Darm - Wie sich Fliessgeschwindigkeit, Nährstoffaufnahme und Bakterien gegenseitig beeinflussen
In einer Studie des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPI-DS) und der Technischen Universität München (TUM) deckte eine Arbeitsgruppe die physikalischen Mechanismen der Selbstregulation des Darms auf. Hierdurch kann die Nährstoffaufnahme optimiert und gleichzeitig unerwünschtes Bakterienwachstum begrenzt werden.
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Der menschliche Darm ist etwa 7 Meter lang; es dauert ungefähr 8 Stunden, bis die Nahrung während der Verdauung den Dünndarm passiert hat. In dieser Zeit werden die Nährstoffe aus der Nahrung durch die vergrösserte Oberfläche des Darms absorbiert. Gleichzeitig nehmen nützliche, an der Verdauung beteiligte Bakterien im Darm Nährstoffe aus der passierten Nahrung auf. Forscher des MPI-DS und der TUM zeigten nun, dass Nährstoffaufnahme und Bakterienzahl direkt an die Strömungsgeschwindigkeit im Darm gekoppelt sind:
- Bei hohen Geschwindigkeiten wird das Bakterienwachstum eingedämmt, gleichzeitig verschlechtert sich aber auch die Nährstoffaufnahme in den Darm.
- Im Gegensatz dazu kann eine niedrige Fliessgeschwindigkeit die Nährstoffaufnahme verbessern, begünstigt aber auch ein übermässiges Bakterienwachstum, was auf Dauer für das Verdauungssystem schädlich sein kann.
Nährstoffaufnahme, Bakterien und Fliessgeschwindigkeit beeinflussen sich gegenseitig
Die Wissenschaftler haben zum ersten Mal die komplexe Dynamik zwischen Nährstoffaufnahme, Strömung und Bakterienwachstum aufgezeigt. «Unser Mausmodell zeigte, dass bei einer bestimmten Fliessgeschwindigkeit eine optimale Nährstoffaufnahme erreicht wird, während bei einer anderen Fliessgeschwindigkeit optimale Bakterienzahlen erreicht werden», kommentiert Karen Alim, Max-Planck-Forschungsgruppen-Leiterin am MPI-DS. «Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Darm zwischen diesen verschiedenen Fliessgeschwindigkeiten wechselt, um die Nährstoffaufnahme und den Bakteriengehalt zu regulieren. Dies ist abhängig von der Nahrungsaufnahme oder dem Fasten und dem erreichten Bakteriengehalt im Darm», erklärt Agnese Codutti, Erstautorin der Studie. Auf diese Weise beeinflussen die Nährstoffaufnahme und die Bakterienkonzentration auch umgekehrt die Regulierung des Darmflusses.
Das Darmverhalten beeinflusst die Gesundheit
Was aber passiert, wenn der Darm nicht richtig funktioniert? Jede Störung des Darmflusses und der Rückkopplungsmechanismen kann zu einem übermässigen Bakterienwachstum führen. Dies könnte schwerwiegende Folgen für unsere Gesundheit haben und zu chronischer Müdigkeit, Kopfschmerzen, schlechter Nährstoffaufnahme und Blähungen führen. Die neuen Erkenntnisse der Studie liefern wichtige Einblicke in die Mechanismen, die diesen Krankheiten zugrunde liegen. Sie können so dazu beitragen, eine gesunde Darmflora zu erhalten, erklären die Forscherinnen.PS
