독일과 미국 연구자들의 연구에 따르면, 영양소 흡수와 박테리아 개체수 사이의 건강한 균형을 유지하기 위해 인간의 장은 근육 수축의 두 가지 뚜렷한 패턴을 번갈아 가며 나타날 가능성이 높습니다. 시뮬레이션을 통해 다음과 같은 팀이 주도합니다. 카렌 알림 에 뮌헨 기술 대학 이러한 패턴은 내장을 통해 흐르는 체액의 속도와 본질적으로 연관되어 있음을 보여주었습니다.
우리의 소화 시스템이 영양분을 흡수하는 방식은 장의 근육 수축에 크게 영향을 받습니다. 이는 두 가지 가능한 방법을 통해 발생할 수 있습니다. 연동 운동에서는 소장을 둘러싼 근육이 방사형으로 수축하고 이완됩니다. 이러한 수축은 파동으로 전파되어 관을 따라 소화된 음식의 빠른 흐름을 유도합니다. 약한 수송은 분할에 의해 이루어집니다. 즉, 장 내벽의 근육이 잔물결이 이는 바둑판과 유사한 패턴으로 수축하고 이완됩니다.
장에서 영양분을 흡수하는 또 다른 중요한 요인은 "미생물군"으로 알려진 장 내부에 살고 있는 수많은 박테리아입니다. 이 미생물은 영양분을 흡수하면서 장과 경쟁하고 장의 기능과 전반적인 건강에 중요한 역할을 합니다. 그러나 밀도가 너무 높아지면 위험한 부작용을 유발할 수도 있습니다.
이 세 가지 현상 각각은 독립적으로 어느 정도 자세히 연구되어 왔습니다. 하지만 지금까지 연구자들은 이들이 어떻게 연결될 수 있는지 아직 고려하지 않았습니다. 이 질문에 답하기 위해 알림 팀은 소장을 영양분이 풍부한 액체가 흐르는 속이 빈 변형 가능한 원통으로 모델링했습니다. 그런 다음 유체 역학 시뮬레이션을 사용하여 연동운동과 분할에 의해 생성된 유속 간의 차이를 조사하여 장을 통해 흐르는 박테리아 개체군에 대한 결과 효과를 모니터링할 수 있었습니다.
이 모델은 분할과 관련된 느린 유속으로 인해 영양분이 더 오랫동안 장에 남아 있음을 보여주었습니다. 이렇게 하면 고르지 않게 퍼진 영양분을 더 균일한 농도로 혼합함으로써 신체가 영양분을 더 효율적으로 흡수할 수 있습니다. 동시에, 이는 장 밖으로 흘러나오기 전에 미생물군이 더 크게 자라도록 할 것입니다. 대조적으로, 연동 운동은 장을 통과하는 유속을 가속화하여 영양소 흡수 수준을 낮추고 박테리아를 더 빠른 속도로 씻어냅니다.
3D 프린팅된 식용 알약은 장내 미생물을 스캔할 수 있습니다
결과를 통해 알림 팀은 장이 두 가지 수축 패턴을 번갈아 가며 영양분 흡수 효율을 최적화하는 동시에 미생물군의 성장을 조절한다고 제안했습니다. 그들의 발견은 미생물군을 장내 근육 수축과 연결하는 복잡한 역학에 대한 새로운 이해를 제공하고 소화 시스템이 어떻게 작동하는지에 대한 중요한 통찰력을 제공합니다. 이러한 결과를 바탕으로 연구자들은 장 관련 질병을 진단하고 치료하는 새로운 방법을 개발할 수 있습니다.
팀은 연구를 다음과 같이 설명합니다. 피지컬 리뷰 레터스 (Physical Review Letters).
