当女性怀孕和哺乳时，她们的身体会发生变化，各种器官如乳房或免疫系统会适应以确保母子的健康。这种变化在所有哺乳动物中都是进化过程的一部分。现在，由维也纳医科大学的约瑟夫·彭宁格（Josef Penninger）和宫城正宏（Masahiro Onji）领导的国际研究团队报告了一个令人惊讶的发现：怀孕和哺乳期女性的肠道也会完全改变，导致肠道表面积翻倍并出现显著的结构重组。研究人员还首次提供了关于这种肠道上皮扩张如何发生的遗传和机制证据，这直接关系到婴儿的跨代健康。该研究发表在《自然》杂志上。
由约瑟夫·彭宁格（MedUni Vienna, IMBA — 维也纳分子生物技术研究所，加拿大不列颠哥伦比亚大学，德国亥姆霍兹感染研究中心）领导的多国团队观察到，怀孕和哺乳期间肠道绒毛会重新组织并显著增大，表面积翻倍。这些研究是在转基因小鼠和来自小鼠和人类的肠道类器官中进行的——这些类器官是由肠道干细胞自组织形成的三维组织。从机制上讲，研究人员确定RANK受体/RANK配体（RANK/RANKL）系统是生殖期间小肠绒毛扩大的关键，这一过程由性别和哺乳激素调节。当小鼠被设计为缺乏肠道中的RANK/RANKL系统时，怀孕和哺乳期间的绒毛扩张显著受损。
对进化的根本重要性
数十年来，研究人员一直在研究RANK/RANKL系统作为关键促进者的作用，参与基本的、进化保守的过程。彭宁格团队已经确定了RANK/RANKL系统在骨转换、乳腺生物学、乳腺癌和妊娠免疫耐受中的关键功能，这些发现促进了用于数百万人的抗骨质流失药物的开发，以及正在进行的乳腺癌预防和癌症免疫疗法的临床试验。研究人员现在发现，这些肠道变化在停止哺乳后似乎完全可逆，对于婴儿的适当喂养和营养至关重要。“我们的研究表明，怀孕期间由于缺乏RANK/RANKL系统而导致的肠道扩张受损会改变哺乳母亲的乳汁，导致婴儿体重降低和跨代长期代谢后果，”首席作者宫城正宏表示。“母亲需要为自己和婴儿进食。这些新研究首次提供了分子和结构解释，说明了为什么肠道会改变以适应母亲增强的营养需求，这可能适用于所有怀孕和哺乳的哺乳动物，”研究负责人约瑟夫·彭宁格补充道。
母亲如何适应怀孕和哺乳的需求
母亲如何适应怀孕和哺乳的需求仍然是进化和人类健康的核心问题。在这个阶段，女性激素会影响多个器官，控制和改变其结构和功能，这对母亲的健康和后代的发展至关重要。已知孕妇有更高的营养需求。然而，这一基本方面直到现在才得到充分研究：“通过确定RANK/RANKL系统是怀孕和哺乳期间肠道适应的驱动力，我们的研究有助于更深入地理解对进化和人类健康至关重要的生物学过程，”约瑟夫·彭宁格总结了这些发现的影响。
这种巨大的扩张由性别和怀孕激素控制，这些激素通过RANK/RANKL系统改变肠道干细胞，然后给肠道细胞一个生存信号，使其生长得更大。这种生长导致肠道表面积几乎翻倍，增加了糖、蛋白质和脂肪吸收的分子机制，甚至导致肠道绒毛的深刻结构变化，这可能减缓食物流动，再次最大化营养物质的吸收。约瑟夫·彭宁格表示：“我们的团队发现了一种令人惊叹的新方式，说明母亲的身体如何改变以保持婴儿的健康。除了少数被遗忘的老研究外，几乎没有人知道这一点。我们还发现，这个系统可以通过干细胞直接影响肠道肿瘤；也许我们可以从怀孕和哺乳的母亲身上学习，可逆地重新配置这个系统，以开发新的治疗方法，更好地理解肠道癌或肠道再生。”
这项研究是维也纳医科大学、维也纳奥地利科学院分子生物技术研究所、温哥华生命科学研究所、布伦瑞克亥姆霍兹感染研究中心、乌特勒支胡布雷希特研究所和基尔大学之间的密切合作。东京大学和剑桥大学的研究人员也参与了这项研究。
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