Terveellisen tasapainon ylläpitämiseksi ravintoaineiden imeytymisen ja bakteeripopulaatioiden välillä ihmisen suolistossa todennäköisesti vuorottelee kaksi erilaista lihasten supistumismallia Saksan ja Yhdysvaltojen tutkijoiden tekemän tutkimuksen mukaan. Simulaatioiden kautta johtama tiimi Karen Alim klo Münchenin teknillinen yliopisto osoitti, että nämä kuviot liittyvät olennaisesti suolen läpi virtaavan nesteen nopeuteen.
Suolistomme lihasten supistukset vaikuttavat voimakkaasti ruoansulatusjärjestelmämme ravinteiden imeytymiseen. Tämä voi tapahtua kahdella mahdollisella tavalla: peristaltiassa ohutsuolen ympärillä olevat lihakset supistuvat säteittäisesti ja rentoutuvat. Nämä supistukset etenevät aaltoina ja ohjaavat sulatetun ruoan nopeita virtauksia putkea pitkin. Heikkoa kuljetusta ohjaa segmentointi – jossa suolen sisäseinillä olevat lihakset supistuvat ja rentoutuvat aaltoilevaa shakkilautaa muistuttavassa kuviossa.
Toinen ratkaiseva tekijä ravinteiden imeytymisen takana suolistossa ovat suuret määrät suolistossa elävät bakteerit, jotka tunnetaan yhdessä nimellä "mikrobiota". Nämä mikrobit kilpailevat suolen kanssa, kun ne imevät ravintoaineita, ja niillä on ratkaiseva rooli suoliston toiminnassa ja yleisessä terveydessä – mutta voivat myös laukaista vaarallisia sivuvaikutuksia, jos niiden tiheys kasvaa liian suureksi.
Kutakin näistä kolmesta ilmiöstä on tutkittu itsenäisesti melko yksityiskohtaisesti – mutta toistaiseksi tutkijat eivät ole vielä miettineet, miten ne voivat liittyä toisiinsa. Vastatakseen tähän kysymykseen Alimin tiimi mallinsi ohutsuolen ontoksi, muotoaan muuttavaksi sylinteriksi, jonka läpi virtaa ravinteita sisältävää nestettä. Sitten he käyttivät nestedynamiikan simulaatioita tutkiakseen eroja peristaltiikan ja segmentoinnin synnyttämien virtausnopeuksien välillä, jolloin he pystyivät seuraamaan tuloksena olevia vaikutuksia suolen läpi virtaaviin bakteeripopulaatioihin.
Malli osoitti, että segmentoitumiseen liittyvät hitaammat virtausnopeudet saivat ravinteita pysymään suolistossa pidempään. Näin elimistö voisi imeä ravintoaineita tehokkaammin sekoittamalla epätasaisesti leviäviä ravintoaineita tasaisempiin pitoisuuksiin. Samalla se antaisi mikrobiotan kasvaa suuremmaksi ennen kuin se huuhdellaan ulos suolistosta. Sitä vastoin peristaltiikka nopeutti virtausnopeuksia suoliston läpi - mikä heikentää ravinteiden imeytymistä ja huuhtelee bakteereja nopeammin.
3D-tulostettu syötävä pilleri voi skannata suoliston mikrobiomia
Alimin tiimi ehdottaa tuloksistaan, että suolisto vuorottelee näiden kahden supistumismallin välillä ravinteiden imeytymisen tehokkuuden optimoimiseksi samalla kun se säätelee mikrobiotan kasvua. Heidän löytönsä tarjoaa uuden ymmärryksen monimutkaisesta dynamiikasta, joka yhdistää mikrobiotan suoliston lihasten supistuksiin, ja tarjoaa myös tärkeän käsityksen siitä, miten ruoansulatusjärjestelmämme toimivat. Näiden tulosten perusteella tutkijat voivat kehittää uusia tapoja diagnosoida ja hoitaa suolistosairauksia.
Ryhmä kuvailee tutkimusta Fyysisen tarkastelun kirjaimet.
