Secondo uno studio condotto da ricercatori tedeschi e statunitensi, per mantenere un sano equilibrio tra assorbimento dei nutrienti e popolazioni di batteri, l’intestino umano probabilmente alterna due modelli distinti di contrazione muscolare. Attraverso simulazioni, un team guidato da Karen Alim alla Università Tecnica di Monaco di Baviera hanno dimostrato che questi modelli sono intrinsecamente legati alla velocità del fluido che scorre attraverso l’intestino.
Il modo in cui il nostro sistema digestivo assorbe i nutrienti è fortemente influenzato dalle contrazioni muscolari del nostro intestino. Ciò può avvenire in due modi possibili: nella peristalsi, i muscoli che circondano l'intestino tenue si contraggono e si rilassano radialmente. Queste contrazioni si propagano come un'onda, guidando flussi veloci di cibo digerito lungo il tubo. Il trasporto più debole è guidato dalla segmentazione, dove i muscoli sulle pareti interne dell’intestino si contraggono e si rilassano secondo uno schema che ricorda una scacchiera increspata.
Un altro fattore cruciale dietro l’assorbimento dei nutrienti nell’intestino è il gran numero di batteri che vivono al suo interno, conosciuti insieme come “microbiota”. Questi microbi competono con l’intestino poiché assorbono i nutrienti e svolgono un ruolo cruciale nel funzionamento e nella salute generale dell’intestino, ma possono anche innescare pericolosi effetti collaterali se la loro densità diventa troppo elevata.
Ciascuno di questi tre fenomeni è stato studiato in modo indipendente e dettagliato, ma finora i ricercatori non hanno ancora considerato come potrebbero essere collegati. Per rispondere a questa domanda, il team di Alim ha modellato l'intestino tenue come un cilindro cavo e deformabile attraverso il quale scorre un fluido carico di sostanze nutritive. Hanno poi utilizzato simulazioni di fluidodinamica per esaminare le differenze tra le velocità del flusso generate dalla peristalsi e dalla segmentazione, consentendo loro di monitorare gli effetti risultanti sulle popolazioni di batteri che fluiscono attraverso l’intestino.
Il modello ha mostrato che le velocità di flusso più lente associate alla segmentazione fanno sì che i nutrienti rimangano nell’intestino più a lungo. Ciò consentirebbe al corpo di assorbire i nutrienti in modo più efficiente, mescolando i nutrienti distribuiti in modo non uniforme in concentrazioni più uniformi. Allo stesso tempo, consentirebbe al microbiota di ingrandirsi prima di essere espulso dall’intestino. Al contrario, la peristalsi accelera la velocità del flusso attraverso l’intestino, portando a livelli più bassi di assorbimento dei nutrienti, eliminando i batteri a un ritmo più rapido.
Una pillola commestibile stampata in 3D può scansionare il microbioma intestinale
Dai risultati, il team di Alim suggerisce che l’intestino alterna i due modelli di contrazione per ottimizzare l’efficienza dell’assorbimento dei nutrienti, regolando al tempo stesso la crescita del microbiota. La loro scoperta offre una nuova comprensione delle complesse dinamiche che collegano il microbiota alle contrazioni muscolari nell’intestino e fornisce anche importanti informazioni su come funziona il nostro sistema digestivo. Basandosi su questi risultati, i ricercatori potrebbero sviluppare nuovi modi per diagnosticare e trattare le malattie legate all’intestino.
Il team descrive lo studio in Physical Review Letters.
