Honigbienen (Apis mellifera) ernähren sich überwiegend von Pollen und Nektar, einer leicht verdaulichen Zuckerlösung. Ihre Mahlzeiten können daher einen Zuckergehalt von bis zu 60 Prozent erreichen. Bei uns Menschen und anderen Tieren würde eine solche Ernährung auf Dauer zu Diabetes führen. Die Insekten entwickeln aber in der Regel keine diabetesähnlichen Symptome. Wie gelingt ihnen das? Frühere Studien legen nahe, dass Mikroorganismen im Darm den Bienen helfen, ihren Stoffwechsel und Zuckergehalt im „Blut“, der Hämolymphe, zu regulieren. Wie die Mikroben das bewerkstelligen, blieb aber bislang unklar.
Darmflora der Honigbienen im Visier
Ein Team um Benfeng Han von der Chinesischen Landwirtschaftsuniversität in Peking hat die daran beteiligten molekularen Mechanismen nun genauer untersucht. Dafür analysierten und verglichen die Biologen den Energiestoffwechsel von Honigbienen, die entweder eine normale, eine leicht verminderte oder stark eingeschränkte Darmflora aufwiesen. „Frisch geschlüpfte Honigbienen haben typischerweise nur eine verarmte Bakterienfracht von rund einer Million Zellen im Darm”, erklären die Forschenden. Dadurch konnten sie ihre Testbienen gezielt mit dem normalen Mikrobiom erwachsener Bienen oder nur einem Teil der Bakterienarten beimpfen. Für ihr Experiment fütterten Han und ihre Kollegen die Bienen jeweils mit einer Zuckerlösung und entnahmen nach einigen Tagen Proben der Hämolymphe. Diese untersuchten sie auf verschiedene Stoffwechselprodukte.
Dabei zeigte sich, dass Bienen mit eingeschränktem Mikrobiom im Darm deutlich weniger der zwei sogenannten ILP-Proteine produzierten. Diese beiden insulinähnlichen Peptide regulieren wie das menschliche Hormon Insulin den Blutzuckergehalt. Die Bienen entwickelten in der Folge eine Stoffwechselstörung, die mit Typ-1-Diabetes bei Menschen vergleichbar ist, wie das Team berichtet. Sie litten beispielsweise unter hohem Blutzucker sowie verminderter Leistung ihres gesamten Stoffwechsels und reduzierter Fettspeicherung.
Mechanismus unter Insekten einzigartig
Die Darmflora hat demnach tatsächlich direkten Einfluss auf den Zuckerhaushalt der Bienen. Grund dafür ist das Molekül Succinat, das einige Mikroben der Art Lactobacillus Firm-5 ausscheiden. Diese zu den fünf Kern-Arten des Bienen-Mikrobioms gehörenden Bakterien regen über dieses Molekül die Produktion von Glukose im Darm der Bienen an und dadurch indirekt die Expression der insulinähnlichen Peptide im Kopf, wie die Tests weiter ergaben. Fehlen diese Mikroorganismen und damit das Succinat, werden in der Folge im Bienenerbgut die ilp-Gene seltener abgelesen und dadurch weniger regulatorische ILP-Peptide produziert. Bei Honigbienen, denen die Forschenden gezielt diese Laktobazillen verabreichten, reduzierten sich die diabetesähnlichen Symptome wiederum.
