昆虫糖脂代谢研究进展

肥胖症和糖尿病的日趋流行已经成为世界范围内的公共健康问题,其病因主要在于体内血糖/血脂含量升高引起的能量代谢紊乱。大量的证据表明,昆虫可以作为研究人类代谢疾病的理想模型,它不仅能合成与哺乳动物同源的糖脂代谢相关激素(如胰岛素样肽和脂动激素),而且还具有进化保守的代谢信号通路(如雷帕霉素靶蛋白信号通路)及相关器官与组织(如中肠和脂肪体)。本文主要介绍了昆虫糖脂代谢的过程与调控机制,重点涉及脂肪体和绛色细胞的生理功能、胰岛素样肽/脂动激素对血糖的拮抗调节、参与营养物质代谢的胰岛素-胰岛素样生长因子信号通路以及与类固醇激素合成相关的胆固醇代谢等内容,并结合最新研究成果对黑腹果蝇Drosophila melanogaster糖脂代谢相关基因及其功能进行了总结,以期为昆虫生理学和人类代谢疾病研究提供参考。     

蜜蜂脂肪体的形态和功能研究进展

脂肪体是昆虫体内的一种多功能器官,近似于脊椎动物的肝脏, 分布于昆虫腹部、胸部甚至头部腔体中,以腹部脂肪体最为发达。蜜蜂脂肪体有外周脂肪体和围脏脂肪体两种类型,由营养细胞、尿酸盐细胞和绛色细胞组成。同其他昆虫中类似,脂肪体在蜜蜂的生命活动中扮演着重要的角色,其形态和功能随发育阶段、季节和劳动分工的变化而变化。脂肪体结构相对简单,但生理功能非常复杂。脂肪体最主要的功能是能量物质的储存和代谢,其不仅是蜜蜂营养物质(即脂质、碳水化合物和蛋白质)的中央储存库,而且是营养代谢的中间站,具有多种能量和物质相互转换的酶系,承担代谢水的供应并合成嘌呤和嘧啶及许多重要的蛋白质。同时,脂肪体是昆虫发育和行为调控过程中各种激素和营养信号的交换中心,脂肪体激素和营养信号参与调控蜜蜂脂肪体发育、营养物质代谢、生殖及劳动分工。脂肪体兼具能量储存和释放、生物合成和分解、营养感知调节、代谢信号整合、内分泌调节、免疫和解毒、磁场感受、提高抗寒能力、保护体腔内器官等多种功能。鉴于脂肪体的重要作用,蜜蜂脂肪体形态和功能的研究成果可以对昆虫营养信号通路的解析、蜂产品高产良种的选育和蜜蜂病害防治的研究提供参考和思路。     

昆虫脂肪体的代谢作用

<正> 昆虫体内蕴藏着大量的脂肪体。这些脂肪体从表面上看似乎只是类脂物的贮存,但实际上是昆虫生长、发育、变态和生殖等代谢活动的中心组织。由于脂肪体能贮存营养、解毒及为昆虫生命的周期活动提供各种生物合成的代谢产物,因此,人们将昆虫的脂肪体比拟为脊椎动物的肝脏。昆虫脂肪体的代谢作用是受激素调节控制的,本文介绍这方面研究结果的概况。 1.脂肪体的结构 昆虫的脂肪体有不同的形态,不同目的昆虫脂肪体的结构不同:有纸片状(半翅目)、绳子状(直翅目)、带状(鳞翅目)和球状(鞘翅目)     

杆状病毒-昆虫细胞表达系统在复合体重组表达应用中的研究进展

真核细胞大部分生命活动是通过复合体催化的。因此,系统了解这些复合体的生物学功能,将在健康和疾病方面具有重要意义。由于内源性复合体存在低丰度和异质性特点,因而直接提取复合体存在一定的困难。杆状病毒-昆虫细胞表达系统可成功表达复合体,为研究复合体的结构和功能提供新的手段。综述近年来利用杆状病毒-昆虫细胞表达系统进行蛋白质复合体结构和功能研究的进展。     

昆虫体内储存蛋白的研究进展

储存蛋白是昆虫体内普遍存在的一种特异性血淋巴蛋白 ,通常在幼虫的脂肪体内合成 ,释放进入血淋巴中。化蛹时 ,又被脂肪体选择性吸收 ,作为氨基酸的贮存库对成虫变态发育和雌性卵发育起着重要的作用。该文介绍了昆虫体内储存蛋白的特性、功能、及调节机制。     

昆虫触角感器类型及其功能研究进展

触角感器是昆虫对环境变化产生行为响应的重要基本结构单元,作为昆虫内部神经系统与外部环境进行信息交流的关键接口,受到广泛关注。由于不同环境压力的作用,长期适应性进化使昆虫触角上着生有不同类型的感器,且执行着差异化的生物学功能。触角感器在昆虫识别寄主、寻找配偶、躲避天敌等行为变化中具有重要作用,若深入理解昆虫行为变化的内在机理,则有必要清晰认识昆虫触角感器类型与潜在功能。本文对已有研究结果进行系统性综述与总结。截止目前,共发现有61种昆虫触角感器类型,且触角感器存在种内与种间特征差异。同时针对12种常见的触角感器功能进行梳理,提出昆虫触角感器未来可深入开展的研究方向。本文全面了解各昆虫触角感器类型特征和功能,为从形态结构方面进行昆虫分类研究提供新视角,也为今后从化学生态学角度深入开展昆虫行为对环境改变的适应性等研究提供科学依据。     

高温对昆虫影响的生理生化作用机理研究进展

温度是影响昆虫生命活动的重要因素，将其与某一时间的种群数量结合，可用于对昆虫未来种群数量进行预测预报。过高的环境温度常使昆虫的生长发育、生殖及存活等受到严重影响，对这种影响缺乏了解降低了害虫测报的准确性。探明高温对昆虫生理生化的作用机理是了解高温对昆虫生命活动影响的根本途径。总结了高温对昆虫生理生化的重要影响。高温使昆虫表皮的蜡质层瓦解，油脂融化，表皮渗透性增加，虫体大量失水。引起昆虫体内重要离子的浓度发生变化，改变许多重要大分子的电荷状态，使生物大分子的动力学能量增大，离子键、氢键和范德华力降低，分子间疏水作用增强，大分子保持形状的能力降低，空间构象发生改变，从而影响生物大分子行使其功能。高温使昆虫细胞骨架瓦解，细胞遭到破坏；细胞膜内磷脂组分比例改变，细胞膜流动性下降。虫体内重要遗传物质DNA和RNA复杂的二级结构和三级结构在高温下发生改变，对昆虫性状的稳定遗传造成严重影响。细胞内蛋白质的数量和种类组成均发生改变，原有常温下的蛋白质合成系统关闭，空间构象及功能发生变化，而产生耐热性物质（如热激蛋白）的蛋白质合成系统则开启。高温影响酶及酶促反应速率，对昆虫体内神经传导关键酯酶——乙酰胆碱酯酶的影响使昆虫无法进行正常的神经传递，丧失躲避不良环境的能力。高温影响脂质、低聚糖等物质的代谢。最后梳理了高温作用下昆虫各种生理生化指标发生变化之间可能存在的关联性，并提出高温对昆虫造成伤害的顺序过程假设。讨论了不同程度的高温对昆虫造成死亡的机理可能不同。指出了未来该领域研究的重点内容，如高温对昆虫造成损害的最初作用位点；高温伤害的完整生理生化路径；耐热性产生的生化基础；高温对昆虫不同发育阶段或生命过程的具体作用机制等。     

昆虫精氨酸激酶的研究进展

精氨酸激酶(arginine kinase,AK)是广泛分布于无脊椎动物组织内的磷酸原激酶,在能量代谢方面起着关键性作用,与昆虫和其他无脊椎动物的一系列重要生命活动密切相关。本文从组织化学和结构特点、cDNA序列特征和表达、生理学和生物学功能3个方面概述了昆虫精氨酸激酶的研究进展,探讨了未来的主要研究领域。     

浅谈昆虫与科技进步和产业发展

昆虫是地球上动物中最为丰富和多样化的种类，它既能给人类带来巨大的威胁，成为我们生存的竞争对手，如为害作物和建筑以及传播疾病的害虫；又能给人类带来显著的利益，如蜜蜂、家蚕等益虫，成为我们生活的一部分。在数千年前我们的祖宗就认识到这一点，开始养蚕植桑、防治虫害。然而直到现在，不少人对于昆虫的认识，依然觉得无足轻重，把昆虫学看做雕虫小技，很少有人了解昆虫在基础科学中的作用以及对我们每个人衣食住行的影响，知道昆虫学与科技进步和产业发展的关系。1昆山与基础科学自从现代生物科学在上个世纪降临，昆虫在提供生命…     

昆虫化学感受蛋白(CSPs)的功能研究概述

昆虫的嗅觉系统与其各项生命活动息息相关,化学感受蛋白(CSPs)是嗅觉系统中的重要组成部分,可以结合气味或信息素分子,并传递给嗅觉受体,完成嗅觉相关功能。随着分子生物学技术和测序手段的不断发展,越来越多的昆虫CSPs得到鉴定。CSPs在昆虫体内广泛分布于触角、跗节、下颚须等化学感受器官,同时也在表皮、腹部、体躯等非感受器官大量表达,具有感知化学分子的功能并且与昆虫生长、发育、繁殖等生理功能及昆虫对杀虫剂的抗性相关。本文通过从CSPs的发现和命名、分子特性、结构及分布等方面展开综述,着重介绍CSPs的气味分子识别作用机制、抗药性机制及功能分类,以期为今后利用CSPs作为靶标防治害虫提供参考。     

昆虫Notch信号通路研究进展

Notch信号通路由Notch受体、Notch配体(DSL蛋白)、CSL［C promoter binding factor-1 (CBF1), Suppressor of hairless (Su(H)), Lag-1］转录因子、其他效应子和Notch调节分子构成,在动物组织的发育和器官的细胞命运决定中起着基础性的作用。从1917年在果蝇Drosophilia中被发现以来,基于昆虫Notch信号通路的研究一直十分活跃,证实了其在昆虫中主要行使胚胎及器官的发育调控、细胞增殖及细胞周期调控等作用。Notch基因位点的突变能够导致果蝇在胚胎期死亡,且翅发生缺失;Notch胞内域(intracellular domain of Notch, NICD)的表达会影响果蝇、蟑螂等昆虫卵巢卵泡细胞的发育;Delta可以介导昆虫体节形成以及神经系统正常发育;Su(H)以转录因子的形式发挥功能,主要影响昆虫细胞的细胞周期进程;Fringe在果蝇、家蚕Bombyx mori等昆虫的翅发育过程中起关键作用。此外Notch信号通路与Hippo信号通路、Wnt信号通路和EGFR信号通路等存在相互作用,表明其不作为一个单线形式而是复杂的网络结构参与昆虫的生命进程。近年来对Notch信号通路的研究已经从昆虫扩展到人类重大疾病、肿瘤医学和分子治疗中。鉴于Notch信号通路的高度保守性,昆虫Notch信号通路的研究成果不仅对昆虫发育机制的解析起着关键作用,还可为其他动物的研究乃至人类疾病的研究提供重要的参考和新思路。     

昆虫卵黄原蛋白受体的研究进展

昆虫卵黄发生的一个重要过程是卵黄蛋白的摄取,已有的研究表明脂肪体合成的卵黄原蛋白(vitellogenin,Vg)是通过受体介导的内吞作用(receptor mediated endocytosis,RME)被正在发育的卵母细胞所摄取。昆虫卵黄原蛋白受体(vitellogenin receptor,VgR)是介导昆虫卵黄原蛋白胞吞作用主要受体,它属于低密度脂蛋白家族,在结构与特性上具低密度脂蛋白家族的共性。卵黄原蛋白及其受体在昆虫生殖过程中起着重要的作用,本文综述了昆虫VgR的基本特性、分子结构及表达调控等方面的研究进展。     

骨类器官的构建及应用进展

骨骼疾病如骨质疏松、骨关节炎等已成为重要的人类健康问题,需要更深入地了解相关疾病的发病机制并开发更有效的治疗方法。由于2D细胞培养和动物实验等常规研究方法的局限性,近年来发展的类器官技术受到了极大关注。类器官作为干细胞衍生的自组织3D细胞簇,可以在体外更真实地模拟组织器官的复杂结构和生物功能。目前间充质干细胞、多能干细胞等衍生的骨类器官已逐步建立,不仅为疾病建模、药物筛选和生理病理基础研究提供了良好平台,还有望为骨缺损修复带来新希望。现对不同骨类器官模型的构建及主要应用进行概述,同时讨论了骨类器官培养面临的挑战,并对其未来发展进行展望,为构建结构功能更完善的骨类器官并将其应用于生物医学研究提供参考。     

白血病小鼠模型的建立与应用进展

白血病又被称为"血癌",其发病的根本特征是白血病细胞在骨髓及其他造血组织中呈恶性、无限制地增生,浸润全身各组织和脏器,产生不同症状,使患者易发生严重的感染或继发性的败血症、引起出血、肠功能衰竭、高尿酸血症等,严重威胁到患者的生命。因此白血病治疗的研究至关重要。利用实验动物进行各种疾病、药物疗效实验的研究,是医药领域发展的一个重要方面。对于白血病的研究,小鼠在生物学、遗传学、造血系统等方面与人类相似,因此是较为理想的动物白血病模型。本文对近五年来国内外研究常用的小鼠白血病模型进行综述。     

昆虫受精囊的结构与功能

昆虫受精囊是在雌雄交配之后,作为雌性贮存、释放精子和使卵受精的器官,其结构、功能及活动调节对保持精子活性和卵子受精有重要的影响。该文对昆虫受精囊结构、功能及其活动调节的研究进展做一介绍,以期为相关研究提供有益的资料。     

小型猪在肾脏疾病研究中的应用

随着对小型猪研究的不断深入,其作为人类疾病模型的优势日益明显,在生物医学研究中的应用也日趋增多。比较解剖学和生理学研究表明,小型猪的诸多生物学特性均与人类极为相似,尤其在肾脏的解剖和功能方面几乎是人类的复制品,使其在复制肾脏疾病模型,研究疾病发病机制和评估治疗策略等中具有无可替代的作用。本文将综述小型猪作为疾病动物模型在肾脏疾病研究中的应用。     

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。     

重金属污染对昆虫生长发育的影响

重金属污染已经成为一个全球性的环境问题,对生物多样性和人类健康构成了严重威胁。作为全球生物多样性的重要组成部分,昆虫因重金属污染而受到的潜在影响同样引起了人们的普遍关注。过量重金属可对昆虫的生长发育产生影响。环境中的重金属可通过昆虫的呼吸、表皮和摄食等途径进入昆虫体内,进入昆虫体内的过量重金属不仅能引起昆虫细胞超微结构的变化和遗传物质的改变,还可诱导昆虫细胞凋亡并影响细胞的活力和增殖。但昆虫能将过量的重金属以金属颗粒形式储存在具消化、存储或分泌功能的器官中,也能将其转运至溶酶体中解毒。同时,金属结合蛋白和抗氧化酶在昆虫对重金属的解毒过程中具有重要作用。     

昆虫抗冻蛋白的研究进展

热滞效应(Tberm Hysteresis Action)最早在昆虫研究中发现,后来研究表明,它是抗冻蛋白(Antifreeze Proteins,AFPs)的一种基本性质。和鱼类,植物AFPs相比,昆虫AFPs具有更高 的热滞活性和独特的化学结构特征。昆虫AFPs在昆虫抗冻生理过程中起着相当重要的作用,表现在以下三个方面：①抑制一些冰晶形成;②提高冰冻耐受性;③可能参与水分平衡过程。光周期,气温和湿度是调控AFPs生物合成与降解的三种外部因子,而体内激素的变化可能是直接调节脂肪体合成AFPs的内部因子。     

昆虫小分子量热激蛋白的研究进展

昆虫小分子量热激蛋白(Small heat shock proteins,s HSPs)是最早被发现的热激蛋白,但是有关它们的研究相对较少。本文对昆虫小分子量热激蛋白的最新研究成果进行了总结,旨在引起人们对该类蛋白的关注,以便进一步研究其功能,探讨其可能的应用前景。目前研究表明:昆虫小分子量热激蛋白是其所有热激蛋白中最不保守的家族。同时,它们通常拥有一个α-晶状体结构域;分子量范围一般在12~43 ku;具有分子伴侣的活性。每种昆虫体内拥有多种s HSPs,而且其功能也各不相同。这些热激蛋白在昆虫的生长发育、生殖以及滞育等重要生命活动中起着重要的作用;同时在抵御不良环境以及适应性进化中也具有重要意义。随着研究的深入,还将会有更多的昆虫s HSPs被鉴定,它们更多的功能也将被逐渐发掘。