肠道
微生物群在蜜蜂的激素调节和生长中起着重要作用，但其潜在机制尚不完全清楚。
2024年
8月26日，中国农业大学周欣、张雪共同通讯
在
PNAS
在线发表题为
“
Lactobacillus Firm-5-derived succinate prevents honeybees from having diabetes-like symptoms
”
的研究论文，
该研究表明FIRM-5乳
杆菌衍生的琥珀酸盐可以防止蜜蜂出现类似糖尿病的症状
。
该研究揭示了肠道微生物组如何调节蜜蜂能量代谢，强调了肠道微生物组通过超越营养补充的调节机制维持蜜蜂能量代谢稳态方面的关键重要性，这是一种昆虫独有的机制。
这些发现为破译肠道微生物组和蜜蜂宿主之间的分子串扰铺平了道路。
蜜蜂专以花蜜和花粉为食，这一独特的饮食构成了它们在生态功能和蜂蜜生产中不可替代的作用。然而，蜜蜂种群的减少令人担忧。蜜蜂饮食中的糖含量可高达60%（重量比），而在其他动物中，如果蝇，高糖饮食通常会导致类似糖尿病的症状。
调节动物代谢的高度保守机制涉及胰岛素通路，胰岛素通路是血糖摄取和利用的重要调节器，确保全身能量的稳态，并促进生长和发育。
此外，胰岛素通路还与宿主的多种生理特征密切相关，如寿命、生殖能力和抗压能力。
在人类中，胰岛素信号通路的异常与多种疾病有关，包括糖尿病、肥胖和癌症。在蜜蜂中，胰岛素样信号通路的干扰会导致饮食偏好变化以及觅食行为的改变。
令人惊讶的是，最近的研究发现，蜜蜂肠道微生物群的耗竭会削弱其胰岛素样信号通路，并同时改变代谢物谱，这可能会阻碍体重的增加，表明肠道微生物群在调节蜜蜂代谢方面发挥着重要作用。
然而，肠道细菌调节宿主胰岛素样肽和代谢的分子基础及机制仍不清楚。
肠道细菌来源的琥珀酸盐调节蜜蜂代谢的机制（图源自
PNAS
）
蜜蜂拥有一种专门的肠道微生物群，主要由五大核心细菌类群组成：
Gilliamella
、
Snodgrassella
、
Bifidobacterium
、
Lactobacillus
Firm-4和Lactobacillus Firm-5。
与许多动物体内的微生物群一样，蜜蜂的肠道微生物群在消化膳食多糖和随后利用过程中发挥关键作用，这可能对宿主有益。
例如，肠道细菌的发酵产物，如短链脂肪酸（SCFAs），已被认为是宿主胰岛素信号通路和能量稳态的重要调节剂；例如，由微生物降解膳食纤维产生的丙酸和丁酸可改善小鼠的体重和血糖控制。
与肠道微生物群定植的蜜蜂相比，肠道微生物群耗竭的蜜蜂在肠道和循环代谢物谱方面存在差异。然而，尚未阐明这些细菌代谢物是否对蜜蜂代谢产生调节作用。
基于以往的研究，研究人员迫切想揭示决定性的肠道代谢产物及其在肠道微生物群与蜜蜂宿主之间相互作用的分子机制。
该研究发现了肠道细菌的耗竭会导致蜜蜂头部胰岛素样肽基因（
ilp
）表达的减少，并伴随代谢综合征，这些症状类似于人类1型糖尿病：高血糖、脂质储存受损和代谢下降。通过肠道细菌的再接种，这些症状得到了缓解。
肠道代谢产物分析显示，乳酸杆菌Firm-5产生的琥珀酸在激活
ilp
基因表达和调节蜜蜂代谢方面起到了决定性作用。
值得注意的是，琥珀酸通过刺激肠道糖异生来调节宿主
ilp
基因的表达，这一机制与人类相似。
该研究提供了肠道代谢产物在调节宿主代谢中的作用证据，并有助于理解肠道微生物群与蜜蜂宿主之间的相互作用。
参考消息：
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2405410121#sec-2
