每個(gè)人身邊都有親戚朋友在遭受糖尿病的困擾嗎？你們有沒(méi)有想過(guò)，蜜蜂每天吃蜂蜜，為什么不能得糖尿??？

原來(lái)其“腸道菌”在其中起著十分重要的調(diào)節(jié)作用。

這種生物系統(tǒng)的突破性研究，不僅保護(hù)了蜜蜂，而且給我們?nèi)祟惖慕】祹?lái)了一個(gè)全新的視角。

張雪

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)校 講師

大家好，我是中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的張雪，今天我要講一個(gè)關(guān)于蜜蜂和糖尿病的故事。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上的每一個(gè) 11 一個(gè)人在幾秒鐘內(nèi)死于糖尿病引起的并發(fā)癥，而中國(guó)的糖尿病患者數(shù)量已經(jīng)超過(guò)1億。你身邊有沒(méi)有遭受糖尿病困擾的親戚朋友？

在糖尿病患者的飲食方面，最需要注意哪些問(wèn)題？ , 便是忌糖。

你們有沒(méi)有想過(guò)，蜜蜂每天吃蜂蜜，為什么不能得糖尿病？

事實(shí)上，蜜蜂是一種動(dòng)物昆蟲(chóng)，每個(gè)人都非常喜歡它。它不僅為我們提供美味的蜂蜜，也是一種特別重要的傳粉昆蟲(chóng)。蜜蜂超過(guò) 70% 農(nóng)作物傳粉，其傳粉經(jīng)濟(jì)效益超過(guò)了 3000 一億美元，沒(méi)有蜜蜂，我們的很多農(nóng)產(chǎn)品都會(huì)消失，所以保護(hù)蜜蜂，其實(shí)就是保護(hù)自己。

蜜蜂的傳粉生物學(xué)基礎(chǔ)之一是它的花粉和花蜜的特殊食物。它的食物含有各種碳水化合物，但花蜜中的糖含量甚至可以高達(dá) 70%，經(jīng)蜜蜂釀造后釀造成蜂蜜，經(jīng)過(guò)一次水分揮發(fā)后，其蜂蜜的含糖量可高達(dá) 80%。

給大家一個(gè)直觀的印象，我們實(shí)際上也在實(shí)驗(yàn)室里養(yǎng)蜜蜂，實(shí)驗(yàn)室里的蜜蜂吃什么？

我們會(huì)喂食 50% 科學(xué)家證實(shí)了50%的糖水。 蜜蜂更喜歡糖水，因?yàn)樘菨舛忍邥?huì)比較粘，所以不太喜歡。

所以我們要在實(shí)驗(yàn)室配備 30 如果是毫升糖溶液，則需要加入一半的糖，即 15 克那么多糖，不難想象它是很甜的。

比如人，還有一些常規(guī)的模式動(dòng)物，比如老鼠和果蠅。在長(zhǎng)期高糖飲食下，很容易導(dǎo)致新陳代謝紊亂，進(jìn)而導(dǎo)致肥胖、心血管疾病、糖尿病等疾病。那么為什么蜜蜂可以在不患糖尿病的情況下適應(yīng)如此高糖的飲食呢？

我很想先介紹一下蜜蜂的腸道菌，然后再回答這個(gè)問(wèn)題。

因?yàn)槊鄯洳粌H是一種重要的傳粉昆蟲(chóng)，也是一種非常重要的社會(huì)昆蟲(chóng)，它的腸道菌可以通過(guò)社會(huì)生活在世代中傳播，所以它的腸道菌和蜜蜂也有8000多萬(wàn)年的共同進(jìn)化歷史。在長(zhǎng)期的共同進(jìn)化過(guò)程中，腸道菌已經(jīng)形成了特殊的菌種，這在環(huán)境中是不存在的。

這些腸道菌主要種植在蜜蜂的后腸，相當(dāng)于我們的大腸。然后這些腸道菌種形成穩(wěn)定的菌群結(jié)構(gòu)，共同發(fā)揮一個(gè)功能，所以它們與蜜蜂形成了非常密切的互作關(guān)系。

蜜蜂的腸道菌對(duì)蜜蜂的某些食物降解起著十分重要的作用。我們知道蜜蜂也吃花粉?；ǚ鄹缓w維素、半纖維素、果膠等復(fù)雜的多糖大分子。事實(shí)上，蜜蜂和哺乳動(dòng)物不能自行降解這些大分子，這完全依賴腸道菌來(lái)降解它們。腸道菌也參與了蜜蜂的氨基酸、脂肪等代謝，腸道菌的這些代謝物可以控制蜜蜂的生長(zhǎng)、發(fā)育、免疫和行為。

既然腸道菌和蜜蜂有這么長(zhǎng)的共同進(jìn)化歷史，那么腸道菌在適應(yīng)蜜蜂食性變化和這種高糖飲食的過(guò)程中是否起著關(guān)鍵作用呢？

為了驗(yàn)證這個(gè)問(wèn)題，我們還在實(shí)驗(yàn)室的條件下建立了無(wú)菌蜜蜂模型，換句話說(shuō)，為什么要用無(wú)菌蜜蜂來(lái)清除蜜蜂的腸道菌呢？

因?yàn)槊鄯涫且环N社會(huì)動(dòng)物，它的腸道細(xì)菌是在成年人羽化后建立的，所以它在新羽化的時(shí)候，在蛹的時(shí)候，它屬于一個(gè)封閉的環(huán)境，它實(shí)際上沒(méi)有腸道細(xì)菌。羽化后，它通過(guò)社會(huì)性生活、哺乳、整理，或從腸道環(huán)境中的糞便細(xì)菌建立腸道細(xì)菌群。

那么我們就想知道這種腸道菌是否適應(yīng)了它的高糖飲食，以及它的代謝調(diào)節(jié)，我們就選擇一個(gè)極端的環(huán)境。

因?yàn)闊o(wú)菌蜜蜂很容易得到，所以我們來(lái)看看無(wú)菌蜜蜂是否會(huì)影響這些無(wú)菌的生長(zhǎng)代謝表，所以我們只是利用這種蜜蜂的天然無(wú)菌系統(tǒng)來(lái)構(gòu)建一個(gè)實(shí)驗(yàn)。

我們可以看到這種透明的，類似于飯盒，里面是蛹階段挖出來(lái)的蟲(chóng)子。我們可以看到它是不動(dòng)的。我們把這種蟲(chóng)子放在一邊。 35 ℃培養(yǎng)箱進(jìn)行培養(yǎng) 2~3 天啊，然后它就變成了這只羽化蜜蜂，然后我們把這只羽化蜜蜂放在這個(gè)無(wú)菌的盒子里，喂它滅菌的花粉和無(wú)菌的糖水，這樣每個(gè)人都可以形成一個(gè)無(wú)菌的飼養(yǎng)系統(tǒng)。得到的是一只無(wú)菌蜜蜂。

無(wú)菌蜜蜂，我們一方面可以繼續(xù)在無(wú)菌條件下培養(yǎng)，然后得到一個(gè)無(wú)菌蜜蜂的物種，然后作為我們的對(duì)照組，然后我們就可以得到一個(gè)完整的腸道菌群。

一般來(lái)說(shuō)，我們用蜜蜂若蟲(chóng)的腸道給它一個(gè)均勻的漿料，然后攪拌它的食物，然后只喂它一只蜜蜂，相當(dāng)于做了一個(gè)人糞菌移植的實(shí)驗(yàn)，這樣這只無(wú)菌蜜蜂就可以建立它的天然腸道菌群。

如果沒(méi)有腸道菌群，我們還會(huì)發(fā)現(xiàn)蜜蜂也會(huì)得糖尿病。

人類糖尿病的主要表現(xiàn)是什么？就是高血糖，所以糖尿病患者要經(jīng)常用血糖儀來(lái)監(jiān)測(cè)血糖的含量，所以我們也給蜜蜂做了同樣的檢測(cè)，就是從它的胸部和腹部體節(jié)中提取血淋巴來(lái)檢測(cè)糖的含量，然后發(fā)現(xiàn)真正無(wú)菌的蜜蜂的血糖含量明顯高于正常菌群的蜜蜂。

此外，我們還給蜜蜂喂了我們?nèi)斯そㄔ斓哪M天然菌群，還發(fā)現(xiàn)確菌群的定植，可顯著降低無(wú)菌蜜蜂的血糖含量。

我們知道，其實(shí)對(duì)于一個(gè)人來(lái)說(shuō)，他的血糖一天就變了，比如飯前飯后就不一樣了。所以我們?nèi)メt(yī)院做糖尿病檢查，醫(yī)生可以讓我們做糖耐量檢查。換句話說(shuō)，晚上空腹后，我們可以喝一大杯葡萄糖水，然后測(cè)量飲用糖水前后的血糖含量。因此，參考人類，我們還對(duì)蜜蜂進(jìn)行了糖耐量檢查。就是讓蜜蜂去饑餓 12 幾個(gè)小時(shí)后，只喂一定量的糖溶液來(lái)測(cè)量它的血糖含量，然后發(fā)現(xiàn)它是無(wú)菌蜜蜂，也就是缺乏腸道菌群的蜜蜂。它的血糖含量明顯高于正常菌群中的蜜蜂，無(wú)論是在饑餓環(huán)境中還是吃糖水后。

我們知道糖尿病的分析主要分為一型和二型糖尿病。一型糖尿病主要是胰島素分泌不足引起的，二型糖尿病是胰島素阻抗引起的。蜜蜂有多少型糖尿??？

因此，我們還測(cè)量了蜜蜂大腦中的胰島素樣肽基因表達(dá)，發(fā)現(xiàn)無(wú)菌蜜蜂大腦中的胰島素表達(dá)不足。如果胰島素表達(dá)分泌不足，你的體細(xì)胞將無(wú)法有效獲得葡萄糖，然后儲(chǔ)存一些新陳代謝和能量，這通常會(huì)導(dǎo)致一些瘦削的形狀。蜜蜂是這樣嗎？

對(duì)于蜜蜂來(lái)說(shuō)，我們無(wú)法通過(guò)它的大小來(lái)判斷它是否瘦。因?yàn)槊鄯涞哪c道菌主要種植在若蟲(chóng)期，成蟲(chóng)羽化后，它的大小已經(jīng)固定。然而，蜜蜂和其他昆蟲(chóng)有一個(gè)重要的能量?jī)?chǔ)存器官，那就是脂肪體，所以我們觀察了蜜蜂腹部的脂肪體，發(fā)現(xiàn)它們的脂肪體細(xì)胞數(shù)量明顯低于正常菌群蜜蜂。而且在單個(gè)脂肪體的脂細(xì)胞中，其脂肪儲(chǔ)存的脂滴數(shù)量也低于正常的有菌蜜蜂，這說(shuō)明無(wú)菌蜜蜂確實(shí)有一個(gè)瘦削的形狀。

那么，為什么有菌的蜜蜂不能得糖尿病呢？腸道菌怎樣調(diào)節(jié)其高糖適應(yīng)，以及胰島素的表現(xiàn)？

因此，我們還測(cè)量了無(wú)菌和正常菌群中的蜜蜂的腸道代謝物。我們發(fā)現(xiàn)這些不同的代謝物主要集中在重要的能量生成通道——三羧酸循環(huán)中，我們發(fā)現(xiàn)這只有細(xì)菌的蜜蜂可以通過(guò)反向三羧酸循環(huán)積累琥珀酸。琥珀酸是調(diào)節(jié)胰島素表達(dá)的重要物質(zhì)嗎？

我們給無(wú)菌蜜蜂喂了琥珀酸，發(fā)現(xiàn)喂了琥珀酸后，可以顯著激活其大腦中胰島素樣肽的表達(dá)，同時(shí)降低其血糖含量。此外，通過(guò)對(duì)這種腸道基因組的測(cè)序、腸道細(xì)菌的體外培養(yǎng)、單菌的種植等一系列驗(yàn)證，我們發(fā)現(xiàn)蜜蜂腸道中重要的乳桿菌主要產(chǎn)生這種琥珀酸。這種腸道的琥珀酸可以通過(guò)激活腸道上皮細(xì)胞的糖異生來(lái)控制大腦胰島素樣肽基因的表達(dá)，然后通過(guò)這種腸道腦軸來(lái)控制。因此，這種腸道細(xì)菌的機(jī)制在幫助蜜蜂適應(yīng)這種高糖飲食方面發(fā)揮了重要作用。

它給了我們?nèi)祟愡@些糖尿病什么樣的啟示？事實(shí)上，科學(xué)家們也發(fā)現(xiàn)，事實(shí)上，在人類中，有一種相似的腸道細(xì)菌來(lái)控制能量消耗的相關(guān)機(jī)制，然后他們發(fā)現(xiàn)，例如，經(jīng)常吃這種全麥面包或高纖維素飲食的人也會(huì)在腸道中積累琥珀酸，而琥珀酸是通過(guò)激活腸道糖異生來(lái)控制宿主葡萄糖的耐受性和胰島素的敏感性來(lái)控制的。通過(guò)這種類似的機(jī)制來(lái)控制整體的能量消耗。

事實(shí)上，蜜蜂和人類的腸道菌群有許多相似之處。首先，它們都是通過(guò)社交生活傳播的。例如，人們?cè)诔錾笸ㄟ^(guò)從母親和環(huán)境中獲得腸道菌，蜜蜂也是如此。它們是在羽化后通過(guò)社交行為和從蜂窩環(huán)境中獲得的，它們的種植位置是一樣的。如前所述，如果是人，主要種植在大腸。就是相當(dāng)于蜜蜂的后腸，所以它們的種植位置是一樣的，它們的相對(duì)構(gòu)成也是比較特殊的，而且這些腸道菌都和宿主有一定的共同進(jìn)化歷史，所以蜜蜂也被用來(lái)研究腸道菌與宿主之間的關(guān)系，以及影響疾病發(fā)展的腸道菌模式動(dòng)物。

現(xiàn)在我們已經(jīng)把這只蜜蜂建成了一種疾病模型，包括代謝、消化和各種神經(jīng)疾病。

除了對(duì)蜜蜂代謝和生理進(jìn)行調(diào)節(jié)外，腸道菌實(shí)際上對(duì)蜜蜂的各種行為也起到了很大的調(diào)節(jié)作用。

首先，在產(chǎn)卵的過(guò)程中，蜂王會(huì)在特定的位置產(chǎn)生，因?yàn)榉渫踉诤笃诒裙し浯?，在它的發(fā)育過(guò)程中，它總是從幼蟲(chóng)身上吃王漿，但對(duì)于工蜂來(lái)說(shuō)，它只吃一段時(shí)間的王漿，所以它們的成分是不同的。其次，在發(fā)育過(guò)程中，它會(huì)受到包括信息素在內(nèi)的蜂窩等各種激素的控制。這種信息素可以抑制工蜂生殖系統(tǒng)的發(fā)育，所以也有一定的效果。

所以這是一種多方面的結(jié)果，工蜂和蜂王，它的腸道菌是不同的，那么腸道菌是否影響了這種分化？有一些早期的大致實(shí)驗(yàn)，將蜂王的腸道菌和工蜂的腸道菌喂給剛羽化的工蜂，也就是我們所說(shuō)的無(wú)菌蜂。如果我們發(fā)現(xiàn)這種蜂是為這種蜂王的腸道菌種植的，它的壽命會(huì)比這種工蜂腸道菌種植的蜜蜂長(zhǎng)。這可能是由于腸道菌的作用。腸道菌對(duì)其類型分化有決定性作用嗎？影響因素有很多。比如蜜蜂在蜂窩里，工蜂分為養(yǎng)蜂和養(yǎng)蜂。然后我們發(fā)現(xiàn)養(yǎng)蜂和養(yǎng)蜂是不一樣的，它的腸道菌群組成也不一樣，這種腸道菌很可能在養(yǎng)蜂向養(yǎng)蜂的轉(zhuǎn)化中起到了重要的作用。

而且腸道菌可以調(diào)節(jié)蜜蜂的學(xué)習(xí)記憶能力，事實(shí)上，腸道菌對(duì)于同巢蜜蜂之間的相互識(shí)別也起著非常重要的作用。

對(duì)于蜜蜂來(lái)說(shuō)，因?yàn)樗鼈兪巧鐣?huì)動(dòng)物，它們也有這種社會(huì)行為障礙?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，它們是社會(huì)行為障礙蜜蜂，類似于人類抑郁癥的調(diào)節(jié)基因通道。因此，這證明人類和蜜蜂實(shí)際上有相似的分子機(jī)制來(lái)調(diào)節(jié)社會(huì)行為，所以蜜蜂也可以用來(lái)研究腸道細(xì)菌對(duì)這種社會(huì)行為和神經(jīng)紊亂模型的研究。

事實(shí)上，我們的團(tuán)隊(duì)也建立了蜜蜂自閉癥的疾病模型。我們發(fā)現(xiàn)，將自閉癥兒童的腸道菌種植給蜜蜂也會(huì)導(dǎo)致蜜蜂學(xué)習(xí)記憶行為的下降。

隨后，隨著這些血淋巴代謝物的變化，尤其是一些氨基酸代謝物，我們知道這些氨基酸是一種遞質(zhì)的前體，尤其是我們也發(fā)現(xiàn)，一種重要的色氨酸和一種遞質(zhì)前體也發(fā)生了顯著的變化，這表明這種氨基酸代謝可能在自閉癥的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

我們把無(wú)菌蜜蜂作為一種模型，把人類來(lái)源的菌群不是蜜蜂的，而是人類來(lái)源的。它們通過(guò)代謝對(duì)蜜蜂的一些生理產(chǎn)生了影響，產(chǎn)生了像人類一樣的自閉癥形狀，降低了學(xué)習(xí)和記憶的能力。也就是說(shuō)，雖然不是蜜蜂的腸道菌群，但是這個(gè)菌群中產(chǎn)生了一些物質(zhì)，使得蜜蜂有一個(gè)和人類一樣的自閉癥形狀。事實(shí)上，我們還在繼續(xù)這樣做。

回到蜜蜂和糖尿病的一個(gè)問(wèn)題，是因?yàn)槲覀冊(cè)?jīng)用無(wú)菌蜜蜂做過(guò)實(shí)驗(yàn)，所以大家肯定會(huì)問(wèn)，這種無(wú)菌蜜蜂存在于大自然中嗎？天然蜜蜂會(huì)得糖尿病嗎？我們說(shuō)自然界沒(méi)有無(wú)菌蜜蜂，因?yàn)楣し溆鸹?，它?huì)通過(guò)各種各樣的腸道細(xì)菌從蜂窩中獲得，比如糞便的傳播、哺乳行為和整理行為，以及各種社會(huì)生活。

但蜜蜂卻面臨著各種環(huán)境的脅迫，在這種環(huán)境的脅迫下，還可能導(dǎo)致其腸道菌群紊亂，從而導(dǎo)致其糖尿病表型。

而且事實(shí)上也是如此，事實(shí)上，蜜蜂正面臨著各種各樣的環(huán)境脅迫。

本世紀(jì)初，蜜蜂物種崩潰綜合征爆發(fā)，導(dǎo)致年均近一年。 50% 蜂群的損失。事實(shí)上，蜜蜂種群的數(shù)量正在嚴(yán)重減少，但目前還沒(méi)有證明蜜蜂物種崩潰綜合征的原因。然而，科學(xué)家們普遍認(rèn)為，各種環(huán)境毒性物質(zhì)，如抗生素濫用引起的環(huán)境殘留物、滅草劑和農(nóng)藥在田間的廣泛使用，都是蜜蜂物種崩潰綜合征的重要原因。

接下來(lái)，我們實(shí)際上是為了驗(yàn)證抗生素對(duì)蜜蜂的影響。我們還在天然蜂場(chǎng)對(duì)蜜蜂進(jìn)行了相當(dāng)環(huán)境的抗生素治療。發(fā)現(xiàn)抗生素治療后，即使用少量抗生素治療，也不會(huì)影響腸道菌種的數(shù)量，但會(huì)導(dǎo)致腸道菌群結(jié)構(gòu)的不可逆破壞。這種破壞改變了腸道菌的代謝功能，然后可能通過(guò)這種胰島素來(lái)控制。以及能量消耗的調(diào)節(jié)，影響了蜜蜂行為分工的轉(zhuǎn)化，所以我們也監(jiān)測(cè)了蜂窩中采集的蜜蜂數(shù)量。發(fā)現(xiàn)抗生素治療后，蜂窩中采集的蜜蜂數(shù)量明顯減少，甚至導(dǎo)致采集的蜜蜂數(shù)量消失。

所以換句話說(shuō)，抗生素處理會(huì)影響蜜蜂采集蜂行為分工的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而影響整個(gè)蜂窩的維護(hù)。

抗生素抗性實(shí)際上是本世紀(jì)我們?nèi)祟惷媾R的最重要的公共衛(wèi)生問(wèn)題之一。它每年會(huì)導(dǎo)致數(shù)百萬(wàn)人死亡。事實(shí)上，這種抗生素對(duì)中國(guó)蜜蜂的影響非常嚴(yán)重。

我們?cè)缙趤?lái)自我們國(guó)家 14 蜜蜂在各省市地區(qū)采樣，發(fā)現(xiàn)抗生素抗性基因在蜜蜂腸道內(nèi)大量積累，我們對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)鑒定。 78 種 、37 抗生素抗性基因，而抗生素抗性基因，不僅可以威脅蜜蜂的健康，而且這種天然的昆蟲(chóng)，以及這種天然的野生動(dòng)物，它也可以作為抗性基因的池塘，比如蜜蜂通過(guò)蜂產(chǎn)品和傳粉，抗性基因也可以再次傳遞給我們?nèi)祟?，因此也是?duì)人類健康的威脅。

因此，綜上所述，蜜蜂為我們生產(chǎn)各種各樣的蜂產(chǎn)品，然后為我們的農(nóng)作物傳播粉末，以確保全球糧食安全。同時(shí)，蜜蜂也是研究腸道細(xì)菌和疾病的重要模型動(dòng)物。因此，保護(hù)蜜蜂是為了保護(hù)我們自己。這種抗生素的濫用正在威脅蜜蜂的健康，最終會(huì)作用于我們自己。

在保持蜜蜂正常生理代謝和行為的基礎(chǔ)上，腸道菌實(shí)際上可以為我們蜜蜂的健康干預(yù)和物種保護(hù)提供新的思路，包括益生菌和基因工程細(xì)菌的策略已經(jīng)應(yīng)用于蜜蜂?？股靥幚頊p少后，蜜蜂的新陳代謝和行為病變?cè)谔岣呙鄯涞目共∧芰Ψ矫姹憩F(xiàn)出一定的效果。

但我們要說(shuō)的是，提供一種高效、穩(wěn)定、可控的腸道細(xì)菌策略，還需要我們對(duì)腸道細(xì)菌群的相互作用機(jī)制，以及腸道細(xì)菌與宿主之間的相互作用關(guān)系，以及更深入的研究，我們將繼續(xù)在這個(gè)方向上努力，努力為蜜蜂的物種保護(hù)提供一些新的思路。 、新的方法和新的理論，謝謝。

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