體溫調節是一個經典的生理學問題，甲狀腺激素在能量代謝和體溫調節中發揮著關鍵作用。目前，因生活環境、飲食、遺傳、長期應激等因素導致的甲減（甲狀腺功能減退）、甲亢（甲狀腺功能亢進）、甲狀腺結節等甲狀腺疾病的發病率日益升高，嚴重者發展為甲狀腺癌。在現代係統生物學研究中，中國傳統醫學“藥食同源”理論與“腸道微生態”的有機結合，對代謝、消化和免疫功能等方麵的潛在作用備受關注，這是人類健康和疾病的一個重要方麵。然而，人們對藥用植物在體溫調節中的機製認識不足。

2024年3月19日，中國科學院動物研究所張學英合作團隊在Nature旗下的npj Biofilms and Microbiomes期刊上發表題為“Ginseng extracts improve circadian clock gene expression and reduce inflammation directly and indirectly through gut microbiota and PI3K signaling pathway”的研究論文，驗證了藥用植物人參的“熱效應”是通過激活腸道菌群的代謝產物膽汁酸受體信號通路，降低脂多糖（LPS）激活的PI3K-AKT-IKKα炎症通路發揮作用，揭示了“植物—菌群—鼠類”三者互作對體溫和炎症的調控機製，從飲食幹預的角度為動物和人類的體溫和免疫功能調節提供依據。

研究者在前期工作中已發現甲狀腺素代謝紊亂與腸道微生態的紊亂密切相關，通過菌群移植能夠調節甲亢動物的肝髒和腸道II型脫碘酶（DIO2）的活性，促進甲亢動物代謝率和體溫的恢複（Khakisahneh et al.,Microbial Biotechnology,2022）。結合“藥食同源”理論，研究者驗證了經典的中草藥配方理中湯可以治療甲狀腺功能減退大鼠的體溫過低、高度炎症和腸道微生態失調（Khakisahneh et al.,npj Biofilms and Microbiomes,2023）。

在此基礎上，研究者進一步研究了理中湯配方中的關鍵藥材之一人參（Panax ginseng）的功效，發現人參作為一種益生元，可以調節甲狀腺功能減退大鼠的腸道菌群和代謝物相關受體（如FFAR3和FXR）基因的表達，激活腸道PKA信號通路，刺激外周代謝器官褐色脂肪組織、肝髒和腸道組織中節律基因和產熱相關基因的表達；同時抑製LPS激活的PI3K-AKT-IKKα炎症通路，減輕與甲狀腺功能減退有關的組織和全身炎症。相比之下，利用L-甲狀腺素對甲狀腺功能減退大鼠進行治療，激活腸道LPS-TLR4和肽聚糖-Pglyrp1信號通路，導致體溫過高、食欲過盛和高度炎症。進一步結合細胞水平的離體實驗和藥理學實驗，研究者驗證了人參提取物可以直接作用於細胞，也可以通過菌群及其代謝產物間接調節細胞的節律和炎症基因的表達。人參等藥用植物提取物的確切活性成分及其調節產熱、能量和腸道穩態的作用機製仍需充分研究，以深入了解其益生元功能。鑒於“藥食同源”在人類健康中的廣泛應用性，這些結果可以為現代醫學係統打開一扇新的窗口。

中國科學院動物研究所張學英副研究員和已畢業留學生Saeid Khakisahneh博士為共同第一作者，韓國東國大學Hojun Kim教授、韓國食品研究院的Young-Do Nam博士以及中國科學院動物研究所張學英副研究員為共同通訊作者，Song-Yi Han和Eun-Ji Song參與了部分工作。該研究得到了國家自然科學基金項目（32271575）等的資助。

文章鏈接：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.

圖 “植物—菌群—鼠類”三者互作調控動物的體溫和炎症