Исследование показало, что площадь поверхности кишечника у матерей удваивается во время беременности и кормления грудью
Когда женщины беременны и кормят грудью своих детей, их тела меняются, и различные органы, такие как грудь или иммунная система, адаптируются для обеспечения здоровья как матери, так и ребенка. Это происходит на протяжении всей эволюции у всех млекопитающих.
Международная исследовательская группа под руководством Йозефа Пеннингера, научного директора Центра исследований инфекций имени Гельмгольца (HZI), и Масахиро Онджи из Венского медицинского университета теперь сообщает об удивительном открытии: кишечник также полностью меняется у беременных и кормящих женщин, что приводит к удвоению площади поверхности кишечника и поразительной структурной реорганизации.
Исследователи также представили первые генетические и механистические доказательства того, как происходит расширение эпителия кишечника у матерей, что напрямую влияет на здоровье младенцев в будущем.
Исследование опубликовано в журнале Nature .
Команда наблюдала, что кишечные ворсинки реорганизуются во время беременности и грудного вскармливания и значительно увеличиваются, удваивая свою площадь поверхности. Исследования проводились на генетически модифицированных мышах и кишечных органоидах мышей и людей — самоорганизованных трехмерных тканях, полученных из стволовых клеток кишечника.
Механистически исследователи определили систему RANK рецептор/RANK лиганд (RANK/RANKL) как ключ к ворсинчатому расширению тонкого кишечника во время размножения, которое регулируется половыми и лактационными гормонами. Когда мышей сконструировали так, чтобы у них отсутствовала система RANK/RANKL в кишечнике, ворсинчатое расширение во время беременности и грудного вскармливания было значительно нарушено.
Фундаментальное значение для эволюции
Десятилетиями исследователи изучали систему RANK/RANKL как ключевого посредника основных, эволюционно консервативных процессов. Группа Пеннингера уже определила ключевые функции системы RANK/RANKL в костном обмене, в биологии молочной железы, в раке груди и в иммунной толерантности во время беременности, способствуя разработке лекарств против потери костной массы, используемых миллионами людей, и клинических испытаний рака груди и иммунотерапии рака, которые ведутся.
Исследователи обнаружили, что эти изменения в кишечнике, которые, по-видимому, полностью обратимы после прекращения грудного вскармливания, важны для правильного кормления и питания младенцев.
«Наше исследование показывает, что нарушение этого расширения кишечника из-за отсутствия системы RANK/RANKL во время беременности изменяет молоко кормящих матерей. Это приводит к снижению веса младенцев и долгосрочным последствиям для обмена веществ, передающимся через поколения», — утверждает ведущий автор Онджи.
«Матери должны есть для себя и своих детей. Эти новые исследования впервые дают молекулярное и структурное объяснение того, как и почему кишечник изменяется, чтобы приспособиться к возросшей потребности матерей в питательных веществах, что, вероятно, имеет место у всех беременных и кормящих млекопитающих», — добавляет руководитель исследования Пеннингер.
То, как матери приспосабливаются к требованиям беременности и грудного вскармливания, остается центральным вопросом эволюции и здоровья человека. В течение этой фазы женские гормоны влияют на множество органов, контролируя и изменяя их структуру и функции, что имеет решающее значение для здоровья матери и развития потомства. Было известно, что беременные женщины испытывают повышенную потребность в питательных веществах. Однако этот фундаментальный аспект до сих пор не был хорошо изучен.
«Определив систему RANK/RANKL как движущую силу адаптации кишечника во время беременности и лактации, наше исследование способствует более глубокому пониманию биологических процессов, имеющих фундаментальное значение для эволюции и здоровья человека», — говорит Пеннингер.
Это массивное расширение контролируется половыми гормонами и гормонами беременности, которые изменяют стволовые клетки в кишечнике через систему RANK/RANKL, а затем дают клеткам кишечника сигнал выживания, чтобы они стали намного больше. Этот рост затем приводит к почти удвоению площади поверхности кишечника, что также увеличивает молекулярный аппарат для усвоения сахара, белка и жира и даже приводит к глубокому изменению архитектуры кишечных ворсинок, что, вероятно, замедляет поток пищи, снова максимизируя усвоение питательных веществ.
По словам Пеннингера, «наша команда обнаружила удивительный новый способ, которым материнские тела меняются, чтобы поддерживать здоровье детей. Об этом почти никто не знал, за исключением нескольких старых исследований, которые в значительной степени были забыты. Мы также обнаружили, что эта система, посредством стволовых клеток, может напрямую влиять на опухоли в кишечнике. Возможно, мы сможем поучиться у беременных и кормящих матерей, как обратимо перепрограммировать эту систему, чтобы разработать новые методы лечения и лучше понять рак кишечника или регенерацию кишечника».