Одним из наиболее популярных напитков во всем мире является чай, который производится из обработанных листьев чайного растения (Camellia sinensis). В зависимости от биотехнологии производства существуют различные типы чая, наиболее распространенными из которых являются зеленый (неферментированный) и черный (ферментированный) [1]. Степень ферментации зеленого чая (ЗЧ) составляет не более 3–12 %, а черного чая (ЧЧ) – 70–85 %. Ферментация чая происходит под действием полифенолоксидазы (ПФО-ферментация), которая окисляет полифенолы до о-хинонов с образованием соответствующих окрашенных продуктов реакции. Общее содержание полифенолов в зеленом и черном чаях практически одинаково, однако под воздействием процесса обработки присутствуют разные типы флавоноидов [2]. Так, основными биологически активными веществами (БАВ) ЗЧ являются катехины: эпикатехин (ЭК), эпикатехин-3-галлат (ЭКГ), эпигаллокатехин (ЭГК) и эпигаллокатехин-3-галлат (ЭГКГ), с преобладанием ЭГКГ [3, 4], а основными БАВ ЧЧ являются теафлавины (ТФ) и крупные полимерные соединения, такие как теарубигины (ТР) [5]. ТФ и ТР способствуют уникальному вкусу и цвету ЧЧ благодаря содержащимся в них бензотрополон-связанным гетеродимерам катехинов [6]. Из-за своей более высокой молекулярной массы ТР недостаточно исследованы химически и биохимически. По сравнению с ЗЧ, ЧЧ содержит меньшее количество мономерных полифенолов и большее количество полимерных соединений [7]. Изучению биохимических механизмов влияния БАВ на функциональные свойства ЗЧ и ЧЧ в научной литературе уделяется все большее внимание, однако накопленная информация требует более четкой систематизации в части как позитивного, так и возможного негативного влияния ЧЧ и ЗЧ на организм человека, что определило актуальность, цель и задачи нашего исследования. Цель исследования – анализ и систематизация современных представлений об особенностях и биохимических механизмах влияния биологически активных веществ зеленого и черного чая на организм человека.
Материалы и методы исследования
Поиск научных данных проведен по открытым электронным базам данных eLIBRARY и PubMed. Для поиска использовали ключевые слова. Глубина поиска – 2017–2023 гг. Для проведения анализа и оценки литературных данных были определены критерии включения источников в исследование и исключения из исследования. Критерии включения источников в исследование: наличие полнотекстовых источников. Критерии исключения источников из исследования: исследования, направленные на изучение других видов чая; исследования, имеющие признаки «дублирования». В случае обнаружения «дублирующих» статей выбирали более поздний по дате публикации источник.
Результаты исследования и их обсуждение
Благодаря высокому уровню содержания и разнообразию БАВ разные виды чая, как зеленый, так и черный, оказывают существенное влияние на функциональные возможности организма и здоровье человека (рис. 1, а и б).
Сравнительный анализ показывает, что и ЗЧ, и ЧЧ в той или иной степени обладают противораковой активностью, что обусловлено ингибированием под действием ЭГКГ пролиферации и метастазирования опухоли, стимулированием им клеточного апоптоза и подавлением мутагенов [8], а кофеин также может оказывать ингибирующее действие на рост опухолевых клеток, увеличивая внутриклеточный цАМФ [9]. У женщин в постменопаузе БАВ ЗЧ могут снизить риск рака щитовидной железы [10]. Биохимической основой антиоксидантной активности как ЗЧ, так и ЧЧ является снижение под действием катехинов уровня АФК, усиление активности антиоксидантных ферментов, включая супероксиддисмутазу в печени [11]. По данным Fu Q.U. с соавт. [12] флавоноиды ЗЧ и ЧЧ снижают риск развития СД2, имитируя действие инсулина, а ЭГКГ предотвращает повреждение бета-клеток поджелудочной железы. БАВ чая снижают риск алиментарного ожирения: катехины усиливают окисление жиров, а полифенолы подавляют аппетит и снижают усвоение питательных веществ из рациона за счет подавления активности генов, кодирующих синтез орексигенных факторов; способствуют преимущественному поступлению глюкозы в мышцы для использования в качестве источника энергии [13]. Полифенолы чая обладают антимикробной активностью [14], ингибируя синтез жирных кислот клеточной стенки бактерий, способствуют разрушению клеточной мембраны микробов. Теафлавины ЧЧ благодаря большому количеству ОН-групп проявляет хелатирующую активность к ионам тяжелых металлов, в частности ионам меди [15]. Несмотря на то, что эффекты позитивного влияния на функциональные возможности организма и здоровье человека БАВ ЗЧ и ЧЧ схожи, все же большинство авторов признают, что из всех видов чая ЗЧ обладает лучшим антиоксидантным эффектом, а ЧЧ – лучшей хелатирующей активностью.
Чай является полезным напитком, но при условии адекватного потребления. Недавние исследования показывают, что после приема большого количества чая, особенно ЗЧ (более 3–5 чашек/день), появляются нежелательные побочные эффекты из-за негативного влияния высокого уровня БАВ на функциональные возможности и здоровье человека (рис. 2, а и б).
При высоких концентрациях катехины чая проявляют цитотоксичность, преимущественно гепатотоксичность [16], что обусловлено образованием активных форм кислорода и разрушением митохондриальных мембран, сопровождающихся воспалительными инфильтратами, некрозом и стеатозом, выраженным повышением уровня ферментов печени в сыворотке крови.
Рис. 1. Позитивное влияние БАВ а) ЗЧ и б) ЧЧ на функциональные возможности и здоровье человека
Флавоноиды чая обладают мощной антитиреоидной активностью, значительно снижают уровни Т3 и Т4 в сыворотке крови со значительным повышением уровня ТТГ [17], а катехины в высоких концентрациях могут увеличить риск рака ЩЖ у женщин в пременопаузе, воздействуя на рецептор альфа-эстрогена, который не обнаруживается в нормальных клетках ЩЖ, но присутствует в клетках рака ЩЖ [18]. Негативное влияние избыточного потребления чая на функцию почек связано с тем, что кофеин, увеличивая высвобождение простагландинов, АТФ, ацетилхолина и оксида азота из уротелия, способствует усилению чувствительности мочевого пузыря и симптомам гиперактивного мочевого пузыря, а также может уменьшать объем мочевого пузыря и повышать чувствительность к его наполнению [19].
При избыточном потреблении чая кофеин может вызвать целый ряд нежелательных побочных эффектов. Так, в количестве более 80–87 мг кофеин, стимулируя нервную систему, ухудшает качество сна, вызывает бессонницу, гнев и беспокойство, тремор, головокружение и спутанность сознания, уменьшение мозгового кровотока, увеличение тревожности [20, 21]; в дозе выше 10 мг/кг/день ингибирует фосфодиэстеразу, вызывает нерегулярный сердечный ритм, уменьшает сердечное наполнение и снижает сердечный выброс, что приводит к вазодилатации и гипотонии, а также – тахикардии [22]. Избыток кофеина может вызывать гипокалиемию из-за бета-2-адренергического агонизма, вызванного высвобождением катехоламинов, из-за ингибирования фосфодиэстеразы или антагонизма аденозина [23]. Кофеин при чрезмерном употреблении может негативно повлиять на мужскую репродуктивную систему, повреждая ДНК сперматозоидов [24].
Рис. 2. Негативное влияние БАВ а) ЗЧ и б) ЧЧ на функциональные возможности и здоровье человека
По данным ряда авторов [25–27], при регулярном избыточном потреблении чая, особенно ЗЧ, ряд БАВ, в частности катехин, ЭГКГ и кофеин, могут вызывать врожденные дефекты. Так, катехин, снижая биодоступность витамина В9, проявляет антифолатное действие и высокий риск развития расщелины позвоночника у плода [26, 28]; ЭГКГ может ингибировать дигидрофолатредуктазу и снижать уровень витамина В9 в сыворотке крови [29], а кофеин, не только снижает биодоступность и повышает скорость выведения из организма фолиевой кислоты, но и легко проникает через плацентарный барьер, вызывая снижение плацентарного кровоснабжения плода и влияя на его рост [25, 30]. Людям, у которых наблюдается дефицит железа или предрасположенность к дефициту железа, а таковых по данным ряда авторов более миллиарда человек во всем мире [18, 31], желательно минимизировать потребление чая или использовать другие напитки.
Аналитический материал показывает, что ПФО-ферментация, как метод обработки чая, снижает, в сравнении с ЗЧ, возможность негативного влияния ЧЧ на организм при избыточном потреблении, однако из-за высокой хелатирующей способности его потребление особенно нежелательно при скудном питании с дефицитом важнейших макро- и микронутриентов, в особенности белка и железа [32], так как ТР и ТФ, ингибируя пищеварительные ферменты, включая трипсин, липазу, амилазу и глюкозидазу, могут приводить к снижению доступности этих питательных веществ [33], а при избыточном питании с высоким содержанием макронутриентов, в особенности жиров и углеводов, наоборот, потребление ЧЧ может быть рекомендовано [34].
Заключение
Чай относится к напиткам с широким спектром БАВ, обладающих при небольших концентрациях высокой физиологической активностью и позитивным влиянием на функциональные возможности организма и здоровье человека. Сравнительный анализ научных данных показывает, что БАВ как ЗЧ, так и ЧЧ в той или иной степени выраженности обладают противораковой, антиоксидантной, антимикробной и хелатирующей активностями, снижают риск развития СД2 и алиментарного ожирения. Однако прием большого количества чая, особенно ЗЧ, может привести к нежелательным побочным эффектам, таким как гепатотоксичность, сердечно-сосудистые проблемы, нарушение функции почек и щитовидной железы, железодефицитная анемия, гипокалиемия, врожденные дефекты и бесплодие. ПФО-ферментация, как метод обработки чая, существенно влияет на химический состав и функциональные свойства ЧЧ, делая его более безопасным, но тем не менее избыточное потребление ЧЧ может приводить к бессоннице, беспокойству, учащенному сердцебиению, тремору, повышению кровяного давления, дисфункции периферической и центральной нервной систем, снижению усвояемости макронутриентов, железодефицитной анемии, мочекаменной болезни. Различия в химическом составе и функциональной активности БАВ ЗЧ и ЧЧ определяют необходимость индивидуального подбора как вида чая, так и оптимальных уровней его потребления в зависимости от индивидуальных особенностей и функционального состояния организма.