2019-11-08
2019年10月31日，學術期刊《Nature Communications》（影響因子：11.878）在線發表了題為“Theabrownin from Pu-erh tea attenuates hypercholesterolemia via modulation of gut microbiota and bile acid metabolism”的研究論文，上海交通大學第六人民醫院轉化醫學中心和上海中醫藥大學交叉科學研究院為共同通訊單位。研究首次系統揭示了普洱茶通過改變腸道菌群結構，促進肝臟膽固醇、甘油三酯分解代謝的作用機制，表明普洱茶及其特征組分茶褐素能夠調節腸道菌群和膽汁酸代謝，從而減輕高膽固醇血癥。
腸道微生物組的解析是本研究的重要方法手段。派森諾作為測序服務提供商，我們在本研究中承擔了多樣性組成譜測序、宏基因組測序和相關數據解析挖掘的工作。我們也再次由衷祝賀該研究成果的順利發表！
普洱茶（Pu-erh Tea）原產于云南西雙版納、普洱一帶，是以云南特有的大葉種曬青毛茶為原料，采用特殊的工藝制成的發酵茶，在民間已有1800多年的使用歷史。茶褐素是普洱茶中活性與含量最高的成分之一。以往的研究表明普洱茶具有降低膽固醇的特性。近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，高脂血癥、肥胖等代謝性疾病日益增多，具有減肥降脂功效的普洱茶在世界范圍內倍受青睞。在普洱茶進入人體后所導致的特征性代謝變化中，最為突出的是能引起一系列與腸道菌群代謝相關的代謝物變化，提示飲用普洱茶很可能改變和調整了腸道微生物組。
研究方法
實驗對象：小鼠腸道內容物和糞便、以及志愿者糞便
測序方法：擴增子測序（16S rRNA基因V4–V5區，Illlumina MiSeq PE300測序）；宏基因組測序（Illumina HiSeq X-ten PE150測序）
結果展示
本研究通過給正常和高脂飲食小鼠飲用普洱茶26周，發現飲用普洱茶后，小鼠在進食量不改變甚至增加的情況下，體重顯著低于各自不飲茶的對照組，同時血清和肝臟的總甘油三酯和總膽固醇水平亦顯著降低。志愿者飲用普洱茶4周后，也顯示顯著的降低血清甘油三酯和總膽固醇水平的效果。
小鼠和志愿者飲茶后體重、血脂等指標的變化
對飲茶的小鼠腸道內容物和糞便、以及志愿者糞便進行腸道微生物組的測序分析，發現腸道和糞便中編碼膽鹽水解酶（Bile-salt hydrolase，BSH）的細菌豐度顯著降低。進一步通過宏基因組測序解析發現，BSH的功能豐度亦明顯下降。同時，通過腸道內容物、糞便的體外培養實驗證實BSH功能活性在飲茶后呈現顯著下降。
通過多樣性組成譜測序和宏基因組測序，發現小鼠和志愿者飲茶后，具有BSH功能的菌群豐度和功能發生顯著變化
腸道菌群BSH主要功能是降解結合型膽汁酸，其功能的減弱使得從膽囊流入小腸的結合型膽汁酸水平明顯升高，尤其是牛磺鵝去氧膽酸（TCDCA）和牛磺熊去氧膽酸（TUDCA）的升高。
普洱茶能提升血清和腸道中結合型膽汁酸的水平
為了尋找導致細菌BSH功能下降的普洱茶有效成分，本研究繼續挖掘了普洱茶的組分與腸道菌群豐度變化的相關性，發現普洱茶中含量較高的多酚類聚合物——茶褐素與BSH菌群呈顯著相關。為了驗證這一結果，本研究進一步給小鼠飲用茶褐素，發現8周后就顯示出與普洱茶相當或更明顯的表型效果（降低膽固醇和甘油三酯），從而證明了茶褐素是普洱茶中減肥降脂的有效化學成分。
茶褐素與BSH菌群顯著相關，并能直接降低BSH活性、同時提升腸道中結合型膽汁酸的水平
此前有研究表明，在小鼠模型中，結合型膽汁酸T-bMCA（牛磺-b-鼠膽酸）是膽汁酸腸道核受體FXR的天然配體，對FXR具有顯著的抑制作用。本研究表明，飲茶后結合型膽汁酸TCDCA、TUDCA的升高明顯抑制了FXR，進而抑制了腸道FGF15/FGF19-FGFR4信號通路，激活肝臟膽汁酸合成酶的活性，促進了膽固醇合成膽汁酸的代謝過程，從而降低膽固醇水平。而肝臟合成膽汁酸水平的增加，使得肝臟中鵝去氧膽酸（CDCA）增加，CDCA的持續增加則不斷激活了肝臟FXR-SHP信號通路，這條信號通路的激活會進一步激活肝臟膽汁酸替代合成途徑中的關鍵酶CYP7B1活性。所以，普洱茶引起的膽汁酸合成的增加主要作用于肝臟膽汁酸替代合成途徑CDCA通路上。
FXR-FGF15和FXR-SHP對替代途徑膽酸合成的調節
為了闡明以上分子作用機制，本研究進一步采用無菌小鼠模型，分別移植了高脂飲食和高脂飲食并飲用茶褐素的小鼠腸道菌群，結果顯示移植了茶褐素腸道菌群的小鼠體重、血脂指標明顯低于移植了高脂飲食對照組的小鼠，表明腸道菌群對表型的改變具有至關重要的作用。緊接著，在給予茶褐素干預的小鼠實驗中，同時給予腸道FXR的特異性激動劑Fexaramine或FGF19蛋白，結果顯示二者均能逆轉由茶褐素所引起的小鼠血脂指標、膽酸合成水平以及信號通路的改變，說明特異性抑制腸道FXR-FGF15/19信號通路是茶褐素降低膽固醇水平的關鍵環節。進一步利用腺相關病毒載體技術分別對小鼠肝臟CYP7A1和CYP7B1進行敲減，并給予茶褐素，結果表明敲減CYP7B1后，茶褐素不再具有降低小鼠血清膽固醇水平的效果，而敲減CYP7A1后茶褐素仍然具有效果，充分證明茶褐素降低膽固醇的作用是通過特異性促進肝臟膽汁酸的替代合成途徑實現的。
普洱茶降低膽固醇水平的分子機制圖
研究結論
本研究發現，普洱茶富含的多酚物質茶褐素，可通過調節腸道菌群、抑制菌群水解初級膽汁酸，來調控腸肝對話，進而促進肝臟消耗膽固醇生成膽汁酸，并增加膽汁酸的糞便排出。這些發現闡釋了普洱茶降低膽固醇的機制，表明抑制腸道中編碼膽鹽水解酶的菌群、減少腸道FXR-FGF15/19信號，可能是治療高膽固醇血癥和高血脂癥的潛在療法。
同時，對普洱茶的這一系統性的機制研究提示，包括肥胖、脂肪肝、糖尿病在內的代謝性疾病的發生和發展過程與腸道菌群結構組成和具體功能的系統性變化密切相關。如何把握腸道微生物組的致病性變化并采用針對性的干預措施，正日益成為目前醫藥研究領域中的熱點和重點。可以預見，腸道微生物組將會是未來眾多慢性代謝性疾病的藥物作用靶點！
文章索引
Huang, F., Zheng, X., Ma, X. et al. Theabrownin from Pu-erh tea attenuates hypercholesterolemia via modulation of gut microbiota and bile acid metabolism. Nat Commun 10, 4971 (2019) doi:10.1038/s41467-019-12896-x
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https://www.nature.com/articles/s41467-019-12896-x
