●期刊：Nat Commun
●IF=11.8●发表时间：-10-31
普洱茶具有降胆固醇的作用，但之前其作用机制尚未阐明。本次要介绍的文献揭秘了这一机制。
茶褐素（Theabrownin）是普洱茶中活性最强、含量最丰富的色素之一。本篇文献学者发现茶褐素可以抑制小鼠和人类的肠道菌群中与胆盐水解酶(BSH)活性相关的微生物，并且增加了回肠结合胆汁酸(BAs)的水平，从而抑制肠道FXR-FGF15信号通路（FXR是一种胆汁酸激活的核受体，调节胆汁酸、脂质和葡萄糖的稳态），导致初级胆汁酸生成和粪便排泄增加，肝脏胆固醇降低，脂肪生成减少。
所以降低肠道胆盐水解酶(BSH)活性相关微生物和/或抑制FXR-FGF15通路可能是潜在的抗高胆固醇血症和抗高脂血症的治疗方法。普洱茶里的茶褐素能通过肠道菌群和胆汁酸代谢改善高胆固醇血症。
研究
思路
一、普洱茶能降低HFD引起的体重增加和高脂血症
使用速溶普洱茶(粉末形式)作为实验品。实验对象是雄性C57BL/6 J小鼠和男性人类受试者。小鼠分为正常饲料(ND组)、高脂饲料(HFD组)、正常饲料加普洱茶冲剂组（ND + PTea组）、高脂饲料加普洱茶冲剂组（HFD + PTea组）。
同时，给男性人类受试者提供标准饮食1周(Pre-PTea)和喝普洱茶四周(Post-PTea)。发现普洱茶可以降低正常饮食和高脂饮食小鼠的肝TG（总胆固醇）和TC（甘油三酯）含量，普洱茶降低了人体4周后的血脂水平（图1）。
图 1
二、普洱茶降低了BSH富集菌和BSH活性
通过分析从ND、ND + PTea、HFD和HFD + PTea小鼠回肠中分离的微生物样品的16S rRNA基因序列，确定了普洱茶对肠道菌群的整体结构产生影响。
基于PCoA分析分现，每个实验组的肠道微生物群落都有明显的聚类。HFD和普洱茶干预均能引起微生物群落结构的显著变化。对比ND + PTea组和HFD + PTea组、ND组和HFD组，发现ND + PTea组和HFD + PTea组的肠道菌群结构更相近，这表明饮茶引起了相似的微生物组成变化(图2a)。
由PCoA图可以看出，普洱茶可以引起人类粪便微生物群落结构的变化(图2b)。在ND + PTea和HFD + PTea两组小鼠中，属水平上的乳酸杆菌、芽孢杆菌、肠球菌、乳球菌、链球菌和白串珠菌属相对丰度减少(图2c)。在饮茶后人类粪便样本中，乳杆菌、芽孢杆菌、链球菌和乳球菌属相对丰度降低，与小鼠的变化相似(图2d)。
图 2
这些还原微生物属的共同功能是产生BSH酶，用于清除甘氨酸或牛磺酸结合的胆汁酸，形成游离胆汁酸。BSH阳性菌的减少在小鼠和人体中都很明显(图3a, b)。
为了确定小肠中存在的微生物基因相关功能通路，我们采用了一种宏基因组方法(全基因组鸟枪法)来生成代谢功能图谱。
BSH活性主要通过KEGG和eggNOG数据库中的PVAs (EC 3.5.1.11)和CGH (EC 3.5.1.24)来描述。KEGG和NOG数据库中发现的所有BSH相关蛋白均被速溶普洱茶降低，前十名中BSH相关蛋白的丰度在小鼠和人体中均有所下降(图3c, d)。
我们使用先前描述的方法测定了BSH在小肠中的活性。结果显示，ND+PTea组和HFD+ PTea组小鼠小肠BSH活性以及人类受试者茶后粪便样本中的BSH活性均显著减弱(图3e, f)。
图 3
三、普洱茶诱导了胆汁酸在回肠中的积累
为了确定耗尽的BSH活性对胆汁酸的影响，采用基于UPLC/TQMS(超高效液相色谱三四极质谱法)的靶向代谢组学方法分析了小鼠和人类受试者血清和粪便中的胆汁酸。
结果显示,牛磺结合胆汁酸的血清水平显著升高,尤其是在小鼠血清中的TCDCA和TUDCA，在人受试者血清中的GCDCA)和GUDCA显著增加(图4 a、b)。
同样,在普洱茶治疗组小鼠回肠内，结合胆汁酸TCDCA,、TUDCA含量升高(图4c)。胆汁酸含量的变化，进一步证实普洱茶降低了肠道菌群的BSH活性。
图 4
四、茶褐素降低了BSH相关细菌的丰度和BSH活性
为了鉴定普洱茶中具有抑制BSH活性和降低BSH相关细菌丰度的优势化合物，我们使用UPLC/QTOFMS(四极飞行时间质谱法)对小鼠回肠内容物中茶多酚和茶色素等茶成分进行了定量分析。
在所有茶叶成分中，茶褐素与几乎所有产BSH微生物的OTUs呈显著负相关(图5a)。我们进一步对用茶褐素(提取自普洱茶，纯度大于95%)处理的小鼠回肠中的微生物群进行宏基因组分析。数据显示，由于添加了茶褐素，BSH活性和与BSH相关的微生物群种类明显降低。
因此，我们推测，喂食了茶褐素的小鼠的肠道菌群BSH产生菌减少了，同时抑制了回肠BSH活性。
为了验证这一假设，喂食HFD的小鼠分别用普洱茶和茶褐素处理8周。测定回肠产BSH微生物、BSH活性、血清及肝脏中结合胆汁酸、TC、TG水平的变化。结论：普洱茶可降低血清和肝脏的TC和TG水平。
此外，茶褐素组血清和肝脏的TC和TG水平明显低于普洱茶组(图5b)。胆汁酸检测结果显示，牛磺酸结合的回肠胆汁酸、TCDCA和TUDCA均因茶褐素和普洱茶的摄入而显著升高，但以茶褐素的升高更为显著(图5c)。此外，与普洱茶相比，茶褐素对小鼠回肠产生BSH的微生物和BSH活性有较强的抑制作用(图5d, e)。
体外培养C57BL/6J小鼠肠道菌群，然后用普洱茶和茶褐素处理。发现，普洱茶和茶褐素的干预可以显著降低BSH活性。
综上所述，茶褐素直接导致了产生BSH的细菌数量的减少和随后胆汁酸水解的减少，导致牛磺结合胆汁酸水平升高，血清和肝脏TC、TG水平降低。
为了研究普洱茶/茶褐素的处理是否依赖于微生物菌群，给HFD喂养8周后的无菌小鼠分别移植HFD组和HFD + PTea组小鼠体内的微生物菌群。
结果，与HFD组相比，从HFD + PTea组获得肠道菌群的小鼠在8周后体重、血清TC和TC浓度均降低，与供体相似。
结果表明，茶褐素的有益作用可以通过粪便移植来传递，表明茶褐素的减肥和降胆固醇作用依赖于肠道菌群。
图5
五、回肠内的结合胆汁酸抑制FXR-FGF15通路来促进胆汁酸的合成
接下来我们研究了回肠中FXR和FGF15的表达水平。喂食普洱茶的小鼠相对于没有喂食普洱茶的小鼠FGF15 mRNA表达量和FXR的相对蛋白质含量均降低。(图6 a, b，c)。
此外，经ELISA测定，普洱茶处理组小鼠和人血清中FGF15和FGF19蛋白浓度降低(图6d、e)。mRNA和蛋白结果均表明，回肠牛磺酸结合的胆汁酸的积累可能直接下调肠道FXR-FGF15信号。
已有研究证明，当FGF15被分泌到门静脉时，会遇到它在肝脏中的受体FGFR4，结合后，会通过抑制胆汁酸合成酶来减少初级胆汁酸的合成。
本文实验结果发现，经过普洱茶处理的小鼠中，肝FGFR4 mRNA表达水平与回肠FGF15 mRNA表达水平和血清FGF15蛋白水平同时下降。HFD + PTea组肝胆汁酸合成酶基因、CYP7B1和CYP27A1的mRNA表达水平最显著升高。同样，与HFD对照组相比，茶褐素处理组的CYP7B1和CYP27A1 mRNA的相对表达量显著提高(图6g)。
图6
六、茶褐素促进了肝脏胆汁酸合成的替代途径
为了确定结合胆汁酸对FXR信号的抑制作用是否可以在体内实现，给HFD小鼠分别口服了茶褐素和TCA、TCDCA、TUDCA。小鼠回肠和肝脏TCDCA和TUDCA水平经口服后显著升高，而TCA、TCDCA和TUDCA处理后BAs及相应的游离BAs水平升高(图7a)。
与茶褐素组相似，TCDCA或TUDCA剂量为50 mg/Kg/d，持续8周可显著降低回肠FXR和FGF15 mRNA的表达，并诱导肝脏SHP的表达(图7b)。
与HFD处理小鼠相比，TCDCA或TUDCA处理小鼠肝细胞CYP7A1、CYP7B1 BA合成基因表达增加，也与茶褐素诱导的变化相似。
另一方面,TCA作为FXR受体激动剂激活回肠FXR——FGF15和肝FXR-SHP信号通路,进而抑制胆汁酸合成途径中的CYP8B1的表达(图7 b, c)。
从这些结果来看，可以提出了一个独特的机制,茶褐素通过抑制肠道FXR-FGF15,促进了肝FXR-SHP通路,导致胆汁酸合成另一种途径增加。
图 7
