ドイツと米国の研究者による研究によると、栄養吸収とバクテリア集団の間の健康的なバランスを維持するために、人間の腸はXNUMXつの異なるパターンの筋肉収縮を交互に行っている可能性が高い. シミュレーションを通じて、 カレン・アリム ミュンヘン工科大学 は、これらのパターンが本質的に腸を流れる液体の速度に関連していることを示しました。
私たちの消化器系が栄養素を吸収する方法は、腸内の筋肉の収縮に大きく影響されます. 蠕動運動では、小腸を取り囲む筋肉が放射状に収縮および弛緩します。 これらの収縮は波として伝播し、チューブに沿って消化された食物の速い流れを引き起こします. 弱い輸送は、腸の内壁の筋肉が波打つ市松模様に似たパターンで収縮および弛緩するセグメンテーションによって駆動されます。
腸内での栄養吸収の背後にあるもう XNUMX つの重要な要因は、腸内に生息する膨大な数の細菌であり、まとめて「微生物叢」として知られています。 これらの微生物は栄養素を吸収する際に腸と競合し、腸の機能と一般的な健康に重要な役割を果たしますが、密度が高くなりすぎると危険な副作用を引き起こす可能性もあります.
これら XNUMX つの現象はそれぞれ独立して詳細に研究されてきましたが、これまでのところ、研究者はそれらがどのように関連している可能性があるかをまだ検討していません。 この疑問に答えるために、Alim のチームは小腸を、栄養を含んだ液体が流れる中空の変形可能なシリンダーとしてモデル化しました。 次に、流体力学シミュレーションを使用して、蠕動運動とセグメンテーションによって生成される流速の違いを調べ、腸内を流れる細菌の集団に対する結果の影響を監視できるようにしました。
モデルは、セグメンテーションに関連するより遅い流速が、栄養素がより長く腸内にとどまる原因になることを示しました. これにより、不均一に分散した栄養素をより均一な濃度に混合することにより、体が栄養素をより効率的に吸収できるようになります. 同時に、腸から洗い流される前に、微生物叢が大きく成長することを可能にします. 対照的に、蠕動運動は腸を通る流れの速度を速め、より速い速度でバクテリアを洗い流しながら、栄養素の吸収レベルを低下させます.
3D プリントされた食用錠剤は、腸内微生物叢をスキャンできます
彼らの結果から、アリムのチームは、微生物叢の成長を調節しながら、栄養吸収の効率を最適化するために、腸がXNUMXつの収縮パターンを交互に繰り返すことを示唆しています. 彼らの発見は、微生物叢を腸内の筋肉収縮に結びつける複雑なダイナミクスの新しい理解を提供し、消化器系がどのように機能するかについての重要な洞察も提供します. これらの結果を利用することで、研究者は腸関連疾患を診断および治療する新しい方法を開発できる可能性があります。
チームは研究について説明しています Physical Review Lettersに.
