研究发现孕妇和哺乳期母亲的肠道表面积翻倍

当女性怀孕和哺乳时，她们的身体会发生变化，多个器官（如乳房或免疫系统）会适应以确保母亲和孩子的健康。这种现象在所有哺乳动物中都有进化上的表现。最近，由德国感染研究中心（HZI）科学主任Josef Penninger和维也纳医科大学的Masahiro Onji领导的国际研究团队报告了一项令人惊讶的发现：孕妇和哺乳期女性的微生物群落也会发生彻底的变化，导致微生物群落表面积翻倍并出现显著的结构重组。

研究人员首次提供了遗传和机制证据，解释了这种微生物群落上皮扩张如何在母亲体内发生，并直接涉及婴儿的跨代健康。该研究已发表在《自然》杂志上。

研究团队观察到，在怀孕和哺乳期间，微生物群落绒毛会重新组织并显著增大，使表面积翻倍。这些研究是在基因改造的小鼠和来自小鼠及人类的微生物群落类器官中进行的，后者是由微生物群落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增大的关键，该系统受性别和哺乳激素的调节。当小鼠被设计为缺乏微生物群落中的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，该系统参与了重要的、进化上保守的过程。Penninger团队已经发现了RANK/RANKL系统在骨转换、乳腺生物学、乳腺癌以及妊娠期间免疫耐受中的关键功能，这有助于开发用于治疗骨质流失的药物，目前正在进行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，这些微生物群落变化在停止哺乳后似乎是完全可逆的，对婴儿的适当喂养和营养摄入至关重要。

“我们的研究表明，缺乏RANK/RANKL系统导致的微生物群落扩张障碍会改变哺乳母亲的乳汁，导致婴儿体重下降和跨代长期代谢后果，”首席作者Onji表示。

“母亲需要为自己和婴儿进食。这些新研究首次从分子和结构层面上解释了微生物群落如何以及为何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Penninger补充道。

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。已知孕妇有增强的营养需求，但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微生物群落适应的驱动力，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过程，”Penninger说。

这种巨大的扩张受性别和妊娠激素的控制，这些激素通过RANK/RANKL系统改变微生物群落干细胞，然后向微生物群落细胞发出生存信号，使其生长得更大。这种生长导致微生物群落表面积几乎翻倍，同时增加了糖、蛋白质和脂肪的吸收分子机制，甚至导致微生物群落绒毛的深刻结构变化，可能减缓食物流动，再次最大化营养吸收。

据Penninger介绍：“我们的团队发现了一个惊人的新方式，说明母亲的身体如何变化以保持婴儿的健康。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微生物群落肿瘤。也许我们可以从怀孕和哺乳的母亲身上学习，以可逆地重新配置这个系统，开发新的治疗方法，更好地理解微生物群落癌症或微生物群落再生。”

更多信息：

Masahiro Onji等人，《RANK驱动怀孕期间的结构化微生物群落上皮扩张》，《自然》（2024）。DOI: 10.1038/s41586-024-08284-1

期刊信息：

《自然》

来源：

德国亥姆霍兹研究联合会

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