果蝇中类似于哺乳动物的胰岛,由位于果蝇头部的类胰岛素多肽产生细胞群(insulin like peptide producing cell,IPC)(类似于人体的胰岛β细胞)和位于环腺的心侧体(corporacardiaca,CC)(类似于人体的胰岛α细胞)组成,分别负责分泌类胰岛素多肽(drosophila insulin-like peptide,Dilp)和脂动激素(insect adipokinetic hormone,AKH)(相当于人体的胰高血糖素)。
最早发现果蝇中有类似胰岛素分泌细胞的研究工作,发表于2002年的《科学》杂志上。科学家将果蝇头部的一群细胞(就是刚刚提到的类胰岛素多肽产生细胞群)消除后发现,这些果蝇体内的“血糖”浓度明显增高,出现类似人类糖尿病的有趣表型。之后的大量研究证实,果蝇体内有8种类胰岛素,相当于人体胰岛素和胰岛素样生长因子,它们由不同组织(如头部的类胰岛素多肽产生细胞群、脂肪体、肠道等)在不同时间分泌表达,调节“血糖”浓度的稳定和机体的生长发育。果蝇分泌类胰岛素多肽,帮助从血淋巴中吸收糖类;在饥饿等条件下,果蝇分泌脂动激素调节糖原和脂类降解,以提供能量。两者协调控制“血糖”稳定。
科学家通过敲除果蝇dilp1—5类胰岛素,建立了糖尿病Ⅰ型的果蝇模型。这样的果蝇即使在正常营养条件下,也会出现“血糖”升高、“消瘦”、不耐饥饿等类似人类糖尿病的症状。相反,将果蝇体内脂动激素消除,果蝇体内“血糖”明显降低。
剔除dilp1—5类胰岛素多肽基因的果蝇(www.xing528.com)
(a)野生型果蝇;(b)缺失dilp1—5基因的果蝇。[引自Zhang H ,Liu J ,Li C R ,et al.Deletion of Drosophila insulin—like peptides causes growth defects and metabolic abnormalities.Proceedings of the National Academy of Sciences,2009,106(46):19617—19622]
另外,给予果蝇高脂或高糖喂养,能够诱发果蝇肥胖和胰岛素抵抗的症状。这些果蝇成为研究人类肥胖和糖尿病发病机制的动物模型。重要的是,它们也被应用于肥胖相关的代谢紊乱疾病如心脏病、肾病和癌症等的研究。
制作肥胖或糖尿病果蝇模型的方法(刘竞男 图)
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