综述:自然界的糖代谢蓝图:将蜜蜂和蚂蚁策略转化为人类糖尿病疗法

【字体: 时间:2025年06月08日 来源:Diabetology & Metabolic Syndrome 3.4

编辑推荐:

  这篇综述创新性地探讨了社会性昆虫(蜜蜂和蚂蚁)应对高糖饮食的代谢适应机制(如海藻糖代谢、胰岛素样肽ILPs、脂动激素AKH),及其在糖尿病治疗中的转化潜力。文章系统比较了昆虫与人类糖代谢差异,提出生物工程(如益生菌改造、基因编辑)和天然化合物(如蟋蟀糖胺聚糖GbG)的应用前景,同时强调跨学科研究需解决的技术与伦理挑战。

  

全球糖尿病负担与治疗困境

糖尿病(DM)作为全球健康挑战,患者数量预计2045年达7亿。当前治疗手段如磺脲类药物和SGLT2抑制剂虽能控制血糖,却无法根治胰岛素抵抗和氧化应激等核心病理机制。而社会性昆虫的代谢奇迹——蜜蜂和蚂蚁以高糖饮食(花蜜、蜜露)为主食却无代谢紊乱,为人类提供了全新研究范式。

昆虫的代谢魔法:酶与激素的精密协作

蜜蜂和蚂蚁的代谢优势源于三大独特机制:

  1. 海藻糖代谢系统:依赖海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS)和海藻糖酶,将葡萄糖转化为稳定的海藻糖储存,避免血糖波动。相较之下,人类缺乏此通路,易因糖摄入过量导致代谢失衡。
  2. 脂肪体的多功能性:昆虫脂肪体整合了肝脏与脂肪组织功能,动态调节糖原和脂质存储。例如,果蝇脂肪体在饥饿时自主维持血糖水平,而人类依赖激素调控易失效。
  3. 激素网络协同:胰岛素样肽(ILPs)和脂动激素(AKH)形成双向调节——ILPs促进糖摄取,AKH则类似胰高血糖素,激活海藻糖酶释放能量。Harpegnathos蚂蚁甚至通过MAPK通路绕过传统PI3K/Akt通路,规避胰岛素抵抗。

基因与环境的共舞:表观调控的启示

蜜蜂蜂王通过蜂王浆(含Royalactin蛋白)的表观遗传修饰实现长寿和代谢高效,其脂肪体基因表达可随环境(如蜂王信息素)灵活调整。家蚕实验显示,高糖饮食下其仍能维持糖原存储,而人类胰岛β细胞在此条件下易凋亡。

转化医学的挑战与创新

  1. 生物工程益生菌:蟋蟀糖胺聚糖(GbG)在糖尿病小鼠中证实可降血糖并提升抗氧化酶(如过氧化氢酶)活性,但人类缺乏海藻糖代谢通路,需设计合成酶系统。
  2. 基因编辑技术:CRISPR靶向修饰ILP-2/InR基因或可模拟果蝇的糖适应机制,但需警惕人类基因网络的复杂性。
  3. 伦理与生态平衡:大规模昆虫养殖可能威胁传粉生态,需开发体外合成技术(如重组AKH肽)。

未来方向:从实验室到临床

多组学技术将揭示昆虫代谢通路的精细调控,而类黄酮等植物次级代谢物与昆虫机制的联合研究可能开辟多靶点疗法。正如作者所言:"自然界的代谢方案,或将成为糖尿病精准医疗的下一块拼图。"

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号