Mathematical modeling of fluid dynamics in in vitro gut fermentation systems: A new tool to improve the interpretation of microbial metabolism
Notice bibliographique
Résumé
Abstract In vitro systems are widely employed to assess the impact of dietary compounds on the gut microbiota and their conversion into beneficial bacterial metabolites. However, the complex fluid dynamics and multi‐segmented nature of these systems can complicate the comprehensive analysis of dietary compound fate, potentially confounding physical dilution or washout with microbial catabolism. In this study, we developed fluid dynamics models based on sets of ordinary differential equations to simulate the behavior of an inert compound within two commonly used in vitro systems: the continuous two‐stage PolyFermS system and the semi‐continuous multi‐segmented SHIME® system as well as into various declinations of those systems. The models were validated by investigating the fate of blue dextran, demonstrating excellent agreement between experimental and modeling data (with r 2 values ranging from 0.996 to 0.86 for different approaches). As a proof of concept for the utility of fluid dynamics models in in vitro system, we applied generated models to interpret metabolomic data of procyanidin A2 (ProA2) generated from the addition of proanthocyanidin (PAC)‐rich cranberry extract to both the PolyFermS and SHIME® systems. The results suggested ProA2 degradation by the gut microbiota when compared to the modeling of an inert compound. Models of fluid dynamics developed in this study provide a foundation for comprehensive analysis of gut metabolic data in commonly utilized in vitro PolyFermS and SHIME® bioreactor systems and can enable a more accurate understanding of the contribution of bacterial metabolism to the variability in the concentration of target metabolites.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».