乌龙茶儿茶素与肠道菌群互作效应及机制研究

Tea catechins are the main components in oolong tea, studies in vitro have shown tea catechins have significant biological activity, however, the results are inconsistent with experiments in vivo. Based on previous studies, we have found that tea catechins and their corresponding metabolites showed potential prebiotic-like activity by modulating intestinal microflora. For the low bioavailability, oolong tea catechins are rapidly metabolized to a variety of derivative products of different structures and functions by intestinal microflora after intake, these metabolites are likely to play an important role in vivo. In this study, we intend to prepare various tea catechins monomers from oolong tea, and established methods for detecting tea catechins and their metabolites. We will investigate on the effect of oolong tea catechins and their corresponding metabolites on the proliferation of human intestinal microflora by fluorescence in situ hybridization (FISH) and Illumina MiSeq sequencing, the structural changes of oolong tea catechins by the metabolism of human intestinal microflora by HPLC-ESI-MS/MS, and the variety of short chain fatty acids contents as well as the enzyme activities related to the metabolism of oolong tea catechins in anaerobic fermentation in vitro and human flora-associated mouse models. By the studies of the interaction between oolong tea catechins and human intestinal microflora, we will clarify the mechanism of biological activity of oolong tea catechins in vivo, and it has important academic significance and practical value.

乌龙茶中儿茶素类物质含量丰富，虽然体外研究证明乌龙茶儿茶素具有显著生物活性，但与体内实验缺乏一致性。项目申请人在前期研究中发现茶叶儿茶素及其肠道代谢衍生物可以影响肠道菌群结构，发挥类似益生元的作用。乌龙茶儿茶素生物利用度较低，通过肠道菌群作用生成的不同结构代谢衍生物可能是其在体内发挥实际生理作用的决定性成分。本研究拟从乌龙茶中制备各种儿茶素单体，建立检测乌龙茶儿茶素及其代谢衍生物的方法；在体外厌氧发酵和人源菌群小鼠模型发酵体系中，分别利用荧光原位杂交（FISH）和Illumina MiSeq测序技术研究乌龙茶儿茶素对于人体肠道菌群的影响，通过HPLC-ESI-MS/MS检测儿茶素通过人体肠道菌群作用的结构变化，同时测定各种短链脂肪酸含量和儿茶素代谢相关酶活性的变化。通过明确乌龙茶儿茶素与肠道菌群的互作效应，有助于深入解析乌龙茶儿茶素在体内发挥生物活性的作用机理，具有重要学术意义与应用价值。

乌龙茶中儿茶素类物质含量丰富，虽然体外研究证明乌龙茶儿茶素具有显著生物活性，但与体内实验缺乏一致性。本项目通过大孔树脂柱层析法，从乌龙茶中制备了茶叶儿茶素。首先通过人源菌群小鼠模型，解析了乌龙茶经过肠道菌群代谢之后的代谢转化，同时测定了各种短链脂肪酸含量和乌龙茶儿茶素代谢相关酶活性的变化。为探明乌龙茶儿茶素对肠道微生物的调节作用，我们建立了高脂饮食诱导肥胖人源菌群小鼠模型，通过高通量测序分析了乌龙茶儿茶素对肠道菌群结构的影响。在饲喂乌龙茶儿茶素的过程中，我们观察到肠道菌群多样性，以及产丁酸盐和醋酸盐细菌丰度的显著增加。在饲喂乌龙茶儿茶素4周后，拟杆菌门的丰度显著增加，而厚壁菌门的丰度显著降低，厚壁菌门与拟杆菌门比率的降低，反映了乌龙茶儿茶素对肠道菌群的积极调节作用。我们还利用宏基因组学分析了饲喂甲基化儿茶素EGCG3''Me对于高脂饮食诱导肥胖小鼠肠道菌群的影响。发现EGCG3''Me改善了高脂饮食诱导的肠道微生态失调，经过EGCG3''Me干预，小鼠肠道菌群的差异表达基因主要富集在氨基酸生物合成、双组分系统、ATP结合盒转运体、嘌呤代谢及碳代谢等KEGG通路。结果表明乌龙茶儿茶素EGCG3''Me作为功能性食品成分，可能发挥类似益生元的功效，通过调控肠道菌群来预防肥胖相关的代谢紊乱。此外，本项目利用Caco-2细胞单层模型，研究了磷脂对于EGCG3''Me跨上皮转运的影响。首先，我们通过磷脂包埋手段制备了EGCG3''Me磷脂复合物，并通过X射线衍射和差示扫描量热法对磷脂复合物的结构进行了表征。该复合物在模拟胃肠消化条件下表现出相对于EGCG3''Me更高的稳定性；同时通过细胞模型，证明磷脂增加了EGCG3''Me的跨上皮细胞运输能力，表明经过磷脂包埋之后EGCG3''Me生物利用度得以提升。本研究通过明确乌龙茶儿茶素与肠道菌群的互作效应，有助于深入解析乌龙茶儿茶素在体内发挥生物活性的作用机理，具有重要学术意义与应用价值。