Para mantener un equilibrio saludable entre la absorción de nutrientes y las poblaciones de bacterias, el intestino humano probablemente alterna entre dos patrones distintos de contracción muscular, según un estudio realizado por investigadores de Alemania y Estados Unidos. A través de simulaciones, un equipo liderado por karen alim en el Universidad Técnica de Munich demostró que estos patrones están intrínsecamente relacionados con la velocidad del líquido que fluye a través del intestino.
La forma en que nuestro sistema digestivo absorbe los nutrientes está fuertemente influenciada por las contracciones musculares de nuestros intestinos. Esto puede suceder de dos maneras posibles: en el peristaltismo, los músculos que rodean el intestino delgado se contraen y relajan radialmente. Estas contracciones se propagan como una onda, impulsando flujos rápidos de alimentos digeridos a lo largo del tubo. El transporte más débil es impulsado por la segmentación, donde los músculos de las paredes internas del intestino se contraen y se relajan en un patrón que se asemeja a un tablero de ajedrez ondulado.
Otro factor crucial detrás de la absorción de nutrientes en el intestino es la gran cantidad de bacterias que viven dentro de los intestinos, conocidas en conjunto como "microbiota". Estos microbios compiten con el intestino mientras absorben nutrientes y desempeñan un papel crucial en el funcionamiento y la salud general del intestino, pero también pueden provocar efectos secundarios peligrosos si su densidad aumenta demasiado.
Cada uno de estos tres fenómenos se ha estudiado de forma independiente con cierto detalle, pero hasta ahora los investigadores no han considerado cómo pueden estar conectados. Para responder a esta pregunta, el equipo de Alim modeló el intestino delgado como un cilindro hueco y deformable por el que fluye un líquido cargado de nutrientes. Luego utilizaron simulaciones de dinámica de fluidos para examinar las diferencias entre las velocidades de flujo generadas por la peristalsis y la segmentación, lo que les permitió monitorear los efectos resultantes sobre las poblaciones de bacterias que fluyen a través del intestino.
El modelo demostró que las velocidades de flujo más lentas asociadas con la segmentación hacían que los nutrientes permanecieran en el intestino por más tiempo. Esto permitiría al cuerpo absorber nutrientes de manera más eficiente, mezclando nutrientes distribuidos de manera desigual en concentraciones más uniformes. Al mismo tiempo, permitiría que la microbiota creciera antes de ser eliminada del intestino. Por el contrario, la peristalsis aceleró la velocidad del flujo a través del intestino, lo que llevó a niveles más bajos de absorción de nutrientes, mientras eliminaba las bacterias a un ritmo más rápido.
Una pastilla comestible impresa en 3D puede escanear el microbioma intestinal
A partir de sus resultados, el equipo de Alim sugiere que el intestino alterna entre los dos patrones de contracción para optimizar la eficiencia de la absorción de nutrientes, al tiempo que regula el crecimiento de la microbiota. Su descubrimiento ofrece una nueva comprensión de la compleja dinámica que vincula la microbiota con las contracciones musculares en el intestino y también proporciona información importante sobre cómo funciona nuestro sistema digestivo. A partir de estos resultados, los investigadores podrían desarrollar nuevas formas de diagnosticar y tratar enfermedades relacionadas con el intestino.
El equipo describe el estudio en Physical Review Letters.
