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– Um novo modelo matemático para a interação de bactérias no intestino poderia ajudar a projetar novos probióticos e dietas especialmente adaptadas para prevenir doenças. A pesquisa, da Chalmers University of Technology, na Suécia, foi publicada recentemente na revista PNAS.
Courtesy Chalmers University: “As bactérias intestinais têm um papel importante a desempenhar na saúde e no desenvolvimento de doenças, e nosso novo modelo matemático pode ser extremamente útil nessas áreas”, diz Jens Nielsen, professor de Biologia de Sistemas da Chalmers, que liderou a pesquisa. O novo artigo descreve o desempenho do modelo matemático ao fazer previsões relacionadas a dois estudos clínicos anteriores, um envolvendo bebês suecos e outro adultos obesos na Finlândia. Os estudos envolveram medições regulares de indicadores de saúde, que os pesquisadores compararam com as previsões feitas de seu modelo matemático – o modelo provou ser altamente preciso na previsão de múltiplas variáveis, incluindo como uma mudança de alimentos líquidos para sólidos em bebês suecos afetou seus intestinos composição bacteriana. Eles também mediram como as bactérias intestinais dos adultos obesos mudaram após uma mudança para uma dieta mais restrita. Mais uma vez, as previsões do modelo provaram ser confiáveis e precisas.
“São resultados muito encorajadores, que podem permitir um projeto baseado em computador para um sistema muito complexo. Nosso modelo poderia, portanto, ser usado para criar dietas saudáveis personalizadas, com a possibilidade de prever como a adição de bactérias específicas como novos probióticos poderia impactar a saúde de um paciente ”, diz Jens Nielsen.
Muitos fatores em jogo
Existem muitas coisas diferentes que afetam o modo como as diferentes bactérias crescem e funcionam no sistema intestinal. Por exemplo, quais outras bactérias já estão presentes e como elas interagem entre si, bem como interagem com o hospedeiro – isto é, nós. As bactérias também são afetadas por seus fatores ambientais, como a dieta que ingerimos.
Todas essas variáveis permitem prever o efeito que a adição de bactérias ou alterações na dieta terá. É preciso primeiro entender como essas bactérias provavelmente agem quando entram no intestino ou como uma mudança na dieta afetará a composição intestinal. Eles serão capazes de crescer lá ou não? Como eles irão interagir e possivelmente afetar as bactérias que já estão presentes no intestino? Como as diferentes dietas afetam o microbioma intestinal?
“O modelo que desenvolvemos é único porque leva em conta todas essas variáveis. Ele combina dados sobre as bactérias individuais e também como elas interagem. Ele também inclui dados sobre como o alimento viaja pelo trato gastrointestinal e afeta as bactérias ao longo do caminho em seus cálculos. Este último pode ser medido examinando amostras de sangue e observando os metabólitos, os produtos finais que são formados quando as bactérias quebram diferentes tipos de alimentos ”, diz Jens Nielsen.
Os dados para construir o modelo foram coletados de muitos anos de estudos clínicos pré-existentes. À medida que mais dados são obtidos no futuro, o modelo pode ser atualizado com novos recursos, como descrições de respostas hormonais à ingestão alimentar.
Um grande ativo em potencial para a saúde no futuro
A pesquisa sobre dieta e microbioma humano, ou composição bacteriana intestinal, é um campo de pesquisa que desperta grande interesse, tanto entre pesquisadores quanto entre o público em geral. Jens Nielsen explica por quê:
“Mudanças na composição bacteriana podem estar associadas ou significar um grande número de enfermidades, como obesidade, diabetes ou doenças cardiovasculares. Também pode afetar a forma como o corpo responde a certos tipos de tratamentos de câncer ou dietas especialmente desenvolvidas. ”
Trabalhar com a composição bacteriana, portanto, oferece o potencial de influenciar o curso das doenças e a saúde geral. Isso pode ser feito por meio de tratamento com probióticos – bactérias cuidadosamente selecionadas que se acredita contribuir para a melhoria da saúde.
Em trabalhos futuros, Jens Nielsen e seu grupo de pesquisa usarão o modelo diretamente em estudos clínicos. Eles já estão participando de um estudo junto com o Hospital Universitário Sahlgrenska, na Suécia, onde mulheres idosas estão sendo tratadas para osteoporose com a bactéria Lactobacillus reuteri. Foi visto que alguns pacientes respondem melhor ao tratamento do que outros, e o novo modelo poderia ser usado como parte da análise para entender por que isso acontece.
O tratamento do câncer com anticorpos é outra área em que o modelo pode ser usado para analisar o microbioma, ajudando a entender seu papel em por que alguns pacientes respondem bem à imunoterapia, e outros nem tanto.
“Isso seria um recurso incrível se nosso modelo pudesse começar a identificar bactérias que poderiam melhorar o tratamento de pacientes com câncer. Acreditamos que pode realmente fazer uma grande diferença aqui ”, diz Jens Nielsen.
Para mais informações entre em contato:
Jens Nielsen, Professor, Departamento de Biologia e Engenharia Biológica, Chalmers University of Technology +45 41 72 79 30, nielsenj@chalmers.se
Os autores do artigo são Jun Geng, Boyang Ji, Gang Li, Felipe López-Isunza e Jens Nielsen.
Os pesquisadores são ativos na Chalmers University of Technology e no Wallenberg Center for Protein Research na Suécia, no Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability and BioInnovation Institute, DTU na Dinamarca e na Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa no México.
A pesquisa foi financiada pela Fundação Bill & Melinda Gates, Fundação Novo Nordisk e Fundação Knut e Alice Wallenberg.
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