茶多酚的抗菌抗病毒作用

高 婷，袁芳艳，刘泽文，刘 威，周丹娜，杨克礼，段正赢，郭 锐，梁 婉，王宁宁,2，周 锐，田永祥*

(1.湖北省农业科学院畜牧兽医研究所，农业农村部畜禽细菌病防治制剂创制重点实验室，畜禽病原微生物学湖北省重点实验室，湖北武汉 430064；2.华中农业大学动物医学院，生猪健康养殖协同创新中心，湖北武汉 430070)

茶多酚(tea polyphenols)是茶叶中多酚类物质的总称，包括儿茶素类、花色苷类、黄酮类、黄酮醇类和酚酸类等，其中儿茶素类化合物为茶多酚的主体成分。儿茶素类化合物主要包括表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin-3-gallate，EGCG)、没食子儿茶素(gallocatechin，GC)、表儿茶素没食子酸酯(epicatechin gallate，ECG)、没食子儿茶素没食子酸酯(gallocatechin gallate，GCG)、儿茶素(epicatechin ，EC)5种物质[1]。茶多酚类物质具有抗菌、抗病毒、抗癌、抗氧化以及提高免疫力等作用，被广泛应用于日用化工、食品加工、医疗卫生、畜牧等行业。在当前细菌耐药普遍的情况下以及减抗限抗的背景下，茶多酚的抗菌杀毒作用以及保健作用使其有望成为抗生素替代物的候选物质，为感染性疾病防控提供新方法、新思路，为研制抗菌杀毒药物提供先决条件和理论基础。本文综述了近年来茶多酚在抗微生物领域应用及其作用机制的最新研究进展，以期为感染性疾病的防控提供参考。

1 茶多酚的抗菌作用

茶多酚抑菌效果显著，抗菌谱广，通过生物化学和物理化学的途径改变病原菌的生理生化过程，干扰病原菌的细胞代谢，对革兰氏阴性菌和阳性菌均有抑制作用。近年来，茶多酚的抑菌机制也逐渐地被解析。

1.1 对革兰氏阴性菌的抑制作用

革兰氏阴性菌泛指革兰氏染色反应呈红色的细菌，细胞壁中肽聚糖含量低，而脂类含量高[2]。铜绿假单胞菌、大肠埃希氏菌、副猪嗜血杆菌、具核梭杆菌等都属于革兰氏阴性菌，不仅危害人类健康，对养殖业也造成巨大影响。

铜绿假单胞菌是一种条件致病菌，很多感染病例发生在衰弱或免疫受损的住院病人，耐药机制复杂，其中外排泵系统在铜绿假单胞菌多重耐药机制中起着主导作用。Kanagaratnam等研究证实，外排泵MexAB-OprM与EGCG对铜绿假单胞菌的抗菌活性相关。在测试的22株临床分离菌中，生长分裂全都受到EGCG抑制，而EGCG对上述分离菌株的最小抑菌浓度在64～512 μg/mL之间，最小杀菌浓度在256～1024 μg/mL范围内，当EGCG在亚最小抑菌浓度时，显著增强了铜绿假单胞菌对氯霉素和四环素的敏感性[3]。EGCG与抗生素协同用药对外排泵缺失菌株的抗菌效果显著好于野生菌株，提示缺失菌株里EGCG的积累产生了更多的抗菌活性。据此，研究人员推测EGCG及EGCG协同抗生素对铜绿假单胞菌的抗菌作用与其抑制外排泵MexAB-OprM的功能相关[3]。大肠埃希氏菌普遍存在于自然界中，一旦食品加工过程卫生控制不严格，就会导致大肠埃希氏菌超标[4]。基于抑菌功效和安全性的考虑，使得茶多酚成为目前广泛应用的天然食品保鲜剂之一。董璐等研究发现，茶多酚对大肠埃希氏菌具有抑制作用，在结晶紫试验中，随着茶多酚浓度的增大，吸光值(OD590 nm值)也随之增大，随着处理时间的增长，离子泄漏也随之增多，说明茶多酚作用于大肠埃希氏菌的细胞膜，能够改变其通透性，此外，琼脂糖凝胶电泳分析发现茶多酚也作用于大肠埃希氏菌的DNA。对于养猪业而言，副猪嗜血杆菌危害巨大，常引起猪的多发性浆膜炎和关节炎，目前还没有有效的疫苗提供保护，并且大部分菌株对红霉素、氨基糖苷类、壮观霉素和林可霉素具有耐药性[5]。为了寻找有效的治疗方法，Guo等人通过体内和体外试验，揭示茶多酚能够抑制副猪嗜血杆菌的生长，该抑制作用呈剂量依赖性，此外，还能减少生物被膜的形成。进一步通过体外的荧光定量PCR发现茶多酚抑制了毒力因子的表达，体内的小鼠攻毒试验和病理组织切片表明茶多酚可以为感染小鼠提供保护力，此研究为副猪嗜血杆菌病的治疗提供了一种新思路[5]。具核梭杆菌是人类口腔和胃肠道常见的共生菌，它不仅能引起宿主口腔疾病，还会导致胃肠炎，也是目前比较明确的与肠癌有密切关联的细菌[6]。因此，寻找有效药物治疗具核梭杆菌的感染显得尤为重要。Ben等研究人员从黑茶和绿茶中提取了EGCG、茶黄素等活性物质，发现这些活性物质能够破坏具核梭杆菌的细胞膜、螯合铁离子及抑制生物被膜的形成。此外，EGCG、茶黄素可以减少具核梭杆菌对上皮细胞和基质蛋白的黏附作用，降低具核梭杆菌的溶血活性、硫化氢的产生及毒力因子的表达。上述试验结果表明茶多酚可作为治疗具核梭杆菌引起的相关疾病的候选药物[7]。

1.2 对革兰氏阳性菌的抑制作用

革兰氏阳性菌泛指革兰氏染色反应呈紫色的细菌，细胞壁较厚，肽聚糖含量丰富，还有大量特殊组份磷壁酸。金黄色葡萄球菌、莫雷梭菌、枯草芽孢杆菌等都是革兰氏阳性菌，由于抗生素不规范的使用，推动了这些细菌耐药菌株的出现[8]。因此，急需研发针对耐药细菌的绿色抗菌制剂，而茶多酚来源于茶叶，属“药食同源”物质，在抗菌特性方面的研究应用也备受关注，有望成为新的绿色替抗制剂[9]。

金黄色葡萄球菌是革兰氏阳性致病菌，而耐甲氧西林金黄色葡萄球菌被称作超级细菌，几乎能抵抗已有的所有药物[10]。金黄色葡萄球菌的外毒素肠毒素B能引发急性肠胃炎，近年来许多研究者发现EGCG对细菌毒素具有灭活作用，Hisano在小鼠腹膜腔内注射绿茶提取物或EGCG，发现其能结合并抑制肠毒素B，并且存在着剂量和时间的依赖性。不仅如此，EGCG还能抑制由肠毒素B引起的肿瘤坏死因子、干扰素、白介素在人单核细胞中的表达，说明EGCG可能有助于抑制葡萄球菌引起的超抗原反应。莫雷梭菌是一种产挥发性硫化物的厌氧革兰氏阳性菌，寄生于口腔内会导致口臭[11]。Morin等人评价了茶多酚及其主要成分EGCG对莫雷梭菌的生长、口臭相关特性的影响。茶多酚和EGCG能够抑制莫雷梭菌的生长，最小抑菌浓度分别为500 μg/mL和250 μg/mL，并且透射电镜和膜通透性分析显示茶多酚的靶标为细胞膜。考虑到茶多酚对莫雷梭菌定植能力的影响，研究人员测试了EGCG处理后生物被膜的变化，发现EGCG可以清除莫雷梭菌已形成的生物被膜[12]。此外，茶多酚和EGCG都能减弱莫雷梭菌对口腔上皮细胞的黏附能力，也能抑制与产挥发性硫化物相关的β-半乳糖苷酶活性。基于上述研究结果，茶多酚有望被开发成为口腔护理产品。刘宗楠等以与结核分支杆菌具有相似遗传学特性、生长快速、但无传染性的耻垢分支杆菌作为模式菌来研究EGCG的抑菌机制，以期研发新一代抗结核药物。研究发现，经过EGCG 处理后，耻垢分支杆菌细胞壁发生了扭曲形变，而经绿茶粗提物处理后，细胞壁的聚阿拉伯糖半乳糖代谢发生明显变化，据此认为 EGCG 能影响耻垢分支杆菌细胞壁结构及形态稳定，并推测 EGCG 很可能通过影响耻垢分支杆菌细胞壁聚阿拉伯糖半乳糖代谢从而破坏细胞壁结构的完整性，发挥其抑菌效果[13]。

2 茶多酚的抗毒作用

2.1 对DNA病毒的抑制作用

DNA病毒广泛存在于人、脊椎动物以及昆虫体内，与许多传染病有关，在全球范围内对人类的发病率和死亡率有很大影响。此外，DNA病毒感染通常是终身的，很难根除。在某些情况下，这些病毒可导致致命疾病，尤其对于儿童和免疫力弱的病人[14]。腺病毒、疱疹病毒、乙型肝炎病毒等均为DNA病毒。

腺病毒是无囊膜的DNA病毒，各年龄阶段都易感，感染后会导致发热、寒战、咳嗽、肺炎、结膜炎等。Weber 等发现在两种细胞模型中，微摩尔浓度的EGCG能够降低腺病毒滴度，并且可以灭活纯化后的腺病毒。进一步研究显示 EGCG 通过结合腺病毒粒子表面蛋白抑制其黏附作用[15]。疱疹病毒是一类具有包膜的DNA病毒，主要侵犯外胚层来源的组织，包括皮肤、黏膜和神经组织，严重威胁人类健康[16]。Lyu等测试了18种黄酮类物质的抗病毒效果，结果表明EC、ECG、EGC和 EGCG的抗疱疹病毒效果显著。后续试验证实EGCG抗病毒效果最佳，并能使临床分离毒株失去感染能力，该数据还表明，EGCG通过直接破坏疱疹病毒的病毒粒子导致病毒失活[17]。此外，Lyu等人还发现EGCG二聚体能够灭活疱疹病毒，可以开发成为针对疱疹病毒的抗病毒药物[18]。乙型肝炎病毒是引起乙型肝炎的病原体，对人类危害巨大[19]。研究发现不同浓度的茶多酚可以抑制 HepG2-N10细胞中乙型肝炎病毒抗原的表达、细胞内复制中间体、cDNA 和mRNA 的合成[20]。另一研究小组也获得了相似的结果，EGCG 对乙型肝炎病毒两种抗原的表达有较强的抑制作用，并能阻止乙型肝炎病毒基因组DNA的产生[21]。为了探究EGCG广谱的抗病毒作用机制，Colpitts设计了一系列有趣的试验。众所周知，病毒感染人类第一个关键步骤就是黏附于细胞表面的多糖。疱疹病毒和丙型肝炎病毒这一类病毒与细胞表面的硫酸乙酰肝素结合，而另一类病毒，如甲型流感病毒，则与细胞表面的唾液酸结合。目前未有研究报道同一种物质能够抑制病毒两种不同的黏附途径。EGCG对许多病毒都有效，包括一些与硫酸乙酰肝素或唾液酸结合的病毒。EGCG对有囊膜和无囊膜的人类病毒都具有抑制作用，而且直接作用于病毒粒子，却不影响病毒粒子囊膜的流动性和完整性。然而，EGCG通过与病毒粒子表面蛋白相互作用抑制疱疹病毒、丙型肝炎病毒、流感病毒、牛痘病毒、腺病毒、呼肠孤病毒和水疱性口膜炎病毒的黏附作用。进一步研究证明 EGCG 与硫酸乙酰肝素竞争结合疱疹病毒和丙型肝炎病毒，与唾液酸竞争结合流感病毒[15]。因此，EGCG通过同一种作用机制抑制不同病毒，已被证实是一种广谱的病毒抑制剂，该研究结果为开发小分子广谱抗病毒药物提供了可能。

2.2 对RNA病毒的抑制作用

丙型肝炎病毒、西尼罗河病毒、寨卡病毒、登革病毒、日本脑炎病毒等都是RNA病毒。由于RNA病毒在复制过程中缺乏修复错误的聚合酶，导致了RNA病毒变异快、种类多，也增加了研制有效疫苗的难度[22]。因此，研究人员试图以茶多酚为突破口研发理想的抗病毒药物，茶多酚不仅具有抗菌作用，抗病毒效果也尤为显著，正受到生物医药领域的高度关注。

新型冠状病毒引起的疫情在全世界流行，已成为导致人类死亡的主要原因之一，对公共卫生、经济和社会的影响巨大[23]。然而，目前还没有针对新型冠状病毒的特效药。Mhatre等人综述了EGCG与茶黄素的抗病毒活性，发现茶多酚能够结合新冠病毒，尤其是茶黄素与新冠病毒受体结合紧密[24]。3Clpro是一种蛋白酶，被认为是冠状病毒最重要的药物靶标，而新型冠状病毒与SARS冠状病毒的3Clpro 结构高度相似[25]。Thi发现200 μmol/L浓度的EGCG可以抑制SARS病毒3Clpro活性的 85%。因此，可以期待EGCG成为3CLpro的潜在抑制剂用于治疗新型冠状病毒肺炎[26]。

丙型肝炎病毒可引起丙型肝炎，造成患者肝细胞病变、硬化甚至肝细胞癌变[27]。然而，在发展中国家昂贵的治疗费用成为了治愈丙型肝炎的障碍，因此，寻找患者负担得起的抗丙型肝炎病毒的药物是当务之急。在此背景下，Chowdhury 等研究人员使用黑茶提纯的茶黄素进行抗病毒研究，结果显示茶黄素可以抑制病毒感染的早期阶段，也存在剂量的依赖性。进一步试验揭示了茶黄素直接作用于病毒粒子，阻断细胞与细胞间的传播，研究还发现茶黄素与抑制剂联合用药呈现了协同效应，抗病毒效果更好，此结果为研发廉价的抗丙型肝炎病毒药物提供了候选物质[28]。黄病毒属包含西尼罗河病毒、寨卡病毒、登革病毒、日本脑炎病毒等重要病毒，这类病毒通常通过吸血的蚊虫传播，对人类和动物健康造成巨大威胁，目前还未有授权的药物能够抵抗上述病毒，因此，急需挖掘环境友好、经济方便的天然抗病毒化合物。为此，Angela等人测试了花翠素、花青素、儿茶素、表没食子儿茶素没食子酸酯、没食子儿茶素、表儿茶素没食子酸酯等茶多酚化合物对上述病毒的杀毒效果，结果显示花翠素和表没食子儿茶素没食子酸酯对西尼罗河病毒的增殖具有有效的抑制作用，进一步研究发现这两种化合物主要影响病毒复制周期中的吸附与入侵过程，而且对西尼罗河病毒颗粒发挥直接的杀毒作用。随后，在西尼罗河病毒变异株中也发现花翠素和表没食子儿茶素没食子酸酯对其的抑制作用，而且这种抑制作用不受pH的影响。不仅如此，花翠素和表没食子儿茶素没食子酸酯也能减弱寨卡病毒和登革病毒的感染性。该研究结果预示着上述两种化合物有可能成为治疗黄病毒属感染的新型药物，但是此发现还需进一步深入研究与验证[29]。

3 茶多酚的应用

3.1 在食品保鲜方面的应用

由于茶多酚具有较强的抑菌特性，又无毒副作用，常作为食品加工业中的保鲜剂。Lan等的试验结果显示，聚乙烯醇与茶多酚的混合物处理蓝莓能有效延长蓝莓的货架期，他们发现当聚乙烯醇与茶多酚以8∶2的比例混合时，可以有效减缓水果重量和硬度的损失，并且也能减缓可滴定酸、可溶性固体物的损失以及限制微生物的繁殖，此研究结果表明，聚乙烯醇与茶多酚的混合物有望成为重要的包装材料从而延长蓝莓的货架期[30]。另外，付丽等研究表明采用2 g/L的茶多酚与冰温保鲜相结合对牛肉具有较好的抗氧化作用，可控制冷鲜牛肉贮藏期间表面的氧化褐变，有利于维持肉色的稳定，有效延长其货架期[31]。

3.2 在保健方面的应用

由于茶多酚具有优越的抗氧化特性，又与保健功能密切相关，近年来被广泛地应用于医疗卫生行业中。在过去10年以来，大量研究揭示茶多酚可用于治疗高脂肪饮食造成的肥胖症，这种肥胖症与肠道菌群紊乱密切相关[32-35]。研究表明，茶多酚能够调节人体血脂异常和肠道菌群紊乱，不仅如此，茶多酚经过肠道菌群生物转化生产的代谢产物对宿主的健康也有积极的影响。此外，茶多酚的抗癌效果也被广泛报道。近年来，澳大利亚的研究团队发现，对于习惯性摄入中等或高比例富含类黄酮食物的人来说，因癌症或者心脏病而死亡的风险大大降低，而茶叶中的茶多酚是类黄酮家族的一员，因此，常饮茶可以降低因癌症和心脏疾病而引发的死亡风险。

3.3 在畜牧业方面的应用

茶多酚在畜牧业中也有应用，不仅可以保护动物体内肠道微生态环境，还能增强瘦肉品质，提高饲料报酬。研究表明，茶多酚可以作为潜在的益生元，通过口服给药，修饰肠道微生物群的组成与代谢。除了改善微生态环境外，茶多酚对瘦肉品质同样具有正向调节作用。肖香等研究表明，大蒜与茶多酚以1:1混合，对肴肉中特定的腐败微生物乳杆菌具有良好的抑菌效果，最小抑菌浓度为0.56 mg/mL，此结果可为研发低温肉制品的保藏技术提供理论数据，为降低生产成本，提高肉品品质提供有效参考。

4 小结

茶多酚具有广谱的抗菌杀毒作用，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌都有明显的抑菌作用，对RNA病毒、DNA病毒也具有显著的杀伤效果，因此，常作为食品加工业中的保鲜剂、防腐剂；而抗氧化特性，使其成为预防心血管、癌症等疾病的保健品。虽然茶多酚功能众多，但相关机制还未完全解析，可能是多方面相互作用的结果。随着茶产业逐渐融进中医药大健康产业，揭示茶多酚为什么可以降低心血管疾病、癌症的发生率，以及对哪种心血管疾病或癌症具有最大的保护效果及其具体的作用机制将是重点研究的方向，未来发展前景广阔。