蜜蜂天天吃蜂蜜为什么不得糖尿病?
2024-11-19 阅读 85
更新于 2024年11月21日
补充：糖尿病是一种由胰岛素绝对或相对分泌不足以及利用障碍引发的，以高血糖为标志的慢性疾病。所以不用评论蜜蜂有没有尿了。
蜜蜂的血淋巴中除了有葡萄糖外，还有海藻糖作为它们的主要供能物质。血淋巴中高浓度的海藻糖并不会产生毒性，浓度可以有较大的波动，从而维持葡萄糖的稳定。此外蜜蜂的神经元和外周组织会表达胰岛素样肽调控体内的葡萄糖代谢，如果表达受抑制，可能表现出类似人类Ⅰ型糖尿病症状。[1]
心脏（红色）和气管网络（蓝色）。图片来源：CNX OpenStax via WikiCommons CC-BY-4.0胰岛素是动物糖代谢的核心调节因子，在动物中是保守的存在。在无脊椎动物中表达的是胰岛素样肽（ILPs），与哺乳胰岛素胰岛素样生长因子1（IGF1）配体同源。哺乳动物的胰岛素由胰岛细胞产生，但是许多昆虫是在神经元中产生胰岛素样肽，有些非神经昆虫的周围组织也会表达胰岛素样肽。[2] [3]
蜜蜂有两个ilp基因，ilp1和ilp2，它们在神经元和外周脂肪体中表达[4]。摄入食物或高水平的营养储存会导致胰岛素样肽（ILPs）的合成增强，并抑制（胰高血糖素的昆虫等效物）脂肪动力激素（AKH）的合成。神经元中ilp1表达水平可能会因为环境或社会因素下降。
使用原位杂交对蜜蜂脂肪体细胞中的ilp转录物进行特异性染色。（A） ilp1在脂肪体卵母细胞中表达；（B） ilp1的阴性对照证明了A染色的特异性。（C）ilp2在蜜蜂脂肪体的卵母细胞和滋养细胞中都有表达；（D） ilp2阴性对照显示C.o细胞染色的特异性2024年的一项研究发现，蜜蜂肠道菌群产生的琥铂酸也参与到蜜蜂胰岛素样肽表达的调控。Lactobacillus Firm-5的肠道细菌是产生琥珀酸的主要菌种，无论是直接给蜜蜂补充琥珀酸，还是让它们接触到Lactobacillus Firm-5细菌，都能够改善由于ILP1表达不足导致的类似Ⅰ型糖尿病症，同时促进脂肪和糖的代谢，增加蜜蜂体内能量储存物质——甘油三酯的积累[5]。
蜜蜂肠道细菌Lactobacillus Firm-5产生琥珀酸调节宿主能量代谢的机制
海藻糖以及葡萄糖和果糖是血淋巴糖，它们在蜜蜂体内循环。昆虫通常体型较小，在脂肪储存方面限制了它们的能量储存空间，大多数昆虫的脂肪储存相对较少。觅食的蜜蜂会获得刚好足够到达觅食目的地的花蜜，并且几乎没有脂肪储存，而是依靠血淋巴的非还原性海藻糖来为其飞行提供燃料。
脊椎动物不会以海藻糖的形式在血液中储存能量，与此形成鲜明对比的是：对于无脊椎动物来说，海藻糖是血淋巴中发现的主要糖，为了维持稳定的葡萄糖水平，海藻糖的波动最大。蜜蜂等全代谢昆虫依靠海藻糖而不是葡萄糖为日常生活活动提供燃料，可以在昆虫血淋巴中以更高的浓度（50-100mM）积累，而不会产生毒性作用。在蜜蜂中，海藻糖在血淋巴中的浓度为所有可溶性糖的9.6%至16.4%。
如果蜜蜂血淋巴海藻糖水平的降低，蜜蜂大脑中的章鱼胺水平增加，酪胺水平降低，从而使蜜蜂食欲增加，而胰岛素样肽-1或2基因表达没有显著变化。
因此蜜蜂的血淋巴中有多种糖参与供能，且有多种调控方式：包括分泌胰岛素样肽、海藻糖代谢来稳定血淋巴中的葡萄糖水平，使得每天吃糖而不得糖尿病。
参考^Ghanem S, Akülkü İ, Güzle K, Khan Z, Mayack C. Regulation of forager honey bee appetite independent of the glucose-insulin signaling pathway. Front Insect Sci. 2024 Feb 15;4:1335350. ^Flatt T., Tu M. P., Tatar M. (2005). Hormonal pleiotropy and the juvenile hormone regulation of Drosophila development and life history. BioEssays 27, 999-1010^Broughton S., Partridge L. (2009). Insulin/IGF-like signalling, the central nervous system and aging. Biochem. J. 418, 1-12 ^Nilsen KA, Ihle KE, Frederick K, Fondrk MK, Smedal B, Hartfelder K, Amdam GV. Insulin-like peptide genes in honey bee fat body respond differently to manipulation of social behavioral physiology. J Exp Biol. 2011 May 1;214(Pt 9):1488-97. ^Han B, Hu J, Yang C, Tang J, Du Y, Guo L, Wu Y, Zhang X, Zhou X. Lactobacillus Firm-5-derived succinate prevents honeybees from having diabetes-like symptoms. Proc Natl Acad Sci U S A. 2024 Sep 3;121(36):e2405410121.
因为蜜蜂和人类对于血液中血糖含量的“适用范围”完全不在一个维度上。
例如，正常人在清晨空腹血糖浓度为80～120毫克/分升（3.9～6.0mmol/dL）。空腹血糖浓度超过130毫克（6.0mmol/dL）称为高血糖。如果血糖浓度超进160～180毫克，就会有一部分葡萄糖随尿排出，这就是糖尿。
这里，正常人空腹血糖浓度为80～120毫克/dL，我们取个中间值100毫克/dL（0.1g/dL），简单换算一下，相当于血液质量浓度约1‰是葡萄糖。
而蜜蜂血淋巴中葡萄糖浓度为2%，大约是人血糖浓度的20倍，这个血糖浓度假如放到人身上，相当于血糖值超过100（摩尔）……好家伙，绝对够人晕厥几百回了！
2%的血糖浓度，还是蜜蜂运动量不大的时候：采集蜂的血糖浓度为2.6%，飞行强度大时甚至可以达到4.4%以上。
在繁殖季节，蜜蜂需要不停地采集花蜜和花粉，养育巢内上万只嗷嗷待哺的幼虫，还需要维持蜂巢内接近35℃的巢温，使得蜂群整体的新陈代谢速率极快——蜂卵72小时就能孵化为幼虫；幼虫5天时间体重就能增长1000倍；从卵到成年蜜蜂羽化只需要21天。
正在采集黄香草木樨花朵的工蜂该图片有可能会引起不适继续查看携粉而归的采集蜂该图片有可能会引起不适继续查看蜂巢中的蜂卵，三天后这些卵将孵化，成为幼虫，21天后成为能投入劳动的成年蜂（本人拍摄于中蜂群）蜂群中嗷嗷待哺、数以万计的幼虫，是蜂群的未来，也是成年蜂工作的动力蜜蜂独特的生理代谢效率、运动强度，使得蜜蜂不能像多数昆虫那样利用脂肪作为能源，尤其在运动时，只能依靠分解简单的碳水化合物来快速供能，所以蜜蜂血液中血糖浓度很高。
蜜蜂对于供能物质的利用，也并不是一成不变的，例如秋末培育的最后一批工蜂，由于不用采集，也不必哺育幼虫，其体内就会储存一定量的脂肪体，作为越冬期储备的能量，起到辅助血糖供能的作用。
脂肪体能在越冬期间为越冬蜂提供额外的能量，维持正常身体机能运行。加之越冬期的蜂巢内没有幼虫需要哺育，巢温可以降到13℃上下，每只蜜蜂的新陈代谢可以降到最低，寿命也就能大大延长，这也是越冬蜂寿命明显变长的主要原因。
夏季的蜂群，蜂量激增，1只蜂王产生的工蜂后代，可以装满上下两层蜂箱该图片有可能会引起不适继续查看正在积极酿造蜂蜜的工蜂，蜂蜜不仅仅是成年蜜蜂的主食，还是蜜蜂越冬时的储粮（只不过大部分被狡诈的人类拿走了！）秋末的蜂群，开始向蜂巢中心聚集，形成蜂团，为越冬作准备。整个冬季完全只吃夏天储存起来的蜂蜜值得注意的是，蜜蜂的血糖主要是葡萄糖，这与多数昆虫以海藻糖为主的血糖有所不同。蜜蜂的血糖中虽然也含有一定比例的海藻糖，但主要仍需要以葡萄糖这样的简单糖类作为直接能源。
对于蜜蜂来说，血糖“高”才能保证正常的生活：蜜蜂的血糖浓度如果低于1%，蜜蜂就不能飞翔，但还能爬动；低于0.5%时，蜜蜂几乎停止活动能力。
所以，不要用人类的生理指标来衡量其他动物，况且还是与人类差异极大的昆虫。如果让蜜蜂在知乎上提问，蜜蜂可能还会纳闷“人类血糖浓度低于蜜蜂20倍，为什么还能正常生活”呢？
最后，且不说蜜蜂就是“为糖而生”的生物，即便蜜蜂真的会得糖尿病，蜜蜂那平均还不到40天的寿命，也注定活不到糖尿病“发病”的那天呀！
正常蜜蜂不得糖尿病，是因为它们吃糖有度、按需索取、勤劳勇敢代谢快。
如果用不当手段干扰蜜蜂，它们会变得嗜糖如命、也会因此变成糖尿病病友。。。
有些这方面的专门研究，想从蜜蜂的糖代谢里解释糖尿病机制，这些研究读起来也确实有点意思。
这种研究首先要解决的，就是选合适的基因来改造、以影响蜜蜂的糖代谢效率。
蜜蜂的糖代谢虽然与人不同，但同样作为碳基生物，至少遵循一样的化学反应基础。
这套糖代谢的基本理论就是：无论蜜蜂还是人，在摄入糖后，都需要把糖分最终转化为三磷酸腺苷（ATP），以此作为能量完成各种活动。蜜蜂靠ATP去爬行飞行，而人要靠ATP去受苦作乐~
咱们都背过的的糖代谢通路。。。。。。。。虽然忘起来比糖代谢快多了。蜜蜂摄入的糖主要是葡萄糖和果糖，来自于花蜜、花粉。而人摄入的糖要更五花八门一些，除了快乐水、奶茶、零食甜品里的直接糖分，还有一大部分糖来自万恶的淀粉主食----吃米吃面升血糖巨快！巨快！！巨快！！！
无论人还是蜜蜂，在糖分过量、消耗不及时的时候、糖就会被转化为其他形式，暂时、或长期储存起来。
此处不用觉得“人体多精明，会储存能量”----这就只是糖消耗不完、又必须降糖的一种代谢机制而已，降不下来就是糖尿病了。
至于糖将转化成的存储形式，人和蜜蜂略有不同。人的短期存糖方式是糖原（glycogen）。人体内胰岛素降糖的重要途径之一，就是将糖转化为糖原。
糖原这种东西很神奇，水解变糖的反应相当神速有效。比如你剧烈运动，前十几分钟血糖大降，降着降着被身体意识到了、就会马上分解糖原来弥补----就是那种“饿着饿着就不饿了”。
蜜蜂虽然没有糖原，却有类似糖原功能的东西，叫海藻糖。当蜜蜂高强度工作、感到饥饿时，海藻糖也会迅速水解升糖、转化为能量供蜜蜂继续辛苦劳动。
所以这么看下来，人和蜜蜂像极了，一旦血糖太高，都会为了健康而被尽快降下去。
人体内的是糖 -- 胰岛素调控 --> 糖原。
蜜蜂体内是糖 -- LPS（类似胰岛素的肽）调控 -->海藻糖。
有了这个对应关系，应该在蜜蜂体内找什么基因就一目了然，当然是LPS和相互作用的因子啦，就比如JH（幼虫激素）和Vg（卵黄蛋白原）。
在研究中，蜜蜂的JH和Vg是通过RNA干扰（RNAi）的方法被降低的。RNA干扰是一种破坏基因表达水平的技术，粗略理解起来，可以概括成在RNAi蜜蜂的体内，JH和Vg的含量、或者功能被直接或间接降低了（胰岛素变少了）。
然后就可以测试，看看RNAi蜜蜂有什么变化。这里最重要的一点，当然就是吃饭的状态有什么变化。
为了“看见和理解”蜜蜂的饮食习惯到底发生了什么变化，有一个针对蜜蜂的测试，叫做味觉反应评分，英文是Gustatory Responsiveness Score (GRS) 。测试方法就是给蜜蜂一系列糖浓度的液体，触发蜜蜂的食欲和进食行为。
RNAi蜜蜂的GRS变高了。。。一般而言，正常蜜蜂对清水是没什么爱好的，对极低糖浓度的水溶液也没什么兴趣。这就好像：地上有一分钱时，我们绝大多数人选择视而不见，觉得激发不起“拾金不昧”的热情。但如果地上放着一万块，绝对抵达了我们大部分人的捡钱热情，那时候大概率路过的人都会捡起来。
蜜蜂进食也如此，只有当糖浓度到一定的水准，高于蜜蜂的“兴趣值”时，蜜蜂才会表达出进食热情。这个浓度就叫做“味觉灵敏度”。
欢乐的是，面对这些低浓度糖水，当正常蜜蜂大义凛然选择无视的时候，那些RNAi蜜蜂，却都迫不及待大吃特吃起来。换句话说，就算糖浓度极低、RNAi蜜蜂也依然选择了吃下去，估计就是.....饿急眼了吧.......
与此同时发生的，就是RNAi蜜蜂抗饥饿能力也变低了，吃的更多。
RNAi蜜蜂显得更加不抗饿这个现象就是“味觉灵敏度增加”，大致对应的生理状态就是更饿、吃的更多，像不像糖尿病？？？吃的更多本来不可怕，研究却显示，这样味觉灵敏度高的蜜蜂吃的更多、死得更快，死得更快。。。。
RNAi蜜蜂与糖尿病的另一点相似之处，就是体内脂肪的含量调控问题。
糖尿病人有一个规律，就是发病之前、发病早期可能会略胖，但发病后期会很瘦。早期的胖大多是能量过剩；而后期的瘦，就是体内很难把多余的能量转化为脂肪。也正是因此，糖才很难降下来。
如果检测RNAi蜜蜂体内的脂肪，会发现这些蜜蜂的脂肪也一样并没有明显上升。也就是说，吃进去的过量糖，最后都以过量糖的形式一直活跃着，高血糖警铃大作。
这么看下来，RNAi蜜蜂简直就是糖尿病病友。。。。
估计更像是I型糖尿病，假如对RNAi蜜蜂提供了足够的LPS（类似胰岛素肽）、或者是把敲低的基因“还回去”，也许长期下来有一点点疗效。
当然啦，这种治疗RNAi蜜蜂的疗效对人体没有直接参考----毕竟，昆虫的寿命本来就短。人呢，可有无限的精力、寿命和毅力，去慢慢改正自己的食谱和健身习惯，把糖控制在正常范围。
大家小时候应该都有这样的经历吧：小朋友爱吃糖是天性，但是家长总会告诉你：吃糖多了，会得蛀牙。甚至夸张一点，会用糖尿病举例。
虽然小时候不懂糖尿病是什么，但是穿着白大褂的医生都是大家的童年阴影。
不过，应该很多人也和我一样，对蜜蜂天天吃蜂蜜，却不会得糖尿病产生过疑惑，以至于今天看到这个话题，让我深感亲切。
