Чай и здоровье человека: биомедицинские функции активных компонентов чая и актуальные вопросы.

1. Введение 

После воды чай является наиболее часто употребляемым напитком в мире. Еще 4000–5000 лет назад китайцы осознали, что чай может укреплять здоровье и предотвращать некоторые заболевания. Данные факты были записаны в древних книгах по медицине, таких как «Канон корней и трав Шэнь-нуна».

Посевная площадь чайного растения была небольшой до 581 г. н.э., но быстро увеличивалась в период 581–618 гг. Было зафиксировано, что чай стал основной культурой в южной части Китая с обширными посевными площадями. В течение периода правления династии Тан (618–907 гг.) чайная индустрия быстро развивалась, что могло быть тесно связано с влиянием чая на здоровье.

В этот период были опубликованы работы, посвященные чаю, например «Чайный Канон» Лу Юя  - самая ранняя книга о чае в мире. Несмотря на то, что описание чая как средства, способствующего укреплению здоровья и предотвращению заболеваний, было найдено задолго до династии Тан, публикация «Чайного Канона» значительно повысила статус чая, и имперское правительство даже начало взимать чайные налоги, чтобы  пополнить запасы чая и государственную казну. Было зафиксировано, что налоги на чай, собранные во время правления Тан Тайцзуна (627–649 гг.), составили около 400 миллионов фэнь (вен).

 

Часто цитируемая фраза гласит: «Чайная индустрия в Китае была развита при династии Тан и процветала при династии Сун». Согласно историческим данным, в южной части Китая во времена династии Сун (960–1279 гг.) было так широко распространено выращивание чая, что в двенадцатом веке его распространение достигло примерно трех четвертей территории Китая, что указывает на популярность потребления чая в этот период. Чай стал жизненной необходимостью для всех граждан, от высших чиновников, интеллигенции до простых людей. Много новых сортов чая появилось при династиях Мин и Цин.

Монументальная медицинская монография «Трактат о корнях и травах» («Бэнь цао ган-му») была закончена известным ученым-медиком Ли Шичжэнем  в 1578 году в время династии Мин. В общей сложности в этой монографии было зарегистрировано 1892 лекарства минерального, ботанического и животного происхождения, где чай был описан как «чай - горький и холодный по своей природе, способный снизить чрезмерное внутреннее тепло». С тех пор понимание того, что чай полезен для здоровья человека, получило широкое признание не только в Китае, но и во всем мире.

Распространение чая в мире в период правления династии Тан происходило по трем основным маршрутам:
- в Японию и Корею на восток;
- в Монголию, на Ближний Восток и в Иран на северо-запад по сухопутному маршруту и ​​далее на запад в Россию и другие славянские страны;
- из Макао в Голландию по морскому маршруту, затем во Францию, Португалию, Великобританию и другие европейские страны, а затем и в Индию, Цейлон (Шри-Ланка) и африканские страны.

Сегодня чай выращивают в 60 странах и люди из более чем 160 стран сформировали привычку пить чай. Употребление чая людьми различных этнических групп в значительной степени связаны с его благотворным влиянием на здоровье.

Развитие чая от традиционной китайской медицины до современной медицины началось в 1980-х годах. В общем духе «возвращения к природе» появилось множество исследований об эффективных компонентах чая, которые могут предотвратить или быть использованы в лечении многих заболеваний. Исследования проводились более чем в 20 странах включая Китай, США, Великобританию, Францию, Германию, Японию, Индию, Израиль, Италию, Нидерланды, Южную Корею, Австралию, Канаду и мн.др.

Согласно базе данных ISI Web of Knowledge начиная с 2012 года во всем мире в академических журналах публикуется более 800 статей о чае ежегодно. За последние 30 лет были подтверждены многие сущестующие и получены новые результаты о положительном воздействии чая на здоровье человека, которые в целом обеспечивают прочную основу для развития чайной культуры во всем мире.

Эта статья не претендует на доскональное изучение литературы о влиянии чая на различные заболевания человека и их механизмы. Тем не менее, общее влияние чая на некоторые важные хронические заболевания будет обсуждаться и рассматриваться. Кроме того, анализируются причины различий между результатами, полученными на моделях животных, и эпидемиологическими исследованиями на людях.
 

2. Эффективность чая в предотвращении некоторых заболеваний

2.1. Профилактика рака

На сегодняшний день большое внимание уделяется противораковой функции чая и чайных катехинов в экспериментах на животных и культурах клеток. Из большого объема опубликованных работ на животных общий вывод состоит в том, что в большинстве исследований сообщается с убедительными доказательствами о профилактической активности катехинов чая в отношении канцерогенеза в различных органах. Однако в нескольких исследованиях утверждается, что профилактическое действие чая на рак в группе лечения существенно не отличалось от такового в контрольной группе. В отличие от убедительных доказательств противораковой профилактической активности компонентов чая у животных, эпидемиологические исследования не являются последовательными в демонстрации противоракового эффекта потребления чая у людей.

На многих животных моделях было продемонстрировано, что чай (зеленый и черный), полифенолы чая и эпигаллокатехин-3-галлат (ЭГКГ), вводимые с водой или пищей, ингибируют онкогенез в различных органах,  включая легкие, полость рта, пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник, кожу, печень, поджелудочную железу, мочевой пузырь, предстательную железу и молочные железы. Хотя считалось, что ЭГКГ и другие катехины являются основными активными компонентами чая в ингибировании онкогенеза, исследования показывали, что кофеин также проявляет эффективную противораковую активность в легких и коже. Кроме того, сообщается, что полисахариды из чайного листа обладают значительной противоопухолевой активностью.

 

Не менее 20 исследований показали ингибирующее действие компонентов чая на опухолевый процесс в легких. Большинство экспериментов проводилось на мышах, обработанных канцерогеном табака, и несколько исследований на крысах и хомяках.

Было показано, что полифенолы зеленого чая ингибируют рост клеток рака легких человека в пробирке. Когда чайные препараты вводили на стадиях инициации, продвижения или прогрессирования канцерогенеза у крыс, также была продемонстрирована ингибирующая активность теафлавина и ЭГКГ.

У людей, как сообщалось в некоторых исследованиях, не было явной связи между привычкой пить чай и заболеваемостью раком легких. Одно раннее популяционное исследование продемонстрировало, что употребление зеленого чая было связано со снижением риска рака легких. Обзор эпидемиологических данных показывает, что высокое постоянное потребление зеленого чая значительно снизило риск рака легких в 4 из 20 исследований.

Ингибирующее действие чая на онкогенез в пищеварительном тракте, включая полость рта, пищевод, желудок, тонкую кишку и толстую кишку, было обнаружено в более чем 30 исследованиях. Когортное исследование 18244 китайских мужчин, продолжавшееся 12 лет, подтверждает, что катехины чая могут предотвратить рак желудка и пищевода. Другое когортное исследование, проведенное на 72943 человеках, указывает на снижение риска развития рака желудка у женщин, которые пьют более пяти чашек чая в день.

Однако были и некоторые отрицательные результаты. Метаанализ 13 эпидемиологических исследований выявил, что потребление зеленого чая не оказывает профилактического эффекта против развития рака желудка.

Но в другом метаанализе 22 эпидемиологических исследований было показано снижение риска развития рака легких на 18% при потреблении не менее двух чашек зеленого чая в день.

А согласно метаанализу 25 эпидемиологических исследований не было обнаружено никакой связи между черным чаем и колоректальным раком, а результаты по зеленому чаю были неясными. Впоследствии в проспективном исследовании женщин в Шанхае (Китай) был обнаружен сниженный риск развития колоректального рака у людей, пьющих зеленый чай.

Что касается эффективности чайных компонентов при раке молочной железы, связь между потреблением зеленого чая и риском рака молочной железы была оценена в шести исследованиях. Четыре из них были популяционными исследованиями, проведенными среди азиатов в США и Европе, одно - в Шанхае (Китай) и одно больничное исследование проводилось в провинции Чжэцзян (Китай). Все эти шесть исследований показали значительное снижение риска рака молочной железы среди населения, регулярно употребляющего зеленый чай. 
Было предположено, что профилактический эффект зеленого чая против рака молочной железы может быть связан со снижением уровня эстрогена в крови, обнаруженного у пьющих зеленый чай, в то время как  у пьющих черный чай уровень этого гормона был повышен.

Связь между потреблением зеленого чая и риском развития рака молочной железы была исследована в пяти проспективных когортных исследованиях, проведенных в Японии и Сингапуре, которые показали, что нет никакой связи между риском заболевания раком молочной железы и употреблением зеленого чая.

 

В отношении рака простаты сообщилось, что чайные полифенолы могут ингибировать развитие рака предстательной железы в эксперименте на животных. В США сравнили химиопрофилактическое действие зеленого и черного чая на рак простаты. Эти исследования культуры клеток in vitro и in vivo на животных и клинические испытания показали более сильное  химиопрофилактическое действие зеленого чая. Доказательства химиопрофилактического эффекта черного чая были намного слабее. На модели мышей было показано, что введение 0,5% полифенола в питьевую воду значительно (на 40%) подавляло развитие опухоли  по сравнению с животными, которых поили чистой водой. Частота опухолей у мужчин в группе, получавшей высокую дозу катехинов зеленого чая (200 мг катехинов × 3р. в день), составляла 3%, тогда как в контрольной группе она составляла 30%, что свидетельствует о том, что эффективность химиопрофилактики достигала 90%!

Более крупное когортное исследование с участием 49920 японских мужчин, продолжавшееся  14 лет, показало заметное снижение риска прогрессирующего рака простаты у тех, кто обычно употребляет зеленый чай.

Таким образом, исследования показали, что чай предотвращает развитие рака с неизменно положительными результатами на животных, но с менее последовательными результатами на людях.

С точки зрения биохимии, компоненты зеленого чая действуют практически на все стадии онкогенеза: включают

• антиоксидантную активность,
• индукцию ферментов фазы II,
• ингибирование пролиферации клеток,
• индукцию апоптоза,
• ингибирование ангионеогенеза,
• прямое связывание с молекулами-мишенями, включая ингибирование избранных протеинкиназ, матриксных металлопротеиназ и ДНК-метилтрансфераз.
   

2.2. Профилактика метаболического синдрома (МетС) и сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ)

Определение МетС было впервые выдвинуто Всемирной организацией здравоохранения в 1999 году. Национальная образовательная программа по холестерину (США) предложила, чтобы для диагностики МетС должны быть выполнены по крайней мере три из следующих условий: абдоминальное ожирение, повышенный уровень триглицеридов, пониженный уровень липопротеидов высокой плотности (ЛПВП), повышенный уровень общего холестерина, повышенное кровяное давление или повышенный уровень глюкозы натощак.

Ожирение в настоящее время признано быстро увеличивающейся угрозой здоровью во всем мире. В последние годы положительное влияние употребления чая на снижение веса и МетС привлекает огромное внимание общественности. Было проведено много исследований для изучения влияния употребления чая на потерю веса и МетС у животных. Увеличивается количество фактических данных, свидетельствующих о том, что катехины зеленого чая, особенно ЭГКГ, могут положительно влиять на несколько путей развития МетС.

Из 12 работ, посвященных потреблению чая и снижению массы тела  у людей, 10 подтвердили, что употребление зеленого чая или ЭГКГ может снизить массу тела и жировую массу. Большинство исследований также показали, что добавление катехинов зеленого чая привело к значительному снижению массы тела и жира. Среднее снижение массы тела колебалось от 0,7 до 1,8 кг, а потеря жира в организме составляла 0,7 кг. Дозировка ЭГКГ, используемая в вышеупомянутых исследованиях, варьировалась от 100 до 540 мг/сут.

В 26 экспериментах на людях большинство исследований обнаружили, что употребление чая может уменьшить массу тела.

Исследовали влияние употребления чая на окружность талии, и результаты показали, что для китайцев с избыточным весом, принимающих полифенол зеленого чая в количестве 458–886 мг/сут в течение 90 дней, жировые отложения могут быть уменьшены.

Исследование в течение 12 недель с участием 132 женщин с избыточным весом и ожирением продемонстрировало значительное уменьшение брюшного и подкожного жира в группе, которая потребляла зеленый чай, по сравнению с контрольной группой. Выяснилось, что лечение смесью катехинов и кофеина и только одним кофеином может увеличить расход энергии. Однако, только смесь катехинов и кофеина может увеличить окисление жира в организме.

В целом большинство исследований показали, что добавление катехинов зеленого чая приводило к значительному снижению массы тела и жира в организме по сравнению с исходным уровнем.

Недавнее перекрестное плацебо-контролируемое исследование сообщило об увеличении окисления жира на 17% после приема добавки, содержащей различные полифенолы зеленого чая и 366 мг ЭГКГ (без кофеина), по сравнению с контрольной группой. Это первое доказательство того, что один ЭГКГ способен умеренно влиять на окисление жиров. Оптимальная доза ЭГКГ для увеличения окисления жиров и поддержания контроля веса точно не установлена. Дозировка ЭГКГ, использованная в этих исследованиях, варьировалась от 100 до 540 мг/сут, а продолжительность исследований варьировала от 1-ой до 13 недель.

Некоторые исследования на людях доказали, что употребление чая может облегчить МетС, снизить заболеваемость диабетом 2 типа и снизить массу тела и холестерин низкой плотности.

Эпидемиологическое исследование, проведенное в Тайване (Китай), показало, что люди со средним привычным потреблением чая 434 мл/день в течение более десяти лет имели более низкий процент общего жира, меньшую окружность талии и уменьшенное соотношение окружности талии к бедрам.

Другое исследование, проведенное в США, показало, что употребление горячего чая может снизить массу тела и МетС, а также биомаркеры сердечно-сосудистых заболеваний.

Исследователи из Тайваня пришли к выводу, что если пациент выпивает более 240 мл чая в день, выраженность метаболического синдрома можно уменьшить.

Риск развития диабета возрастает с повышением степени ожирения. Были проведены исследования воздействия натуральных ингредиентов для профилактики и лечения диабета. В результате опроса населения (286701 человек) сообщили, что риск диабета 2 типа снижен у тех людей, которые пили по 3–4 чашки чая в день.

Исследование, проведенное на 17413 японцах в возрасте от 40 до 65 лет, показало, что риск развития диабета 2 типа был снижен на 33% у людей, которые выпивали более 6 чашек чая в день.

Исследование, проведенное в США, показало, что риск диабета 2 типа был снижен на 30% у людей, которые ежедневно употребляли 4 чашки чая.

Еще одиннадцать исследований показали, что катехины могут снижать уровень глюкозы в крови или уровень инсулина.

Оптимальная доза ЭГКГ от 84 до 386 мг/сут может быть адекватной для поддержки гомеостаза глюкозы в соответствии с имеющимися данными.

Профилактика сердечно-сосудистых заболеваний с помощью чаепития является еще одной областью научных интересов. Употребление чая может снизить кровяное давление и улучшить функции эндотелия.

Японское исследование показало, что потенциальное повышение уровня триглицеридов в крови после перорального введения эмульсии кукурузного масла мышам было значительно подавлено при использовании экстракта чая пуэр (50 и 100 мг/кг массы тела) и галловой  кислоты (15 и 45 мг/кг массы тела).

Эпидемиологическое исследование, проведенное на 76979 человеках в Японии, показало, что смертность, вызванная сердечно-сосудистыми заболеваниями, снизилась, когда потреблялось более 6 чашек чая в день.

Исследования в США и Европе показали, что употребление черного чая тоже может снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний. Другое исследование в Нидерландах, в котором приняли участие 37514 здоровых мужчин и женщин в течение 13 лет, показало, что смертность от сердечно-сосудистых заболеваний снижается при употреблении 3–6 чашек черного чая в день.

Большинство эпидемиологических исследований подтвердили, что употребление чая может принести пользу сердечно-сосудистой системе. Была также обнаружена обратная корреляция между потреблением зеленого чая и смертностью от ССЗ. Эпидемиологические данные свидетельствуют о том, что черный и зеленый чай могут снизить риск развития ишемической болезни сердца и инсульта на 10–20%.

Окисление липопротеинов низкой плотности является фактором риска развития ССЗ. Прекращение этого окисления на 3,9% происходило после введения 0,08 мг/кг экстракта зеленого чая и увеличивалось до 98% после введения 5 мг/кг. веса животного.

Влияние употребления зеленого чая на развитие гипертонии также оценивалось в когортном исследовании с участием 1507 пациентов. Риск развития гипертонии был снижен на 46% у тех, кто пил 120–599 мл/сут. чая, и на 65% у тех, кто употреблял чай в количестве 600 мл/сут и более.

Если учесть, что одна чашка, заваренная с 3 г зеленого чая, содержит 34,5–109,5 мг ЭГКГ, то суточная доза ЭГКГ (69–657 мг) примерно эквивалентна 2–6 чашкам чая.

Именно такое количество является полезным при сердечно-сосудистых заболеваниях.

 

2.3. Профилактика нейродегенеративных заболеваний

Потеря когнитивной функции из-за повреждения структуры и функций нейрональных клеток является общим процессом при нейродегенеративных заболеваниях, включая болезнь Альцгеймера,  болезнь Паркинсона (БП) и болезнь Хантингтона (БХ).

Болезнь Альцгеймера (БА) является наиболее распространенным нейродегенеративным заболеванием (около 26 миллионов пациентов во всем мире). По оценкам, к 2050 году в мире на каждые 85 человек будет 1 человек с БА.  БА характеризуется своим влиянием на познавательную и умственную деятельность. Аномальное накопление белка в головном мозге и накопление амилоид-β пептида (Аβ) вне клетки приводят к окислительному повреждению, воспалению, нарушению синаптической функции, повышению уровня кальция в нейрональных клетках и их гибели.

В настоящее время профилактика и контроль нейродегенеративных заболеваний чрезвычайно сложны отчасти потому, что существует много потенциальных факторов, способствующих их возникновению. Основная область поражения находится в мозге и для фармакологического эффекта лекарство должно обладать способностью проникать через гематоэнцефалический барьер, обладать мощной антиоксидантной активностью и хелатирующей способностью с ионами в мозге.

Исследования начались еще в прошлом веке с целью изучения возможного влияния чая на память и когнитивные функции животных и людей.

Ученые из Университета Ньюкасла (Великобритания) сообщили о влиянии чаепития на несколько ферментов, связанных с функцией памяти, в том числе ацетилхолинэстеразу, бутилхолинэстеразу и β-секретазу и т. д. Утверждалось, что экстракты чая могут ингибировать деятельность ацетилхолинэстеразы и бутилхолинэстеразы, а также улучшить память и когнитивные функции, а также функцию мозга. ЭГКГ играет роль в регулировании генов, связанных с выживанием и гибелью клеток головного мозга, в том смысле, что он может деактивировать экспрессию генов, которые способствуют гибели и проапоптозу клеток и индуцировать протеинкиназу C в нейрональной клетке.

Теанин, уникальная аминокислота впервые обнаруженная в зеленом чае, также обладает защитным для нервов свойством.

Существенные доказательства указывают на то, что избыток Aβ, который агрегирует в токсичные фибриллярные отложения во внеклеточном пространстве мозга, играет центральную роль в патогенезе БА. Учитывая пагубную роль β-амилоида в этиологии нейродеградирующих заболеваний, были исследованы нейропротекторные эффекты и антагонизм к Aβ-индуцированной токсичности различных экстрактов чая (зеленый чай и черный чай) и различных компонентов чая: эпикатехин (ЭК), эпигаллокатехин (ЭГК), эпикатехина галлат (ЭКГ), ЭГКГ и галловую кислоту.  Результаты показали, что экстракты как зеленого, так и черного чая проявляют нейропротекторную активность против токсичности Aβ. Негаллические формы катехинов (ЭК и ЭГК) не смогли обеспечить какой-либо защитный эффект против Aβ-индуцированной токсичности. Сложные эфиры флаван-3-ола и галлата (ЭКГ и ЭГКГ) и галловая кислота показали нейропротекторный эффект при 1–20, 1–10 и 1–20 мкмоль/л соответственно.

Многие исследования на животных показали, что чайные флаван-3-олы способны преодолевать гематоэнцефалический барьер. γ-аминомасляная кислота (GABA) и L-теанин также способны проникать через гематоэнцефалический барьер.

Согласно метаанализу 11 тематических и 1 когортного исследования большинство исследователей сообщили, что употребление чая способно снизить риск развития БА и БП на 30–60%.

Опрос, в котором приняли участие 1003 человека старше 70 лет в Японии, обнаружил, что риск снижения познавательной способности у пожилых японцев, которые ежедневно употребляли две или более чашек зеленого чая, был на 64% ниже, чем среди населения, потребляющего 3 и меньше чашек чая в неделю. Тот же риск для населения, которое выпивало 4–6 чашек зеленого чая в неделю (или 1 чашку зеленого чая в день) был на 38% ниже, чем среди населения, которое не пило чай. Опрос, проведенный в США, показал, что риск развития БП у населения, выпивавшего 2 и более чашек чая в день, был снижен.

Кроме того, влияние чая на познание было изучено среди группы из 2031 человека в возрасте 70–74 лет из Норвегии. Оценка когнитивных способностей в группе, пьющей черный чай, была значительно выше, чем в группе, не пьющей чай.

Другое исследование из Сингапура, посвященное взаимосвязи между употреблением чая и БП (200 человек) показало, что риск БП в группе людей, которые выпивали три чашки чая ежедневно в течение 10 лет был снижен на 28%.

 

3. Вопросы, связанные с исследованиями чаепития и здоровья человека

Как упомянуто выше, в исследованиях на животных было показано, что чайные компоненты обеспечивают эффективную профилактику рака, метаболического синдрома, сердечно-сосудистых заболеваний, нейродегенеративных заболеваний и пр. Однако  эпидемиологические исследования на людях представляют некоторые противоречивые результаты между группами лечения и контрольными группами. Несмотря на общепризнанные положительные эффекты чая, некоторые побочные эффекты были отмечены при использовании высоких доз экстрактов чая, что требует дальнейшего изучения. Экстракты чая в последние годы все чаще используются в качестве средств против ожирения.

 

3.1. Возможные причины различных результатов между экспериментами на животных и эпидемиологическими исследованиями на людях

Как видно из таблиц 1 и 2 полифенолы чая показывают хорошие результаты в профилактике рака у экспериментальных животных, тогда как результаты эпидемиологических обследований на людях не являются удовлетворительными. Причины этих различий обсуждаются ниже.