德国和美国研究人员的一项研究表明，为了维持营养吸收和细菌种群之间的健康平衡，人类肠道可能会在两种不同的肌肉收缩模式之间交替。 通过模拟，由以下人员领导的团队 凯伦·阿利姆 在 慕尼黑工业大学 研究表明，这些模式与液体流经肠道的速度有着内在的联系。
我们的消化系统吸收营养的方式很大程度上受到肠道肌肉收缩的影响。 这可以通过两种可能的方式发生：在蠕动中，小肠周围的肌肉径向收缩和放松。 这些收缩以波的形式传播，推动消化的食物沿着管子快速流动。 较弱的运输是由分割驱动的——肠道内壁上的肌肉以类似于波纹棋盘的模式收缩和放松。
肠道营养吸收的另一个关键因素是肠道内生活的大量细菌，统称为“微生物群”。 这些微生物在吸收营养时与肠道竞争，在肠道功能和整体健康中发挥着至关重要的作用，但如果它们的密度过高，也可能引发危险的副作用。
这三种现象中的每一种都经过了一些详细的独立研究，但到目前为止，研究人员尚未考虑它们之间的联系。 为了回答这个问题，阿利姆的团队将小肠建模为一个中空的、可变形的圆柱体，其中流过富含营养的液体。 然后，他们使用流体动力学模拟来检查蠕动和分段产生的流速之间的差异，从而使他们能够监测对流经肠道的细菌群产生的影响。
该模型表明，与分割相关的较慢的流速导致营养物质在肠道中保留更长时间。 通过将不均匀分布的营养物质混合成更均匀的浓度，这将使身体更有效地吸收营养物质。 同时，它会让微生物群在被冲出肠道之前变得更大。 相比之下，蠕动会加快肠道内的流速，从而导致营养吸收水平降低，同时以更快的速度清除细菌。
3D打印可食用药丸可以扫描肠道微生物组
根据他们的结果，Alim 的团队表明肠道在两种收缩模式之间交替，以优化营养吸收的效率，同时调节微生物群的生长。 他们的发现为将微生物群与肠道肌肉收缩联系起来的复杂动力学提供了新的认识，也为我们的消化系统如何运作提供了重要的见解。 通过利用这些结果，研究人员可以开发出诊断和治疗肠道相关疾病的新方法。
该团队描述了这项研究 “物理评论快报”.
