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乙醇(alcohol)是酒的主要成分。摄入体内后,乙醇分子经口腔、食道、胃、肠等器官很快进入血液循环,并被迅速运输到全身各组织器官进行代谢。胃和肠道吸收的乙醇经血液循环进入肝脏,约95%的乙醇在肝脏代谢,研究表明到达肝脏的乙醇主要通过乙醇脱氢酶(ADH)氧化系统代谢,在此过程中乙醇脱氢酶是重要的限速酶之一。乙醇脱氢酶是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)依赖型金属酶,在各种生物不同组织中广泛表达,可逆催化各种醇类和醛类的氧化反应。研究显示机体对乙醇的代谢与其乙醇脱氢酶活力密切相关,且血液中乙醇浓度也与乙醇代谢动力学密切相关。因此可以通过测定生物的乙醇脱氢酶活性及血液中乙醇浓度了解生物体对乙醇的代谢情况。目前,哺乳动物乙醇代谢研究的比较清楚,果蝇由于其生活环境中通常包含乙醇,正丁醇,正丙醇,异丙醇和甲醇等,在乙醇代谢方面的研究也较多。家蚕是鳞翅目的模式昆虫,乙醇代谢方面的研究尚未见报道。
本研究以家蚕(Bombyxmori)为研究对象,调查其对乙醇的代谢情况。生物信息学分析显示家蚕基因组中存在7个ADH编码基因。5龄3天组织表达谱分析结果表明家蚕乙醇脱氢酶编码基因BmADH1、BmADH6、BmADH7在脂肪体高量表达。为了研究乙醇在家蚕体内的代谢,本研究利用直接注射和口器灌喂两种方式在蚕体中添加乙醇,并结合气相色谱及ADH酶活性测定方法,调查刺激后家蚕体内乙醇的代谢及脂肪体中ADH酶活的变化。实验结果表明,家蚕脂肪体中BmADH1、BmADH6、BmADH7基因在56%(v/v)乙醇注射处理后表达上调。酶活检测结果表明乙醇处理后1h脂肪体中的ADH酶活性会显著升高。气相色谱分析显示,家蚕体液中的乙醇会快速转化为乙醛。表明家蚕在受到高浓度乙醇刺激后,通过上调ADH编码基因的表达来增强ADH活性,使其参与乙醇的代谢过程,以保护蚕体免受高浓度乙醇的伤害。