Toitainete imendumise ja bakteripopulatsioonide vahelise tervisliku tasakaalu säilitamiseks vaheldub inimese soolestik tõenäoliselt kahe erineva lihaskontraktsiooni mustriga, selgus Saksamaa ja USA teadlaste uuringust. Simulatsioonide kaudu meeskond eesotsas Karen Alim kell Müncheni tehnikaülikool näitas, et need mustrid on olemuslikult seotud soolestiku kaudu voolava vedeliku kiirusega.
Seda, kuidas meie seedesüsteem toitaineid omastab, mõjutavad tugevalt meie soolestiku lihaste kokkutõmbed. See võib juhtuda kahel võimalikul viisil: peristaltikas tõmbuvad peensoolt ümbritsevad lihased radiaalselt kokku ja lõdvestuvad. Need kokkutõmbed levivad lainetena, juhtides seeditud toidu kiiret voogu mööda toru. Nõrgemat transporti ajendab segmentatsioon – kus soole siseseintel olevad lihased tõmbuvad kokku ja lõdvestuvad lainetavat malelauda meenutava mustriga.
Teine oluline tegur toitainete imendumise taga soolestikus on suur hulk soolestikus elavaid baktereid, mida koos tuntakse mikrobiota nime all. Need mikroobid konkureerivad soolestikuga toitainete omastamisel ning mängivad olulist rolli soolestiku toimimises ja üldises tervises, kuid võivad põhjustada ka ohtlikke kõrvalmõjusid, kui nende tihedus muutub liiga suureks.
Kõiki neid kolme nähtust on üksikasjalikult uuritud iseseisvalt, kuid seni pole teadlased veel mõelnud, kuidas need võivad olla seotud. Sellele küsimusele vastamiseks modelleeris Alimi meeskond peensoole õõnsa, deformeeruva silindrina, millest voolab läbi toitainetega koormatud vedelik. Seejärel kasutasid nad vedeliku dünaamika simulatsioone, et uurida peristaltika ja segmenteerimise tekitatud voolukiiruste erinevusi, võimaldades neil jälgida sellest tulenevat mõju soolestikku voolavatele bakteripopulatsioonidele.
Mudel näitas, et segmentatsiooniga seotud aeglasema voolukiiruse tõttu jäid toitained soolestikku kauemaks. See võimaldaks organismil toitaineid tõhusamalt omastada, segades ebaühtlaselt jaotunud toitained ühtlasematesse kontsentratsioonidesse. Samal ajal võimaldaks see mikrobiotal enne soolestikust välja loputamist suuremaks kasvada. Seevastu kiirendas peristaltika voolu kiirust läbi soolestiku, mis viib toitainete imendumise madalamale tasemele, loputades samal ajal baktereid kiiremini.
3D-prinditud söödav pill võib skaneerida soolestiku mikrobioomi
Nende tulemuste põhjal viitab Alimi meeskond, et soolestik vaheldub kahe kontraktsioonimustri vahel, et optimeerida toitainete imendumise tõhusust, reguleerides samal ajal mikrobiota kasvu. Nende avastus pakub uut arusaama keerulisest dünaamikast, mis seob mikrobiota soolestiku lihaste kontraktsioonidega, ning annab ka olulise ülevaate meie seedesüsteemide toimimisest. Nende tulemuste põhjal saavad teadlased välja töötada uusi viise soolestikuga seotud haiguste diagnoosimiseks ja raviks.
Meeskond kirjeldab uuringut aastal Physical Review Letters.
