Kiedy kobiety są w ciąży i karmią piersią swoje dzieci, ich ciała się zmieniają, a różne narządy, takie jak piersi czy układ odpornościowy, zostają przystosowane, aby zapewnić zdrowie zarówno matce, jak i dziecku. Dzieje się tak w trakcie ewolucji u wszystkich ssaków. Międzynarodowy zespół badawczy kierowany przez Josefa Penningera i Masahiro Onji z Uniwersytetu Medycznego w Wiedniu informuje w tej chwili o zaskakującym odkryciu, iż jelita ulegają całkowitym zmianom również u kobiet w ciąży i karmiących piersią, co powoduje podwojenie powierzchni jelit i uderzającą reorganizację strukturalną. Naukowcy dostarczają także pierwszych genetycznych i mechanistycznych dowodów na to, jak następuje ekspansja nabłonka jelitowego u matek, co ma bezpośrednie konsekwencje dla międzypokoleniowego zdrowia dzieci. Badanie ukazuje się w „Nature”.
Międzynarodowy zespół kierowany przez Josefa Penningera (MedUni Vienna, IMBA – Instytut Biotechnologii Molekularnej, Wiedeń, Uniwersytet Kolumbii Brytyjskiej, Kanada, Helmholtz Center for Infection Research, Niemcy) zaobserwował, iż kosmki jelitowe reorganizują się podczas ciąży i karmienia piersią oraz znacznie się powiększają, podwajając swoją powierzchnię. Badania przeprowadzono na genetycznie zmodyfikowanych myszach oraz na organoidach jelitowych myszy i ludzi – samoorganizujących się trójwymiarowych tkankach pochodzących z komórek macierzystych jelita. Pod względem mechanicznym naukowcy zidentyfikowali układ receptor RANK/ligand RANK (RANK/RANKL) jako klucz do kosmkowego powiększenia jelita cienkiego podczas reprodukcji, która jest regulowana przez hormony płciowe i laktacyjne. Kiedy myszom zaprojektowano tak, aby brakowało układu RANK/RANKL w jelicie, ekspansja kosmków podczas ciąży i karmienia piersią była znacznie upośledzona.
Podstawowe znaczenie dla ewolucji
Przez dziesięciolecia naukowcy badali system RANK/RANKL jako najważniejszy czynnik ułatwiający podstawowe, konserwatywne ewolucyjnie procesy. Grupa Penninger zidentyfikowała już najważniejsze funkcje układu RANK/RANKL w obrocie kostnym, biologii gruczołu sutkowego, raku piersi i tolerancji immunologicznej w czasie ciąży, przyczyniając się do opracowania leków przeciw utracie masy kostnej, stosowanych przez miliony kobiet osób i realizowane są badania kliniczne dotyczące profilaktyki raka piersi i immunoterapii nowotworów. Naukowcy odkryli teraz, iż te zmiany jelitowe, które wydają się całkowicie odwracalne po zaprzestaniu karmienia, są ważne dla prawidłowego karmienia i odżywiania dzieci. „Nasze badanie pokazuje, iż upośledzenie ekspansji jelit spowodowane brakiem układu RANK/RANKL w czasie ciąży powoduje zmiany w mleku karmiących matek. Skutkuje to niższą wagą dzieci i długoterminowymi konsekwencjami metabolicznymi międzypokoleniowymi” – stwierdza kierownik autor Masahiro Onji. „Matki muszą jeść dla siebie i swoich dzieci. Te nowe badania po raz pierwszy dostarczają molekularnego i strukturalnego wyjaśnienia, w jaki sposób i dlaczego jelita zmieniają się, aby dostosować się do zwiększonego zapotrzebowania matek na składniki odżywcze, co prawdopodobnie ma miejsce u wszystkich kobiet w ciąży i karmiących piersią. ssaki” – dodaje kierownik badania Josef Penninger.
To, w jaki sposób matki przystosowują się do wymagań ciąży i karmienia piersią, pozostaje centralnym pytaniem ewolucji i zdrowia ludzkiego. W tej fazie hormony żeńskie wpływają na wiele narządów, kontrolując i zmieniając ich strukturę i funkcje, co ma najważniejsze znaczenie dla zdrowia matki i rozwoju potomstwa. Wiadomo było, iż kobiety w ciąży mają zwiększone zapotrzebowanie na składniki odżywcze. Jednak ten podstawowy aspekt nie został dotychczas dobrze zbadany: „Poprzez identyfikację systemu RANK/RANKL jako siły napędowej adaptacji jelit podczas ciąży i laktacji, nasze badanie przyczynia się do głębszego zrozumienia procesów biologicznych, które mają fundamentalne znaczenie dla ewolucji i zdrowie ludzkie” – mówi Josef Penninger, podsumowując wpływ ustaleń.
Ta masowa ekspansja jest kontrolowana przez hormony płciowe i ciążowe, które zmieniają komórki macierzyste w jelitach za pośrednictwem systemu RANK/RANKL, a następnie dają komórkom jelitowym sygnał przeżycia, aby znacznie się rozrosły. Wzrost ten prowadzi następnie do niemal podwojenia powierzchni jelita, co również zwiększa mechanizm molekularny wchłaniania cukru, białka i tłuszczu, a choćby prowadzi do głębokich zmian architektonicznych w kosmkach jelitowych, co prawdopodobnie spowalnia przepływ pożywienia, ponownie maksymalizując wchłanianie składników odżywczych. Josef Penninger: „Nasz zespół odkrył nowy, niesamowity sposób, w jaki ciała matki zmieniają się, aby zapewnić zdrowie dzieci. Mało kto o tym wiedział, poza kilkoma starymi badaniami, o których w dużej mierze zapomniano. Odkryliśmy również, iż ten system za pośrednictwem komórek macierzystych może bezpośrednio wpływać na nowotwory jelit; być może uda nam się nauczyć od matek w ciąży i matek karmiących piersią, jak w sposób odwracalny przeprogramować ten system, aby opracować nowe metody leczenia i lepsze zrozumienie raka jelit i regeneracji jelit”.
Badanie przeprowadzono w ścisłej współpracy pomiędzy Uniwersytetem Medycznym w Wiedniu, Instytutem Biotechnologii Molekularnej Austriackiej Akademii Nauk w Wiedniu, Instytutem Nauk Przyrodniczych w Vancouver, Centrum Badań nad Infekcjami im. Helmholtza w Brunszwiku, Instytutem Hubrechta w Utrechcie oraz uniwersytet w Kilonii. W badaniu uczestniczyli także naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego i Uniwersytetu w Cambridge.
