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RANK-RANKL信号通路对小鼠肠道类器官（organoids）生长和干细胞耗竭的影响
（Credit:
Nature
）
通过对RankWT（正常）和RankΔvil（缺失RANK的）小鼠肠道的免疫染色，研究发现RANK在大部分肠道上皮细胞中表达，而EPCAM作为上皮标记物显示了绒毛的结构。这表明RANK的表达具有广泛性，为后续实验奠定了基础。
在加入重组小鼠RANKL（rmRANKL, 50 ng/ml）培养3天后，类器官的面积显著增加。对比未处理的对照组，RANKL组的类器官展示出明显的体积扩展。这一结果提示RANKL能通过RANK信号通路促进肠道组织的生长。
使用标记Lgr5-eGFP的类器官，3D成像显示，RANKL刺激后类器官的芽数量减少，并表现出异常的形态变化。此外，OLFM4免疫染色显示，RANKL刺激引起了干细胞数量的下降。这说明RANKL在早期促进干细胞活跃，但长期刺激导致干细胞耗竭。
RANKL刺激12小时后，单细胞RNA测序揭示抗凋亡基因（如Birc2、Birc3和Bcl2）的表达显著上调。该结果表明RANKL通过保护肠道细胞免于凋亡支持了组织的初期扩展。
RANKL刺激的类器官在经过辐射损伤后存活率高于对照组，进一步验证了RANK信号对肠道细胞的保护作用。
单细胞RNA测序显示，RANKL刺激显著上调了BMP2及其靶基因（Id2和Id3）的表达，表明RANK通过激活BMP通路调控类器官的生长。此外，BMP抑制剂LDN193189能够逆转RANKL引起的干细胞耗竭，说明BMP通路在这一过程中发挥了重要作用。
在加入NOGGIN（BMP抑制剂）后，RANKL导致的类器官形态异常被部分抑制，进一步支持了BMP通路在RANKL作用中的关键地位。
首先，在细胞层面，RANK的活性主要集中于肠道上皮细胞，从未分化的干细胞到部分分化的吸收细胞均表达这一受体。当RANKL与RANK结合时，这一信号通路通过激活抗凋亡基因（如Bcl2和Birc3），保护肠道上皮细胞免受凋亡，从而延长细胞寿命。研究显示，在RANK信号刺激下，小鼠肠道类器官（organoids）的存活能力显著增强，即使在受到辐射损伤后仍能维持基本功能。
其次，在干细胞调控方面，RANK信号对肠道干细胞的扩增和分化起到了双向调节作用。实验数据表明，短期RANKL刺激促进干细胞的增殖和功能细胞的分化，使肠道表面积迅速增加。然而，持续的RANKL暴露则导致干细胞数量的减少以及组织结构的紊乱，表现为干细胞标志物（如Lgr5和OLFM4）的表达显著下降，最终影响绒毛的维持和功能。
在分子机制层面，RANK信号通过激活骨形态发生蛋白（BMP）通路，进一步调控肠道干细胞的分化。研究显示，RANK刺激引起的BMP2及其下游基因（如Id2和Id3）的表达上调是关键环节，而BMP抑制剂（如NOGGIN）能够有效逆转这一过程，恢复干细胞的自我更新能力。此外，RANK还通过NF-κB信号通路增强抗凋亡效应，同时间接调控MAPK-ERK等细胞增殖通路，为绒毛扩展提供了多层次保障。
总之，RANK通过调控细胞生存、干细胞行为和分子信号通路，驱动了肠道绒毛的动态扩展，为母体应对怀孕和哺乳的高能量需求提供了一个精密而高效的生物适应系统。
母体在怀孕和哺乳期间的生理变化不仅关乎自身健康，也深刻地影响着后代的发育和未来的健康状况。该研究显示，肠道的适应性改造通过RANK信号通路在代际健康中扮演了关键角色。
首先，实验表明，如果母鼠缺乏肠道中RANK信号，其后代从胚胎阶段便已显现负面影响。在怀孕的第18.5天，这些后代的体重较正常母鼠的后代显著降低。这种差异在出生后持续存在，尤其是在哺乳期表现尤为突出。这一现象反映了肠道适应对母体提供充足营养的关键作用：RANK驱动的肠道绒毛扩展大幅提高了营养吸收效率，而这一能力的丧失直接限制了母体为胎儿和新生儿提供足够养分的能力。
