Un nuevo modelo matemático para la interacción de bacterias en el intestino podría ayudar a diseñar nuevos probióticos y dietas especialmente diseñadas para prevenir enfermedades. La investigación, de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia, se publicó recientemente en la revista PNAS.
“Las bacterias intestinales tienen un papel importante que desempeñar en la salud y el desarrollo de enfermedades, y nuestro nuevo modelo matemático podría ser extremadamente útil en estas áreas”, dice Jens Nielsen, profesor de biología de sistemas en Chalmers, quien dirigió la investigación.
El nuevo artículo describe cómo funcionó el modelo matemático al hacer predicciones relacionadas con dos estudios clínicos anteriores, uno que involucró a bebés suecos y el otro a adultos en Finlandia con obesidad.
Los estudios incluyeron mediciones regulares de indicadores de salud, que los investigadores compararon con las predicciones hechas a partir de su modelo matemático; el modelo demostró ser muy preciso para predecir múltiples variables, incluida la forma en que un cambio de alimentos líquidos a sólidos en los bebés suecos afectó su composición bacteriana intestinal.
También midieron cómo cambiaron las bacterias intestinales de los adultos obesos después de pasar a una dieta más restringida. Una vez más, las predicciones del modelo demostraron ser fiables y precisas.
“Estos son resultados muy alentadores, que podrían permitir el diseño basado en computadora para un sistema muy complejo. Por lo tanto, nuestro modelo podría usarse para crear dietas saludables personalizadas, con la posibilidad de predecir cómo la adición de bacterias específicas como nuevos probióticos podría afectar la salud de un paciente”. “, dice Jens Nielsen.
Muchos factores en juego
Hay muchas cosas diferentes que afectan la forma en que las diferentes bacterias crecen y funcionan en el sistema intestinal. Por ejemplo, qué otras bacterias ya están presentes y cómo interactúan entre sí, así como cómo interactúan con el huésped, es decir, nosotros. Las bacterias también se ven afectadas por sus factores ambientales, como la dieta que comemos.
Todas estas variables hacen predecir el efecto que tendrá la adición de bacterias o los cambios en la dieta. Primero hay que entender cómo es probable que actúen estas bacterias cuando ingresan al intestino o cómo un cambio en la dieta afectará la composición intestinal. ¿Podrán crecer allí o no? ¿Cómo interactuarán y posiblemente afectarán a las bacterias que ya están presentes en el intestino? ¿Cómo afectan las diferentes dietas al microbioma intestinal?
“El modelo que hemos desarrollado es único porque tiene en cuenta todas estas variables. Combina datos sobre las bacterias individuales y cómo interactúan. También incluye datos sobre cómo los alimentos viajan a través del tracto gastrointestinal y afectan a las bacterias a lo largo del camino hacia Esto último se puede medir examinando muestras de sangre y observando los metabolitos, los productos finales que se forman cuando las bacterias descomponen diferentes tipos de alimentos “, dice Jens Nielsen.
Los datos para construir el modelo se han recopilado de muchos años de estudios clínicos preexistentes. A medida que se obtengan más datos en el futuro, el modelo se puede actualizar con nuevas características, como descripciones de las respuestas hormonales a la ingesta dietética.
Un potencial enorme activo para la atención médica futura
La investigación sobre la dieta y el microbioma humano, o composición bacteriana intestinal, es un campo de investigación que genera un gran interés, tanto entre los investigadores como entre el público en general. Jens Nielsen explica por qué:
“Los cambios en la composición bacteriana pueden estar asociados o significar una gran cantidad de dolencias, como obesidad, diabetes o enfermedades cardiovasculares. También pueden afectar la forma en que el cuerpo responde a ciertos tipos de tratamientos contra el cáncer o dietas especialmente desarrolladas”.
Por lo tanto, trabajar con la composición bacteriana ofrece el potencial de influir en el curso de las enfermedades y la salud en general. Esto se puede hacer mediante el tratamiento con probióticos, bacterias cuidadosamente seleccionadas que se cree que contribuyen a mejorar la salud.
En trabajos futuros, Jens Nielsen y su grupo de investigación utilizarán el modelo directamente en estudios clínicos. Ya están participando en un estudio junto con el Hospital Universitario Sahlgrenska en Suecia, donde las mujeres mayores están siendo tratadas por osteoporosis con la bacteria. Lactobacillus reuteri. Se ha visto que algunos pacientes responden mejor al tratamiento que otros, y el nuevo modelo podría usarse como parte del análisis para comprender por qué esto es así.
El tratamiento del cáncer con anticuerpos es otra área en la que el modelo podría usarse para analizar el microbioma, ayudando a comprender su papel en por qué algunos pacientes responden bien a la inmunoterapia y otros menos.
“Sería una ventaja increíble si nuestro modelo pudiera comenzar a identificar bacterias que podrían mejorar el tratamiento de los pacientes con cáncer. Creemos que realmente podría hacer una gran diferencia aquí”, dice Jens Nielsen.
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