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Oct 17, 2023

Yijung

npj Biofilme und Mikrobiome

npj Biofilms and Microbiomes Band 9, Artikelnummer: 32 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Derzeit wird der Erforschung der möglichen Beziehung zwischen Kräutermedizin (HM) und dem Darmmikrobiom im Hinblick auf die Thermoregulation, die ein wichtiger Aspekt der menschlichen Gesundheit ist, in der modernen Systembiologie große Aufmerksamkeit gewidmet. Unser Wissen über die Mechanismen von HM bei der Thermoregulation ist jedoch unzureichend. Hier zeigen wir, dass die kanonische Kräuterformel Yijung-tang (YJT) bei Ratten mit PTU-induzierter Hypothyreose vor Unterkühlung, Hyperinflammation und intestinaler Mikrobiota-Dysbiose schützt. Bemerkenswerterweise waren diese Eigenschaften mit Veränderungen in der Darmmikrobiota und einem Signalaustausch zwischen den thermoregulatorischen und entzündlichen Mediatoren im Dünndarm und dem braunen Fettgewebe (BAT) verbunden. Im Gegensatz zum herkömmlichen Medikament L-Thyroxin zur Heilung von Hypothyreose hat YJT eine Wirksamkeit bei der Abschwächung systematischer Entzündungsreaktionen, die mit einer Depression der intestinalen TLR4- und Nod2/Pglyrp1-Signalwege zusammenhängen. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass YJT die BAT-Thermogenese fördern und systemische Entzündungen bei Ratten mit PTU-induzierter Schilddrüsenunterfunktion verhindern könnte, was mit seiner präbiotischen Wirkung auf die Modulation der Darmmikrobiota und der Genexpression mit Relevanz für die enteroendokrine Funktion und das angeborene Immunsystem verbunden ist. Diese Erkenntnisse könnten die Logik der Mikrobiota-Darm-BAT-Achse für einen Paradigmenwechsel stärken, um eine holobiontenzentrierte Medizin zu ermöglichen.

Die Thermoregulation ist ein Schlüsselmerkmal bei der Aufrechterhaltung der Homöostase, die das effektive Funktionieren von Organprozessen ermöglicht, und ihr enger Zusammenhang mit Schilddrüsenhormonen ist gut dokumentiert1,2. Angesichts der Zunahme von Stoffwechselerkrankungen in den letzten Jahren stellen Schilddrüsenfunktionsstörungen, insbesondere Hypothyreose, die häufigsten endokrinen Störungen dar und stellen ein großes Gesundheitsproblem dar, von dem etwa 4–10 % der Bevölkerung weltweit betroffen sind3,4. Die konventionelle Behandlung von Hypothyreose führt zu unerwünschten Arzneimittelwirkungen, hohen Behandlungskosten und Compliance-Problemen, was Wissenschaftler dazu veranlasst, alternative mögliche Strategien zur Behandlung chronischer physiologischer Störungen zu identifizieren. In diesem Zusammenhang wurde die Kräutermedizin (HM) wie die traditionelle chinesische und koreanische Medizin eingehend auf ihr Potenzial bei der Behandlung von Hypothyreose untersucht, basierend auf einer Reihe einzigartiger Theorien und bedeutender klinischer Erfahrung5,6,7.

Hypothyreose weist einen verminderten Energiestoffwechsel auf, und daher wurden zu ihrer Behandlung Medikamente mit wärmenden Eigenschaften eingesetzt, die sich möglicherweise auf die Steigerung des Energiestoffwechsels auswirken5. Yijung-tang (YJT), auch bekannt als Li-Zhong-Tang, ist eine kanonische chinesische Kräuterformel mit warmen Eigenschaften, die erstmals vor 1800 Jahren in der Abhandlung über Fieber- und sonstige Krankheiten von Zhongjing Zhang beschrieben wurde. Es wird häufig zur Linderung der Symptome einer Hypothyreose eingesetzt und weist antioxidative und immunmodulatorische Wirkungen auf8. YJT umfasst die folgenden Kräuter: Zingiber officinale Rose (Familie: Zingiberaceae) Rhizom (9 g), Atractylodes Macrocephala Koidz (Familie: Asteraceae) Rhizom (9 g), Codonopsis pilosula (Franch.) Nannf. (Familie: Campanulaceae) Wurzel (9 g) und Glycyrrhiza uralensis Fisch. Ex DC. (Familie: Fabaceae) Rhizom (9 g)8. Die Pharmakologie und Mechanismen seiner warmen Eigenschaften wurden jedoch noch nicht untersucht.

Als entscheidender Faktor in der Physiologie von Säugetieren hat sich das Mikrobiom zu einem neuartigen Forschungsgebiet entwickelt, das einen integralen Bestandteil der Gesundheit darstellt. Jüngste technologische Fortschritte mit dem Start verschiedener internationaler Projekte zum menschlichen Darmmikrobiom haben eine umfassende Studie und Hotspot-Forschung zwischen chronischen Krankheiten und dem Darmmikrobiom im Zusammenhang mit der menschlichen Gesundheit ermöglicht9,10. Frühere Studien haben den Zusammenhang zwischen dem Darmmikrobiom und der Schilddrüsenpathophysiologie identifiziert und Veränderungen in der Konzentration von Schilddrüsenhormonen auf unterschiedliche Weise nachgewiesen, darunter eine Veränderung der Zusammensetzung der Darmbakterien sowie die Wirkung auf Jodthyronin-Deiodinasen (Dios)11,12. Darüber hinaus wurde angenommen, dass die Schilddrüsen-Darm-Achse durch das Recycling von Schilddrüsenhormonen Einfluss auf den gesamten Stoffwechsel hat13. Da die Darmmikrobiota im Laufe der Zeit strukturell dynamisch und unter verschiedenen Bedingungen plastisch ist und eine der Eigenschaften von HM darin besteht, dass es oral verabreicht werden kann, interagiert HM unweigerlich mit der Darmflora und trägt zur Unterstützung der Homöostase der Darmflora bei Darmmikrobiom. Daher kann das Darmmikrobiom als Kanal pharmakologische Wirkungen von HM auf den Wirt ausüben14,15. YJT enthält präbiotische Polysaccharide, die selektiv das Wachstum und die Aktivität nützlicher Bakterien im Darm stimulieren können und als Nahrungsquelle für diese Bakterien die Produktion kurzkettiger Fettsäuren (SCFAs) fördern, um die Darmgesundheit und das allgemeine Wohlbefinden zu unterstützen16,17. Diese Erkenntnisse führten uns zu der Hypothese, dass YJZ die Thermogenese und Entzündung durch Neuprogrammierung der Darmmikrobiota und mehrerer Signalwege regulieren könnte, um die Symptome einer Hypothyreose zu lindern.

Durch die Etablierung des Hypothyreose-Modells und die Durchführung einer 16 S-rRNA-Gensequenzierung wollten wir zeigen, dass YJT die Körpertemperatur (Tb) erhöht, systemische Entzündungen verringert und die mit Hypothyreose verbundene Dysbiose der Darmmikrobiota umkehrt. Die Symptome einer Hypothyreose könnten bei Wildtyp-Ratten mit Antibiotikabehandlung durch einen cecalen Mikrobiota-Transfer (CMT) von hypothyreoten Personen hervorgerufen werden, und diese Symptome fehlen bei den Empfängern durch CMT einer YJT-behandelten Hypothyreose. Wir haben außerdem gezeigt, dass YJT die Thermogenese von braunem Fettgewebe (BAT) stimuliert und systemische Entzündungen durch Neuprogrammierung der Darmmikrobiota und damit verbundener multipler Signalwege verhindert.

Ob YJT Tb verbessern und systemische Entzündungen verhindern kann, wurde in einem Rattenmodell mit Propylthiouracil (PTU)-induzierter Hypothyreose mit L-Thyroxin (T4) als Referenzarzneimittel getestet (Abb. 1a). Die PTU-Behandlung verringerte die Zunahme der Körpermasse (Abb. 1b) und führte zu einer Verringerung der Nahrungsaufnahme um 50 % (Abb. 1c) und einer Verringerung der durchschnittlichen Tb um > 1 °C (Abb. 1d, ergänzende Abbildung 1a) im Vergleich zu die Kontrolle. Sowohl YJT als auch T4 hemmten den PTU-induzierten Verlust an Körpermasse, Nahrungsaufnahme und Tb ab etwa 9 Tagen nach der Verabreichung (Abb. 1b – d). Darüber hinaus führte die YJT-Behandlung zu einer Erholung dieser Stoffwechselparameter, während eine langfristige T4-Behandlung Hyperphagie und Hyperthermie hervorrief. Sowohl YJT als auch T4 stellten die durch PTU gestörte Glukosetoleranz wieder her (Abb. 1e). Wie vorhergesagt, wurde bei Ratten mit PTU-induzierter Hypothyreose im Vergleich zu Kontrollen ein signifikanter Anstieg der Serumspiegel des Schilddrüsenstimulierenden Hormons (TSH) und ein Rückgang der T4- und Trijodthyroninspiegel (T3) festgestellt (Abb. 1f – h). YJT kehrte die Serum-T4- und T3-Spiegel auf die Kontrollwerte um (Abb. 1f – h). Obwohl die PTU die Ghrelinspiegel im Serum (magersüchtiges Hormon, Abb. 1i) nicht beeinflusste, erhöhte sie die Sekretion von Glucagon-ähnlichem Peptid-1 (GLP-1) (ein magersüchtiges Hormon, Abb. 1j), was zu einer verringerten Nahrungsaufnahme führte Mit PTU behandelte Ratten. Sowohl die YJT- als auch die T4-Behandlung stimulierten die Ghrelinsekretion, und YJT verhinderte anstelle von T4 einen PTU-induzierten Anstieg der GLP-1-Spiegel im Serum (Abb. 1i, j). Die zirkulierenden Entzündungsmarker wie Tumornekrosefaktor-α (TNF-α) und Lipopolysaccharide (LPS) waren sowohl in der mit PTU behandelten als auch in der mit T4 + PTU behandelten Gruppe verstärkt, wohingegen YJT eine PTU-induzierte systemische Entzündung verhinderte (Abb. 1k, l). Darüber hinaus zeigte die Histologie des Ileums, dass eine Hypothyreose die Darmbarriere und -absorption störte, was sich in einer verringerten Zottenlänge und Kryptatiefe zeigte, während sowohl die YJT- als auch die T4-Behandlung diese Variablen umkehrte (Abb. 1m). Die T4-Behandlung führte zu einer signifikanten Zunahme der Länge des Dünndarms und der Masse einiger Organe, einschließlich Leber, Herz und Milz (ergänzende Abbildung 1b, c).

eine schematische Übersicht über den Versuchsaufbau; b Körpermasse; c Nahrungsaufnahme; d durchschnittliche Körperkerntemperatur (Tb) während des Experiments (n = 5 pro Gruppe). Der Glukosestoffwechsel wurde mittels eines oralen Glukosetoleranztests beurteilt. f–hDie Spiegel des Schilddrüsen-stimulierenden Hormons (TSH), Thyroxin (T4) und Trijodthyronin (T3). i–l Serum-Ghrelin, Glucagon-ähnliches Peptid-1 (GLP-1), Tumornekrosefaktor-α (TNF-α) und Lipopolysaccharide (LPS). m Histologietest für das Ileum mittels Hämatoxylin und Eosin für vier Versuchsgruppen. Die Daten werden als Mittelwert ± SEM dargestellt (n = 7–8 pro Gruppe). Einfaktorielle ANOVA oder ANCOVA (Nahrungsaufnahme), gefolgt von einem Post-hoc-LSD-Test. *P < 0,05 im Vergleich zur Kontrolle, #P < 0,05 im Vergleich zur PTU. Unterschiedliche Buchstaben über den Spalten weisen auf erhebliche Unterschiede hin. Con, Kontrollgruppe, die nur Kochsalzlösung erhielt; PTU: die Ratten, die 10 mg/kg/Körper Propylthiouracil (PTU) erhielten; YJT + PTU, die Ratten, die 2,1 g/kg YJT und 10 mg/kg/Körper PTU erhielten; T4 + PTU, die Ratten, die mit 0,5 mg/kg L-Thyroxin und 10 mg/kg PTU behandelt wurden.

Zur weiteren Erkennung der Gene, die für die Aufrechterhaltung der Darmbarriere, der Darmsignalisierung und entzündlicher Zytokine relevant sind und durch YJT moduliert wurden, wurden die mRNA-Expressionen mehrerer Schlüsselmarker durch eine quantitative Polymerasekettenreaktion (RT-qPCR) in Echtzeit quantifiziert Ileum des Dünndarms. In Übereinstimmung mit der Histologie des Ileums neigte die Expression von Claudin-2 und Zonula occludens-1 (ZO-1, die epithelialen Tight-Junction-Moleküle) dazu, bei mit PTU behandelten Ratten im Vergleich zu den Kontrollen abzunehmen oder signifikant abzunehmen. Darüber hinaus wurden diese Veränderungen durch YJT- und T4-Behandlungen teilweise oder vollständig wiederhergestellt (Abb. 2a). Im Gegensatz zu YJT erhöhte die T4-Behandlung die Expression des proliferierenden Zellkernantigens (PCNA, ein Marker für die Zellproliferation, Abb. 2a) und der Histondeacetylase 4 (HDAC4, Abb. 2a). Die YJT-Behandlung schwächte den PTU-induzierten Anstieg der Genexpression entzündungsfördernder und entzündlicher Zytokine ab, einschließlich des Kernfaktors Kappa-Light-Chain-Enhancer aktivierter B-Zellen (NF-κB), TNF-α, Interleukin 6 (IL-6). und IL-15, wohingegen die T4-Behandlung diese vorbeugende Wirkung auf Darmentzündungen nicht zeigte (Abb. 2a). Darüber hinaus induzierte die T4-Behandlung die NF-κB-Expression (Abb. 2a) und stimulierte die Expression des transienten Rezeptorpotentialkanals von Vanilloid Typ 1 (Trpv1) anstelle von Trpv3 oder Trpv4 (Hitze-, Entzündungs- und Schmerzempfinden, Abb. 2b). Darüber hinaus kehrten sowohl YJT- als auch T4-Behandlungen die PTU-induzierte Verringerung der Dio1-Expression um, und YJT induzierte sogar einen 4,5-fachen Anstieg der Dio2-Expression (Abb. 2b), was die Umwandlung von inaktivem T4 in biologisch aktives T3 verstärkte. Die Expression von Tyrosinhydroxylase (Th, ein geschwindigkeitsbestimmendes Enzym für die Synthese von Noradrenalin (NE)) nahm ab und die Expression von Tryptophanhydroxylase 2 (Tph2, ein geschwindigkeitsbestimmendes Enzym für die Synthese von 5-Hydroxytryptamin (5-HT)) nahm bei mit PTU behandelten Patienten zu Ratten, die mit YJT- und T4-Behandlungen umgekehrt wurden (Abb. 2b). Es wurde jedoch kein Unterschied in der Expression des 5-HT-Rezeptors HTR1F beobachtet (Abb. 2b). Im Vergleich zu mit PTU behandelten Ratten hemmte die YJT-Behandlung die GLP-1R-Expression zusammen mit einem Abfall der Serum-GLP-1-Spiegel (Abb. 2b), wodurch die Hypophagie bei Hypothyreose gelindert wurde. Darüber hinaus erhöhte die YJT-Behandlung die Expression von Rezeptoren für freie Fettsäuren 3 (FFAR3), jedoch nicht von FFAR2 (beide sind Rezeptoren für bakterielle Metaboliten, kurzkettige Fettsäuren, SCFAs), und erhöhte die Expression von Takeda-G-Protein-gekoppelten Rezeptoren 5 (TGR5), jedoch nicht Farnesoid-X-Rezeptor (FXR) (die beiden letztgenannten sind Rezeptoren für Gallensäuren, BAs) im Vergleich zu dem in der PTU-behandelten Gruppe (Abb. 2c). Darüber hinaus kommt es zu erheblichen Herunterregulierungen von Darmsensoren wie einem pH-empfindlichen G-Protein-gekoppelten Rezeptor (GPR65), dem Toll-like-Rezeptor 4 (TLR-4, der bakterielles LPS erkennt) und der Nukleotid-bindenden Oligomerisierungsdomäne 2 (Nod2, Bindung). bakterielles Peptidoglycan) und Peptidoglycan-Erkennungsprotein 1 (Pglyrp1) wurden in der mit YJT behandelten Gruppe im Vergleich zu mit PTU behandelten Ratten beobachtet, wohingegen die Hochregulierung der Pglyrp2-Expression in der mit T4 behandelten Gruppe im Vergleich zu allen anderen Gruppen bemerkenswert ist (Abb . 2c). Diese Daten deuten darauf hin, dass YJT die intestinale Genexpression fördert, die weitgehend mit der enteroendokrinen Funktion, der Umwandlung von Schilddrüsenhormonen und mehreren Signalwegen zusammenhängt, und die mit Hypothyreose verbundene Darmentzündung hemmt.

a Die Gene für die intestinalen Tight-Junction-Marker Claudin-2 und Zonula occludens-1 (ZO-1), das proliferierende Zellkernantigen (PCNA), die Histondeacetylase 4 (HDAC4) und die Entzündungsmarker Nuclear Factor Kappa-Light-Chain-Enhancer von aktivierten B-Zellen (NF-κB), Tumornekrosefaktor-α (TNF-α) und Interleukin 6 und 15 (IL-6 und IL-15). b Transienter Rezeptorpotentialkanal von Vanilloid Typ 1, 3 und 4 (Trpv1, Trpv3 und Trpv4), Iodthyronin-Deiodinase Typ 1 und 2 (Dio1 und Dio2), Tyrosinhydroxylase (Th), Tryptophanhydroxylase 2 (Tph2), 5- Hydroxytryptamin-Rezeptor 1 F (HTR1F) und Glucagon-ähnlicher Peptid-1-Rezeptor (GLP-1R). c Freie Fettsäurerezeptoren 2 und 3 (FFAR2 und FFAR3), G-Protein-gekoppelter Gallensäurerezeptor 5 (TGR5), Farnesoid-X-Rezeptor (FXR), G-Protein-gekoppelter Rezeptor 65 (GPR65), Toll-like-Rezeptor 4 ( TLR4), Nod-ähnliche Rezeptoren 2 (Nod2), Peptidoglycan-Erkennungsproteine ​​1 und 2 (Pglyrp1 und Pglyrp2). Die Daten werden als Mittelwert ± SEM (n = 7–8 pro Gruppe) dargestellt. Einfaktorielle ANOVA, gefolgt von einem Post-hoc-LSD-Test. *P < 0,05 und **P < 0,01. Unterschiedliche Buchstaben über den Spalten weisen auf erhebliche Unterschiede hin. Con, Kontrollgruppe, die nur Kochsalzlösung erhielt; PTU: die Ratten, die 10 mg/kg Propylthiouracil (PTU) erhielten; YJT + PTU, die Ratten, die 2,1 g/kg YJT und 10 mg/kg PTU erhielten; T4 + PTU, die Ratten, die mit 0,5 mg/kg L-Thyroxin und 10 mg/kg PTU behandelt wurden.

Um festzustellen, ob Hypothyreose die Darmmikrobiota-Gemeinschaft stört und ob diese Störung durch YJT-Behandlung verhindert werden könnte, analysierten wir 16 S-rRNA-Gensequenzen aus den 26 Stuhlproben der vier Versuchsgruppen. Die Verdünnungskurve des Warenabdeckungsindex für die Proben erreichte die Sättigung (ergänzende Abbildung 2a), was darauf hindeutet, dass in den Proben alle zahlreiche Bakterien identifiziert wurden. Obwohl die Artenvielfalt innerhalb der Proben (α-Diversität) keine Unterschiede zwischen den Behandlungen anzeigte (Ergänzungstabelle 1), zeigte die β-Diversität eine Segregation für die mikrobielle Gemeinschaftsstruktur, wie durch Hauptkoordinatenanalysen (PCoA) basierend auf Bray-Curtis gezeigt Unähnlichkeitsindex (Abb. 3a). Jede Gruppe wies bei 85 % der Proben in jeder Gruppe spezifische Kern-Amplikonsequenzvarianten (ASVs) auf (ergänzende Abbildung 2b). Das Kreisdiagramm zeigte die Top-10-Gattungen mit Ausnahme der nicht kultivierten Taxa (Abb. 3b). Die Biomarker für verschiedene Gruppen wurden durch eine lineare Diskriminanzanalyse (LDA) in Verbindung mit der LDA-Effektgröße (LEfSe) identifiziert (ergänzende Abbildung 2c). Mit PTU behandelte Ratten waren von einem höheren Anteil an Gattungen wie Prevotellaceae, Parabacteroides, Rikenellaceae und Ruminococcaceae betroffen, wiesen jedoch einen geringeren Anteil an Ruminiclostridium und Mucispirillum auf, und diese Veränderungen erholten sich mit YJT- oder T4-Behandlungen auf das Kontrollniveau.

a Die β-Diversität, angezeigt durch Hauptkoordinatenanalysen (PCoA), basierend auf der Bray-Curtis-Unähnlichkeit in der Häufigkeit von Amplikonsequenzvarianten (ASV), um Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Proben zu analysieren und zu visualisieren. Die Boxplots oben und rechts zeigen die Indizes der Bray-Curtis-Unähnlichkeit entlang der PCo1- und PCo2-Achse für Probanden in jeder Gruppe, und statistische Unterschiede wurden durch permutationelle multivariate Varianzanalyse (PERMANOVA) bestimmt. b Das Kreisdiagramm zeigt die zehn wichtigsten Gattungen mit Ausnahme der nicht kultivierten Taxa. c Die relative Häufigkeit verschiedener Bakterien auf Gattungsebene (die Mittellinie stellt den Median der Daten dar, die Grenzen der Box stellen den Bereich der mittleren 50 % der Daten dar und Whiskers stellen die Streuung der Daten über die Box hinaus dar). d Heatmap der Korrelationskoeffizienten zwischen spezifischen Gattungen und der mRNA-Expression verschiedener Darmmarker und Rezeptoren. *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001 und NS, nicht signifikant. Unterschiedliche Buchstaben über den Spalten weisen auf erhebliche Unterschiede hin. Con, Kontrollgruppe, die nur Kochsalzlösung erhielt; PTU: die Ratten, die 10 mg/kg Propylthiouracil (PTU) erhielten; YJT + PTU, die Ratten, die 2,1 g/kg YJT und 10 mg/kg PTU erhielten; T4 + PTU, die Ratten, die mit 0,5 mg/kg L-Thyroxin und 10 mg/kg PTU behandelt wurden.

Als nächstes führten wir Pearson-Korrelations- und Kookkurrenz-Netzwerkanalysen durch, um die potenziellen Korrelationen zwischen Biomarkern sowie zwischen der Darmmikrobiota und Wirtsbiomarkern aufzudecken. Bei einigen Gattungen wie Parabacteroides, Prevotellaceae, Rikenellaceae, Ruminococcaeae, Lactobacillus und Elusimiccobium wurde eine negative Korrelation beobachtet, während bei Ruminiclostridium und Ruminococcaceae (nicht klassifiziert) und Roseburia eine positive Korrelation mit der Nahrungsaufnahme, den Serum-T4-Spiegeln und Tb beobachtet wurde (ergänzende Abbildung 2d). und S2e). Die Darmsensoren GPR65, TLR4, NOD2, Pglyrp1 und Pglyrp2 korrelierten positiv miteinander und stimmten mit entzündlichem IL-6 und TNF-α überein (Abb. 3e, S2f). Darüber hinaus korrelierten die Tight-Junction-Marker des Darmepithels (Claudin-2 und ZO-1) negativ mit Turicibacter, Ruminococcaceae UCG-010 und Peptococcaceae_unclassified; Darüber hinaus korrelierte Turicibacter auch negativ mit Trpv1 (Abb. 3e, ergänzende Abbildung 3). Innerhalb dieses Koexistenznetzwerks erzeugten die differentiellen Bakteriengattungen hauptsächlich drei kovarying angereicherte Einheiten, nämlich die Gattungen: Parabacterioides, die zu f_Tannerellaceae (p_Bacteroidota) gehören, sieben Gattungen (in roter Schrift), die zu f_Ruminococcaceae (p_Firmicutes) gehören, und neun Gattungen (in gelbe Schrift) gehört zu f_Lachnospiraceae (p_Firmicutes). Diese Gattungen aus demselben p_Firmicutes sind normalerweise positiv miteinander korreliert, wohingegen sie negativ mit der Gattung aus p_Bacteroidota korreliert sind. Insgesamt deutet dieses breite Koexpressionsnetzwerk zwischen verschiedenen Bakteriengattungen und Wirtsphänotypen auf die mögliche Rolle von Darmmikroben bei der Regulierung der Wirtsernährung, der Tb- und Darmbarriere sowie der Entzündung hin.

Um die Rolle der Darmmikrobiota bei der Vermittlung der YJT-induzierten Thermoregulation und der Entzündungspräventionshypothese weiter zu bestätigen, führten wir eine CMT durch. Die Blinddarmmikrobiota der mit PTU, YJT + PTU, T4 + PTU oder Kontrollratten behandelten Ratten wurden auf mit Antibiotika behandelte Empfänger übertragen, die als CMTPTU, CMTYJT, CMTT4 bzw. CMTCon bezeichnet wurden (Abb. 4a). ). Wie wir vorhergesagt hatten, zeigten die Empfänger ähnliche thermische und entzündliche Phänotypen wie ihre Spender (Abb. 4b, c). Eine einwöchige Antibiotikabehandlung führte auch 2 Wochen nach Beendigung zu einem chronischen Abfall der Tb-Werte, ohne dass sich die Körpermasse oder die Nahrungsaufnahme signifikant veränderten (Abb. 4b, ergänzende Abbildung 4a, b). Die CMTPTU-Ratten zeigten niedrigere Tb- und Nahrungsaufnahmemengen als die Vehikelgruppe, während die CMTYJT- und CMTT4-Ratten keinen signifikanten Unterschied zeigten oder sogar höhere Tb-Werte aufwiesen als die Vehikelgruppe (Abb. 4b). Darüber hinaus wiesen die CMTPTU-Ratten höhere Blutzucker-, Serum-GLP-1- und LPS-Spiegel auf, zeigten jedoch niedrigere Serum-T3-, T4- und Ghrelin-Spiegel und geringere Kryptenlängen im Ileum als die anderen Gruppen (Abb. 4c – i).

a Schematischer Überblick über den Versuchsaufbau. b Durchschnittliche Körperkerntemperatur (Tb) während des Experimentiervorgangs (n = 4 pro Gruppe). c Blutzuckerspiegel. d–h Das Serum-Thyroxin (T4), Trijodthyronin (T3), Ghrelin, Glucagon-ähnliches Peptid-1 (GLP-1) und Lipopolysaccharide (LPS) mittels ELISA. i Histologietest für das Ileum durch Hämatoxylin- und Eosin-Färbung für vier Versuchsgruppen. Der Maßstabsbalken beträgt 500 µm. Die Daten werden als Mittelwert ± SEM dargestellt. Einfaktorielle ANOVA, gefolgt von einem Post-hoc-LSD-Test. *P < 0,05 im Vergleich zum Fahrzeug. Unterschiedliche Buchstaben über den Spalten weisen auf erhebliche Unterschiede hin. Vehikel: die Kontrollratten, denen oral phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS) verabreicht wurde; CMTPTU, die Ratten, die mit Blinddarmmikrobiota von PTU-behandelten Spendern besiedelt wurden; CMTYJT, die Ratten, die mit Blinddarmmikrobiota von mit YJT + PTU behandelten Spendern kolonisiert wurden; CMTT4, die Ratten, die mit Blinddarmmikrobiota von L-Thyroxin+PTU-behandelten Spendern besiedelt wurden; CMTCon, die Ratten, die mit Blinddarmmikrobiota von Kontrollspendern kolonisiert wurden.

Das BAT ist ein wichtiges thermogenes Organ mit dem einzigartigen mitochondrialen Protein Uncoupling Protein 1 (UCP1) bei kleinen Säugetieren und auch beim Menschen18,19. Darüber hinaus quantifizierten wir die mRNA-Expression thermogenesebezogener Gene in BAT sowie von Genen mit Relevanz für die Aufrechterhaltung der Darmbarriere, der Darmhormone, der Nerven- oder Immunsignale sowie entzündungsbedingter Biomarker im Ileum mittels RT-qPCR bei den mit Antibiotika behandelten Ratten die mit Blinddarmmikrobiota von PTU-behandelten, YJT + PTU-behandelten, T4 + PTU-behandelten und Kontrollratten übertragen wurden. In Bezug auf die Veränderungen bei Tb wurde beobachtet, dass die CMTYJT-Gruppe hauptsächlich höhere mRNA-Spiegel von Adrb3 (Beta-3-adrenerge Rezeptoren) und Cidea (Zelltod-induzierender DNA-Fragmentierungsfaktor-Alpha (DFFA)-ähnlicher Effektor a) aufwies, der ein Transkriptionsfaktor ist Coaktivator), PPAR-α (Proliferator-aktivierter Proliferator-aktivierter Rezeptor Alpha), PPAR-γ, PRDM16 (positive regulatorische Domäne mit 16) und UCP1 (Entkopplungsprotein 1) sowie ein geringerer Gehalt an Fabp4 (fettsäurebindendes Protein). 4) in der BAT als in der CMTPTU-Gruppe, wohingegen sich andere Gene wie PGC-1α (Proliferator-aktivierter Rezeptor-γ-Coaktivator 1α) und Dio2 zwischen den Gruppen nicht unterschieden (Abb. 5a). Diese Daten belegen, dass YJT-behandelte Mikrobiota die BAT-Thermogenesefunktion aktivierten.

a Adrenerger Rezeptor Beta-3 (Adrb3), Zelltod-induzierender DNA-Fragmentierungsfaktor-ähnlicher Effektor A (Cidea), Proliferator-aktivierter Rezeptor γ-Koaktivator 1α (PGC-1α), Proliferator-aktivierter Rezeptor Alpha (PPAR-α), Proliferator -aktivierter Rezeptor-Gamma (PPAR-γ), positive regulatorische Domäne mit 16 (PRDM16), Fettsäure-bindendes Protein 4 (Fabp4), Entkopplungsprotein 1 (UCP1) und Typ-2-Jodthyronin-Deiodinase (Dio2). b Claudin-2, Zonula occludens-1 (ZO-1), proliferierendes Zellkernantigen (PCNA), Histondeacetylase 4 (HDAC4), Kernfaktor Kappa-Light-Chain-Enhancer aktivierter B-Zellen (NF-κB), Tumor Nekrosefaktor-α (TNF-α) und Interleukin 6 und 15 (IL-6 und IL-15). c Transienter Rezeptorpotentialkanal von Vanilloid Typ 1, 3 und 4 (Trpv1, Trpv3 und Trpv4), Iodthyronin-Deiodinase Typ 1 und 2 (Dio1 und Dio2), Tyrosinhydroxylase (Th), Tryptophanhydroxylase 2 (Tph2), 5- Hydroxytryptamin-Rezeptor 1 F (HTR1F) und Glucagon-ähnlicher Peptid-1-Rezeptor (GLP-1R). d Freie Fettsäurerezeptoren 2 und 3 (FFAR2 und FFAR3), G-Protein-gekoppelter Gallensäurerezeptor 5 (TGR5), Farnesoid-X-Rezeptor (FXR), G-Protein-gekoppelter Rezeptor 65 (GPR65), Toll-like-Rezeptor 4 ( TLR4), Nod-like-Rezeptoren 2 (Nod2), Peptidoglycan-Erkennungsproteine ​​1 und 2 (Pglyrp1 und Pglyrp2). Einfaktorielle ANOVA, gefolgt von einem Post-hoc-LSD-Test. *P < 0,05, **P < 0,01 und ***P < 0,001. Die unterschiedlichen Buchstaben über den Spalten weisen auf erhebliche Unterschiede hin. Vehikel: die Kontrollratten, denen oral phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS) verabreicht wurde; CMTPTU, die Ratten, die mit Blinddarmmikrobiota von PTU-behandelten Spendern besiedelt wurden; CMTYJT, die Ratten, die mit Blinddarmmikrobiota von mit YJT + PTU behandelten Spendern kolonisiert wurden; CMTT4, die Ratten, die mit Blinddarmmikrobiota von mit L-Thyroxin + PTU behandelten Spendern kolonisiert wurden; CMTCon, die Ratten, die mit Blinddarmmikrobiota von Kontrollspendern kolonisiert wurden.

Im Ileum war die Expression von Claudin-2 in der CMTT4-Gruppe signifikant höher als in den CMTPTU- und CMTYJT-Gruppen (Abb. 5b), begleitet von keinen Unterschieden bei ZO-1, PCNA oder HDAC4. Die CMTYJT-Gruppe hatte relativ niedrigere NF-κB- und TNF-α-Werte als die CMTPTU-Gruppe, wohingegen sowohl NF-κB- als auch IL-15-Spiegel bei CMTT4-Ratten im Vergleich zu CMTYJT-Ratten höher waren (Abb. 5b). Die Expression von Trpv1 und Trpv3 war in der CMTYJT-Gruppe höher als in der CMTYJT-Gruppe, während sich die Trpv4-Expression zwischen den Gruppen nicht unterschied (Abb. 5c). Die Expression von Dio1 war sowohl in der CMTPTU- als auch in der CMTYJT-Gruppe geringer als in der CMTCon-Gruppe, wohingegen Dio2 in der CMTYJT-Gruppe im Vergleich zu den anderen Gruppen höher war (Abb. 5c). Sowohl die Th- als auch die Tph-Expression zeigten keine Unterschiede in den Gruppen; Es wurde jedoch beobachtet, dass HTR1F in den Gruppen CMTPTU und CMTT4 nur schwach exprimiert (Abb. 5c). Die GLP-1R-Expression war in der CMTT4-Gruppe niedriger als in der CMTPTU-Gruppe (Abb. 5c). Darüber hinaus wurden in der CMTYJT-Gruppe im Vergleich zur CMTPTU-Gruppe Hochregulierungen der mRNA-Expression der Rezeptoren wie FFAR2, FFAR3 und FXR mit Ausnahme von TGR5 und eine deutliche Herunterregulierung von TLR-4 beobachtet; GPR65, Nod2, Pglyrp1 und Pglyrp2 zeigten bei CMTYJT-Ratten im Vergleich zu CMTPTU-Ratten eine geringere Menge (Abb. 5d). Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass mit YJT behandelte Mikrobiota bakterienbedingte multiple Signalwege regulieren und hypothyreose-assoziierte Darmentzündungen abschwächen.

Wir führten eine 16-S-rRNA-Gensequenzierung und -analyse an den Stuhlproben aller Spender und Empfänger durch, um die Effizienz der bakteriellen Besiedlung zu bestätigen und Gruppenunterschiede bei den Empfängern zu vergleichen. Obwohl sich die α- und β-Vielfalt der Darmmikrobiota-Gemeinschaft bei den Empfängern von der der Spender unterschied (ergänzende Abbildung 5a, b; ergänzende Tabellen 2–5), zeigten einige spezifische Gattungen wie Mucispirillum, Prevotellaceae und Turicibacter ähnliche Muster denen der Empfänger (Ergänzende Abbildung 5c). Darüber hinaus zeigte die β-Diversität eine Trennung zwischen den Gruppen bei den Empfängerratten (Abb. 6a). Die bakteriellen Biomarker in jeder Gruppe wurden in den Empfängern gescreent (Abb. 6b), und die CMTYJT-Ratten zeigten im Vergleich zu CMTPTU-Ratten eine höhere relative Häufigkeit von Candidatus_Arthromitus und eine geringere Häufigkeit von Prevotellaceae und Turicibacter; wohingegen Ruminococcaceae bei CMTT4-Ratten überexprimiert wurden (Abb. 6c), was auf die unterschiedlichen Strukturen und Zusammensetzungen der Darmmikrobiota-Gemeinschaft aufgrund von CMT von verschiedenen Spendern hinweist (Abb. 6c).

a Die durch Hauptkoordinatenanalysen (PCoA) angezeigte β-Diversität von Hauptkoordinatenanalysen (PCoA) basierend auf der Bray-Curtis-Unähnlichkeit in der Häufigkeit von Amplikonsequenzvarianten (ASV) zur Analyse und Visualisierung von Ähnlichkeiten und Unterschieden zwischen Proben. Die Boxplots oben und rechts zeigen die Indizes der Bray-Curtis-Unähnlichkeit entlang der PCo1- und PCo2-Achse für Probanden in jeder Gruppe, und statistische Unterschiede wurden durch permutationelle multivariate Varianzanalyse (PERMANOVA) bestimmt. b Durch LEfSe-Analyse ausgewählte differenzielle Bakterientaxonomie mit einem LDA-Score >2 in der fäkalen Mikrobiota-Gemeinschaft. c Relative Häufigkeit verschiedener Bakterien auf Gattungsebene („+“ gibt den Mittelwert der Daten an). d Kombiniertes Diagramm des Mantel-Tests und der Pearson-Korrelation zwischen Darmmarkern und Bakterientaxonomie. e Heatmap der Korrelationskoeffizienten zwischen spezifischen Gattungen und der mRNA-Expression verschiedener Darmmarker und Rezeptoren. Einfaktorielle ANOVA, gefolgt von einem Post-hoc-LSD-Test. *P < 0,05, **P < 0,01 und ***P < 0,001. Die unterschiedlichen Buchstaben über den Spalten weisen auf erhebliche Unterschiede hin. Vehikel: die Kontrollratten, denen oral phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS) verabreicht wurde; CMTPTU, die Ratten, die mit Blinddarmmikrobiota von PTU-behandelten Spendern besiedelt wurden; CMTYJT, die Ratten, die mit Blinddarmmikrobiota von mit YJT+ PTU behandelten Spendern kolonisiert wurden; CMTT4, die Ratten, die mit Blinddarmmikrobiota von mit L-Thyroxin + PTU behandelten Spendern kolonisiert wurden; CMTCon, die Ratten, die mit Blinddarmmikrobiota von Kontrollspendern kolonisiert wurden.

Darüber hinaus ergaben Pearson-Korrelations- und Kookkurrenz-Netzwerkanalysen mögliche Korrelationen für die Häufigkeit dieser Darmbakterien und unterschiedliche metabolische Phänotypen wie Serum-T4-Spiegel (ergänzende Abbildung 6a, b) und Genexpression im Zusammenhang mit der BAT-Thermogenese (ergänzende Abbildung 6c, d). und intestinale Entzündungserreger (Abb. 6d, e). Das Kern-Tb kann durch intestinales Trpv1 erfasst und durch Serum-T3-Spiegel und BAT-Regulatoren reguliert werden (ergänzende Abbildung 7). Die Gattung Alistipes korrelierte negativ mit der intestinalen FFAR2-Expression; Darüber hinaus korrelierten Lactobacillus und Eisenbergiella negativ mit den Serum-GLP-1- bzw. LPS-Spiegeln (ergänzende Abbildung 7). Insgesamt zeigen Netzwerkanalysen zum gleichzeitigen Vorkommen, dass die Interaktion von CMT-induzierten Bakterien zur Regulierung der BAT-Thermogenese und systemischen Entzündungen beiträgt.

Trotz umfangreicher Studien zu HM als vielversprechendem Mittel zur Behandlung stoffwechselbedingter Erkrankungen ist das Wissen über die Kombination von HM und Darmmikrobiom in letzter Zeit begrenzt, und mehrere Fragen auf diesem Gebiet, die zur Aufrechterhaltung des menschlichen Gesundheitszustands beitragen können, bleiben unbeantwortet15. Durch die Kombination dieser beiden voneinander abhängigen Bereiche in dieser Studie konnten wir zeigen, dass die Verabreichung von YJT bei Ratten mit PTU-induzierter Hypothyreose bemerkenswerte Auswirkungen auf den Tb- und Schilddrüsenhormonstoffwechsel hatte. Basierend auf den Ergebnissen der 16 S rRNA-Gensequenzierung und des Mikrobiota-Transfers konnten die Auswirkungen von YJT durch Veränderungen in der Darmmikrobengemeinschaft und damit durch die Regulierung eines bestimmten Satzes von Rezeptoren (z. B. FFAR2) interpretiert und bestätigt werden /FFAR3, TGR5/FXR, Pglyrp1/2/Nod2 und TLR4), die als bakterielle Metaboliten und Zellwandbestandteile erkannt werden können. Wir haben den YJT-Mikrobiota-Darm-Signalkaskadenweg bei der Vermittlung der warmen Eigenschaften von YJT zur Aktivierung der Thermogenese und zur Vorbeugung systemischer Entzündungen hervorgehoben.

Hypothyreose ist eine der häufigsten Stoffwechselstörungen im Zusammenhang mit intestinaler und systemischer Dysbiose20. Berichten zufolge haben Ratten mit PTU-induzierter Hypothyreose ähnliche Schilddrüsenhormonspiegel wie Menschen mit Hypothyreose6. Daher wurde in unserer Studie eine Hypothyreose durch PTU-Behandlung bei Sprague-Dawley-Ratten (SD) induziert. Wie erwartet führte die PTU-Behandlung zu einem Appetitverlust, einer Hemmung des Grundenergiestoffwechsels und einer Verringerung der Tb. Diese metabolischen Phänotypen waren mit erhöhten zirkulierenden Spiegeln des magersüchtigen Darmhormons GLP-1 und niedrigen Spiegeln von orexigenem Ghrelin sowie verringerten Schilddrüsenhormonspiegeln bei hypothyreoten Ratten verbunden. Störungen in der Darmmikrobiota-Gemeinschaft und die Verstärkung systemischer Entzündungen waren die bemerkenswertesten Ergebnisse in unserem PTU-Rattenmodell. Darüber hinaus zeigten die Empfänger, denen Mikrobiota von Ratten mit Schilddrüsenunterfunktion übertragen wurden, ähnliche metabolische und entzündliche Phänotypen wie ihre Spender, was auch in früheren Studien beobachtet wurde21. Daher weisen diese Daten auf die pathogene Rolle der Hypothyreose-Mikrobiota bei der Entstehung von Hypometabolismus und Hyperinflammation hin.

Um diese Veränderungen unter Berücksichtigung des Beitrags der Darmmikrobiota zur Produktion von Darmhormonen und entzündlichen Zytokinen zu interpretieren, haben wir die mRNA-Expression einiger der wichtigsten Rezeptoren und Biomarker im Dünndarm nachgewiesen. Insbesondere sind die angeborenen Mustererkennungsrezeptoren wie Nod2, Pglyrp1, 2 (Peptidoglycan-Sensoren) und TLR4 (LPS-Rezeptor) für die Entzündungsreaktionen von Säugetieren und die Produktion antimikrobieller Peptide von wesentlicher Bedeutung22. Wir beobachteten einen signifikanten Anstieg der Expression von GPR65, Nod2, Pglyrp1 und TLR4 bei mit PTU behandelten Ratten. Diese Rezeptoren aktivierten durch die Erkennung bakterieller Komponenten (Peptidoglycan und LPS) Entzündungsreaktionen, durchbrachen die Darmbarriere und reduzierten den Appetit, indem sie die GLP-1-Sekretion erhöhten23,24,25. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass bakterielles LPS die Dio-Aktivität hemmt, den T3-Spiegel im Kreislauf senkt und somit zu Unterkühlung führt26,27,28. Darüber hinaus belegen die vorliegenden Daten, dass Roseburia, Lachnospiraceae, Peptococcaceae und Ruminiclostridium positiv mit Tb korrelierten, wohingegen Parabacteroides, Rikenellaceae und Ruminococcaceae negativ mit Tb korrelierten. In Übereinstimmung mit diesen Daten haben wir zuvor ähnliche Veränderungen in der Flora des Rennmaus-Modells der Hypothyreose festgestellt29. Darüber hinaus zeigte eine Verringerung der Zottenlänge, der Kryptatiefe und der Tight-Junction-Moleküle im Darm bei Ratten mit Schilddrüsenunterfunktion eine Störung der intestinalen Absorption und Barriere, die zu verstärkten systemischen Entzündungsreaktionen führte30. Insgesamt kann eine Dysbiose der Darmmikrobiota durch die Aktivierung der LPS-TLR4- und Peptidoglycan-Nod2/Pglyrp1-Signalwege mit einem verringerten Stoffwechsel und einer verstärkten systemischen Entzündung bei hypothyreoten Ratten zusammenhängen.

Die Behandlung mit L-Thyroxin als konventionelle Methode zur Therapie der Hypothyreose konnte den Verlust an Körpermasse und Nahrungsaufnahme bei hypothyreoten Ratten beheben. Basierend auf der empfohlenen Dosierung in früheren Studien deuten die aktuellen Daten inzwischen auf einen bemerkenswerten Anstieg der Nahrungsaufnahme und der Tb-Spiegel bei T4-behandelten Ratten hin; erhöhtes Gewicht einiger Organe, einschließlich Milz, Herz und Leber; erhöhte Länge der Zotten und Krypten und erhöhte Darmzellproliferation; und die Überexpression mehrerer entzündungsfördernder und entzündlicher Marker bei diesen T4-behandelten Ratten. Es wurde berichtet, dass HDAC4, eines der an der posttranslationalen Modifikation beteiligten Enzyme, die Zellproliferation stimuliert und die epitheliale Tight Junction verbessert31, was unsere Feststellung einer hohen Expression in intestinalen HDAC4-, PCNA- und Tight Junction-Markern bei T4-behandelten Ratten stützt. Diese Daten deuten darauf hin, dass die T4-Behandlung als Therapie bei Hypothyreose unerwünschte Ereignisse wie Hyperphagie, Hyperthermie und Hyperinflammation hervorruft.

In dieser Studie löste die Verabreichung von YJT bei Ratten mit medikamenteninduzierter Hypothyreose die Tb-Reduktion auf und verhinderte systemische Entzündungen. Obwohl die genaue Zusammensetzung und die aktiven Bestandteile von YJT nicht vollständig geklärt sind, gibt es Hinweise darauf, dass es Verbindungen mit antioxidativen und entzündungshemmenden Eigenschaften wie Flavonoide und Liquiritigenin sowie präbiotische Polysaccharide enthält16. Diese bioaktiven Komponenten können direkt von den TRP-Kanälen des Darmepithels erfasst werden, die Sekretion von Hormonen (wie GLP-1, Leptin und Adiponektin) regulieren und zu ihrem potenziellen Nutzen für BAT und verwandte Signalwege beitragen32,33. Alternativ können diese pflanzlichen Produkte zu SCFAs fermentiert werden, um entzündungshemmende und thermogene Wirkungen im Körper auszuüben34. Um zu untersuchen, ob die Darmmikrobiota eine Rolle bei den positiven Auswirkungen der YJT-Verabreichung auf die Symptome der Schilddrüsenunterfunktion spielt, haben wir die Blinddarmmikrobiota von den mit YJT behandelten Spendern auf die mit Antibiotika behandelten Ratten übertragen. Eine Antibiotikabehandlung konnte die Mikrobiota nicht vollständig abbauen, sondern reduzierte die bestehende mikrobielle Gemeinschaft, um den Einfluss der inhärenten Mikrobiota des Empfängers zu beseitigen, und schuf eine empfängliche Umgebung für die Kolonisierung durch die Mikrobiota des Spenders, die effektiv zur Untersuchung der gespielten Funktion eingesetzt wurde durch die Darmmikrobiota35,36. Obwohl sich die Mikrobiota der Spender aufgrund der Konkurrenz mit inhärenten Mikroorganismen nicht vollständig im Darm der Empfänger ansiedeln konnten, zeigten einige spezifische Gattungen ähnliche Veränderungsmuster bei den Spendern. Das gleiche CMT-Verfahren wurde auch in den vorherigen Studien angewendet37. Diese Daten belegen die Effizienz der Transplantation und dass die Empfänger ähnliche Stoffwechsel- und Entzündungsphänotypen wie die Spender erzielen.

Der Transfer von Mikrobiota kann auch die Wirksamkeit von YJT auf die Expression entzündungsbezogener Gene im Dünndarm und thermogenesebezogener Gene in BVT bewirken. Die erhöhte Genexpression des geschwindigkeitsbestimmenden Enzyms (Th) für die NE-Synthese bei den CMTYJT-Ratten trägt zur Aktivierung der BAT-Thermogenese bei. Darüber hinaus wurde angenommen, dass die zunehmende Expression von intestinalem Dio2, das die Umwandlung von inaktivem T4 in biologisch aktives T31,29 fördert, die Thermogenese bei CMTYJT-Ratten induziert. Diese Ergebnisse legen nahe, dass YJT oder mit YJT behandelte Mikrobiota die Produktion und Verarbeitung dieser Neurotransmitter und Hormone im Körper beeinflussen können, was wiederum zu seinen wärmenden Eigenschaften beitragen kann. Unsere Daten deuten außerdem darauf hin, dass bakterielle Metaboliten-bezogene Rezeptoren wie FXR und/oder TGR5 (für BAs) und FFAR2 und/oder FFAR3 (für SCFAs) an der Regulierung intestinaler Neurotransmitter und Hormone beteiligt sein könnten. Frühere Studien haben die Bedeutung der BA-TGR5/FXR-Dio-Signalübertragung für die Steigerung des Energieverbrauchs und der Glukosekontrolle nahegelegt38,39,40. Darüber hinaus belegen unsere Daten, dass die Verringerung der intestinalen LPS-TLR4- und Peptidoglycan-Nod2/Pglyrp1-Signalisierung die entzündungshemmende Wirkung von YJT oder YJT-behandelten Mikrobiota vermitteln kann. Darüber hinaus ist ein Anstieg der Trpv1- und Trpv3-Expression bei den Empfängern von YJT-behandelten Mikrobiota an der Empfindung von Entzündung, Schmerz und Hitze und der daraus resultierenden Regulierung von Tb41,42 beteiligt. Unter Berücksichtigung der bisherigen Literatur und aktueller Daten könnte Oscillibacter, das eine positive Korrelation mit der Dio1-Expression zeigte, die entzündungshemmende Reaktion verstärken43. Darüber hinaus ist die Abnahme des Verhältnisses von Firmicutes zu Bacteroidetes eine weitere Veränderung, die wir in der mit YJT behandelten Gruppe beobachteten und die zuvor mit einem mutmaßlichen Krankheitszustand in Verbindung gebracht wurde44. Unsere Studie zeigt, dass YJT-behandelte Darmmikrobiota Auswirkungen auf die Aktivität des angeborenen Immunsystems im Darm haben und Tiere vor einer durch Hypothyreose verursachten Hyperinflammation schützen kann. Darüber hinaus deuten die Daten auf eine entscheidende Rolle der Mikrobiota-Darm-BAT-Achse bei der Vermittlung der YJT-induzierten Thermoregulation hin.

Somit kann YJT als Präbiotikum wirken, indem es die Darmmikrobiota-Taxa verschiebt, die Tb erhöht und mit Hypothyreose verbundene Entzündungsreaktionen lindert. Diese Auswirkungen auf die Thermogenese können mit der erhöhten Expression von Th und Dio2 zusammenhängen, die an der Synthese von Noradrenalin und dem Stoffwechsel von Schilddrüsenhormonen im Dünndarm beteiligt sind und letztendlich den thermogenen Weg im BAT aktivieren. Im Gegensatz zum herkömmlichen Medikament L-Thyroxin zur Heilung von Hypothyreose hat YJT eine einzigartige Wirksamkeit bei der Abschwächung systematischer Entzündungsreaktionen durch die Unterdrückung der intestinalen LPS-TLR4- und Peptidoglycan-Nod2/Pglyrp1-Signalwege (Abb. 7). Insgesamt deuten die aktuell gemeldeten Daten darauf hin, dass die vorteilhaften thermogenen und entzündungshemmenden Eigenschaften von YJT möglicherweise mit einer Veränderung der Darmmikrobiota über die Mikrobiota-Darm-BAT-Achse verbunden sind. Aufgrund der begrenzten Anzahl von Personen pro Gruppe ist bei der Interpretation dieser Ergebnisse Vorsicht geboten. Die genauen aktiven Komponenten von YJT und die Mechanismen zur Regulierung der Wärme-, Energie- und Darmhomöostase sollten noch vollständig charakterisiert werden, um seine präbiotische Funktion zu verstehen. Angesichts der weit verbreiteten Natur von HM in der menschlichen Gesundheit können diese Erkenntnisse ein neues Fenster zum modernen medizinischen System öffnen, indem sie die Gründe für einen Paradigmenwechsel zur Stärkung der Holobionten-zentrierten Medizin stärken.

Mit Propylthiouracil (PTU) behandelte hypothyreote Ratten zeigen Hypothermie, Hypophagie und Hyperinflammation, die mit einer Dysbiose der Darmmikrobiota in Verbindung gebracht werden, insbesondere bei extrem angereicherten Prevotellaceae. Als Präbiotikum moduliert Yijung-tang (YJT) die Darmmikrobiota und metabolitbezogene Rezeptoren (z. B. FFAR3 und TGR5/FXR), um die Genexpression der intestinalen Tyrosinhydroxylase (Th) für die Noradrenalinsynthese und der Iodthyronindeiodinasen 2 (Dio2) für zu stimulieren Es unterstützt den Stoffwechsel der Schilddrüsenhormone und aktiviert somit den thermogenen Signalweg im braunen Fettgewebe (BAT) und mildert systemische Entzündungen im Zusammenhang mit Hypothyreose. Im Gegensatz dazu stimuliert die Behandlung mit L-Thyroxin (T4) bei Ratten mit Schilddrüsenunterfunktion die Ghrelinsekretion und aktiviert die intestinalen LPS-TLR4- und Peptidoglycan-Pglyrp2-Signalwege und führt zu Hyperthermie, Hyperphagie und Hyperinflammation.

YJT wurde im Sanitätshaus des Dongguk University International Hospital (Ilsan, Goyang-si, Republik Korea) bezogen. Die getrockneten Pflanzenmaterialien wurden mit einer Haushaltsmühle zu einem geeigneten groben Pulver gemahlen, in das 10-fache Volumen 30 % Ethanol (v/v) getaucht und 2 Stunden lang gekocht. Anschließend wurde die Lösung 1 Stunde lang auf Raumtemperatur abgekühlt und 20 Minuten lang bei 1700 × g zentrifugiert, um den Überstand zu sammeln. Der Überstand wurde durch einen Whatman-Filter filtriert und dann unter reduziertem Druck bei 50 °C mit einem Rotationsverdampfer (EYELA N-1200A, EYELA, Tokio, Japan) eingedampft, um den Ausgangsextrakt zu erhalten. Dieses anfängliche wässrige Produkt wurde mit einem Lyophilisator (Bondiro, IlshinBioBase, Dongducheon, Republik Korea) gefriergetrocknet und der Endextrakt bis zur weiteren Verwendung bei –80 °C gelagert. Die YJT-Dosen wurden als äquivalentes Dosisverhältnis von Mensch zu Ratte gemäß den vorherigen Anweisungen45 berechnet. Daher wurden die äquivalenten Einzeldosen von YJT für Ratten mit 2,1 g/kg/Tag berechnet.

Drei Wochen alte männliche Sprague-Dawley (SD)-Ratten (mit einer Körpermasse von ~100 g) wurden von DBL (277 Deokho-ro, Eumseong-jun, Chung Cheong buk-do, Republik Korea) gekauft. Nach 7 Tagen Quarantäne, um eine mikrobielle Übertragung zu verhindern und die Nahrungsaufnahme genau zu überwachen, wurden alle Tiere in einzelne Käfige getrennt und mit Standardfutter aus Rattenpellets (Carjill Ajri Purina, Seongnumsi, Gyeonggi-do, Republik Korea) und Wasser nach Belieben versorgt. Sie wurden unter Standardlaborbedingungen bei einer Umgebungstemperatur von 22 ± 3 °C, einer Luftfeuchtigkeit von 60 ± 5 % und einem täglichen 12/12-Stunden-Hell/Dunkel-Zyklus während des Versuchsverlaufs gehalten. Alle Verfahren in der Studie wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee der Dongguk University (Genehmigungsnummer: IACUC-202201223) genehmigt und in Übereinstimmung mit dem „Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren“ durchgeführt.

Experiment 1 sollte die Auswirkungen von YJT auf Tb, Genexpression, Serummetaboliten und die mikrobielle Gemeinschaft im Darm testen. Bei der ersten Rattengruppe wurden die Abdomen mit Thermochron iButton implantiert und eine Woche nach der Operation wurden die Tiere in vier Gruppen eingeteilt. Einer Kontrollgruppe (Con) wurden während des Versuchszeitraums 0,3 ml Kochsalzlösung/Tier subkutan injiziert, und den anderen drei Rattengruppen wurde über einen Zeitraum von 2 Jahren täglich eine subkutane Injektion von 10 mg PTU/kg Körpermasse in den Rückenhals verabreicht Wochen (Behandlung 1)6,7. Diese 3 Gruppen wurden dann unterschiedlich behandelt. Die mit PTU behandelte Gruppe erhielt nur PTU, und die anderen beiden Gruppen erhielten nicht nur PTU, sondern auch 0,5 mg/kg/Tag L-Thyroxin (T4, als Referenzarzneimittel) oder 2,1 g/kg/Tag YJT für 4 Wochen (Behandlung). 2) (Abb. 1a). Im Verlauf des Experiments wurden die Körpermasse (±0,1 g) und die Nahrungsaufnahme überwacht. Am Ende des Versuchszeitraums wurde von jeder Ratte frischer Kot gesammelt, in flüssigem Stickstoff eingefroren und zur DNA-Extraktion bei –80 °C gelagert. Blutproben wurden aus der Infraorbitalvene entnommen und dann 30 Minuten lang bei 1500 × g zentrifugiert, um Serum zu erhalten. Nach der Behandlung wurden die Ratten 12 Stunden lang nüchtern gehalten und unter Narkose durch die Verabreichung von Zoletil® (Tiletamin-Zolazepam, Virbac, Carros, Frankreich) und Rompun® (Xylazin-Hydrochlorid, Bayer, Leverkusen, Deutschland) gemäß einer früheren Studie getötet Protokoll46. Von jeder Ratte wurde der Blinddarminhalt gesammelt, in flüssigem Stickstoff eingefroren und für das CMT-Experiment bei –80 ° C gelagert. Der Dünndarm wurde herausgeschnitten, in flüssigem Stickstoff eingefroren und für nachfolgende Messungen bei –80 °C gelagert.

Experiment 2 durch CMT sollte die Rolle der Darmmikrobiota bei der Vermittlung der Auswirkungen von YJT auf Tb, Genexpression und Serummetaboliten bei Ratten mit PTU-induzierter Hypothyreose untersuchen. Die andere Gruppe von Ratten, die die iButton-Implantation erhielten, wurde nach einer Erholungsphase von einer Woche in fünf Gruppen aufgeteilt (Abb. 4a). Für die Schein-CMT erhielten die Empfängerratten während des Experiments eine intragastrische Sonde mit 500 μl steriler phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS, Vehikel) und wurden als Vehikelgruppe benannt. Den anderen 4 Gruppen wurde einmal täglich ein Antibiotika-Cocktail (100 mg/kg Streptomycin, 200 mg/kg Ampicillin, 200 mg/kg Neomycin, 200 mg/kg Metronidazol und 100 mg/kg Vancomycin) über eine Magensonde verabreicht (500 μl). pro Tag) für 7 Tage47. Diese mit Antibiotika behandelten Ratten wurden dann nach dem Zufallsprinzip mit der Blinddarmmikrobiota von mit PTU, YJT + PTU und T4 + PTU behandelten Spendern und Kontrollspendern über eine intragastrische Sonde (500 μl pro Tag) für 3 Tage in der Woche (kontinuierlich) übertragen für 3 Wochen) und als CMTPTU, CMTYJT, CMTT4 bzw. CMTCon bezeichnet (Abb. 4a). Frischer Kot wurde gesammelt, in flüssigem Stickstoff eingefroren und zur späteren DNA-Extraktion bei –80 ° C gelagert. Der Dünndarm und das BAT wurden ebenfalls in flüssigen Stickstoff getaucht und zur weiteren Analyse bei –80 °C gelagert.

Der Inhalt des Blinddarms wurde von den mit PTU, YJT + PTU und T4 + PTU behandelten Gruppen und den Kontrollgruppen in Exp. gesammelt. 1 bzw. Diese Blinddarminhalte (200 mg) von 3 Spendern jeder Gruppe wurden kombiniert, in 2 ml sterilem PBS verdünnt, 15 s lang homogenisiert und zentrifugiert (500 × g, 4 °C, 5 min), um große Nahrungsreste zu entfernen37,48, 49. Anschließend wurde den Empfängerratten eine 500-μl-Suspension per Magensonde verabreicht (Versuch 2). Für die Schein-CMT (Vehikelgruppe) erhielten die Ratten an denselben Tagen wie die CMT-Gruppen eine intragastrische Sonde mit 500 μl sterilem PBS, um dem Stress der Sondenmanipulation gerecht zu werden.

Wir verwendeten eine nicht-invasive, kontinuierliche Längsschnittüberwachung der Kern-Tb im physiologischen Kontext49,50. Kurz gesagt, Thermochron iButton, DS1922L-F5# (mit einer Genauigkeit von 0,0625 °C) wurde so programmiert, dass es eine Woche nach der Implantation in 30- oder 60-minütigen Abständen mit der Aufzeichnung von Tb beginnt, und wurde dann zur Wasserdichtigkeit mit einer dünnen Schicht Paraffinwachs überzogen ( Verhältnis 3:1). Der iButton wurde unter Vollnarkose (durch Inhalation von 3–5 % Isofluran) chirurgisch in die Bauchhöhle implantiert. Nach der Operation wurde jedes Tier in seinen Heimkäfig zurückgebracht und konnte sich eine Woche lang erholen. Am Ende des Experiments wurde der Logger vom Tier entfernt und alle Aufzeichnungen wurden mit der OneWireViewer-Software gelesen.

Die Glukosetoleranz wurde anhand einer allgemeinen Methode ermittelt, die in früheren Studien51 beschrieben wurde. Kurz gesagt, am 30. Tag des Experiments wurden den Ratten im Fastenzustand (12 Stunden) 2 g/kg Körpermasse einer sterilisierten wässrigen Glucoselösung oral verabreicht (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA). Anschließend wurden durch einen kleinen Kratzer Blutproben aus den Schwänzen der Ratte entnommen und die Glukosewerte mit einem Blutzuckermessgerät (Accu-Chek Active; Roche Diagnostics GmbH, Mannheim, Deutschland) bei 0, 15, 30, 60 und 120 bestimmt min nach Glukoseverabreichung.

Wir verwendeten Enzymimmunoassay-Kits (ELISA), um die Spiegel im Serum abzuschätzen, einschließlich TSH (CSB-E05115r), freiem Trijodthyronin (freies T3, CSB-E05076r), Thyroxin (T4, CSB-E05082r), GLP-1 (CSB-E08117r), TNF-α (CSB-E11987r), Ghrelin (CSB-E09816r) und LPS (CSB-E14247r) gemäß den Empfehlungen des Herstellers (Cusabio, Wuhan, China). Die detaillierte Methode für GLP-1-Assays als Beispiel war wie folgt52,53. Das Serum wurde zunächst mit inaktivierter Dipeptidylpeptidase behandelt, die zuvor auf die Oberfläche einer Mikroplatte aufgetragen wurde, und 2 Stunden lang bei 37 °C inkubiert. Ein zweiter, mit Biotin konjugierter Antikörper, der spezifisch für die Bindung an GLP-1 ist, wurde der Mikroplatte hinzugefügt und die Inkubation dauerte 1 Stunde bei 37 °C. Anschließend wurde die Avidin-konjugierte Meerrettichperoxidase in die Vertiefungen gegeben und eine weitere Stunde bei 37 °C inkubiert. Nach dem Waschen wurde eine Substratlösung in die Vertiefungen gegeben und die Farbe entwickelte sich proportional zur Menge der GLP-1-Bindung im ersten Schritt. Die Absorption wurde mit einem ELISA-Lesegerät (TECAN Spark, Greenmate Biotech Co, Schweiz) bei 450 nm gemessen. Die Intra- und Inter-Assay-CVs lagen bei den Kits für freies T3 und T4 bei <15 %, bei anderen Kits lagen die Intra- und Inter-Assay-CVs bei <8 % bzw. <10 %.

Die Gesamt-RNA wurde aus dem BAT und dem Dünndarm unter Verwendung von Trizol-Reagenzien (Bioline Reagent, London, UK) gemäß den Anweisungen des Herstellers extrahiert. Die Gesamt-RNA wurde durch Messung der optischen Dichten mit einem Nanotropfen-Spektrophotometer (Implen, München, Deutschland) quantifiziert. cDNA wurde durch reverse Transkription von 1 μg extrahierter RNA unter Verwendung eines Oligo-(dT) 18-Primers (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) und eines RT PreMix-Kits (Bioneer, Daejeon, Korea) synthetisiert. Die Echtzeit-PCR wurde auf einem Light Cycler480TM-Gerät (Roche Applied Science, Basel, Schweiz) in einer 96-Well-Platte unter Verwendung eines SYBR® Green Echtzeit-PCR-Mastermix (Toyobo, Tokio, Japan) und spezifischer Primer-Sets für verschiedene durchgeführt Gene (Ergänzungstabelle 6). Die relative Genexpression wurde mit der 2−ΔΔCt-Methode54 berechnet, die gegen Glyceraldehyd-3-Phosphatase-Dehydrogenase (GAPDH) normalisiert wurde.

Frisches Ileumgewebe wurde in einer 4%igen Paraformaldehydlösung fixiert. Nach dem Einbetten in Paraffinwachs wurden die Proben mit einem Leica RM2235-Mikrotom (Leica Microsystems, Nussloch, Deutschland) seriell bei 4 μm geschnitten und mit Hämatoxylin-Eosin angefärbt. Die Schnitte wurden unter dem Lichtmikroskop (BX61 Olympus, Tokio, Japan) bei 40-facher Vergrößerung beobachtet. Bilder des Ileums wurden mit einer Digitalkamera (Olympus) aufgenommen und auf einem an das Mikroskop angeschlossenen Computer angezeigt. Die histologischen Parameter wie Zottenhöhe und Kryptentiefe in den Gewebeschnitten wurden mit der ImageJ-Software (Bethesda, MD, USA)51,55,56 analysiert.

Die Gesamt-DNA wurde aus Stuhlpellets mit dem QIAamp® Fast DNA Stool Kit (Deutschland) gemäß den Protokollen des Herstellers extrahiert. Die Qualität und Quantität der DNA wurde mit einem Nanotropfen-Spektrophotometer (Implant, München, Deutschland) durch Messung des A260/A280-Verhältnisses nachgewiesen. Für die PCR-Amplifikation wurden nur DNAs mit einem A260/A280-Verhältnis von 1,8–2,0 verwendet. Die hypervariablen Regionen V3–V4 des 16 S-rRNA-Gens wurden unter Verwendung von zwei Universalprimern (341F–805 R) amplifiziert (Ergänzungstabelle 7, 8)37. Für jede DNA-Probe wurde eine PCR-Analyse in dreifacher Ausfertigung im Thermocycler-System (MiniAmp™ Thermal Cycler, Thermo Fisher) durchgeführt. Die PCR-Produkte wurden mittels Elektrophorese in 1 % (Gew./Vol.) Agarosegelen in Tris-, Borsäure- und Ethylendiamintetraessigsäure-Puffer, gefärbt mit Ethidiumbromid, überprüft und unter ultraviolettem Licht sichtbar gemacht. Die PCR-Produkte wurden mit einem QIAamp® Fast PCR Purification Kit (Deutschland) nach Herstellerangaben gereinigt und gepoolt. Anschließend wurde die Sequenzierung auf einem Illumina HiSeq 2500 durchgeführt. Der 16-S-Sequenz-Paired-End-Datensatz wurde zusammengefügt und die Qualität wurde mit der FLASH-Methode gefiltert57. Nach der Sequenzierung führten wir alle Sequenzierungsanalysen mit QIIME2 gemäß dem QIIME-Tutorial (http://qiime.org/) mit einigen modifizierten Methoden durch. Die Zeilensequenzen wurden verbunden und ausgewählt (Tags von geringer Qualität und Chimären, die die Längenanforderung nicht erfüllten, wurden entfernt).

Die Daten zur Nahrungsaufnahme und zur Organmasse wurden durch eine Einweg-Kovarianzanalyse (ANCOVA) mit der Körpermasse als Kovariate analysiert. Serumhormone, Tb und andere Daten der mRNA-Expression wurden durch einseitige Varianzanalyse (ANOVA) analysiert. Signifikante Gruppenunterschiede wurden mithilfe von Post-hoc-Analysen und LSD-Tests (Least Significant Difference) weiter bewertet, wenn die Haupteffekte signifikant waren und sofern erforderlich. Für alle statistischen Analysen wurde die Software SPSS 17.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) verwendet. Die Ergebnisse werden als Mittelwert ± SEM dargestellt und ein P-Wert < 0,05 wurde als signifikant angesehen. Zur Erstellung von Diagrammen wurde GraphPad Prism 7.04 (GraphPad, San Diego, CA, USA) verwendet.

In Anlehnung an die vorherigen Methoden mit entsprechenden Modifikationen48 haben wir den Reichtum und die Vielfalt der Bakteriengemeinschaft (α-Diversität) für Chao 1, die beobachteten ASVs, den Shannon-Index und den PD-Gesamtbaum bewertet. Die β-Diversität wurde durch PCoA auf der Grundlage der Bray-Curtis-Unähnlichkeit der ASV-Häufigkeiten geschätzt, und statistische Unterschiede wurden durch permutationelle multivariate Varianzanalyse (PERMANOVA) bestimmt. Die spezifischen Bakterien wurden über STAMP58 identifiziert und signifikante Gruppenunterschiede in der relativen Bakterienhäufigkeit wurden durch einfaktorielle ANOVA und bei Bedarf durch LSD-Tests untersucht. Wir haben die LDA-Effektgröße in Verbindung mit der LEfSe-Methode verwendet, um die Unterschiede in mikrobiellen Gemeinschaften anhand eines LDA-Score-Schwellenwerts von 2 zu bewerten. Venn-Diagramme wurden mit jvenn59 erstellt.

Weitere Informationen zum Forschungsdesign finden Sie in der mit diesem Artikel verlinkten Nature Research Reporting Summary.

Die Rohdaten der 16 S rRNA-Gen-Amplikonsequenz sind im NCBI Sequence Read Archive unter der Zugangsnummer PRJNA938178 verfügbar.

Die Codes, die bei der Sequenzierung und Analyse des 16 S-rRNA-Gen-Amplikons verwendet wurden, sind in der Zusatzinformationsdatei verfügbar.

Mullur, R., Liu, YY & Brent, GA Schilddrüsenhormonregulierung des Stoffwechsels. Physiol. Rev. 94, 355–382 (2014).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Terrien, J., Perret, M. & Aujard, F. Hypothyreose verleiht Toleranz gegenüber zerebraler Malaria. Wissenschaft. Adv. 8, eabj7110 (2022).

Artikel Google Scholar

Singh B., Sundar S., Shukla A. Pflanzliche Arzneimittel gegen Schilddrüsenerkrankungen bei der Behandlung endokriner und metabolischer Störungen mit pflanzlichen Arzneimitteln. IGI Global 256–277 (2021).

Udovcic, M., Pena, RH, Patham, B., Tabatabai, L. & Cancer, A. Hypothyreose und das Herz. Methodist DeBakey Cardiovasc. J. 13, 55–59 (2017).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Ke, LQ, Hu, Y., Yang, K. & Tong, N. Chinesische Kräutermedizin gegen Hypothyreose. Cochrane-Datenbanksystem. Rev. 12, CD008779 (2015).

Google Scholar

Hwang, JH et al. Therapeutische Wirkungen der Akupunktur mit MOK, einem Polykräutermedikament, auf PTU-induzierte Hypothyreose bei Ratten. Exp. Dort. Med. 16, 310–320 (2018).

PubMed PubMed Central Google Scholar

Kim SJ, Kim DC Auswirkungen von Jaeumkanghwa-tang auf die durch Propylthiouracil (PTU) induzierte Hypothyreose bei Ratten. J. Orient. Obstet. Gynäkologie. 27 (2014).

Song, H. et al. Die traditionelle chinesische Medizin Li-Zhong-Tang beschleunigt die Heilung von Indomethacin-induzierten Magengeschwüren bei Ratten, indem es den TLR-2/MyD88-Signalweg beeinflusst. J. Ethnopharmacol. 259, 112979 (2020).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Gilbert, JA et al. Aktuelles Verständnis des menschlichen Mikrobioms. Nat. Med. 24, 392–400 (2018).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Acharya, C. & Bajaj, JS Chronische Lebererkrankungen und das Mikrobiom – wir übertragen unser Wissen über die Darmmikrobiota auf die Behandlung chronischer Lebererkrankungen. Gastroenterologie 160, 556–572 (2021).

Artikel PubMed Google Scholar

Cayres, LCF et al. Erkennung von Veränderungen der Darmmikrobiota und der Darmpermeabilität bei Patienten mit Hashimoto-Thyreoiditis. Vorderseite. Immunol. 12, 579140 (2021).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Fröhlich, E. & Wahl, R. Mikrobiota und Schilddrüseninteraktion bei Gesundheit und Krankheit. Trends Endokrinol. Metab. 30, 479–490 (2019).

Artikel PubMed Google Scholar

Su, Klin. Wissenschaft. 134, 1521–1535 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Chang, CJ et al. Ganoderma lucidum reduziert Fettleibigkeit bei Mäusen, indem es die Zusammensetzung der Darmmikrobiota moduliert. Nat. Komm. 6, 7489 (2015).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Zhang, R., Gao, X., Bai, H. & Ning, K. Traditionelle chinesische Medizin und Darmmikrobiom: ihre jeweiligen und gemeinsamen Auswirkungen auf die Gesundheitsversorgung. Vorderseite. Pharm. 11, 538 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Kim, SS, Kim, JH, Shin, HK & Seo, CS Gleichzeitige Analyse von sechs Verbindungen in Yijin-tang mittels HPLC-PDA. Kraut. Formel-Sci. 21, 71–79 (2013).

Artikel Google Scholar

Holscher, HD Ballaststoffe und Präbiotika sowie die gastrointestinale Mikrobiota. Darmmikroben 8, 172–184 (2017).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Cannon, B. & Nedergaard, J. Brown Fettgewebe: Funktion und physiologische Bedeutung. Physiol. Rev. 84, 277–359 (2004).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Scheele, C. & Wolfrum, C. Brown Fett-Crosstalk in der Gewebeplastizität und im menschlichen Stoffwechsel. Endokr. Rev. 41, 53–65 (2020).

Artikel PubMed Google Scholar

Lauritano, EC et al. Zusammenhang zwischen Hypothyreose und bakterieller Überwucherung im Dünndarm. J. Clin. Endokrinol. Metab. 92, 4180–4184 (2007).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Virili, C. & Centanni, M. Beeinflusst die Zusammensetzung der Mikrobiota die Homöostase der Schilddrüse? Endocrine 49, 583–587 (2015).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Mu, C., Yang, Y. & Zhu, W. Crosstalk zwischen den Immunrezeptoren und der Darmmikrobiota. Curr. Proteinpeptid Wissenschaft. 16, 622–631 (2015).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Gabanyi, I. et al. Die bakterielle Wahrnehmung über neuronales Nod2 reguliert Appetit und Körpertemperatur. Wissenschaft 376, eabj3986 (2022).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Yu et al. Für die Erkennung von Bakterien ist eine Palmitoylierung von NOD1 und NOD2 erforderlich. Wissenschaft 366, 460–467 (2019).

Artikel PubMed Google Scholar

Anhê, FF, Barra, NG, Cavallari, JF, Henriksbo, BD & Schertzer, JD Die metabolische Endotoxämie wird durch die Art des Lipopolysaccharids bestimmt. Zellvertreter. Rev. 36, 109691 (2021).

Artikel PubMed Google Scholar

Yu, J. & Koenig, RJ Regulation der Hepatozyten-Thyroxin-5´-Deiodinase durch T3 und Kernrezeptor-Koaktivatoren als Modell des Sick-Euthyroid-Syndroms. J. Biol. Chem. 275, 38296–38301 (2000).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Ishaq, HM et al. Molekulare Abschätzung der Veränderung der mikrobiellen Zusammensetzung des Darms bei Patienten mit Hashimoto-Thyreoiditis. Biomed. Pharmakotherapeut. 95, 865–874 (2017).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Fekete, C. et al. Die durch bakterielles Lipopolysaccharid (LPS) induzierte Typ-2-Iodthyronin-Deiodinase (D2)-Aktivierung im mediobasalen Hypothalamus (MBH) ist unabhängig vom LPS-induzierten Abfall der Schilddrüsenhormonspiegel im Serum. Gehirnres. 1056, 97–99 (2005).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Khakisahneh, S., Zhang, XY, Nouri, Z. & Wang, DH Eine mikrobielle Blinddarmtransplantation schwächt die durch Schilddrüsenüberfunktion induzierte Thermogenese bei mongolischen Rennmäusen. Mikro. Biotechnologie. 15, 817–831 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Fabiyi, DT & Fasanmade, AA Auswirkungen von Hypothyreose und exogenem Thyroxin auf die Magen-Darm-Organe von Ratten. Niger. J. Physiol. Wissenschaft. 30, 59–64 (2015).

PubMed Google Scholar

Marks, PA et al. Histondeacetylasen und Krebs: Ursachen und Therapien. Nat. Rev. Cancer 1, 194–202 (2001).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Liu, X. et al. Einfluss der Flavonoidaufnahme auf die zirkulierenden Adiponektin- und Leptinspiegel: Eine systematische Überprüfung und Metaanalyse randomisierter kontrollierter klinischer Studien. Phytother. Res. 36, 4139–4154 (2022).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Bamps, D., Vriens, J., de Hoon, J. & Voets, T. TRP-Kanalkooperation für Nozizeption: therapeutische Möglichkeiten. Annu Rev. Pharm. Toxicol. 61, 655–677 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Zou, J. et al. Die durch Ballaststoffe vermittelte Ernährung der Darmmikrobiota schützt vor ernährungsbedingter Fettleibigkeit, indem sie die IL-22-vermittelte Dickdarmgesundheit wiederherstellt. Cell Host Microbe 23, 41–53.e4 (2018).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Li, SS et al. Dauerhafte Koexistenz von Spender- und Empfängerstämmen nach fäkaler Mikrobiota-Transplantation. Wissenschaft 352, 586–589 (2016).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Juul, FE et al. Fäkale Mikrobiota-Transplantation bei primärer Clostridium-difficile-Infektion. N. engl. J. Med. 378, 2535–2536 (2018).

Artikel PubMed Google Scholar

Zhang, XY et al. Huddling verändert die Darmmikrobiota, um den Energiebedarf einer kleinen Säugetierart bei Kälteeinwirkung zu senken. Mikrobiom 6, 103 (2018).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Zhang, XY & Wang, DH Darmmikrobengemeinschaft und Wirtsthermoregulation bei kleinen Säugetieren. Vorderseite. Physiol. 13, 888324 (2022).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Münzker, J. et al. Funktionelle Veränderungen der Magenbypass-Mikrobiota reaktivieren thermogenes Fettgewebe und systemische Glukosekontrolle über intestinales FXR-TGR5-Übersprechen bei ernährungsbedingter Fettleibigkeit. Mikrobiom 10, 96 (2022).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Castellanos-Jankiewicz, A. et al. Hypothalamische Gallensäure-TGR5-Signalisierung schützt vor Fettleibigkeit. Zellmetabolismus 33, 1483–1492.e1410 (2021).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Gavva, N. et al. Der Vanilloidrezeptor TRPV1 wird in vivo tonisch aktiviert und ist an der Regulierung der Körpertemperatur beteiligt. J. Neurosci. 27, 3366–3374 (2007).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Sun, W. et al. Veränderungen der Genexpression von thermosensitiven transienten Rezeptorpotentialkanälen bei adipösen Mäusen. Zellbiol. Int. 41, 908–913 (2017).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Li, J. et al. Durch Probiotika modulierte Darmmikrobiota unterdrückt das Wachstum von hepatozellulärem Karzinom bei Mäusen. Proz. Natl. Acad. Wissenschaft. USA 113, E1306–E1315 (2016).

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Mariat, D. et al. Das Firmicutes/Bacteroidetes-Verhältnis der menschlichen Mikrobiota ändert sich mit dem Alter. BMC Mikrobiol. 9, 123 (2009).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Nair, AB & Jacob, S. Ein einfacher Praxisleitfaden für die Dosisumrechnung zwischen Tieren und Menschen. J. Basic Clin. Pharm. 7, 27–31 (2016).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Shin, NR et al. Chemisch oder chirurgisch induzierte Funktionsstörungen der Schilddrüse veränderten die Darmmikrobiota in Rattenmodellen. FASEB J. 34, 8686–8701 (2020).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Gheorghe, CE et al. Untersuchung der Kausalität bei der Transplantation fäkaler Mikrobiota bei Nagetieren: Anwendungen, Empfehlungen und Fallstricke. Gut Microbes 13, 1941711 (2021).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Nouri, Z., Zhang, XY, Khakisahneh, S., Degen, AA & Wang, DH Die Mikrobiota-Darm-Nieren-Achse vermittelt die Osmoregulation des Wirts bei einem kleinen Wüstensäugetier. NPJ Biofilms Microbiomes 8, 16 (2022).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Khakisahneh, S., Zhang, XY, Nouri, Z. & Wang, DH Darmmikrobiota und Wirtsthermoregulation als Reaktion auf Umgebungstemperaturschwankungen. mSystems 5, e00514–e00520 (2020).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Meyer, CW, Ootsuka, Y. & Romanovsky, AA Körpertemperaturmessungen zur metabolischen Phänotypisierung bei Mäusen. Vorderseite. Physiol. 8, 520 (2017).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Choi, Y. et al. Auswirkungen lebender und pasteurisierter Formen von Akkermansia aus dem menschlichen Darm auf Fettleibigkeit und Stoffwechselstörungen. Mikroorganismen 9, 2039 (2021).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Wu, W. et al. Der Ausschluss des Zwölffingerdarms allein reicht aus, um den Glukosestoffwechsel bei STZ-induzierten Diabetes-Ratten zu verbessern. Obes. Surg. 28, 3087–3094 (2018).

Artikel PubMed Google Scholar

Mohammed El Tabaa, M. et al. GLP-1 vermittelt die neuroprotektive Wirkung von Crocin gegen durch Zigarettenrauchen verursachte kognitive Störungen durch die Unterdrückung des HMGB1-RAGE/TLR4-NF-κB-Signalwegs. Int. Immunpharmakol. 110, 108995 (2022).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Schmittgen, TD & Livak, KJ Analyse von Echtzeit-PCR-Daten mit der vergleichenden CT-Methode. Nat. Protokoll. 3, 1101–1108 (2008).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Sureshkumar, S. et al. Die Einbeziehung des Stammes Lactobacillus salivarius zeigte einen positiven Effekt auf die Verbesserung der Wachstumsleistung, der fäkalen Mikrobiota und der immunologischen Reaktionen bei Hühnern. Bogen. Mikrobiol. 203, 847–853 (2021).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Zhang, X. et al. Die Modulation der Darmmikrobiota und Darmmetaboliten durch Lactulose verbessert die Loperamid-induzierte Verstopfung bei Mäusen. EUR. J. Pharm. Wissenschaft. 158, 105676 (2021).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Magoč, T. & Salzberg, SL FLASH: Schnelle Längenanpassung kurzer Lesevorgänge zur Verbesserung der Genomassemblierung. Bioinformatik 27, 2957–2963 (2011).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Parks, DH & Beiko, RG Identifizierung biologisch relevanter Unterschiede zwischen metagenomischen Gemeinschaften. Bioinformatik 26, 715–721 (2010).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Bardou, P., Mariette, J., Escudié, F., Djemiel, C. & Klopp, C. jvenn: ein interaktiver Venn-Diagramm-Viewer. BMC Bioinformatics 15, 293 (2014).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Referenzen herunterladen

Diese Studie wurde von der National Foundation of Korea (2021H1D3A2A01098426), der National Natural Science Foundation of China (32271575) und dem Hauptforschungsprogramm des Korea Food Research Institute (KFRI) unterstützt, das vom Ministerium für Wissenschaft und IKT finanziert wird (Fördernummer E0170600-06). ), ein Zuschuss des Korea Health Technology R&D Project durch das Korea Health Industry Development Institute (KHIDI), finanziert vom Ministerium für Gesundheit und Soziales der Republik Korea (HF20C0020) und durch das Brain Pool-Programm, finanziert vom Ministerium für Wissenschaft und IKT durch die National Research Foundation of Korea (NRF-2021H1D3A2A01098426). Wir danken Dr. Qing-Sheng Chi für seine hilfreichen Vorschläge zur Aufzeichnung der Körpertemperatur und Yura Choi, Mingyu Kim und Soo-Kyoung Lim für die Vorbereitung der Laboreinrichtungen während der Experimente. Wir danken auch Jianfeng Wang für die Hilfe bei der Analyse der 16 S-rDNA-Daten.

Diese Autoren trugen gleichermaßen bei: Saeid Khakisahneh und Xue-Ying Zhang.

Abteilung für Rehabilitationsmedizin der koreanischen Medizin, Dongguk-Universität, 814 Siksa-dong, Ilsandong-gu, Goyang-si, 10326, Republik Korea

Saeid Khakisahneh, Song-Yi Han und Hojun Kim

Staatliches Schlüssellabor für integriertes Management von Schädlingen und Nagetieren, Institut für Zoologie, Chinesische Akademie der Wissenschaften, Peking, 100101, China

Xue-Ying Zhang

CAS Center for Excellence in Biotic Interactions, Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Peking, 100049, China

Xue-Ying Zhang

Forschungsgruppe für Darmmikrobiome, Korea Food Research Institute, Wanju-gun, 245, Republik Korea

Eun-Ji Song & Young-Do Nam

Abteilung für Lebensmittelbiotechnologie, Korea University of Science and Technology, Wanju, Republik Korea

Eun-Ji Song & Young-Do Nam

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HK, XYZ und SK konzipierten die Studie und gestalteten die Experimente. SK führte die Experimente durch. SYH und EJS arbeiteten bei technischen Laborarbeiten zusammen. XYZ und SK analysierten die Daten. SK und XYZ haben das Originalmanuskript geschrieben. XYZ, HK und YDN haben das Manuskript überarbeitet. Alle Autoren haben das endgültige Manuskript gelesen und genehmigt. SK und XYZ haben gleichermaßen zu dieser Arbeit beigetragen.

Korrespondenz mit Young-Do Nam oder Hojun Kim.

Die Autoren legen keine Interessenkonflikte offen.

Anmerkung des Herausgebers Springer Nature bleibt hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten neutral.

Open Access Dieser Artikel ist unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License lizenziert, die die Nutzung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle angemessen angeben. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material Dritter in diesem Artikel sind in der Creative Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in der Quellenangabe für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn Material nicht in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Nutzung nicht durch gesetzliche Vorschriften zulässig ist oder über die zulässige Nutzung hinausgeht, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Urheberrechtsinhaber einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Sie http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nachdrucke und Genehmigungen

Khakisahneh, S., Zhang, XY., Han, SY. et al. Yijung-tang verbessert die Thermogenese und reduziert Entzündungen im Zusammenhang mit der Darmmikrobiota bei Ratten mit Schilddrüsenunterfunktion. npj Biofilms Microbiomes 9, 32 (2023). https://doi.org/10.1038/s41522-023-00396-2

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Eingegangen: 07. Januar 2023

Angenommen: 10. Mai 2023

Veröffentlicht: 03. Juni 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41522-023-00396-2

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