МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ТРАВЛЕННЯ (ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ)
DOI:
https://doi.org/10.24061/1727-4338.XXIV.2.92.2025.08Ключові слова:
травлення, травна система, шлунковокишковий тракт, моделювання травлення in vitro, in silico, орган-на-чіпіАнотація
Представлено огляд основних моделей процесу травлення в організмі людини.
Проведено порівняльний аналіз та дано оцінку підходів in vivo, in vitro та in silico
до проведення досліджень у галузі фізіології травлення.
Мета дослідження – проаналізувати основні підходи до моделювання біологічних
систем, зокрема поцесу травлення в людини.
Висновки. Травлення in vitro та математичне моделювання є взаємодоповнюючими
методами. В останні десятиріччя все більшого значення набуває комп’ютерне
моделювання процесів травлення (in silico). Моделювання є потужним
інструментом для кількісного порівняння кінетики травлення, дає змогу краще
зрозуміти процеси гідролізу, перетворення та всмоктування поживних речовин,
перевести спостереження in vitro в прогнози in vivo. Комп’ютерні моделі можуть
стати альтернативою експериментальним дослідженням.
Посилання
Shyhymaha VO, ukladach. Zahal’ni poniattia v modeliuvanni
biomedychnykh protsesiv ta system [General concepts in
modeling biomedical processes and systems]. Kharkiv; 2023. 25 p.
(in Ukrainian)
Biokibernetyka Mykoly Amosova [Biocybernetics of Nikolay
Amosov] [Internet]. IT v Ukraini: istorii ta osobystosti.
[tsytovano 2025 Cher 23]. Dostupno: https://uacomputing.
com/stories/nikolay-amosovs-bio-cybernetics/ (in Ukrainian)
de Graaf AA, Freidig AP, De Roos B, Jamshidi N, Heinemann M,
Rullmann JA, et al. Nutritional systems biology modeling:
from molecular mechanisms to physiology. PLoS Comput Biol
[Internet]. 2009[cited 2025 Jun 23];5(11): e1000554. https://pmc.
ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2777333/pdf/pcbi.1000554.pdf
doi: 10.1371/journal.pcbi.1000554
Trokoz V. Ivan Pavlov – Nobelivs’kyi laureat [Ivan Pavlov –
Nobel laureate] [Internet]. Natsional’nyi universytet bioresursiv
i pryrodokorystuvannia. 2019[tsytovano 2025 Cher 20]. Dostupno:
https://nubip.edu.ua/node/57721 (in Ukrainian)
de Graaf AA, Venema K. Gaining insight into microbial physiology
in the large intestine: a special role for stable isotopes. Adv Microb
Physiol. 2008;53:73-168. doi: 10.1016/s0065-2911(07)53002-x
Hester RL, Iliescu R, Summers R, Coleman TG. Systems
biology and integrative physiological modelling. J Physiol.
;589(Pt 5):1053-60. doi: 10.1113/jphysiol.2010.201558
van Schalkwijk DB, van Bochove K, van Ommen B, Freidig AP,
van Someren EP, van der Greef J, et al. Developing computational
model-based diagnostics to analyse clinical chemistry data. Brief
Bioinform. 2010;11(4):403-16. doi: 10.1093/bib/bbp071
Schulze K. Imaging and modelling of digestion in the stomach
and the duodenum. Neurogastroenterol Motil. 2006;18(3):172-83.
doi: 10.1111/j.1365-2982.2006.00759.x
Schulze KS, Clark E. Ink dispersion by sequential
contractions in isolated segments of guinea pig ileum and
duodenum. Neurogastroenterol Motil. 2008;20(12):1317-27.
doi: 10.1111/j.1365-2982.2008.01200.x
Schulze KS. The imaging and modelling of the physical processes
involved in digestion and absorption. Acta Physiol (Oxf).
;213(2):394-405. doi: 10.1111/apha.12407
Acharya S, Halder S, Kou W, Kahrilas PJ, Pandol¿no JE,
Patankar NA. A fully resolved multiphysics model of gastric
peristalsis and bolus emptying in the upper gastrointestinal
tract. Comput Biol Med [Internet]. 2022[cited 2025 Jun
;143:104948. Available from: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/
articles/PMC9014465/pdf/nihms-1784690.pdf doi: 10.1016/j.
compbiomed.2021.104948
Li C, Xiao J, Chen XD, Jin Y. Mixing and emptying of gastric
contents in human-stomach: A numerical study. J Biomech
[Internet]. 2021[cited 2025 Jun 23];118:110293. Available
from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/
pii/S0021929021000737?via%3Dihub doi: 10.1016/j.
jbiomech.2021.110293
Li C, Xiao J, Chen XD, Jin Y. In Silico Studies of Fluid Flow,
Digestion of Food and Drug Dissolution in Human Stomach. Food
Eng Rev. 2025;17(2):450-64. doi: 10.1007/s12393-024-09393-3
Alokaily S, Feigl K, Tanner FX. Characterization of peristalticÀow
during the mixing process in a model human stomach. Physics of
Fluids. 2019;31(0):103105. doi: 10.1063/1.5122665
Palmada N, Cater JE, Cheng LK, Suresh V. Experimental and
Computational Studies of Peristaltic Flow in a Duodenal Model.
Fluids [Internet]. 2022[cited 2025 Jun 21];7(1):40. Available
from: https://www.mdpi.com/2311-5521/7/1/40 doi: 10.3390/
Àuids7010040
Palmada N, Cater JE, Cheng LK, Suresh V. Quantifying the Role
of Duodenal Shape in Flow and Mixing: A Computational Fluid
Dynamics Study on Anatomically Diverse Models. IEEE Trans
Biomed Eng. 2025; PP. doi: 10.1109/tbme.2025.3569788
Kostyuk GYa, Kostyuk OG, Golubovsky IA, Burkov MV,
Trilyuk OI, Kostyuk VG, et al. Teoretychne obgruntuvannia
upravlinnia robotoiu pidshlunkovoi zalozy [Theoretical
substantiation management of pancreas]. Reports of Vinnytsia
National Medical University. 2017;21(2):509-12. (in Ukrainian)
Amigo L, Hernández-Ledesma B. Current Evidence on the
Bioavailability of Food Bioactive Peptides. Molecules [Internet].
[cited 2025 Jun 23];25(19):4479. Available from: https://pmc.
ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7582556/pdf/molecules-25-04479.
pdf doi: 10.3390/molecules25194479
van Aken GA. Relating Food Emulsion Structure and Composition
to the Way It Is Processed in the Gastrointestinal Tract and
Physiological Responses: What Are the Opportunities? Food
Biophysics. 2010;5(4):258-83. doi: 10.1007/s11483-010-9160-5
van Aken GA. Computer modeling of digestive processes in the
alimentary tract and their physiological regulation mechanisms:
closingthe gapbetween digestionmodels andin vivo behavior.Front
Nutr. [Internet] 2024[cited 2025 Jun 21];11:1339711. Available
from: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11007706/pdf/
fnut-11-1339711.pdf doi: 10.3389/fnut.2024.1339711
Bohn T, Carriere F, Day L, Deglaire A, Egger L, Freitas D,
et al. Correlation between in vitro and in vivo data on food
digestion. What can we predict with static in vitro digestion
models? Crit Rev Food Sci Nutr. 2018;58(13):2239-61.
doi: 10.1080/10408398.2017.1315362
Ahmad B, Flor PA, Farup I, Andersen KF. Single-Image-Based
D Reconstruction of Endoscopic Images. J Imaging [Internet].
[cited 2025 Jun 21];10(4):82. Available from: https://pmc.
ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11051210/pdf/jimaging-10-00082.
pdf doi: 10.3390/jimaging10040082
Figeys D, Pinto D. Lab-on-a-Chip: A Revolution in Biological and
Medical Sciences.Anal Chem. 2000;72(9):330A-5A. doi: 10.1021/
ac002800y
Leung CM, de Haan P, Ronaldson-Bouchard K, Kim GA, Ko J,
Rho HS, et al. A guide to the organ-on-a-chip. Nat Rev Methods
Primers. 2022;2:33. doi: 10.1038/s43586-022-00118-6
Doost NF, Srivastava SK. A Comprehensive Review of Organon-a-Chip Technology and Its Applications. Biosensors (Basel)
[Internet]. 2024[cited 2025 Jun 23];14(5):225. Available from: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/a rticle s/PMC11118005/pdf/
biosensors-14-00225.pdf doi: 10.3390/bios14050225
Feunteun SL, Verkempinck S, Floury J, Janssen A, Kondjoyan A,
Marze S, HW al. Mathematical modelling of food hydrolysis during
in vitro digestion: From single nutrient to complex foods in static
and dynamic conditions. Trends in Food Science & Technology.
;116:870-83. doi: 10.1016/j.tifs.2021.08.030
Sensoy I. A review on the food digestion in the digestive tract
and the used in vitro models. Curr Res Food Sci. 2021;4:308-19.
doi: 10.1016/j.crfs.2021.04.004
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Ю.Г. Масікевич, С.С. Ткачук, А.Ю. Масікевич
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
Часопис користується «Типовим шаблоном положення про авторські права».
