本文以黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)心侧体(corpora cardiaca)为轴心,构建“发育—分泌—调控—功能”四维框架,系统梳理了其在糖代谢稳态中的核心作用。果蝇遗传工具成熟、基因与人类高度同源,是研究能量平衡的理想模型;心侧体与胰岛素合成细胞(insulin-producing cells,IPCs)分别对应脊椎动物胰腺α/β细胞,通过类胰高血糖素-脂动激素(adipokinetic hormone,AKH)和果蝇胰岛素样肽(Drosophila insulin-like peptides,DILPs)共同调控血淋巴葡萄糖和海藻糖的浓度。

本文首先论述了心侧体的发育过程:心侧体起源于头部中胚层,经胚胎定型、幼虫扩增、蛹期重塑和成虫融合等过程,最终形成环绕食管的双叶结构;sine oculis、glass、Notch、dpp、hh等基因和信号通路以严格的时空模式控制该过程,其中任一节点突变均会导致心侧体缺失或功能缺陷。心侧体可以接受来自外部的调控,整合营养物质、脑-肠分泌因子等多重输入。饥饿时,细胞表面的葡萄糖感受器可直接感知低血糖并促进AKH释放;肠内分泌细胞通过抑咽侧体神经肽A(allatostatin A,AstA)、鞣化激素α(bursiconα)、神经肽F(neuropeptide F,NPF)等肽类对心侧体施加正/负反馈;脑多巴胺(dopamine,DA)、色素趋散因子(pigment-dispersing factor,PDF)与DILP1/2形成神经-内分泌拮抗,以精细调节AKH的释放。心侧体主要释放三类分子:AKH经AKH受体(adipokinetic hormone receptor,AKHR)-环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)-蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)途径动员脂肪体糖原与甘油三酯;抑胰岛素激素(limostatin,Lst)经其受体抑制IPCs分泌DILPs;胰岛素拮抗剂蛋白2(imaginal morphogenesis protein-late 2,ImpL2)拮抗DILPs并抑制雷帕霉素靶标(target of rapamycin,TOR)通路,从而耦合营养状态与发育进程。AKH/AKHR轴在饥饿、高脂或热胁迫下驱动糖/脂动用及觅食亢进;促前胸腺激素(prothoracicotropic hormone,PTTH)与ImpL2介导心侧体-前胸腺轴,确保临界体重后蜕皮激素适时释放;心侧体轴突支配嗉囊,调节排空速率;AKH-叉头盒蛋白O(forkhead box O,FoxO)-小腹侧神经元(small ventral·lateral neurons,s-LNv)环路抑制饥饿诱导的睡眠丧失,维持昼夜稳态。

本文综述了心侧体的发育机制、分泌激素的作用机制以及与其他组织的相互作用,不仅有助于学者对昆虫能量稳态的调控机制的理解,还能为无脊椎动物代谢紊乱和相关疾病研究提供新的思路和靶点。

阅读原文:黑腹果蝇心侧体功能的研究概述.pdf