《Process Biochemistry》：Discovery of Theaflavins and Curcumins as the Effective Inhibitors of Human Pancreatic Lipase and Human Carboxylesterase 2 that Alleviate the Formation of Intracellular Lipid Droplets
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本研究评估茶黄素（TF-1–TF-4）和姜黄素（CU-1–CU-5）对肥胖关键酶胰脂肪酶（hPL）和羧酯酶2（CES2A1）的双重抑制作用。体外实验显示TF-4和CU-5对两者均表现出显著抑制活性（IC50分别为2.19 μM和1.69 μM；4.88 μM和0.67 μM），机制为非竞争性抑制hPL和混合型抑制CES2A1。细胞实验证实二者可抑制hPL/CES2A1活性并减少Caco-2细胞内脂滴浓度，为天然产物作为非药物减肥干预提供依据。
梁秉杰|杨宇|郑彦泽|王军|张庆光|吕长胜|王卓然|郭美涵|王宇恒|邹丽伟
上海中医药大学跨学科整合医学研究所，中国上海201203
摘要
肥胖是一个全球性的健康挑战，饮食干预对其管理至关重要。人胰脂肪酶（hPL）和羧酸酯酶2（CES2A1）是减肥功能因子的主要脂质代谢靶点。本研究评估了茶多酚（TF-1–TF-4）和姜黄素（CU-1–CU-5）对hPL和CES2A1的双重抑制作用。体外实验表明，多种化合物能够抑制这两种酶，其中TF-4（hPL IC??：2.19 μM；CES2A1 IC??：1.69 μM）和CU-5（hPL IC??：4.88 μM；CES2A1 IC??：0.67 μM）表现出较强的活性。动力学分析显示，TF-4/CU-5对hPL具有非竞争性抑制作用，对CES2A1具有混合型抑制作用，分子对接实验确定了关键相互作用。这两种化合物在PANC-1/Caco-2细胞中均能抑制hPL/CES2A1，并且能够依赖浓度降低Caco-2细胞内的脂滴浓度。这些发现证实了茶多酚和姜黄素具有双重抑制hPL/CES2A1的作用，支持它们作为新型减肥食品成分/补充剂的潜力，为非药物性肥胖干预提供了科学依据。
引言
肥胖作为一种复杂的代谢紊乱，已成为全球公共卫生的严峻挑战。根据世界卫生组织（WHO）的数据，全球有超过19亿成年人超重或肥胖[1]。肥胖不仅影响个人的生活质量，还显著增加患多种慢性疾病的风险，如高血压、糖尿病、心脏病、睡眠呼吸暂停和某些癌症[2][3][4]。它带来了沉重的社会经济负担。传统的肥胖管理方法主要包括饮食控制、体育锻炼和药物治疗。寻找安全有效的饮食干预措施以支持肥胖管理一直是食品科学研究的关键焦点[5][6]。即使是对膳食脂肪的消化和吸收进行微小改变，也可能在长期内导致能量过剩，从而促进脂肪组织的扩张和肥胖的发生[7]。因此，基于全面的预防和治疗策略，包括抑制代谢酶、改变脂肪结构、调节转运蛋白以及干预肠道微生物，可以为肥胖的预防和治疗提供更精确的目标。
人胰脂肪酶（hPL）是一种由胰腺分泌到肠腔中的关键脂质代谢酶，它能将膳食中的甘油三酯水解为可吸收的自由脂肪酸和单酰基甘油；因此，抑制hPL可以直接阻断肠腔内脂肪的吸收[8][9]。因此，hPL抑制剂被广泛认为是治疗肥胖的有效药物。目前，奥利司他（orlistat）是唯一获得全球批准使用的hPL抑制剂[10]。它与hPL的活性丝氨酸残基形成共价键，不可逆地阻断酶的活性，防止膳食甘油三酯（TAG）水解为可吸收的自由脂肪酸和单酰基甘油[11]。这导致膳食脂肪吸收减少，从而实现预防和治疗肥胖的效果[12][13]。然而，它们常见的胃肠道副作用和脂溶性维生素吸收减少限制了长期使用[14]。这表明需要探索更安全、副作用更少的替代或辅助疗法。人羧酸酯酶2（CES2A1）是一种广泛分布于肠道和肝脏中的酯酶。相比之下，CES2A1主要位于肠上皮细胞内，催化脂质酯的细胞内水解，从而影响脂质再酯化和乳糜微粒的组装，而不是初始的肠腔内脂肪吸收。CES2A1特异性地水解膳食中的酯类化合物，包括甘油三酯、胆固醇酯和植物甾醇酯。最近的研究表明，CES2A1的表达水平与肥胖等代谢紊乱密切相关。这种关系可能涉及调节膳食脂肪的消化效率[15]。因此，抑制肠道中这些关键脂肪消化酶（如hPL和CES2A1）的活性可以减少膳食脂肪的吸收，从而降低能量摄入。这种方法为肥胖的预防和治疗提供了一种新的策略。
近年来，随着人们对健康饮食和天然产品的兴趣日益增加，植物来源的生物活性物质作为药物开发的潜在资源受到了广泛关注。其中，茶叶中的茶多酚和姜黄中的姜黄素因其丰富的生物活性而特别受到重视。茶多酚是在茶叶发酵过程中产生的多酚化合物，主要包括茶多酚、茶多酚-3-O-没食子酸酯、茶多酚-3'-O-没食子酸酯和茶多酚-3,3'-二没食子酸酯。茶多酚具有强大的生理活性，包括抗氧化、抗炎、抗肿瘤、降脂和降糖作用。它们在食品工业中有悠久的应用历史，其安全性得到了广泛认可。初步研究表明，茶多酚通过多种途径影响脂质代谢，包括调节脂肪细胞分化、促进脂肪分解和潜在地抑制脂肪酶活性[16][17][18]。姜黄素是姜黄的主要活性成分，也属于多酚类化合物。它主要由姜黄素、去甲基姜黄素和双去甲氧基姜黄素组成。姜黄素以其卓越的抗炎、抗氧化和抗癌特性而闻名[19][20]。它在传统亚洲医学中也有悠久的使用历史。近年来，越来越多的研究关注姜黄素在减肥方面的潜力，包括其抑制脂肪生成、增加脂肪氧化和改善胰岛素抵抗的作用[21][22]。它对脂肪消化酶的直接抑制作用是一个值得进一步探索的方向。
尽管茶多酚和姜黄素的健康益处已被广泛报道，但它们对hPL和CES2A1的直接抑制作用以及作为新型减肥活性成分的潜力尚未得到充分和系统的研究。特别是在食品科学领域，开发来自天然、安全来源且具有明确生理功能的食品成分或功能性食品成分对于满足消费者日益增长的健康需求至关重要。本研究旨在系统评估茶多酚和姜黄素作为hPL和CES2A1的有效抑制剂的潜力。通过体外酶抑制实验，我们将定量评估茶多酚和姜黄素对这两种关键脂肪消化酶的抑制作用，并初步探讨其作用机制。这可能为肥胖的非药物治疗策略开辟新的途径。此外，它还有助于进一步探索茶叶和姜黄等传统食品的健康益处。
部分摘录
化学物质和试剂
四种茶多酚和五种姜黄素购自上海Titan科技有限公司。化学结构如图1所示。这些化合物使用二甲基亚砜（DMSO，Sigma，美国）溶解。它们的储存浓度为20 mM。使用时需稀释至适当浓度。特定的底物DAAO-ol及其水解产物DAAO是根据先前的实验室研究获得的[23]。人胰脂肪酶（hPL）购自Sigma Aldrich（圣路易斯，MO）。
茶多酚和姜黄素的抑制作用
在本研究中，我们评估了四种茶多酚（茶多酚、茶多酚-3-没食子酸酯、茶多酚-3'-没食子酸酯和茶多酚-3,3'-二没食子酸酯）和五种姜黄素（姜黄素、四氢姜黄素、去甲基姜黄素、双去甲氧基姜黄素和去二甲氧基姜黄素）对hPL介导的DAAO-ol水解和CES2A1催化的FD水解的抑制作用。结果表明，大多数茶多酚（TF-2、TF-3和TF-4）和姜黄素（CU-1、CU-3和CU-5）对hPL和CES2A1表现出双重抑制作用。
结论
本研究明确证实了茶多酚和姜黄素类化合物是人胰脂肪酶（hPL）和人羧酸酯酶2（CES2A1）的强效双重抑制剂。在测试的化合物中，TF-4和CU-5通过不同的机制对这两种酶表现出显著的抑制作用：对hPL具有非竞争性抑制作用，对CES2A1具有混合型抑制作用。重要的是，我们在Caco-2细胞模型中验证了这些抑制作用的功能性。此外，TF-4和CU-5的治疗效果...
讨论
在非药物性肥胖干预中，弥合体外靶点验证和体内生理效应之间的差距是一个关键挑战。物种差异是难以将体外结果直接外推到人类的主要原因之一。本研究关注的是人类特有的脂质代谢酶hPL和hCES2A1。通过体外酶实验和细胞功能验证，茶多酚（尤其是TF-4）的双重抑制活性...
作者贡献声明
王军：研究。王卓然：研究。吕长胜：研究。王宇恒：写作——审稿与编辑、监督、项目管理。郭美涵：写作——审稿与编辑、监督、项目管理。邹丽伟：写作——审稿与编辑、监督、项目管理。杨宇：方法学、数据管理。梁秉杰：写作——初稿、方法学、数据分析。张庆光：方法学。郑彦泽：
利益冲突声明
作者声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。
致谢
本工作得到了上海中医药大学科学技术发展项目（编号24KFL003）的支持。
