طراحی رژیم­‌های غذایی سالم با آنالیز رایانه


طراحی رژیم­‌های غذایی سالم با آنالیز رایانه

مدل جدید ریاضی برای تعامل باکتری­‌ها در روده می­‌تواند به طراحی پروبیوتیک‌های جدید و رژیم­‌های غذایی خاص برای جلوگیری از بیماری­‌ها کمک کند.

به گزارش یورکالرت، جنس نیلسن، پروفسور زیست­‌شناسی سیستم­‌ها در دانشگاه چالمرز و سرپرست این تحقیق اظهار کرد: «باکتری­‌های روده نقش مهمی در سلامتی و توسعه بیماری‌­ها دارند و مدل جدید ریاضی ما می­‌تواند در این زمینه‌­ها بسیار مفید باشد.»

مقاله جدید، نحوه عملکرد مدل ریاضی، هنگام پیش‌­بینی مربوط به دو مطالعه بالینی، یکی شامل نوزادان سوئدی و دیگری بزرگسالان چاق در فنلاند را توصیف می­‌کند. این مطالعات شامل اندازه‌گیری منظم شاخص‌­های سلامتی بود که محققان آنها را با پیش‌­بینی­‌های ارائه شده از مدل ریاضی مقایسه کردند، همچنین قابلیت آن در پیش­‌بینی متغیرهای متعدد ازجمله چگونگی تاثیر تغییر غذای مایع به جامد بر ترکیب باکتریایی روده در نوزادان سوئدی، بسیار دقیق است. محققان نحوه تغییر باکتری‌­های روده بزرگسالان چاق را پس از یک رژیم غذایی محدودتر اندازه‌­گیری کردند و دوباره ثابت شد که پیش­‌بینی­‌های مدل به­‌طور قابل اعتمادی دقیق هستند.

جنس نیلسن می­‌گوید: «این نتایج بسیار دلگرم‌کننده است و می­‌تواند طراحی مبتنی بر رایانه را برای یک سیستم بسیار پیچیده امکان‌پذیر کند. بنابراین مدل ما می­‌تواند برای ایجاد رژیم­‌های غذایی سالم شخصی با امکان پیش­‌بینی چگونگی افزودن باکتری­‌های خاص به عنوان پروبیوتیک­‌های جدید و تاثیر آن بر سلامت بیمار مورد استفاده قرار گیرد.»

عوامل مختلف

موارد مختلفی ازجمله باکتری­‌های دیگر روده و چگونگی تعامل آنها با یکدیگر و ارتباط آنها با میزبان وجود دارند که بر نحوه رشد و عملکرد باکتری­‌های مختلف در سیستم روده تاثیر می­‌گذارند. این باکتری­‌ها همچنین بیشتر تحت تاثیر عوامل محیطی خود مانند رژیم غذایی قرار می­‌گیرند.

همه این متغیرها تاثیر افزودن باکتری یا تغییرات غذایی را پیش‌­بینی می­‌کنند اما ابتدا باید درک کرد که این باکتری­‌ها هنگام ورود به روده چگونه عمل می‌­کنند یا اینکه چگونه تغییر رژیم غذایی بر ترکیب روده تاثیر می­‌گذارد. آیا آنها قادر به رشد در آنجا خواهند بود یا خیر؟ چگونه آنها با باکتری­‌هایی که از قبل در روده وجود دارند تعامل می­‌کنند و احتمال دارد بر آنها تاثیر گذارند؟ چگونه رژیم‌­های مختلف میکروبیوم روده را تحت تاثیر قرار می‌­دهند؟

وی در ادامه افزود: مدلی که ما توسعه داده‌­ایم بی‌­نظیر است زیرا تمام این متغیرها را در بر می­‌گیرد. این مدل داده­‌های مربوط به باکتری­‌های منفرد و همچنین نحوه تعامل آنها را ترکیب می­‌کند و شامل داده­‌هایی در مورد نحوه عبور غذا از دستگاه گوارش و تاثیر بر باکتری­‌های موجود در طول مسیر است. جنس نیلسن گفت: مورد دوم را می­‌توان با بررسی نمونه‌­های خون و متابولیت‌ها، محصولات نهایی که هنگام تجزیه باکتری­‌ها به انواع مختلف مواد غذایی تشکیل می­‌شوند، اندازه‌­گیری کرد.

داده‌­های ساخت این مدل از سال‌ها مطالعات بالینی با­ارزشی که از قبل موجود بوده، جمع­‌آوری شده است. با کسب اطلاعات بیشتر در آینده، این مدل می­‌تواند با ویژگی‌های جدید مانند توصیف پاسخ­‌های هورمونی به رژیم غذایی به­‌روز شود.

طراحی رژیم­‌های غذایی سالم با آنالیز رایانه

اهمیت تحقیقات رژیم غذایی و میکروبیوم در آینده

تحقیقات در مورد رژیم غذایی و میکروبیوم انسان یا ترکیب باکتری‌­های روده‌­ای، یک زمینه تحقیقاتی است که علاقه زیادی در بین محققان و عموم افراد ایجاد می‌­کند.

جنس نیلسن توضیح داد: «تغییر در ترکیب باکتریایی می­‌تواند نشان‌دهنده یا مرتبط با تعداد زیادی از بیماری­‌ها مانند چاقی، دیابت یا بیماری­‌های قلبی عروقی باشد. همچنین می­‌تواند بر نحوه پاسخ بدن به انواع خاصی از درمان­‌های سرطان یا رژیم­‌های غذایی پیشرفته و خاص تاثیر بگذارد.»

بنابراین کار با ترکیب باکتریایی امکان تاثیر در روند بیماری‌­ها و سلامت کلی را فراهم می­‌کند. این را می­‌توان از طریق درمان با پروبیوتیک­‌ها انجام داد، باکتری­‌هایی که با دقت انتخاب شده‌­اند و اعتقاد بر این است که در بهبود سلامت نقش دارند.

در کارهای آینده، نیلسن و گروه تحقیقاتی وی از این مدل به‌­طور مستقیم در مطالعات بالینی استفاده خواهند کرد. آنان قبل از این در یک مطالعه با بیمارستان دانشگاه سالگرنسکا در سوئد مشارکت کرده­‌اند، در این بیمارستان زنان مسن برای درمان پوکی استخوان با باکتری لاکتوباسیلوس روتری تحت درمان قرار می­‌گیرند. مشاهده شده است که برخی از بیماران نسبت به بقیه به درمان واکنش بهتری نشان می‌­دهند و می­‌توان از مدل جدید به عنوان بخشی از تجزیه‌وتحلیل استفاده کرد تا دلیل این امر را یافت.

درمان سرطان با آنتی‌بادی­‌ها حوزه دیگری است که می­‌توان از این مدل برای تجزیه‌وتحلیل میکروبیوم استفاده کرد و به درک نقش آن در اینکه چرا برخی از بیماران به خوبی به ایمنی درمانی واکنش نشان می‌­دهند و برخی کمتر کمک کرد.

نیلسن افزود: «این یک مدل باورنکردنی خواهد بود، اگر مدل ما بتواند باکتری­‌هایی را که می­‌توانند درمان بیماران سرطانی را بهبود ببخشند، شناسایی کند. ما معتقدیم که می‌­تواند تفاوت زیادی در این زمینه ایجاد کند.»

نتایج این تحقیق اخیرا در مجله PNAS منتشرشده است.

انتهای پیام


روی کلید واژه مرتبط کلیک کنید
منتخب امروز

بیشترین بازدید یک ساعت گذشته

گردهمایی بین‌المللی ارتقای ارتباطات علمی و گردشگری به میزبانی مشهد آغاز شد