酚能增加運動員體內(nèi)環(huán)腺苷酸（CAMP） 濃度，從而調(diào)節(jié)運動員的神經(jīng)、內(nèi)分泌和免疫系統(tǒng)，增強運動員本身的免疫機能，醫(yī)學(xué)中用來提高人血清中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)計動物或人體方面的茶多酚對運動肌肉骨骼影響的試驗數(shù)據(jù)還比較少，也缺少相應(yīng)運動補劑產(chǎn)品的研發(fā)。

2 兒茶素的運動生理功效研究進展

兒茶素是茶葉主要化學(xué)功能分子，占茶葉質(zhì)量的12%～24%。有研究對兒茶素及其不同組合進行了試驗，結(jié)果顯示兒茶素具有清除超氧陰離子自由基的能力，能夠緩解運動疲勞，其中表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG） 表現(xiàn)出最強的清除能力。當(dāng)不同兒茶素以不同組合形式存在時，其清除能力會相互增強。特別是和表兒茶素沒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 可以顯著延長疲勞大鼠的負重游泳時間，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，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），是首個新發(fā)現(xiàn)的具有激活細胞線粒體呼吸的化合物。動物試驗表明，線粒體激活因子可以提高小鼠的耐力訓(xùn)練效果，增強骨骼肌的運動耐力[15]。Aoki Y 等人[16]研究表明，MAF 與運動訓(xùn)練結(jié)合可以增加小鼠的耐力性能。此外，MAF 還可以促進肌肉肥大，進而增加肌肉質(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)國外研究[18]發(fā)現(xiàn)，兒茶素中的表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG） 可以抑制心肌成纖維細胞的異常增殖。國內(nèi)的試驗分析顯示EGCG 可以顯著抑制心力衰竭小鼠的心肌纖維化、氧化應(yīng)激和細胞凋亡，從而保護小鼠心肌[19-20]。鄧玲[21]使用苯腎上腺素刺激乳鼠心肌細胞，給予EGCG 干預(yù)試驗組培養(yǎng)心肌細胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)EGCG 可以改善小鼠心肌細胞肥大的癥狀。

3 茶黃素的運動生理功效研究進展

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)子并有效清除機體產(chǎn)生的自由基，從而實現(xiàn)抗氧化的效果。此外，茶黃素還能夠激活相關(guān)過氧化酶的活性，進一步發(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。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)激和減輕急無氧間歇訓(xùn)練引起的肌肉酸痛反應(yīng)[24]，從而提高高強度無氧運動運動員的恢復(fù)速度和運動頻率。但茶黃素含量較低難獲取，茶黃素的生物學(xué)活性的作用機制尚未研究清晰[24]。

茶黃素能促進脂肪酸氧化和脂肪分解，有效增強肌肉性能。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，運動員補充含茶黃素的紅茶提取物后，可以有效改善高強度無氧運動引起的肌肉酸痛、氧化應(yīng)激和炎癥。茶黃素還能降低肌肉中凋亡信號蛋白的表達量，改善肌肉損傷，加速肌肉恢復(fù)[26]。Qu Zhihao 等人[27]研究了4 種茶黃素還能促進肌細胞分化和發(fā)育，延緩肌肉衰老。茶黃素具有多種功效，包括抗氧化、增強肌肉性能、促進肌肉恢復(fù)、保護神經(jīng)肌肉阻滯、增強骨骼肌收縮、改善軟骨細胞代謝失衡和預(yù)防骨質(zhì)疏松等[28-29]。

4 茶多糖的運動生理功效研究進展

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%，具有增強免疫力、減慢心率、抗凝血、抗血栓和耐缺氧等運動生理功效。茶多糖的抗氧化活性主要通過增強抗氧化物因子的表達和清除自由基活性來實現(xiàn)[30]。相關(guān)試驗表明，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]。細胞試驗顯示，當(dāng)茶多糖質(zhì)量濃度超過500 μg/mL 時其對自由基的清除能力超過85%，從而有效減少DNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的氧化損傷[31]。

5 茶氨酸的運動生理功效研究進展

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，以及對抗咖啡因引起的麻痹等生理功能[33]。據(jù)國外研究公開報道，茶氨酸能提高人體免疫功能。免疫能力下降會導(dǎo)致運動性疲勞的早期出現(xiàn)或持續(xù)存在，增強免疫能力和減輕免疫抑制是改善運動能力的主要方法之一。Murakami S 等人[34]研究中發(fā)現(xiàn)長跑運動員在正式訓(xùn)練前9～10 d 口服胱氨酸和茶氨酸，可以有效提高機體預(yù)防感染的能力，間接提高運動能力。白寶豐[35-36]通過建立大鼠一次性力竭游泳模型，研究茶氨酸對大鼠提高運動能力中樞機制，結(jié)果為茶氨酸能夠提高中樞神經(jīng)的興奮性，有助于維持機體神經(jīng)中樞的正常機能，從而提高運動能力，延緩疲勞的出現(xiàn)。

6 結(jié)語

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展[37]，但隨著大健康概念和現(xiàn)代競技體育的發(fā)展，茶葉運動生理功效研究將成為未來一段時間內(nèi)的研究熱點，茶葉在預(yù)防和修復(fù)運動疲勞和損傷等方面機理將被揭示甚至有可能取得大突破。

6.1 存在問題

在運動生理學(xué)研究方法方面，目前主要采用動物試驗，而人體試驗較少，無論是在運動現(xiàn)場測試試驗還是實驗室測試試驗方面都缺乏研究。

在運動生理學(xué)研究水平方面，目前主要集中在細胞和分子水平的研究，對器官和系統(tǒng)水平的研究較少，對人體整體水平的研究更是稀缺。然而，整體水平的研究對于了解茶葉對運動能力的影響至關(guān)重要。

在運動生理學(xué)研究熱點方面，目前主要集中在抗氧化、抗疲勞、減肥和心臟保護等方面，對于影響運動能力的最大攝氧量、個體乳酸閾及不同類型肌肉的影響研究較少。此外，茶葉與運動對免疫機能的相關(guān)性研究也較少，尚未證明茶葉是否能提高人體免疫機能并增強抗病能力。

在運動生理學(xué)研究趨勢方面，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人體整體機能的變化和影響，必須進行整體水平的研究，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)。

在運動功效的研究對比方面，與國外相比，國內(nèi)在茶氨酸的研究方面相對滯后。今后，我國應(yīng)加大對茶氨酸在運動功效方面的研究，開發(fā)國內(nèi)茶氨酸方面的運動保健產(chǎn)品。

6.2 研究展望

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

目前，市場上有很多運動性功能飲料，但專門設(shè)計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，未來的研究將側(cè)重于茶葉提取物在運動中的預(yù)防、輔助和調(diào)節(jié)作用，具有廣泛的應(yīng)用前景和研究價值。

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，未來如何提高茶葉功能分子在體內(nèi)的利用效率將是茶葉運動功能開發(fā)的研究潛在領(lǐng)域。