当女性在怀孕和哺乳婴儿时，身体会经历显著的代谢和细胞变化，以支持母体健康并确保后代的最佳生长与存活。这种适应机制是进化过程中一种普遍而关键的特征，几乎存在于所有生殖物种中，包括昆虫和哺乳动物。然而，与这些变化相关的许多机制，特别是在哺乳动物中的具体过程，仍未被充分揭示。
众所周知，怀孕和哺乳会显著增加母体的营养需求。然而，肠道如何适应这一阶段的营养需求的？母体肠道上皮在细胞和分子层面如何发生变化？这些变化又是如何被精确协调的？这些问题都尚无答案。
近期，一个国际研究团队揭示了一个令人惊讶的发现，在怀孕和哺乳期间，母体的肠道会经历深刻的适应性变化——肠道表面积翻倍，并伴随显著的结构性重组。这些变化不仅提升了糖、蛋白质和脂肪的吸收效率，还通过结构变化可能减缓食物流动，从而最大化营养吸收。
这些发现首次从分子和结构角度解释了肠道如何适应母体和婴儿的双重营养需求，并确认了其对婴儿健康的直接影响。研究结果已经发表在近期的《自然》杂志上。
RANK-RANKL系统
在新的研究中，为了揭示母体肠道在怀孕和哺乳期间的变化，研究人员对转基因小鼠和来源于小鼠及人类的肠道类器官（由肠道干细胞形成的三维组织模型）进行了研究。具体来说，他们着重分析了一个名为RANK受体-RANK配体（RANK-RANKL）的系统所扮演的角色。
蛋白受体RANK及其配体分子RANKL在骨转换、乳腺生物学、乳腺癌，以及免疫耐受中起着关键作用。几十年来，科学家们一直将RANK-RANKL系统视为一个重要的、进化保守过程的关键促进者来研究。这些研究为治疗骨质流失的药物的开发作出了贡献，并有望用于乳腺癌预防和癌症免疫疗法的临床试验。
RANKL的表达受炎症细胞因子和与生殖相关的激素（如催乳素和孕激素）的强烈诱导。然而，性激素的失衡可能会破坏RANK-RANKL系统，从而促进骨质疏松或乳腺癌的发生。而与此同时，与妊娠和哺乳相关的激素也对肠道功能有重要影响。
肠道绒毛在怀孕和哺乳期间扩张，并重组为片状几何结构。这种排列有助于最大化营养吸收。（图/IMBA/Onji_Kulcsar）
肠道绒毛的扩张与适应
在新的研究中，为了评估了RANK在肠道中的表达，研究人员对小鼠进行了基因改造，让它们的肠道中要么缺乏Rank基因，要么在肠道中过度表达一种永久活跃的人类RANK基因。
他们观察到，在小鼠怀孕和哺乳期间，RANK-RANKL系统在性激素和催乳激素的调控下，能够促进小肠绒毛的扩张；而缺乏RANK-RANKL系统的小鼠在怀孕和哺乳期间无法正常扩展小肠绒毛，从而影响营养吸收能力。
研究人员还发现，母体肠道在怀孕和哺乳期表现出的适应性变化对婴儿的喂养和营养吸收至关重要。这些变化在哺乳期结束后可以完全逆转，展现了高度的灵活性。此外，研究团队发现，怀孕期间缺乏RANK-RANKL系统的小鼠，其肠道扩张受损，导致母乳质量下降，幼崽体重减轻，并引发跨代的代谢后果。这些结果进一步验证了肠道适应的关键作用。
进化启示与临床前景
通过揭示RANK-RANKL系统在怀孕和哺乳期肠道适应中的核心作用，这项新的研究为理解这一对进化与健康至关重要的生物过程提供了全新视角。
更令人瞩目的是，研究还发现RANK-RANKL系统可能通过干细胞直接影响肠道肿瘤。这一发现为探索肠道再生或肠癌治疗提供了新思路。研究团队认为，这一系统的可逆性特性或许可以用于开发针对肠道疾病的新型治疗方法。
研究团队总结道：“母亲的身体以一种令人惊叹的方式适应以支持婴儿的健康。这一研究不仅深化了我们对肠道生理的理解，还为潜在治疗方法提供了重要启发。”
编译：糖兽
排版：雯雯
https://www.meduniwien.ac.at/web/en/about-us/news/2024/news-in-dezember-2024/mothers-massively-change-their-intestines-during-pregnancy-and-nursing/
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08284-1
https://www.nature.com/articles/d41586-024-04140-4
封面图&首图：IMBA/Onji_Kulcsar
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