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當女性懷孕和哺育嬰兒時，她們的身體會發生變化，各種器官也會相應調整以確保母嬰健康。在所有哺乳動物的演化過程中，這種適應能力是保守的。
維也納醫科大學領導的研究團隊近日發現，在懷孕和哺乳期間，雌性動物的腸道也發生了巨大變化，腸道表面積增加了一倍，結構也發生了驚人的重組。
研究人員首次提供了遺傳和機理證據，說明這種腸上皮擴張如何發生，並對嬰兒健康產生直接影響。這項研究成果於2024年12月4日發表在 Nature 雜誌上。
母親如何適應懷孕和哺乳期的需求仍是人類健康和演化中的核心問題。在這一階段，雌性激素會影響多個器官，控制和改變它們的結構和功能，這對母親的健康和後代的發育都至關重要。眾所周知，孕婦對營養的需求量更大，但到目前為止，這方面的研究還不多。
在這項研究中，歐洲科學院院士Josef Penninger領導的研究團隊觀察到，小腸絨毛在懷孕和哺乳期間會發生結構改變，並顯著增大，使表面積增加了一倍。研究是在轉基因小鼠以及小鼠和人類的腸道類器官中進行的。
從機制上講，研究人員發現RANK及其配體（RANK-RANKL）是生殖過程中小腸絨毛增大的關鍵，這種增大受性激素和哺乳激素的調節。當小鼠腸道中缺乏RANK-RANKL系統時，懷孕和哺乳期間的絨毛擴張就會明顯受損。
他們還發現，這些腸道變化對嬰兒的餵養和營養非常重要，而且在停止哺乳後是完全可逆的。Penninger研究團隊近年來致力於RANK-RANKL系統的研究。
第一作者兼通訊作者、維也納醫科大學的Masahiro Onji表示：“我們的研究表明，懷孕期間RANK-RANKL系統的缺失會影響腸道擴張，進而改變哺乳母親的乳汁。這導致嬰兒體重下降，併產生跨代的長期代謝後果。”
“母親需要為自己和嬰兒進食。這些新研究首次從分子和結構上解釋了腸道如何變化以及為什麼變化，以適應母親對營養的需求增加，也許懷孕和哺乳的所有哺乳動物都是如此，” Josef Penninger補充說。
研究人員發現，這種大規模擴張是由性激素和妊娠激素控制的，它們透過RANK-RANKL系統改變腸道中的幹細胞，然後向腸道細胞發出訊號，使其生長得更大。
這種生長導致腸道表面積幾乎翻了一番，並增加了攝取糖類、蛋白質和脂肪的分子機制，甚至導致小腸絨毛髮生明顯的結構變化，這可能會減緩食物的流動，幫助母親最大限度地攝取營養物質。
Josef Penninger教授表示：“我們還發現，這一系統透過幹細胞直接影響腸道腫瘤。也許我們可以從孕婦和哺乳期母親身上獲得啟發，對這一系統進行可逆連線，從而開發出新的治療方法，並更好地瞭解腸道癌症和腸道再生。”
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參考文獻：RANK drives structured intestinal epithelial expansion during pregnancy
