Matematycznie modelowana, zdrowa dieta

Matematycznie modelowana, zdrowa dieta

Od dawna wiemy, że wybór diety musi być ściśle spersonalizowany. Nowym odkryciem jest zastosowanie dokładnego modelowania matematycznego i analizy komputerowej do przewidywania, jak skład bakterii jelitowych danej osoby zareaguje na składniki pokarmowe. Uwzględnienie środowiska w jelitach badanych osób oraz potencjalnych odpowiedzi i interakcji w obrębie mikrobiomu jelitowego powinno umożliwić nowemu modelowi przewidywanie reakcji na terapie probiotyczne.

Nowy model matematyczny interakcji bakterii w jelitach może pomóc w projektowaniu nowych probiotyków i specjalnie dostosowanych diet zapobiegających chorobom. Naukowcy opisali jak model matematyczny sprawdzał się podczas prognozowania dwóch wcześniejszych badań klinicznych, jednego obejmującego szwedzkie niemowlęta, a drugiego dorosłych z otyłością w Finlandii.

Badania obejmowały systematyczne pomiary wskaźników zdrowotnych, które naukowcy porównali z przewidywaniami ich modelu matematycznego. Okazał się on być bardzo dokładnym w przewidywaniu wielu parametrów, m.in. jak przejście z pokarmu płynnego na stały u szwedzkich niemowląt wpłynęło na ich jelita i ich skład bakteryjny. Zmierzono również, jak bakterie jelitowe otyłych dorosłych zmieniły się po przejściu na bardziej restrykcyjną dietę. Ponownie przewidywania modelu okazały się wiarygodne.

Istnieje wiele różnych czynników, które wpływają na wzrost i funkcjonowanie różnych bakterii w układzie jelitowym. Na przykład, obecność innych bakterii i ich wzajemne oddziaływania, a także w jaki sposób wchodzą one w interakcję z żywicielem? - czyli z nami.

Wszystkie zgromadzone zmienne umożliwiają przewidywanie skutków zwiększenia obecności bakterii lub wprowadzenia zmian w diecie. Najpierw należy zrozumieć, jak te bakterie prawdopodobnie będą działać, gdy dostaną się do jelita lub jak zmiana diety wpłynie na skład jelit. Czy będą w stanie tam rosnąć, czy nie? W jaki sposób będą wchodzić w interakcje z bakteriami już obecnymi w jelitach i prawdopodobnie wpływać na nie? Jak różne diety wpływają na mikrobiom jelitowy?

Dane do zbudowania modelu zostały zebrane z wielu lat wcześniejszych badań klinicznych. W miarę gromadzenia większej ilości danych model może zostać zaktualizowany o nowe funkcje, takie jak opisy odpowiedzi hormonalnych na spożycie pokarmu.

Badania nad dietą i ludzkim mikrobiomem, czyli składem bakterii jelitowych, to dziedzina badań, która cieszy się dużym zainteresowaniem zarówno wśród naukowców, jak i ogółu społeczeństwa. Autor badań Jens Nielsen wyjaśnia, dlaczego: „Zmiany w składzie bakterii mogą być z czymś związane lub oznaczać wiele dolegliwości, takich jak otyłość, cukrzyca czy choroby układu krążenia".

Zmiana obecności bakterii w naszym ciele może zatem wpływać na przebieg chorób i ogólny stan zdrowia. Jest to możliwe poprzez leczenie probiotykami - starannie wyselekcjonowanymi bakteriami, które, przyczyniają się do poprawy zdrowia.

Leczenie raka przeciwciałami to kolejny obszar, w którym można wykorzystać opisany model. Pomoże to zrozumieć, dlaczego niektórzy pacjenci dobrze reagują na immunoterapię, a inni mniej. „Byłoby to coś niewiarygodnego, gdyby nasz model zaczął identyfikować bakterie, które mogłyby poprawić leczenie pacjentów z rakiem. Uważamy, że to może mieć naprawdę duże znaczenie" - mówi Jens Nielsen.

(SW)