Diseño de dietas saludables con análisis informático
Un nuevo modelo matemático para la interacción de las 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. Crédito: Creative Commons
Un nuevo modelo matemático para la interacción de las 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 se desempeñó el modelo matemático al hacer predicciones relacionadas con dos estudios clínicos anteriores, uno con bebés suecos y el otro con adultos en Finlandia con obesidad.
Los estudios involucrados mediciones periódicas de indicadores de salud, que los investigadores compararon con las predicciones realizadas a partir de su modelo matemático. El modelo demostró ser muy preciso en la predicción de múltiples variables, incluida la forma en que el cambio de alimentos líquidos a sólidos en los bebés suecos afectó su composición bacteriana intestinal.
También midieron cómo cambiaban las bacterias intestinales de los adultos obesos después de pasar a una dieta más restringida. Una vez más, las predicciones del modelo demostraron ser confiablemente 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 cómo diferentes bacterias crecen y funcionan en el sistema intestinal. Por ejemplo, qué otras bacterias ya están presentes y cómo interactúan entre sí, así como también cómo interactúan con el huésped, es decir, con nosotros. Las bacterias también se ven más afectadas por sus factores ambientales, como la dieta que comemos.
Todas estas variables hacen que se prediga el efecto que tendrá agregar bacterias o hacer cambios en la dieta. Primero se debe entender cómo es probable que actúen estas bacterias cuando ingresan al intestino o cómo un cambio en la dieta afectará la composición intestinal. ¿Serán capaces de 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?
«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. Crédito: Johan Bodell/Chalmers University of Technology
«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 viajan los alimentos a través del tracto gastrointestinal y afecta a las bacterias en el camino en sus cálculos. Este último puede medirse 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 recopilaron a partir 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 gran activo potencial para la atención médica futura
Investigación sobre la dieta y el microbioma humano, o composición bacteriana intestinal, es un campo de investigación que genera 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 la obesidad, la diabetes o las enfermedades cardiovasculares. También pueden afectar la forma en que el cuerpo responde a ciertas 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 a través del 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 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 entender por qué esto es así.
El tratamiento del cáncer con anticuerpos es otra área donde 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 no tanto.
«Esto sería una ventaja increíble si nuestro modelo puede comenzar a identificar bacterias que podría mejorar el tratamiento de los pacientes con cáncer. Creemos que realmente podría hacer una gran diferencia aquí», dice Jens Nielsen.
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Su bacteria estomacal determina qué dieta es mejor para la reducción de peso Más información: Jun Geng et al, CODY permite predicciones espaciotemporales cuantitativas sobre la variabilidad microbiana intestinal in vivo inducida por la intervención de la dieta , Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2021). DOI: 10.1073/pnas.2019336118 Información de la revista: Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por la Universidad Tecnológica de Chalmers Cita: Diseño de dietas saludables con análisis informático ( 2021, 20 de abril) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-04-healthy-diets-analysis.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.