全 文 :茶 叶 科 学 2009,29(1):41~46
Journal of Tea Science
收稿日期:2008-07-18 修订日期:2008-11-17
基金资助:国家科技支撑计划课题(2007BAD58B04);云南省科技厅项目(2006KJT-T02);教育厅科学研究基金项目(07Y40163)
作者简介:张冬英(1976— ),女,湖南常德人,讲师,博士,主要从事茶叶功能成分研究。*通讯作者:larkin-liu@163.com
普洱茶功能成分单体降糖降脂作用研究
张冬英 1,2,邵宛芳 1,刘仲华 2*,刘亚林 3,黄业伟 1
(1. 云南农业大学龙润普洱茶学院,云南 昆明 650201;2. 湖南农业大学教育部茶学重点实验室,湖南 长沙 410128;
3. 云南省农业厅,云南 昆明 650201)
摘要:本文选取与糖脂代谢相关的 PPARδ、PPARα、PPARγ、FXR、LXR、3T3-L1 和 α-淀粉酶模型,探讨
了普洱茶中单体功能成分尿嘧啶、没食子酸的降糖降脂作用。结果表明:尿嘧啶、没食子酸在 PPARγ、FXR、
LXR 模型表现出明显的活性作用,其中尤以没食子酸对 PPARγ 的激活效果最为显著,其值高达 2.438,与阳性
对照药物的激动效果相当,而对 PPARδ、PPARα、3T3-L1 模型的活性作用较弱。在 PPARγ 模型中,没食子
酸对 PPARγ 受体的激活作用强于尿嘧啶,而在 FXR、LXR 模型中尿嘧啶的活性作用要强于没食子酸。此外,
没食子酸对 α-淀粉酶也有较强的抑制作用。本研究结果可为普洱茶的降糖降脂作用机理提供一定的理论依据。
关键词:普洱茶;没食子酸;尿嘧啶;降糖;降脂
中图分类号:S571.1;R972+.6 文献标识码:A 文章编号:1000-369X(2009)01-041-06
Research on the Anti-diabetes and Anti-hyperlipidenmia
Function of Monomers in Pu-erh Tea
ZHANG Dong-ying1, SHAO Wan-fang1, LIU Zhong-hua2*,
LIU Ya-lin3, HUANG Ye-wei1
(1. College of Long Run Pu-erh Tea, Y N A U, Kunming 650201, China; 2. Tea Key Lab of the Ministry of National Teaching, HNAU,
Changsha 410128, China; 3.Yunnan Agriculture Department, Kunming 650201, China)
Abstract: The anti-diabetes and anti-hyperlipidenmia function of Uracil and Gallic acid from Pu-erh Tea was studied
by the PPARδ, PPARα, PPARγ, FXR, LXR, 3T3-L1 and α-amylase models which are related to glucose and
lipid metabolism. Result showed that: Uracil and gallic acid were active to the models of PPARγ, FXR, LXR,
especially, Gallic acid showed distinct active effect on PPARγ, the value was as high as 2.438 which showed the
same effect as positive drug, and weak activity on PPARδ, PPARα, 3T3-L1 models. Gallic acid showed better
activity than Uracil in the PPARγ model and Uracil showed better activity than gallic acid in the FXR and LXR
models. Furthermore, Gallic acid showed strongth inhibition on the activity of α-amylase. It can provide some
theoretical basis on the mechanism of Pu-erh tea on the anti-diabetes and anti-hyperlipidenmia activity.
Keywords: Pu-erh tea, gallic acid, uracil, anti-diabetes, anti-hyperlipidenmia
云南是茶树的原产地,普洱茶是云南茶叶
的品牌代表,因其具有降血糖、降血脂、抗肿
瘤等多种功效而被称之为“减肥茶”、“美容
茶”、“益寿茶”。随着现代人们膳食结构的
改变,高脂高蛋白类食物量的增加,以及人类
对疾病由以往的治疗向预防、保健、治疗、康
DOI:10.13305/j.cnki.jts.2009.01.012
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复相结合的模式的转变,普洱茶越来越深受消
费者的欢迎。但由于普洱茶功效成分不明,市
场上出现了鱼目混珠,以次充好等不良现象,
极大地挫伤了消费者的积极性,妨碍了普洱茶
产业的健康发展。众所周知,普洱茶对人体确
有良好的保健功效,但对其活性成分的研究报
道却很少,目前仅有中国科学院昆明植物所和
中国农科院茶叶研究所的少量研究报道 [1,2],
而关于普洱茶功能成分单体降糖降脂作用研
究至今尚未见相关资料报道。近几年来,普洱
茶产业的发展遭受着由波峰到波谷的沉重打
击,因此,深入研究普洱茶的功能成分显得尤
为必要。
本文在前期研究基础上[3],从普洱茶中分
离制备了 2 个单体成分没食子酸(Gallic acid,
GA)和尿嘧啶(Uracil, U),利用目前研究活
性成分较为先进的高通量筛选技术,选用与降
糖降脂相关作用的几个细胞模型即过氧化物
酶 体 增 殖 激 活 受 体 (Peroxisome
Proliferator-Activated Receptor,PPAR)、胆汁
酸 受 体 (Farnesoid X -inhibited Receptor ,
FXR)(抑制模型)、肝 x 受体(Liver X-activated
Receptor,LXR)、前脂肪细胞 3T3-L1 模型及
与糖脂代谢相关的酶(α-淀粉酶)进行研究,
以确定各单体的活性及作用效果,并为普洱茶
降糖降脂作用机理提供一定的理论参考。
1 材料与方法
1.1 主要材料
普洱茶(熟茶)购自云南普洱市,从中分
离制备两种单体成分(含量≥98%),具体分离
流程为:用 95%乙醇对普洱茶进行浸提,依次
用石油醚、氯仿、乙酸乙酯萃取,萃取部分再
继续分离,经 NKA-9 树脂和葡聚糖凝胶多次
柱层析,获得两种单体化合物,经过分析测定
后得知此两种单体分别为没食子酸 (Gallic
acid,GA)和尿嘧啶(Uracil, U)。将这两种
功能成分单体配制成待测试样品,方法参见文
献[3],备用。
1.2 主要仪器与设备
美国 Beckman Biomek 2000 实验室自动
工作站,芬兰 RS-232C 荧光超微板检测仪,
美国超微板可见光检测仪 ELX800NB,英国
GALAXYS细胞培养箱,美国 NU 超净工作台,
美国 G-560E 自嵌混合仪,100X-400X 加摄影
装置倒置显微镜,日本 MDF-U50V 超低温生
物样品柜,德国 5452 超微离心机等。
1.3 实验方法
1.3.1 高通量筛选实验[3,4]
PPAR 模型 (包括 PPARδ、PPARα、
PPARγ 三种模型)、FXR 模型、LXR 模型采
用高通量筛选技术进行实验,包括单体成分 U、
GA 的合适浓度的确定与活性测试两个内容。
首先确定 U、GA 的合适浓度:将消化好
的细胞液置于细胞培养箱中孵育 24 h,弃去板
中培养液,每孔再补加 190 µl 的新鲜培养液,
并按实验设计要求加入相应浓度的 U、GA 溶
液 10 µl,并同时设空白对照组、阳性对照组。
再将 96 孔板培养 48 h,吸出孔中培养液,加
入 60 µl 培养液与 MTS、PMS 的混合液,放入
细胞培养箱中继续孵育。2 h 后,在酶标仪上
于 490 nm 下测定吸光值 OD490。
其次进行单体的活性测试:转染的前一天
将细胞接种至 96 孔板,使其密度在转染时达
到 40%~80%。使用前先将 FUGENE6 在室温
下 平 衡 10~15 min 。 按 转 染 的 总 量 取 出
eppendorf 管,加入每孔 5 µl 的 DMEM 培养基,
再加 0.15 µl 的 FUGENE6,最后加入 0.05 µg
的质粒(不同的模型使用不同的质粒),轻柔
混匀后,在室温下静置 20~40 min,按所需以
每孔 5 µl 的量加入到 96 孔中的相应位置。将
FUGENE6 混合物与消化好的细胞混匀,100
µl 种至 96 孔板中。细胞转染后,在细胞培养
箱中培养 24 h,再添加培养液 90 µl。取 5 µl
浓度为 10 mg/ml 的 U、GA 溶液与 45 µl 培养
液混匀,从中取出 10 µl 加入到 96 孔板中,此
时样品浓度即为 50 µg/ml。将 96 孔板放入细
1 期 张冬英,等:普洱茶功能成分单体降糖降脂作用研究
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胞培养箱中培养 24 h,取出细胞培养板,吸出
孔中培养基,再用 PBS 对孔进行清洗。先将
裂解液用水稀释 5 倍,再向孔中加入 80 µl 的
细胞裂解液,静置 5 min 后,混匀。每孔加入
被裂解的细胞液 50 µl 于黑板中,荧光超微板
检测仪检测 GFP(green fluorescent protein)
值,于 527 nm 检测其 OD527 值,以测其转染
效率。每孔加入被裂解的细胞液 20 µl 于黑板
中 ,将虫荧光素酶底物(luciferase)事先用其
原装 Buffer溶解,在黑板中避光加入每孔 50 µl
的虫荧光素酶底物,并立即用荧光超微板检测
仪于 485 nm 检测其 OD485 值,检测其对模型
的效果。加样操作均通过 Biomek 2000 实验室
自动工作站的自动化操作系统完成。
PPAR 模型与 LXR 模型是激活模型,值
越大激活能力越高,通常激活倍数≥1.5 即可
认为对该模型有激活作用。FXR 模型是抑制
模型,当结果与阳性对照相比,小于对照组表
明有抑制作用,值越小表明抑制程度越大。
PPAR 模型、LXR 模型与 FXR 模型计算
公式为:
细胞存活率(Cell viability)=(OD 样-OD 阴)/
(OD 阳-OD 阴)
激活 / 抑制倍数 (Active/Inhibite times)=
(LUC 样/GFP 样)/(LUC 空白/GFP 空白)
1.3.2 α-淀粉酶实验[5]
待测试样品→碘-淀粉比色法测 OD660 值
→根据公式计算普洱茶中 α-淀粉酶抑制剂对
α-淀粉酶的抑制率(简称抑制率)。以蒸馏
水为空白组,其抑制率为 100,酶液为对照组,
其抑制率为 0。计算公式为:
抑制率(%)=(OD 对照-OD 样品)/(OD 对照-
OD 空白)×100。
1.3.3 3T3-L1 的实验
第一天开始种植细胞,3T3-L1 细胞系为
60 000 个/孔 500 µl 体系(24 孔板)。第三天
换液和加药,把原有培养基换成分化培养基,
并加入测试样品。随后每三天换一次分化培养
基及测试样品。加药十八天后用油红染色检测
分化情况。其判断标准为:以溶剂对照正常分
化组的油红 OD 值定为 1,未分化组的油红
OD 值定为 0,样品结果值小于 1 表明对脂肪
细胞分化有抑制作用,并且值越小则表明抑制
程度越大。计算公式为:
抑制效果=(OD 样品-OD 空白)/(OD 对照-OD 空白)
2 结果与分析
2.1 功能成分单体合适浓度的确定
样品浓度是影响活性作用的重要因素之
一,样品浓度过高或过低都会影响活性作用的
发挥。本试验通过活细胞线粒体中的脱氢酶能
够代谢还原黄色新型甲臢化合物(MTS)为甲
臜,而甲臜的多少可以通过酶标仪测定而知。
在 490 nm 吸收值测量的甲臢产物的量直接与
培养物中活细胞的数量成正比,因此可根据
OD 值推测出活细胞的数目,了解抑制细胞生
长或杀伤细胞的能力。通常此试验的结果分析
是以溶剂对照组即正常生长的细胞值为 100,
无细胞培养液的值为 0,细胞存活率在 80%以
上被认为基本不抑制细胞生长,细胞存活率小
于 80%被认为能抑制细胞的生长,并且值越小
抑制程度越高。
本试验检测了单体化合物 U、GA 对模型
细胞的毒性,以便确定合适的浓度进行活性测
试。根据表 1 的最初实验结果计算不同浓度的
化合物 U、GA 对细胞存活率的影响。由表 2
的结果可知,2 个化合物的细胞存活率在 50
µg/ml 时分别为 78.0%和 78.5%,均接近 80%,
可认为在此浓度化合物对细胞无毒性。为了对
2 个化合物进行横向比较,试验决定采用 50
µg/ml 作为化合物的合适测试浓度。
2.2 功能成分单体活性测试
本试验对普洱茶化合物进行 PPARα、
PPARγ、PPARδ、LXR、FXR 五个模型的高
通量筛选研究,测试其活性大小,其最初的
GFP 结果与 LUC 结果如表 3 所示。按照激活/
抑制倍数的计算进行数据处理,得到普洱茶化
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合物 U、GA 对五种模型的高通量筛选结果(见
表 4)。由于 PPAR 模型与 LXR 模型是激活
模型,值越大激活能力越高,而 FXR 模型是
抑制模型,值越小表明抑制程度越大。因此,
根据结果可知,U、GA 对 PPARγ 受体有很
好的激动效果,其激活倍数达 1.733 与 2.436,
其中 GA 的激活效果与阳性对照药物 ROS 的
激动效果(2.438)相当。此外,U、GA 对 LXR
受体也有一定的激活作用,其激活倍数依次为
2.100 与 1.764。同时,U、GA 对 FXR 受体也
有抑制作用,其抑制倍数依次为 9.895 与
10.680。可见,在 PPARγ 模型中,GA 要比
U 的作用强,而在 LXR 与 FXR 模型中,U 要
比 GA 效果要好。
表 1 不同浓度的样品 MTS 值
Table 1 Results of MTS on different concentration samples
U GA 阳性对照 Positive control 空白对照 Blank control 浓度(µg/ml)
Concentration 1 2 1 2 1 2 1 2
50 0.535 0.538 0.539 0.540 0.681 0.681 0.065 0.064
10 0.633 0.641 0.639 0.623 0.665 0.653 0.062 0.061
表 2 不同浓度的样品对细胞存活率的影响
Table 2 Effect of different concentration of samples on cell viability
OD490 细胞存活率 Cell viability(%) 样品
Sample 50 µg/ml 10 µg/ml 50 µg/ml 10 µg/ml
U 0.537 0.637 78.0 94.6
GA 0.540 0.631 78.5 92.8
阳性对照 Positive control 0.681 0.659 100 100
阴性对照 Negative control 0.065 0.062 0 0
表 3 GFP 值与 LUC 值
Table 3 Results of GFP and LUC
U GA 阳性对照
Positive control
空白对照
Blank contro
加药项目
Items
1 2 1 2 1 2 l 2
PPARα 1.115 1.074 1.017 0.852 1.130 1.167 1.383 1.358
PPARγ 0.747 0.690 0.701 0.717 0.687 0.741 0.781 0.898
PPARδ 1.012 0.919 0.925 0.938 1.162 1.112 1.137 1.183
LXR 0.137 0.137 0.141 0.125 0.143 0.1498 0.185 0.187
GFP 值
FXR 0.867 1.042 0.928 1.003 1.463 1.335 1.386 1.346
PPARα 0.011 0.011 0.010 0.011 0.045 0.047 0.020 0.016
PPARγ 0.059 0.074 0.085 0.102 0.303 0.465 0.039 0.052
PPARδ 0.047 0.043 0.043 0.042 0.230 0.229 0.038 0.044
LXR 0.012 0.013 0.011 0.010 0.135 0.111 0.007 0.008
LUC 值
FXR 0.121 0.158 0.136 0.169 0.249 0.221 0.019 0.021
2.3 功能成分单体对 α-淀粉酶的抑制作用
本试验将分离组分(SⅡ-1)、U、GA 配
制成相同的浓度 10 mg/ml,比较其对 α-淀粉
酶的抑制效果差异。由表 5 可知,GA 比 U 的
抑制作用要强,抑制率达 63.76%,和普洱茶
中对 α-淀粉酶的抑制效果较强的分离组分
(SП-1)[6]效果相当(66.21%)。
2.4.4 功能成分单体对 3T3-L1 模型的影响
3T3-L1 脂肪细胞是体外研究胰岛素抵抗
和Ⅱ型糖尿病机制的又一重要模型。小鼠前脂
1 期 张冬英,等:普洱茶功能成分单体降糖降脂作用研究
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肪细胞 3T3-L1 在分化培养基的作用下可分化
为脂肪细胞。由于脂肪细胞分化完全后含有大
量的油滴,可以采用油红染色法检测油量的多
少,并以此作为脂肪细胞分化程度的标志。试
验将溶剂对照正常分化组的油红 OD 值定为
1,未分化组的油红 OD 值定为 0,当样品结
果值小于 1 时表明对脂肪细胞分化有抑制作
用,并且值越小表明抑制程度越大。由试验结
果(表 6)可知,化合物 U、GA 的值均小于
1,说明对脂肪细胞的分化进程有一定的抑制
作用,但效果不明显。
表 4 化合物的高通量筛选结果
Table 4 Results of samples on high throughput screening
检测模型 Detection model U GA 阳性对照 Positive control
PPARα 0.744 0.816 3.993
PPARγ 1.733 2.436 2.438
PPARδ 1.310 1.303 5.742
FXR 9.895 10.680 11.408
LXR 2.100 1.764 9.784
表 5 普洱茶化合物对 α-淀粉酶的抑制作用
Table 5 The inhibition of α-Amylase by Pu-erh tea components
样品 Sample OD1 OD2 OD3 OD 均值
OD mean
酶活力(u)
Enzyme activity
抑制率(%)
Inhibition rate
空白 Blank 0.381 0.379 0.377 0.379 0 100
对照 Control 0.012 0.012 0.012 0.012 774.67 0
SⅡ-1 0.254 0.256 0.255 0.255 261.74 66.21
U 0.120 0.118 0.115 0.118 550.92 28.88
GA 0.246 0.247 0.245 0.246 280.74 63.76
表 6 普洱茶单体化合物对 3T3-L1 模型的影响
Table 6 The effect of Pu-erh tea compounds on 3T3-L1 model
项目 Items U GA 对照 Control 空白 Blank
OD1 0.932 1.030 1.023 0.348
OD2 0.858 0.934 0.966 0.266
OD 均值 OD mean 0.895 0.982 0.995 0.307
抑制效果 Inhibition effect 0.855 0.981 1 0
3 讨论
糖脂代谢作为体内物质代谢的主体部分,
其信号转导途径复杂而精细。PPAR 受体、LXR
受体、FXR 受体是糖脂代谢中三条重要的信
号转导途径,因此近年来以此受体为靶点筛选
降糖降脂新药的研究领域显得异常活跃[7~12]。
本文在前期研究工作的基础上[3],继续研究了
普洱茶中单体功能成分尿嘧啶、没食子酸对
PPARδ、PPARα、PPARγ、FXR、LXR、
3T3-L1 模型及 α-淀粉酶抑制作用的影响,旨
在为普洱茶保健作用机制提供一定的理论依
据。
目前对 α-淀粉酶抑制作用的研究也是探
讨降糖降脂作用机理的一种有效手段。德国拜
耳公司开发出的降糖新药拜糖平(阿卡波糖)
就是一种 α-淀粉酶抑制剂,可有效地控制餐
后高血糖症状。本试验研究了从 SⅡ-1 中分离
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出的两个单体化合物尿嘧啶、没食子酸对 α-
淀粉酶抑制作用的影响,其结果显示,没食子
酸对 α-淀粉酶有抑制作用,而尿嘧啶对 α-
淀粉酶的抑制作用较弱。
据以往对没食子酸的活性研究表明 [13],
没食子酸具有抗菌、抗病毒、抗氧化及杀虫的
作用,但对其降糖降脂活性方面的研究尚未见
资料报道。在本研究中,没食子酸对 PPARγ
受体有较强的激活作用,对 α-淀粉酶也有抑
制作用,其效果均与阳性药物相当,并且对
FXR 模型、LXR 模型及 3T3-L1 模型也有一定
的作用,可见,没食子酸是一种强的 PPARγ
激动剂和 α-淀粉酶抑制剂,有望开发成为一
种降糖降脂药物的活性成分。
有研究指出[2],没食子酸在普洱茶中含量
增加并具有强的抗氧化活性,为普洱茶中主要
活性成分之一。本试验通过对没食子酸的降糖
降脂活性作用的研究看来,也证实了这一点。
与没食子酸相比,尿嘧啶的含量在普洱茶中要
低得多,但由于尿嘧啶是生物体的必需碱基,
参与了众多的生命过程,在降糖降脂作用研究
中也被证实具有一定的活性,因此,可以认为
尿嘧啶是普洱茶的降糖降脂活性成分中的辅
助成分之一。
总之,普洱茶降糖降脂的作用靶点可能是
多方面的,类似于西药中的联合用药,但由于
普洱茶具有几千年的临床应用历史,比西药更
安全、更可靠,因而具有广阔的开发前景。
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