Para manter um equilíbrio saudável entre a absorção de nutrientes e as populações de bactérias, o intestino humano provavelmente alterna entre dois padrões distintos de contração muscular, de acordo com um estudo realizado por investigadores na Alemanha e nos EUA. Por meio de simulações, uma equipe liderada por Karen Alim no Universidade Técnica de Munique mostraram que esses padrões estão intrinsecamente ligados à velocidade do fluido que flui através do intestino.
As maneiras pelas quais nosso sistema digestivo absorve nutrientes são fortemente influenciadas pelas contrações musculares em nossos intestinos. Isso pode acontecer de duas maneiras possíveis: no peristaltismo, os músculos que circundam o intestino delgado se contraem e relaxam radialmente. Essas contrações se propagam como uma onda, conduzindo fluxos rápidos de alimento digerido ao longo do tubo. O transporte mais fraco é impulsionado pela segmentação – onde os músculos das paredes internas do intestino se contraem e relaxam num padrão semelhante a um tabuleiro de xadrez ondulado.
Outro fator crucial por trás da absorção de nutrientes no intestino é o grande número de bactérias que vivem no intestino, conhecidas como “microbiota”. Estes micróbios competem com o intestino à medida que absorvem nutrientes e desempenham um papel crucial no funcionamento e na saúde geral do intestino – mas também podem desencadear efeitos secundários perigosos se a sua densidade se tornar demasiado elevada.
Cada um destes três fenómenos foi estudado de forma independente e com algum detalhe – mas até agora, os investigadores ainda não consideraram como podem estar ligados. Para responder a esta questão, a equipa de Alim modelou o intestino delgado como um cilindro oco e deformável, através do qual flui um fluido carregado de nutrientes. Eles então usaram simulações de dinâmica de fluidos para examinar as diferenças entre as velocidades de fluxo geradas pelo peristaltismo e pela segmentação, permitindo-lhes monitorar os efeitos resultantes nas populações de bactérias que fluem através do intestino.
O modelo mostrou que as velocidades de fluxo mais lentas associadas à segmentação fizeram com que os nutrientes permanecessem no intestino por mais tempo. Isto permitiria ao corpo absorver nutrientes de forma mais eficiente, misturando nutrientes distribuídos de forma desigual em concentrações mais uniformes. Simultaneamente, permitiria que a microbiota crescesse antes de ser eliminada do intestino. Em contraste, o peristaltismo acelerou a velocidade do fluxo através do intestino – levando a níveis mais baixos de absorção de nutrientes, ao mesmo tempo que elimina as bactérias a um ritmo mais rápido.
Pílula comestível impressa em 3D pode escanear o microbioma intestinal
A partir dos resultados, a equipa de Alim sugere que o intestino alterna entre os dois padrões de contração para otimizar a eficiência da absorção de nutrientes, ao mesmo tempo que regula o crescimento da microbiota. A sua descoberta oferece uma nova compreensão da dinâmica complexa que liga a microbiota às contrações musculares no intestino, e também fornece informações importantes sobre como funciona o nosso sistema digestivo. Com base nestes resultados, os investigadores poderão desenvolver novas formas de diagnosticar e tratar doenças relacionadas com o intestino.
A equipe descreve o estudo em Physical Review Letters.
