茶多酚通过肠道微生物群-大脑轴调节神经递质来改善睡眠的机制

《The Journal of Nutritional Biochemistry》：Mechanism of tea polyphenols improving sleep by regulating neurotransmitters through the gut microbiota–brain axis

茶多酚通过调节肠道菌群和肠-脑轴改善睡眠质量，机制包括抑制病原菌、促进有益菌（如乳酸杆菌和双歧杆菌）、增强肠道屏障、代谢产生神经递质（如5-HT和GABA）并穿过血脑屏障调节中枢神经功能。

　　

胡斌|陈意丽|龚新荣|陈友萌|罗松梅|张欣

宁波大学食品科学与工程系，中国宁波315211

摘要

在当今快节奏的现代生活中，睡眠障碍已成为许多人的普遍问题。传统的治疗方法通常依赖于药物干预，但这存在依赖性和不良反应的风险。近年来，肠道微生物群作为“第二大脑”越来越受到重视，它通过微生物-肠道-大脑轴（MGB轴）与中枢神经系统进行双向交流。茶多酚（TP）是茶叶中的主要生物活性化合物，通过这种微生物-肠道-大脑通路在改善睡眠质量方面显示出巨大潜力。本文系统地阐述了TP如何通过选择性地富集有益细菌（如乳酸菌和双歧杆菌）同时抑制病原菌来重塑肠道微生物群。这些结构变化伴随着功能上的益处，包括增强肠道屏障完整性和减轻全身炎症。此外，肠道微生物群将TP代谢为可进入全身循环的生物活性小分子，这些小分子能够穿越血脑屏障（BBB），并调节中枢神经递质，尤其是血清素（5-HT）和γ-氨基丁酸（GABA）。通过阐明这一由肠道介导的神经调节网络，本研究为使用TP作为改善睡眠障碍的饮食策略提供了新的理论基础。

引言

茶是全球消费最广泛的饮料之一，在中国、日本和印度等许多亚洲国家有着深厚的历史和文化底蕴。现代研究表明，茶及其生物活性成分具有多种生理和药理作用，如降脂、抗肥胖、降血糖、保护肝脏、抗炎和抗氧化作用[1]。其中，茶多酚（TP）是茶叶中最丰富的可溶性多酚类化合物，被认为是其健康益处的主要贡献者。从化学角度来看，TP主要分为四类：儿茶素、黄酮类、花青素和酚酸。儿茶素占总TP的60-80%，主要活性形式包括表儿茶素（EC）、表没食子儿茶素（EGC）、表没食子儿茶素没食子酸酯（ECG）和表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）。除了直接的抗氧化和抗炎作用外，最近的研究表明TP还可以调节肠道微生物群的组成和功能，从而间接影响宿主生理并有助于预防和缓解慢性疾病[2,3]。

睡眠是一个维持生理稳态和认知表现的重要生物过程。睡眠障碍日益被视为全球性的公共卫生问题。根据世界卫生组织（WHO）的数据，全球近三分之一的人口存在某种形式的睡眠障碍。长期睡眠不足或睡眠质量差与抑郁症、认知衰退、代谢综合征和心血管疾病的发展密切相关[4]。目前的临床治疗通常依赖镇静催眠药物，如苯二氮卓类药物和Z类药物。尽管这些药物在短期内有效，但长期使用会带来生理依赖性、耐受性和一系列不良反应的风险。因此，越来越多的研究关注于开发不会形成习惯、多靶点且具有全身作用的自然助眠方法。

近年来，肠道微生物群在睡眠调节中的核心作用日益突出。作为身体的“第二大脑”，肠道微生物不仅参与消化和免疫调节，还通过MGB轴与中枢神经系统进行双向交流，深刻影响宿主的睡眠-觉醒周期。研究表明，肠道微生物通过多种直接和间接途径调节睡眠：产生神经活性物质（如GABA、5-HT、多巴胺（DA）等），调节宿主的色氨酸代谢途径，合成具有神经调节活性的短链脂肪酸（SCFAs）和其他代谢物，并通过免疫和炎症途径影响大脑功能[5]。肠道微生物群的组成和功能表现出明显的昼夜节律性，这种内在的生物钟与宿主的睡眠-觉醒周期紧密同步。当肠道菌群失调时，这一复杂的调节网络会被破坏，可能引发或加剧睡眠障碍。临床和临床前研究证实了肠道菌群失调与各种睡眠障碍之间的密切关联。例如，失眠患者的肠道微生物组成与健康个体有显著差异，表现为微生物多样性降低、有益细菌减少和机会性病原菌增加。一项研究检查了人类肠道微生物组与睡眠生理的关系，发现肠道微生物的α多样性与更高的睡眠效率和更长的总睡眠时间呈正相关。此外，特定细菌门类的丰度（如普雷沃氏菌科、乳酸菌科和双歧杆菌）与睡眠指标有显著关联[6]。

MGB轴已成为理解饮食成分如何与中枢神经系统相互作用的关键框架。肠道微生物群将饮食成分代谢为生物活性化合物（如SCFAs、神经活性胺类和酚类代谢物），这些化合物可以通过循环、神经和免疫途径影响大脑功能，从而调节情绪、认知和睡眠[7,8]。最新证据表明，TP通过促进有益菌类（如乳酸菌和双歧杆菌）的生长、抑制病原菌、增强肠道屏障和减轻氧化应激来恢复健康的肠道微生物群谱型。此外，TP的肠道微生物群代谢物（如酚酸和缬草内酯）可以穿越血脑屏障（BBB），调节中枢神经系统中的关键睡眠相关神经递质水平，包括5-HT和GABA，从而改善睡眠质量。

与直接作用于中枢神经系统的传统镇静剂不同，TP通过MGB轴以多靶点、全身性和低依赖性的方式发挥睡眠调节作用。这种方法不仅为睡眠障碍干预提供了独特的优势，也符合精准营养和微生物组导向疗法的现代健康理念。然而，尽管有令人信服的临床前证据表明TP可以通过MGB轴改善睡眠，但将其机制转化为明确的人类应用建议仍然具有挑战性。直接来自人类研究的证据表明TP的微生物代谢物可以穿越血脑屏障并改变中枢神经递质的情况仍然很少，且大多是间接的。此外，许多体外机制研究使用的代谢物浓度远高于实际在人体循环中检测到的浓度，这引发了对其生理相关性的质疑。因此，在总结现有证据的同时，本文将特别强调这些局限性，并批判性地评估从相关性到因果机制的证据链的强度。本文系统地总结了TP通过MGB轴调节肠道微生物群结构和功能、影响神经递质代谢并最终改善睡眠质量的分子机制和信号通路。

部分摘录

TP对肠道微生物群的调节作用

TP通过直接和间接机制调节肠道微生物群的结构。其直接的抗菌作用主要表现为对特定病原菌和机会性病原菌的生长抑制。体外研究表明，EGCG可以嵌入细菌细胞膜，破坏膜完整性并诱导活性氧（ROS）的产生，从而选择性地抑制幽门螺杆菌和空肠弯曲菌等革兰氏阴性病原菌的生长[9]

微生物酶系统对TP的降解

肠道微生物群在TP的消化、吸收和利用中起着关键作用。通过水解酶、氧化还原酶、裂解酶和转移酶等多种酶系的作用，肠道微生物参与能量稳态、代谢转化和细胞信号传导等关键生理过程[26]。在这些酶的催化下，EGCG会发生水解、环裂解、脱羟基化和内酯化，最终转化为缬草酸

肠道微生物群通过神经递质调节睡眠

肠道微生物群通过MGB轴调节睡眠相关神经递质，这一过程涉及多种途径，证据水平各不相同。最直接的证据来自确认微生物群具有产生神经活性物质的能力。例如，某些乳酸菌和双歧杆菌菌株已被证明能够在体外通过谷氨酸脱羧酶（GAD）直接合成GABA[44,45]。此外，微生物产生的吲哚衍生物

TP通过MGB轴多途径调节睡眠-觉醒调节

临床前和临床研究均证实，TP通过肠道-大脑轴调节睡眠相关神经传导。动物研究表明，TP补充剂通过促进乳酸菌和双歧杆菌等共生细菌的生长，同时抑制肠杆菌科等病原菌家族，从而重塑肠道生态系统。在高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型中，绿茶干预不仅减少了体重增加和全身炎症，还提高了

结论

本文系统地回顾了TP通过调节肠道微生物群的组成和功能，间接影响神经递质（如5-HT和GABA）的合成和代谢，从而改善睡眠质量的潜在途径。TP的睡眠改善效果并非通过直接兴奋中枢神经系统实现的，而是依赖于肠道微生物群的中介作用。这一机制为其应用提供了独特的优势和安全性基础

数据可用性

本文所述研究未使用任何数据。

致谢

本研究得到了丽水市自然科学基金（2023zdyf23）、吴洁平医学基金（320.6750.2024-18-73）和浙江省高校基本科研业务费（SJLZ2025003）的支持。

作者贡献声明

胡斌：撰写——初稿、研究、概念构思。陈意丽：撰写——初稿、概念构思。龚新荣：撰写——审稿与编辑。陈友萌：撰写——审稿与编辑。罗松梅：撰写——审稿与编辑、监督、资金获取。张欣：撰写——审稿与编辑、监督、资金获取。

利益冲突声明

作者声明无利益冲突。