Mathematical Modeling in Experimental Nutrition

مواد مغذی از دهه 1940 برای حداکثر رشد، تولید مثل موفق و پیشگیری از عفونت ضروری شناخته شده اند. از آن زمان، سهم عمده تحقیقات مواد مغذی بر تعیین نقش آنها در این فرآیندها متمرکز شده است. با این حال، در حدود سال 1990، یک تغییر عمده در روشی که محققان به برخی مواد مغذی به ویژه ویتامین ها نگاه می کردند، آغاز شد. انگیزه این تغییر این بود که کاهش متوسط ​​​​وضعیت تغذیه ویتامین ها با افزایش خطر ابتلا به بیماری ها و بیماری ها (مانند نقص لوله عصبی، بیماری قلبی و سرطان) به ویژه در آن دسته از جمعیت ها یا افرادی که از نظر ژنتیکی مستعد هستند، مرتبط است. . در تلاش برای گسترش این درک جدید از عملکرد مواد مغذی، متخصصان تغذیه به طور فزاینده ای تمرکز خود را به مدل سازی ریاضی داده های جنبشی مواد مغذی معطوف می کنند. در دسترس بودن مواد مغذی با برچسب مناسب (ایزوتوپ) (مانند B-کاروتن، ویتامین A، فولات و غیره)، روش‌های تحلیلی حساس برای ردیابی آنها در انسان (طیف‌سنجی جرمی و طیف‌سنجی جرمی شتاب‌دهنده)، و نرم‌افزار قدرتمند (با قابلیت حل و دستکاری معادلات دیفرانسیل به طور موثر و دقیق)، به محققان این امکان را می دهد که مدل های ریاضی را با هدف توصیف رفتار دینامیکی و جنبشی مواد مغذی کلیدی در داخل بدن در انسان در سطح بی نظیری از جزئیات بسازند.

Nutrients have been recognized as essential for maximum growth, successful reproduction, and infection prevention since the 1940s; since that time, the lion's share of nutrient research has focused on defining their role in these processes. Around 1990, however, a major shift began in the way that researchers viewed some nutrients­ particularly the vitamins. This shift was motivated by the discovery that modest declines in vitamin nutritional status are associated with an increased risk of ill-health and disease (such as neural tube defects, heart disease, and cancer), especially in those populations or individuals who are genetically predisposed. In an effort to expand upon this new understanding of nutrient action, nutritionists are increasingly turning their focus to the mathematical modeling of nutrient kinetic data. The availability of suitably-tagged (isotope) nutrients (such as B-carotene, vitamin A, folate, among others), sensitive analytical methods to trace them in humans (mass spectrometry and accelerator mass spectrometry), and powerful software (capable of solving and manipulating differential equations efficiently and accurately), has allowed researchers to construct mathematical models aimed at characterizing the dynamic and kinetic behavior of key nutrients in vivo in humans at an unparalleled level of detail.