蜜蜂肠道菌群与长寿的关系

董志祥 李还原 陈奕霏 郭军 张棋麟│文

昆明理工大学生命科学与技术学院，昆明 650500

蜜蜂个体在蜂群中通常以三型蜂的形式存在，其中蜂王寿命最长（3～5年），工蜂次之（35～180 天），雄蜂寿命最短。但蜜蜂的寿命与肠道菌群是否有关联，目前研究尚少，在熊蜂的研究中发现，抗生素处理后的熊蜂死亡率增加，寿命缩短，这也间接证实肠道菌群的缺失会引起熊蜂寿命的改变。最新研究表明，肠道内定植着长寿菌群，不仅行使着消化吸收的功能，而且与宿主的长寿息息相关。本文结合国外最新研究进展谈谈蜜蜂肠道菌群与长寿的关系。

一、蜜蜂肠道菌群对蜜蜂的重要性

肠道菌群在动物健康中扮演了一个重要的角色。与其他昆虫不同的是，蜜蜂具有高度保守和专门的核心肠道微生物群，它们由9种细菌组成，主要是通过社会接触获得，其中5种核心菌群在蜜蜂中是普遍存在的，在熊蜂中也是存在的。最近的研究表明，肠道菌群在新陈代谢、免疫功能、生长发育以及对病原体的防治中都扮演了重要的角色。肠道菌群的破坏也被证明对蜜蜂的健康有害。各种环境的破坏使得肠道微生物群结构失调，改变免疫应答，产生氧化损伤和宿主炎症。生活在恶劣环境中的工蜂有发育缺陷和过早死亡，这表明通过维持微生物群落对氧化应激的抑制和对肠道健康和宿主寿命至关重要。总的来说，蜜蜂的肠道菌群在蜜蜂的健康和疾病中都扮演了重要的角色。

二、蜂王肠道菌群的特殊性

随着高通量测序技术的快速发展，蜜蜂肠道菌群的研究取得了很大的突破。但是，大部分的研究都是以工蜂为主，而作为蜂群中核心的蜂王，对其肠道菌群的研究却很少。蜂王和工蜂都是由同样的受精卵发育而来，但在蜂房中占据着不同的社会地位。工蜂行使着筑巢、哺育、采集、防护等任务。蜂王主要是行使产卵的任务，并维持整个蜂群的稳定。作为整个蜂群中唯一产卵的雌性蜂，蜂王的健康对蜂群的稳定和蜂产品的产率至关重要，而肠道菌群行使的功能与蜂王的健康息息相关。最近的研究表明，蜂王的肠道菌群与工蜂的肠道菌群截然不同，蜂王肠道菌群与工蜂肠道菌群相比，蜂王含有较高的细菌谱系，可见于花蜜、幼虫和蜂巢中，这包括一些醋杆菌科的谱系。有研究者将刚刚出房的蜂王关于王笼中，分别使处女王与工蜂接触，不与工蜂接触，72小时后，发现蜂王携带的菌群总量有显著差异，这一变化的原因和潜在影响尚不清楚，值得进一步研究。蜂王的肠道菌群与工蜂的社会接触有联系，但是具体的影响机制还需要进一步研究。蜂王是否交配和是否产卵也会影响蜂王的肠道菌群，其中具体的定植规律还需要进一步研究。

三、蜜蜂肠道菌群与长寿的关系

蜂王和工蜂的社会分工不同，食物来源也有差异。工蜂仅仅食用3天的蜂王浆，而蜂王一生都食用蜂王浆；食物来源不一样，社会分工也不一样，这使蜂王的寿命与工蜂的寿命存在巨大差异。在蜜蜂这个典型的社会型昆虫中，相同基因型可以显示出极端的寿命差异，这也为年龄相关的肠道微生物演替提供了一个独特的视角。

Anerson等通过研究蜂群中的工蜂和蜂王的肠道菌群，采集已知年龄和不同环境条件下的蜂王，利用高通量测序平台，测定了不同年龄的蜂王肠道菌群，一共测序了63个蜂王样品的肠道微生物，探索了2个生理年龄和4个消化道壁。通过控制遗传和环境变异，量化了蜂王脂肪组织中羰基的积累作为生物衰老的标志。将特定年龄的蜂王肠道微生物演替与工蜂肠道微生物进行了比较，由于蜂王的来源不同，蜂王年龄与肠道部位有两个或两个以上的菌种有显著差异。蜂王的生物衰老与其肠道菌群的组成相关，突出了微生物与氧化应激的关系。蜂王和工蜂共享了很多主要的核心微生物种，但是在微生物结构和年龄演替中存在显著差异，蜂王的肠道菌群与衰老的工蜂肠道菌群形成了鲜明的对比。蜂王脂肪酸中羰基的积累与乳酸菌和双歧杆菌的增加有显著的相关性，和各种变形杆菌的减少有显著的相关性。

在蜂王的肠道菌群中，研究证明了与年龄相关的演替模式在很大程度上与工蜂的模式相反。短寿的工蜂肠道菌逐渐被三种主要的变形菌门所控制，但是这三种变形菌在长寿的蜂王中却稀少或显著减少。综合研究表明，蜂群生殖水平的进化为生理学的形成宿主-微生物相互作用和与年龄相关的蜜蜂微生物群落演替提供了依据。蜂王肠道菌群和工蜂的肠道菌群两级分化，可能是蜂王与工蜂寿命两级分化的重要原因之一。

目前，蜜蜂的肠道菌群与宿主的相互关系已经取得了巨大的突破，但是肠道菌群与宿主长寿的关系还需进一步研究，由于蜜蜂的生长周期短，蜜蜂采样容易，实验设计相对容易，使得蜜蜂成为研究肠道菌群与宿主长寿关系的理想模型，为研究其他物种乃至人类肠道菌群与宿主的长寿关系提供理论依据。