体温调节是一个经典的生理学问题，甲状腺激素在能量代谢和体温调节中发挥着关键作用。目前，因生活环境、饮食、遗传、长期应激等因素导致的甲减（甲状腺功能减退）、甲亢（甲状腺功能亢进）、甲状腺结节等甲状腺疾病的发病率日益升高，严重者发展为甲状腺癌。在现代系统生物学研究中，中国传统医学“药食同源”理论与“肠道微生态”的有机结合，对代谢、消化和免疫功能等方面的潜在作用备受关注，这是人类健康和疾病的一个重要方面。然而，人们对药用植物在体温调节中的机制认识不足。

2024年3月19日，中国科学院动物研究所张学英合作团队在Nature旗下的npj Biofilms and Microbiomes期刊上发表题为“Ginseng extracts improve circadian clock gene expression and reduce inflammation directly and indirectly through gut microbiota and PI3K signaling pathway”的研究论文，验证了药用植物人参的“热效应”是通过激活肠道菌群的代谢产物胆汁酸受体信号通路，降低脂多糖（LPS）激活的PI3K-AKT-IKKα炎症通路发挥作用，揭示了“植物—菌群—鼠类”三者互作对体温和炎症的调控机制，从饮食干预的角度为动物和人类的体温和免疫功能调节提供依据。

研究者在前期工作中已发现甲状腺素代谢紊乱与肠道微生态的紊乱密切相关，通过菌群移植能够调节甲亢动物的肝脏和肠道II型脱碘酶（DIO2）的活性，促进甲亢动物代谢率和体温的恢复（Khakisahneh et al., Microbial Biotechnology, 2022）。结合“药食同源”理论，研究者验证了经典的中草药配方理中汤可以治疗甲状腺功能减退大鼠的体温过低、高度炎症和肠道微生态失调（Khakisahneh et al., npj Biofilms and Microbiomes, 2023）。

在此基础上，研究者进一步研究了理中汤配方中的关键药材之一人参（Panax ginseng）的功效，发现人参作为一种益生元，可以调节甲状腺功能减退大鼠的肠道菌群和代谢物相关受体（如FFAR3和FXR）基因的表达，激活肠道PKA信号通路，刺激外周代谢器官褐色脂肪组织、肝脏和肠道组织中节律基因和产热相关基因的表达；同时抑制LPS激活的PI3K-AKT-IKKα炎症通路，减轻与甲状腺功能减退有关的组织和全身炎症。相比之下，利用L-甲状腺素对甲状腺功能减退大鼠进行治疗，激活肠道LPS-TLR4和肽聚糖-Pglyrp1信号通路，导致体温过高、食欲过盛和高度炎症。进一步结合细胞水平的离体实验和药理学实验，研究者验证了人参提取物可以直接作用于细胞，也可以通过菌群及其代谢产物间接调节细胞的节律和炎症基因的表达。人参等药用植物提取物的确切活性成分及其调节产热、能量和肠道稳态的作用机制仍需充分研究，以深入了解其益生元功能。鉴于“药食同源”在人类健康中的广泛应用性，这些结果可以为现代医学系统打开一扇新的窗口。

中国科学院动物研究所张学英副研究员和已毕业留学生Saeid Khakisahneh博士为共同第一作者，韩国东国大学Hojun Kim教授、韩国食品研究院的Young-Do Nam博士以及中国科学院动物研究所张学英副研究员为共同通讯作者，Song-Yi Han和Eun-Ji Song参与了部分工作。该研究得到了国家自然科学基金项目（32271575）等的资助。

图 “植物—菌群—鼠类”三者互作调控动物的体温和炎症

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41522-024-00498-5or https://www.nature.com/articles/s41522-024-00498-5.pdf .

Zhang XY#*, Khakisahneh S#, Han SY, Song EJ, Nam YD*, Kim H*. 2024. Ginseng extracts improve circadian clock gene expression and reduce inflammation directly and indirectly through gut microbiota and PI3K signaling pathway. npj Biofilms and Microbiomes. 10: 24.