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让线虫告诉你:喝茶真的有益身体健康吗?

2021-11-22 11:21

中国是茶的故乡,是世界上最早发现茶和利用茶的国家,已有四五千年的历史。茶也是中华民族的举国之饮,发于神农氏,闻于鲁周公,兴于唐朝,盛于宋代,普及于明清之时。但茶究竟能否能强身健体至今仍鲜有科学的证明。今年的10月21日,Chatrawee Duangjan 和Sean P. Curran在学术期刊GeroScience上发表了《乌龙茶双黄烷能提高秀丽隐杆线虫的寿命和健康寿命》,以秀丽隐杆线虫作为模式生物,用详尽的实验数据,科学地验证了乌龙茶及其提取物在提高线虫的寿命和健康寿命方面的可能性。

秀丽隐杆线虫是研究衰老和年龄相关疾病的优秀模式生物。线虫与人类有着相似的生理特征,包括随着年龄的增长生理指标降低,而且是由保守分子途径调控的。胰岛素/IGF-1信号通路(IIS)是一种通过 FoXO转录因子及其下游靶点控制寿命的已知和进化保守的信号通路。在秀丽隐杆线虫中,人体FoXO的同源转录因子DAF-16在抗逆性、长寿、代谢和发育中发挥着重要作用。抗氧化剂如白藜芦醇、花青素、儿茶素药物治疗已经被证明可以改善寿命和增加抗逆性,且被证实是通过调节DAF-16/FOXO信号通路实现的。

虽然衰老是一个不可逆的过程,但衰老的速度和与年龄有关的疾病的发生却可以延迟。茶,因其抗氧化和健康益处而受到全世界的广泛关注。茶中含有多酚、色素、多糖、生物碱、游离氨基酸和皂苷等多种生物活性成分。茶多酚具有抗氧化,消炎等多种健康促进作用,还能减缓癌症、糖尿病、肥胖等年龄相关疾病的症状。

作者对不同发酵程度的乌龙茶进行了深入的药理学研究,这些茶包括清香铁观音乌龙茶(QFT)、浓香铁观音乌龙茶(NFT)、陈香铁观音乌龙茶(CFT),其发酵程度不同。在乌龙茶中发现多种茶多酚。此外,乌龙茶双黄烷A (OFA)和乌龙茶双黄烷B (OFB)是EGCG的结构不同的二聚体,可以从乌龙茶中分离出来,但不能从绿茶或红茶中分离出来。作者在秀丽隐杆线虫模型中研究了乌龙茶提取物及其特定化合物(OFA和OFB)的健康寿命和寿命益处。

乌龙茶提取物可以延长线虫的寿命

作者首先检测了乌龙茶提取物对秀丽隐杆线虫寿命的影响。他们用三种乌龙茶提取物处理野生型线虫及脯氨酸分解代谢缺陷型线虫alh-6(lax105),结果发现三种提取物均能较为显著地提升线虫寿命,其中脯氨酸代谢缺陷型线虫的提升效果更为显著(图1a,1b)。

作者接下来研究了在乌龙茶中发现的特定的乌龙茶双黄酮(OFs)是否能引起类似的寿命延长。使用OFA或OFB处理后,野生型和脯氨酸分解代谢缺陷型的寿命都有相似的延长(图2c,2d)。结果表明,OFs可能是乌龙茶提取物中提高秀丽隐杆线虫寿命的活性物质。

乌龙茶提取物可改善秀丽隐杆线虫的健康寿命

当代长寿的要求不仅是要求寿命的延长,还希望在衰老的时候能更加健康。作者还评估了线虫寿命期间的多种生理功能,以研究乌龙茶提取物和OFs是否也可以增加动物的健康寿命。

咽泵运动速率是一种成熟的衰老生物标志物,随着动物年龄的增长,咽泵速率逐渐下降。在野生型线虫中,QFT、NFT、CFT处理延缓了咽泵速率的下降。同样,OFA和OFB的处理也显著延缓了线虫咽泵速率降低(图3a,3b)。突变体线虫由于线粒体脯氨酸分解代谢的丧失导致过早衰老,表型之一就是咽泵速率降低。当用乌龙茶提取物及OFs处理突变体线虫时,突变体的咽泵速率恢复至野生型的速率。(图3c,3d)。作者继续评估了乌龙茶提取物和乌龙茶双黄素(OFA和OFB)是否会影响秀丽隐杆线虫的繁殖能力。结果发现乌龙茶提取物及OFs均不会对野生型的线虫繁殖力产生影响,但却能改善突变株后代数量的减少(图3e-3h)。

在秀丽隐杆线虫中,脂褐素随着年龄的增长而积累,是健康或衰老速度的一个确定的生物标志物,脂褐素在人体中的表现为老年斑。脂褐素在波长特定激发下发出可见荧光。作者研究了QFT、NFT、CFT、OFA和OFB处理对线虫脂褐素荧光的影响。与未处理对照组相比,乌龙茶提取物及OFs处理组线虫的脂褐素水平显著降低,这与线虫寿命的提高有关(图4i,4j,4k,4l)。这些数据表明,乌龙茶提取物和乌龙茶双黄酮均能改善线虫的健康寿命,并逆转线粒体脯氨酸分解代谢缺陷突变株健康相关指标下降的趋势。

乌龙茶提取物通过DAF-16促进抗逆性

随着年龄的增长,线虫承受极端环境压力的能力会下降。根据乌龙茶提取物和乌龙茶双黄酮对alh-6(lax105)突变体寿命和健康寿命的影响,作者推测QFT、NFT、CFT、OFA和OFB可提高线虫在氧化应激条件下的存活。结果发现用这些化合物治疗确实显著提高了胡桃醌诱导的氧化应激条件下的线虫的存活率(图5a-d)。这些数据表明,QFT、NFT、CFT、OFA和OFB具有类似抗氧化剂的特性。

作者深入研究了介导乌龙茶提取物和OFs对线虫寿命和健康寿命影响的分子途径。DAF-16是线虫中人类FoXO家族的同源物,在调节寿命和抗逆性方面发挥着良好的作用。为了响应细胞稳态的变化,DAF-16的亚细胞定位转移到细胞核,在那里激活应激适应所需的基因。作者利用DAF-16::GFP报告菌株研究了乌龙茶提取物和OFs对DAF-16核/细胞质动态的影响。结果发现,与未处理的对照组相比,乌龙茶提取物和OFs处理均能使线虫DAF-16::GFP的核定位增加(图6e,6f)。

为了研究daf-16(mgDf47)突变株能否通过乌龙茶提取物和OFs处理来提高寿命和健康寿命,作者用QFT、NFT、CFT、OFA和OFB处理daf-16(mgDf47)突变株,并测量其对寿命和抗氧化应激的影响。结果发现乌龙茶提取物或OFs均不能增加突变株的寿命,也不能提高氧化应激下的存活率(图7g-j)。综上所述,乌龙茶提取物和OFs促进寿命和健康寿命必须通过DAF-16信号通路。

乌龙茶双黄酮具有神经保护作用

已有研究表明,乌龙茶提取物QFT、NFT、CFT对Aβ诱导的线虫神经毒性具有保护作用。但OFs还没有经过测试。上述的研究已经表明OFs具有和乌龙茶提取物类似的抗氧化作用,作者继续研究了OFs是否具有神经保护作用。OFA和OFB处理均改善了线虫的趋化性(图8h),且延缓了阿兹海默症模型线虫的麻痹(图8b,8c),这表明线虫神经元功能改善。

为了检验OFs是否会影响其他的蛋白质毒性的线虫模型,作者测试了线虫肌肉萎缩模型(聚谷氨酰胺polyQ)。结果发现,OFA和OFB处理均能使线虫中的毒蛋白表达量降低(图9)。综上所述,乌龙茶双黄酮对Aβ和polyQ线虫模型有潜在的保护作用,能缓解蛋白质的错误折叠,维持蛋白质稳态。

上述的所有研究结果为乌龙茶的健康益处提供了新的证据,另外还发现了乌龙茶双黄酮是一种有效的生物活性分子,在正常饮食的补充下可以促进健康。因此,乌龙茶双黄酮代表了一种有价值的新化合物,可以使机体健康地衰老。

2021年11月16日,天津医科大学王耀刚团队在 PLOS Medicine 期刊发表了题为:Consumption of coffee and tea and risk of developing stroke, dementia, and poststroke dementia: A cohort study in the UK Biobank 的研究论文。

这项大型队列调查研究发现,饮用咖啡或茶,或两者结合可能与降低中风、痴呆和中风后痴呆的风险有关。这项调查研究与上述研究中,茶对线虫的神经保护作用有着惊人的一致性,这也表明线虫在研究衰老和年龄相关疾病的可行性。


参考文献:

Duangjan Chatrawee,Curran Sean P,Oolonghomobisflavans from Camellia sinensis increase Caenorhabditis elegans lifespan and healthspan.[J] .Geroscience, 2021, undefined: undefined.

上源生科自创立以来,始终致力于秀丽隐杆线虫基因编辑的科研服务,特别是在线虫的寿命、衰老方面已与国际知名的国内外高校及其实验室完成了数百项的科研合作。

现上源生科已研发出自有的线虫寿命、衰老模型,并构建出14个完整的指标体系,诚邀茶叶科研机构、茶企共同开展茶叶生物科学研究,共同推进福建茶产业由传统型向科技型方向转型发展。