เพื่อรักษาสมดุลที่ดีระหว่างการดูดซึมสารอาหารและจำนวนแบคทีเรีย ลำไส้ของมนุษย์มีแนวโน้มที่จะสลับไปมาระหว่างรูปแบบการหดตัวของกล้ามเนื้อที่แตกต่างกันสองรูปแบบ ตามการศึกษาของนักวิจัยในเยอรมนีและสหรัฐอเมริกา ผ่านการจำลองทีมนำโดย คาเรน อาลิม ที่ มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งมิวนิค แสดงให้เห็นว่ารูปแบบเหล่านี้เชื่อมโยงโดยเนื้อแท้กับความเร็วของของเหลวที่ไหลผ่านลำไส้
วิธีที่ระบบย่อยอาหารของเราดูดซึมสารอาหารนั้นได้รับอิทธิพลอย่างมากจากการหดตัวของกล้ามเนื้อในลำไส้ของเรา สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้สองวิธี: ในการบีบตัวของกล้ามเนื้อ กล้ามเนื้อรอบลำไส้เล็กจะหดตัวและผ่อนคลายตามแนวรัศมี การหดตัวเหล่านี้แพร่กระจายเป็นคลื่น ส่งผลให้อาหารที่ย่อยแล้วไหลอย่างรวดเร็วไปตามท่อ การขนส่งที่อ่อนแอกว่านั้นขับเคลื่อนโดยการแบ่งส่วน โดยที่กล้ามเนื้อผนังด้านในของลำไส้หดตัวและผ่อนคลายในรูปแบบที่คล้ายกับกระดานหมากรุกที่กระเพื่อม
ปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งเบื้องหลังการดูดซึมสารอาหารในลำไส้คือแบคทีเรียจำนวนมหาศาลที่อาศัยอยู่ในลำไส้ ซึ่งเรียกรวมกันว่า "ไมโครไบโอต้า" จุลินทรีย์เหล่านี้แข่งขันกับลำไส้ในขณะที่พวกมันดูดซับสารอาหาร และมีบทบาทสำคัญในการทำงานและสุขภาพโดยทั่วไปของลำไส้ แต่ยังสามารถก่อให้เกิดผลข้างเคียงที่เป็นอันตรายได้หากความหนาแน่นของพวกมันสูงเกินไป
ปรากฏการณ์ทั้งสามนี้ได้รับการศึกษาอย่างเป็นอิสระในรายละเอียดบางอย่าง แต่จนถึงขณะนี้ นักวิจัยยังไม่ได้พิจารณาว่าจะเชื่อมโยงกันอย่างไร เพื่อตอบคำถามนี้ ทีมของ Alim ได้จำลองลำไส้เล็กเป็นทรงกระบอกกลวงและเปลี่ยนรูปได้ โดยมีของเหลวที่เต็มไปด้วยสารอาหารไหลผ่าน จากนั้นพวกเขาใช้การจำลองพลศาสตร์ของไหลเพื่อตรวจสอบความแตกต่างระหว่างความเร็วการไหลที่เกิดจาก peristalsis และการแบ่งส่วน ทำให้พวกเขาสามารถติดตามผลที่เกิดขึ้นกับจำนวนแบคทีเรียที่ไหลผ่านลำไส้ได้
แบบจำลองแสดงให้เห็นว่าความเร็วการไหลช้าลงที่เกี่ยวข้องกับการแบ่งส่วนทำให้สารอาหารยังคงอยู่ในลำไส้นานขึ้น ซึ่งจะช่วยให้ร่างกายดูดซึมสารอาหารได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยการผสมสารอาหารที่กระจายตัวไม่สม่ำเสมอให้มีความเข้มข้นสม่ำเสมอมากขึ้น ในขณะเดียวกันก็จะทำให้จุลินทรีย์มีขนาดใหญ่ขึ้นก่อนที่จะถูกขับออกจากลำไส้ ในทางตรงกันข้าม การบีบตัวของลำไส้จะเร่งการไหลของลำไส้ให้เร็วขึ้น ส่งผลให้ระดับการดูดซึมสารอาหารลดลง พร้อมทั้งขับถ่ายแบคทีเรียออกในอัตราที่เร็วขึ้น
ยาเม็ดที่กินได้ด้วยการพิมพ์ 3 มิติสามารถสแกนไมโครไบโอมในลำไส้ได้
จากผลลัพธ์ ทีมของ Alim แนะนำว่าลำไส้สลับกันระหว่างรูปแบบการหดตัวทั้งสองแบบเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซึมสารอาหาร ขณะเดียวกันก็ควบคุมการเจริญเติบโตของไมโครไบโอต้า การค้นพบนี้นำเสนอความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับพลวัตที่ซับซ้อนซึ่งเชื่อมโยงไมโครไบโอต้ากับการหดตัวของกล้ามเนื้อในลำไส้ และยังให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญเกี่ยวกับวิธีการทำงานของระบบย่อยอาหารของเรา จากผลลัพธ์เหล่านี้ นักวิจัยสามารถพัฒนาวิธีใหม่ในการวินิจฉัยและรักษาโรคที่เกี่ยวข้องกับลำไส้ได้
ทีมงานบรรยายถึงการศึกษาใน จดหมายทางกายภาพความคิดเห็น.
