Για να διατηρηθεί μια υγιής ισορροπία μεταξύ της απορρόφησης θρεπτικών συστατικών και των πληθυσμών βακτηρίων, το ανθρώπινο έντερο πιθανότατα εναλλάσσεται μεταξύ δύο διαφορετικών μοτίβων μυϊκής συστολής, σύμφωνα με μελέτη ερευνητών στη Γερμανία και τις ΗΠΑ. Μέσω προσομοιώσεων, μια ομάδα με επικεφαλής τον Κάρεν Αλίμ κατά τη Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μονάχου έδειξε ότι αυτά τα μοτίβα συνδέονται εγγενώς με την ταχύτητα του υγρού που ρέει μέσα από το έντερο.
Οι τρόποι με τους οποίους το πεπτικό μας σύστημα απορροφά τα θρεπτικά συστατικά επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από τις συσπάσεις των μυών στα έντερα μας. Αυτό μπορεί να συμβεί με δύο πιθανούς τρόπους: στην περισταλτική, οι μύες που περιβάλλουν το λεπτό έντερο συστέλλονται ακτινικά και χαλαρώνουν. Αυτές οι συσπάσεις διαδίδονται ως κύμα, οδηγώντας γρήγορες ροές χωνεμένης τροφής κατά μήκος του σωλήνα. Η ασθενέστερη μεταφορά καθοδηγείται από την κατάτμηση - όπου οι μύες στα εσωτερικά τοιχώματα του εντέρου συστέλλονται και χαλαρώνουν σε ένα μοτίβο που μοιάζει με κυματιστό σκακιέρα.
Ένας άλλος κρίσιμος παράγοντας πίσω από την απορρόφηση θρεπτικών συστατικών στο έντερο είναι ο τεράστιος αριθμός βακτηρίων που ζουν μέσα στα έντερα, γνωστά μαζί ως «μικροβίωση». Αυτά τα μικρόβια ανταγωνίζονται το έντερο καθώς απορροφούν θρεπτικά συστατικά και παίζουν καθοριστικό ρόλο στη λειτουργία και τη γενική υγεία του εντέρου – αλλά μπορούν επίσης να προκαλέσουν επικίνδυνες παρενέργειες εάν η πυκνότητά τους γίνει πολύ υψηλή.
Καθένα από αυτά τα τρία φαινόμενα έχει μελετηθεί ανεξάρτητα με κάποια λεπτομέρεια - αλλά μέχρι στιγμής, οι ερευνητές δεν έχουν ακόμη σκεφτεί πώς μπορεί να συνδεθούν. Για να απαντήσει σε αυτή την ερώτηση, η ομάδα του Alim μοντελοποίησε το λεπτό έντερο ως έναν κοίλο, παραμορφώσιμο κύλινδρο με ένα υγρό γεμάτο θρεπτικά συστατικά που ρέει μέσα του. Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν προσομοιώσεις δυναμικής υγρών για να εξετάσουν τις διαφορές μεταξύ των ταχυτήτων ροής που δημιουργούνται από την περισταλτία και την κατάτμηση, επιτρέποντάς τους να παρακολουθούν τις προκύπτουσες επιδράσεις στους πληθυσμούς βακτηρίων που ρέουν μέσω του εντέρου.
Το μοντέλο έδειξε ότι οι πιο αργές ταχύτητες ροής που σχετίζονται με την κατάτμηση προκάλεσαν τη διατήρηση των θρεπτικών συστατικών στο έντερο για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Αυτό θα επέτρεπε στο σώμα να απορροφά τα θρεπτικά συστατικά πιο αποτελεσματικά, αναμιγνύοντας άνισα διασκορπισμένα θρεπτικά συστατικά σε πιο ομοιόμορφες συγκεντρώσεις. Ταυτόχρονα, θα επέτρεπε στη μικροχλωρίδα να μεγαλώσει πριν ξεπλυθεί από το έντερο. Αντίθετα, η περισταλτική επιτάχυνε τις ταχύτητες ροής μέσω του εντέρου – οδηγώντας σε χαμηλότερα επίπεδα απορρόφησης θρεπτικών συστατικών, ενώ απομακρύνει τα βακτήρια με ταχύτερο ρυθμό.
Το τρισδιάστατο τυπωμένο βρώσιμο χάπι μπορεί να σαρώσει το μικροβίωμα του εντέρου
Από τα αποτελέσματά τους, η ομάδα του Alim προτείνει ότι το έντερο εναλλάσσεται μεταξύ των δύο προτύπων συστολής για να βελτιστοποιήσει την αποτελεσματικότητα της απορρόφησης θρεπτικών συστατικών, ενώ ρυθμίζει την ανάπτυξη της μικροχλωρίδας. Η ανακάλυψή τους προσφέρει μια νέα κατανόηση της πολύπλοκης δυναμικής που συνδέει τη μικροχλωρίδα με τις μυϊκές συσπάσεις στο έντερο και παρέχει επίσης σημαντική εικόνα για το πώς λειτουργούν τα πεπτικά μας συστήματα. Αντλώντας από αυτά τα αποτελέσματα, οι ερευνητές θα μπορούσαν να αναπτύξουν νέους τρόπους για τη διάγνωση και τη θεραπεία ασθενειών που σχετίζονται με το έντερο.
Η ομάδα περιγράφει τη μελέτη στο Επιστολές Φυσικής Επισκόπησης.
