A mathematical model of competition between fiber and mucin degraders in the gut provides a possible explanation for mucus thinning
Notice bibliographique
Résumé
The human gut microbiota relies on complex carbohydrates (glycans) for energy and growth, primarily dietary fiber and host-derived mucins. We introduce a mathematical model of a glycan generalist and a mucin specialist in a two-compartment chemostat model of the human colon. Our objective is to characterize the influence of dietary fiber and mucin supply on the abundance of mucin-degrading species within the gut ecosystem. Current mathematical gut reactor models that include the enzymatic degradation of glycans do not differentiate between glycan types and their degraders. The model we present distinguishes between a generalist that can degrade both dietary fiber and mucin, and a specialist species that can only degrade mucin. The integrity of the colonic mucus barrier is essential for overall human health and well-being, with the mucin specialist Akkermanisa muciniphila being associated with a healthy mucus layer. Competition, particularly between the specialist and generalists like Bacteroides thetaiotaomicron, may lead to mucus layer erosion, especially during periods of dietary fiber deprivation. Our model treats the colon as a gut reactor system, dividing it into two compartments that represent the lumen and the mucus of the gut, resulting in a complex system of ordinary differential equations with a large and uncertain parameter space. To understand the influence of model parameters on long-term behavior, we employ a random forest classifier, a supervised machine learning method. Additionally, a variance-based sensitivity analysis is utilized to determine the sensitivity of steady-state values to changes in model parameter inputs. By constructing this model, we can investigate the underlying mechanisms that control gut microbiota composition and function, free from confounding factors.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 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) | 0,003 | 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 ».