昆虫脂肪体结构功能及其在人类疾病模型应用中的研究进展

昆虫脂肪体大量分布在昆虫的体内,其是一个动态疏松的组织,包括外周脂肪体和围脏脂肪体两种类型。昆虫脂肪体的结构与功能是息息相关的,其结构会随着昆虫不同生命阶段的变化而变化,其功能也随之发生改变。昆虫脂肪体最基本的功能是作为昆虫生命代谢的核心组织进行物质的合成与储存。此外,脂肪体还有许多重要的功能,是多种激素作用的靶器官,与昆虫的先天免疫、寿命和生长发育等都有关。因此,研究昆虫脂肪体对于解析昆虫重要生命现象是十分重要的。近年来已经有大量研究将昆虫脂肪体作为人类疾病和药物开发等方面的研究模型,将其应用于人类免疫学、人类疾病发病机制探究、新型药物研发等诸多领域。本文对昆虫脂肪体的形态结构、形成与变态、生物学功能及在人类疾病模型研究中的应用与展望进行了综述,以系统地加深对昆虫脂肪体结构与功能的理解与认识。昆虫脂肪体将在人类主要疾病模型的构建、疾病发病机理的探究等方面具有较大的应用潜力。

果蝇脂肪体中Piwi影响生长发育的新功能鉴定

Piwi(P-element induced wimpy testis)是一类与生殖相关的蛋白,主要在生殖系统中表达,对生殖细胞的形成和维持DNA的完整性及稳定性十分重要,但其在其他器官和组织中的功能尚不清楚。文章利用模式生物果蝇进行研究,发现降低Piwi在脂肪体中的表达导致果蝇的羽化率、生长周期和寿命出现问题,并且脂肪体的功能受到严重影响,说明脂肪体内表达的Piwi蛋白对于果蝇生长发育是必须的。进一步的研究表明,在脂肪体细胞内敲低Piwi基因引起活性氧(reactive oxygen species,ROS)的大量产生,干扰脂肪体细胞的储存功能,进而影响果蝇的生长发育。该研究为鉴定Piwi在脂肪体的新功能提供了新思路,并且对相关疾病的治疗具有重要价值。

柞蚕蛹脂肪体和血淋巴中糖类含量动态的温度和光周期效应

本文研究了柞蚕Antheraea pernyti滞育蛹和非滞育蛹的糖类含量动态。两类柞蚕蛹血淋巴中所含糖类均为海藻糖和葡萄糖,但葡萄糖始终处于极低水平。滞育蛹的脂肪体糖原与血淋巴海藻糖之间存在相互转化的关系,这种转化受温度的制约。温度对于滞育的终止和海藻糖积累量影响很大。在保种温度范围内,滞育蛹接触低温越早,温度越低,海藻糖积累量越高。非滞育蛹即使经长期低温(0℃左右)处理,体内也不积累海藻糖,且耐寒力显著低于滞育蛹。在25℃条件下,光周期对滞育蛹和非滞育蛹的影响不同。

镉胁迫对家蚕脂肪体脂质过氧化物含量及抗氧化酶活性和mRNA表达的影响

【目的】探讨鳞翅目模式昆虫家蚕Bombyxmori作为重金属污染的监测指示生物在镉胁迫下的酶反应及相关的基因表达。【方法】给家蚕幼虫期全龄添食镉（cd^2＋），调查不同性别家蚕5龄幼虫脂肪体中脂质过氧化物丙二醛（MDA）的含量，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性及其基因表达水平的变化。【结果】cd^2＋胁迫对雌雄家蚕MDA含量均具有浓度效应关系，MDA含量随c∥’胁迫浓度的升高而增加。cd。‘胁迫下，SOD和CAT活性表现为先升后降的变化趋势，Pearson相关性分析显示SOD和CAT活性变化有显著相关性（雄：R=0．770，P=0．001；雌：R=0．854，P=0．000）。雌性家蚕脂肪体中CAT活性变化和CatmRNA水平的表达具有正相关性（R=0．712，P=0．003）。雄性家蚕脂肪体中GSH-Px活性随cd^2＋胁迫浓度的升高而增加，显示浓度一效应关系，12．5～50mg／kgCd^2＋胁迫组GSH-Px活性与对照相比有显著差异（P〈0．05），其活性和GSH-PxmRNA水平的表达具有正相关性（R=0．834，P=0．000）；雌性家蚕脂肪体中GSH-Px活性表现为先升后降的变化趋势，12．5mg／kgCd^2＋胁迫组GSH．Px活性与对照相比有显著增加（P〈0．01）。【结论】结果表明，急性镉胁迫对家蚕脂肪体有明显的毒性作用，其作用机制与脂质过氧化加剧和抗氧化酶活性变化有关。家蚕对重金属镉的解毒机制有性别相关性。

家蚕脂肪体蛋白质组学研究

通过高精度的双向电泳技术对家蚕末龄幼虫的脂肪体组织进行了研究,采用基质辅助质量飞行时间质谱对其中一些表达量较高的蛋白点进行了鉴定,并利用GPMAW软件结合家蚕基因组预测的蛋白质数据库构建了本地的肽质量指纹图谱数据库,对所得到的肽质量指纹图谱进行了分析。研究发现,经过双向凝胶电泳及其图象分析技术,银染可以分离出722个清晰蛋白点,这些蛋白质主要集中在分子量15～90kD区域,等电点pH4～8之间。MALDI-TOF-MS鉴定的41个蛋白点中都有较强的肽质量指纹信号峰,其中34个蛋白点得到了成功鉴定,其中包括了大量参与代谢的酶类、不同分子量的热激蛋白、重要的血液蛋白30K,Actin3等,这一结果对人们进一步认识家蚕脂肪体提供了有利的帮助。

菜蛾盘绒茧蜂主要寄生因子导致的寄主小菜蛾幼虫脂肪体结构的变化

在不同的寄生状态下, 菜蛾盘绒茧蜂 Cotesia plutellae 不同的寄生因子可引起寄主小菜蛾Plutella xylostella幼虫脂肪体结构发生相应的改变。显微和亚显微形态结构显示: 假寄生后多分DNA病毒和毒液对脂肪体结构的完整性没有显著影响, 但细胞内脂质体变得小而密集, 线粒体和内质网丰富, 并有糖原积累; 正常寄生后, 脂肪体结构被破坏, 多数线粒体内嵴紊乱, 脂质体也变得不规则, 特别是当幼蜂完成在寄主体内发育时, 寄主体内几乎无完整脂肪体存在。与此同时, 同批未被寄生的小菜蛾幼虫发育到4龄末期时, 体内脂肪体细胞发育正常, 已开始向蛹期细胞形态转化, 细胞内脂质体很大, 细胞器数量较多、糖原积累丰富, 而且部分细胞已成为游离态细胞。由此证明, 寄生蜂携带的寄生因子, 如多分DNA病毒、毒液、畸形细胞和幼蜂等, 均对寄主脂肪体结构的改变产生影响, 但程度明显不同。

家蚕脂肪体组织基因表达谱的研究 Ⅰ.家蚕5龄中期幼虫脂肪体组织基因表达分析

以大规模EST测序为基础 ,用生物信息学方法分析了家蚕 5龄 3d脂肪体组织基因表达的特征 ,共获取脂肪体组织EST 12 72 1个。经Phrap程序拼接得到 2 316个非冗余序列 ,其中包括 82 4个contigs,14 92个singletons。在鉴定出的已知基因中 ,基因表达频率有明显差异 :物质代谢相关基因表达量最高 ,占总量的 5 8 2 % ;其次为转录翻译调节相关基因和酶类基因 ,分别占 15 5 %和 14 5 %。在高量表达基因中 ,有贮藏蛋白、蛋白酶抑制剂、类IDGF蛋白、抗菌蛋白、谷胱甘肽 S转移酶等。结果表明 ,脂肪体组织基因表达的种类很多 ,特征明显 ,与脂肪体在蚕体内的贮藏功能、蛋白质合成功能、代谢调节功能以及变态发育有密切关系。

棉铃虫6龄幼虫中肠与脂肪体微粒体P450酶系的比较

报道了棉铃虫 6龄幼虫中肠和脂肪体微粒体P45 0酶系的组成与加单氧酶活性。与脂肪体微粒体相比 ,中肠微粒体具有更高的细胞色素P45 0、细胞色素b5和NADPH -细胞色素P45 0还原酶含量 ,表现出较高的艾氏剂环氧化酶和对 -硝基苯甲醚O -脱甲基酶活性。SDS PAGE电泳显示 ,中肠与脂肪体微粒体介于P45 0分子量范围内 (4 5～ 6 0kDa)的蛋白图谱有所不同 ,反映出中肠和脂肪体微粒体蛋白组成存在差异。通过对 -硝基苯甲醚O -脱甲基酶的动力学分析发现脂肪体微粒体的对 -硝基苯甲醚O -脱甲基酶对底物有更强的亲和性 ,表明不同组织来源的P45 0同功酶存在质的不同。

嗜菌异小杆线虫侵染后暗黑鳃金龟和大黑鳃金龟幼虫脂肪体和中肠组织超微结构观察

【目的】探究昆虫病原线虫嗜菌异小杆线虫沧州品系Heterorhabditis bacteriophora strain Cangzhou侵染对蛴螬脂肪体和中肠的影响,进一步明确其对蛴螬的致病机理。【方法】采用透射电镜技术,观察暗黑鳃金龟Hololtrichia oblita(Faldermann)和大黑鳃金龟H.parallela Motschulsky 2龄幼虫被嗜菌异小杆线虫沧州品系侵染后其脂肪体和中肠组织的病理变化。【结果】血腔注射感染期病原线虫嗜菌异小杆线虫沧州品系悬浮液24和48 h后,观察发现暗黑鳃金龟和大黑鳃金龟2龄幼虫脂肪体和中肠的组织结构均按时序逐渐发生变化,起初表现为脂肪球变形或变小,颜色变浅,脂肪体细胞和中肠细胞内质网、线粒体肿胀,中肠微绒毛变形脱落等现象,48 h后包裹脂肪球的膜结构破裂,脂肪体细胞和中肠细胞线粒体破裂,内质网数量减少,中肠微绒毛大量脱落,同时核内染色质大量解离,核膜破裂。【结论】经昆虫病原线虫嗜菌异小杆线虫沧州品系处理后,暗黑鳃金龟和大黑鳃金龟两种金龟甲2龄幼虫脂肪体和中肠细胞均出现明显的病理变化过程,这是嗜菌异小杆线虫高效致死蛴螬的原因之一。本研究可为昆虫病原线虫作为一种生物防治手段在蛴螬的综合防治中更好地发挥作用提供理论依据。

昆虫脂肪体与抗药性的关系研究现状与分析

随着化学杀虫剂在农、林业生产和生活上广泛应用,在给害虫防治带来极大便利的同时,也对有利经济昆虫(如家蚕、蜜蜂等)、天敌昆虫的生存环境产生了极大的影响。同时,杀虫剂的大量使用也造成大量农林、卫生害虫抗药性的产生,使得农药的使用浓度越来越高,对环境产生巨大的压力,因此,昆虫的抗药性越来越成为多学科的研究热点。脂肪体是昆虫体内重要的物质存储和中间代谢组织,在昆虫对农药的代谢过程中发挥着重要的作用,研究昆虫脂肪体对农药的代谢机制,对于保护经济昆虫和防治农林害虫都具有重要意义。通过对昆虫脂肪体与昆虫抗药性的关系的研究现状进行综述,以了解昆虫脂肪体对有机磷农药及杀虫剂的代谢机制,为经济昆虫、天敌昆虫的保护及新型环境友好农药的研制奠定理论基础。

颈双缘姬蜂寄生引起小菜蛾蛹脂肪体形态和超微结构的变化

采用光学和电子显微镜观察了颈双缘姬蜂Diadromus collaris(膜翅目:姬蜂科)寄生后小菜蛾Plutella xylostella(鳞翅目:菜蛾科)蛹脂肪体形态、超微结构和脂肪细胞的变化。结果表明:被寄生72h后小菜蛾蛹脂肪体结构松散,细胞游离,细胞膜破裂;细胞内营养物质开始被动地消耗;细胞器数量减少,细胞核内染色质状态发生变化。这些现象说明寄生对寄主的脂肪体结构及脂肪细胞产生了明显的影响,这有利于为幼蜂的发育提供营养。

家蚕脂肪体合成蛋白质变化的研究

应用双向电泳、同位素标记、放射自显影及计算机蛋白质电泳图谱分析技术研究了家蚕 5龄期和变态期脂肪体合成蛋白质的变化。结果表明 ,在 5龄中期脂肪体合成蛋白质的种类、分泌蛋白质的量、合成蛋白质的速度都达到最大值 ,合成脂肪体组织蛋白质在 5龄中期也快速增加 ,显示在 5龄中期脂肪体的蛋白质合成水平达到最大值 ,而熟蚕期后脂肪体合成蛋白质种类、分泌量及合成速度都下降 ,表明脂肪体蛋白质合成水平下降 ,在蛋白质合成水平上证明了家蚕脂肪体从幼虫期的合成、代谢等主要功能向变态期的贮藏功能转变。

菜蛾盘绒茧蜂寄生对寄主小菜蛾脂肪体细胞变态的影响

结果表明,小菜蛾(Plutella xylostella L．)幼虫被菜蛾盘绒茧蜂(Cotesia plutellae(Kurdjumov))寄生后,不能正常化蛹,寄主的脂肪体细胞变态受到明显的抑制．在多分DNA病毒(Polydnavirus,PDV)、畸形细胞等寄生因子存在状态下,经蛋白质双向电泳分析表明,不同寄生状态的小菜蛾脂肪体蛋白组分存在明显差异,与正常发育的寄主脂肪体完全不同．说明菜蛾盘绒茧蜂PDV、畸形细胞以不同的调控方式影响寄主脂肪体的蛋白合成和积累,以满足寄主体内幼蜂发育时营养的需求．

棉铃虫雌性成虫脂肪体cDNA文库的构建

用异硫氰酸胍 酚 氯仿 步法从棉铃虫雌性成虫脂肪体中提取总RNA ,经过Oligo(dT)纤维柱分离出mRNA .以mRNA为模板 ,Oligo(dT)为引物 ,在逆转录酶催化下合成单链cDNA(sscDNA) .然后在E .coliDNA聚合酶Ⅰ与RNaseH共同作用下 ,进一步合成双链cDNA(dscDNA) .平末端dscDNA与EcoRI/NotI接头连接 ,插入λgt11表达载体 ,经体外包装后转染Y10 90 r 宿主菌 ,构建成棉铃虫脂肪体cDNA文库 .该文库的滴度为 3.5× 10 5pfu/mL ,重组率为 10 0 % ,该文库适合于筛选低丰度mRNA的cDNA克隆 .

杀虫剂辛硫磷诱导家蚕脂肪体蛋白的表达特征及SerB基因的组织转录活性分析

为了从蛋白质水平探讨家蚕对有机磷杀虫剂的抗性机制,采用双向电泳结合基质辅助激光解析电离飞行时间质谱技术,分析家蚕5龄中期幼虫在添食杀虫剂辛硫磷前后脂肪体蛋白的表达特征。经ImageMaster6.0软件分析表明,对照组共检测到465个蛋白点,实验组检测到396个蛋白点,其中能匹配的蛋白点有348对,匹配率为73.54%。对特征蛋白进行质谱分析,已鉴定的蛋白包括磷酸丝氨酸转氨酶(SerB)和5'-甲硫腺苷磷酸化酶(MTAP)。采用半定量RT-PCR分析家蚕5龄幼虫添食辛硫磷后脑、中肠、丝腺、脂肪体、精巢、马氏管等6个组织器官中SerB基因mRNA的转录水平,结果与对照组相比均呈现上调趋势,其中在脑组织的转录水平上调尤为明显,在脂肪体中的转录水平上调与其蛋白的表达上调一致。受辛硫磷诱导的影响,家蚕5龄中期幼虫脂肪体的蛋白数目减少,SerB基因在各组织器官增量表达,推测可能与蚕体对农药的代谢解毒作用有关。

顺式阿曲库铵按去脂肪体质量诱导麻醉对病态肥胖患者药代动力学的影响

目的研究顺式阿曲库铵在肥胖与正常患者中药代动力学差异。方法拟12例ASAⅠ~Ⅱ级,BMI≥35 kg/m^2,择期行腹腔镜胃旁路手术患者为肥胖组(Ⅰ组),12例ASAⅠ~Ⅱ级,BMI 18.5~24 kg/m^2,择期行腹腔镜手术患者为正常组(Ⅱ组)。Ⅰ组按去脂肪体质量、Ⅱ组按总体质量分别给予0.15 mg/kg顺式阿曲库铵,并于诱导前、给顺式阿曲库铵后1、2、4、6、8、10、12、15、20 min用高效液相色谱法测定各点血药浓度,计算各项药代学参数。记录诱导前(T_0)、给顺式阿曲库铵后1 min(T_1)、2 min(T_2)、4 min(T_3)对应的SBP、DBP、HR、MAP、SpO_2及PetCO_2。结果与T_0相比,两组组内的SBP、DBP及MAP在T_1~3时明显下降(P<0.05);与Ⅱ组对比,Ⅰ组的Hct明显升高(P<0.05)。两组术中的总体清除率、表观分布容积、分布及消除半衰期无统计学差异(P>0.05);而与Ⅱ组相比,Ⅰ组的血药浓度在T_1、T_2时降低(P<0.05)。结论病态肥胖患者按去脂肪体质量予顺式阿曲库铵诱导麻醉在临床上是合理的,由于肌松起效延迟,建议气管插管时机应延后约1~2 min。

蝶蛹金小蜂卵黄发生前后脂肪体和卵泡的超微结构

用透射电镜观察了蝶蛹金小蜂Pteromaluspuparum卵黄发生前后脂肪体超微结构的变化,同时观察了卵巢中不同发育时期卵泡的超微结构.卵黄发生前(蛹期)的脂肪体细胞含有大量蛋白颗粒和线粒体,但未见粗面内质网,早期蛹脂肪体细胞中可见多囊泡体;卵黄发生期(隐雌成蜂～5日龄雌成蜂)的脂肪体细胞内粗面内质网和线粒体均较为丰富.在新形成的卵泡中,卵母细胞内尚无卵黄蛋白沉积,但脂滴较多;在 级和 级卵泡中,卵母细胞中沉积有较多的卵黄体和脂滴,且 级卵泡中的卵黄体明显大于 级卵泡; 级卵泡中,卵母细胞内充满卵黄体和脂滴,并已形成卵壳.

大蟾蜍脂肪体脂肪的季节变化

The paper reports the seasonal rhythm of fat content in fat-body of toad buto gargarizans Cantor. The lowest fat weight was attained in March while the highest in July. The authors suggested that foe seasonal rhythm was considered to be related to toad’s habit of feeding, repreduction and hibernation.

家蚕脂肪体原代细胞的有丝分裂观察

取家蚕4-5龄幼虫背部脂肪体,采用胰蛋白酶消化法,在28℃,pH6.4-6.8的条件下,用Grace培养基辅以20%的标准胎牛血清进行家蚕脂肪体细胞原代培养.原代细胞培养6个月后,观察到了家蚕脂肪体细胞的3种有丝分裂过程及其特征.

热胁迫对多化性家蚕5龄雌性幼虫脂肪体谷胱甘肽氧化还原循环的影响

谷胱甘肽氧化还原循环对保障机体的内环境稳定至关重要。对多化性家蚕品种兰溪10的5龄雌性幼虫连续72 h分别以常温25℃和32℃热胁迫处理,测定脂肪体中与谷胱甘肽氧化还原循环相关分子的含量和酶活性变化。在常温和热胁迫处理的雌蚕脂肪体中均检测不到谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性。与常温处理组相比,热胁迫处理组的雌蚕脂肪体中还原型谷胱甘肽(GSH)含量、GSH/氧化型谷胱甘肽(GSSG)比值、谷胱甘肽S-转移酶(GST)活性和硫氧还蛋白还原酶(TrxR)活性均显著降低,H2O2、GSSG、总谷胱甘肽的含量以及硫氧还蛋白过氧化物酶(TPX)活性和TPX编码基因Bmprx的转录水平显著提高,谷胱甘肽还原酶(GR)活性和TPX的另一个编码基因Bmtpx的转录水平则无显著差异。研究结果表明,在热胁迫环境下家蚕脂肪体中的Bmprx基因被诱导上调表达,使TPX活性提高和TrxR活性降低,导致GSH/GSSG比值显著降低,谷胱甘肽氧化还原循环向氧化态转移。