El Human Gut Microflora Simulator (SHIME) es un sofisticado modelo funcional de simulación in vitrosistema digestivo humano. Le permite poblar varias partes del intestino con la microflora adecuada durante mucho tiempo. Además, imita varios segmentos del tracto gastrointestinal y el colon. Y estos sistemas simulados brindan información detallada sobre los tipos de fermentación y su ubicación a lo largo del intestino. El sistema permite una mejor evaluación realista del impacto de los alimentos o nutrientes en los prebióticos y probióticos después de 2 a 3 semanas de uso continuo. Realizados con una duración similar, los estudios simulan la redigestión de estos productos. SHIME se utiliza para simular varios tipos de tracto gastrointestinal, tanto en niños como en adultos y ancianos, así como sus condiciones atípicas, como las enfermedades infecciosas causadas por la microflora patógena.[1] [2] .
"SHIME" es un acrónimo de "Simulator of Human Intestinal Microbial Ecosystem" y desde 2010 el nombre ha sido registrado conjuntamente por ProDigest y la Universidad de Ghent [1] .
SHIME consiste en una serie de cinco reactores que simulan diferentes partes del tracto gastrointestinal humano. Los dos primeros reactores funcionan según el principio de llenado - vaciado, simulando diferentes etapas de ingesta y digestión de alimentos. Con la ayuda de bombas que simulan el peristaltismo, una cierta cantidad de alimento SHIME (140 ml tres veces al día) y simulación de jugo pancreático con bilis (60 ml 3 veces al día) ingresan al estómago (V1) y al intestino delgado (V2 ) respectivamente. ). En consecuencia, después de un cierto período de tiempo, los reactores se vacían.
Las tres secciones restantes simulan el intestino grueso. Estos reactores tienen una cierta cantidad de carga de alimentos, que, bajo el control del pH, se agita constantemente. Al sembrar la microbiota fecal, estos reactores simulan los dos puntos ascendente (V3), transverso (V4) y descendente (V5).
El estado del medio ambiente en cada sector del sistema está constantemente bajo el control de la computadora. La versión TWINSHIME es capaz de ofrecer la posibilidad de ejecutar dos estudios en paralelo (normalmente una intervención y un control).
SHIME se puede convertir en M-SHIME agregando microcosmos a los tres puntos recubiertos de mucina. Las bacterias ubicadas en la capa de moco habitarán los microcosmos y crearán una capa de mucosa en el reactor. El movimiento de la mitad del microcosmos cada tres días simula el movimiento de la capa mucosa en el intestino, permitiendo la simulación de su mucosa. Posteriormente, se eliminan las bacterias ubicadas sobre los microcosmos obtenidos, lo que permite caracterizar la colonia.
El Human Gut Microflora Simulator (SHIME) es un sofisticado simulador funcional del intestino humano desarrollado en 1993 [8] . El desarrollo de simuladores complejos del intestino humano y sus partes proviene de la observación de diferencias entre la microflora fecal y la microflora intestinal in vivo, dependiendo de las condiciones de cultivo y su actividad metabólica. La colonización de microbiota fecal en un quimiostato de una sola etapa fue el primer intento de reproducir condiciones similares a las del intestino grueso, que se pueden aplicar durante un corto período de tiempo con parámetros ambientales como pH, potencial redox, nutrientes entrantes y constante. cambiar la dinámica de crecimiento microbiano. Para prolongar la vida de la microflora intestinal de la siembra, se han desarrollado fermentadores semicontinuos que simulan el suministro periódico de un medio nutritivo y la eliminación de los productos de desecho de los microorganismos. Por lo general, solo se usa el fermentador para simular sistemas, aunque el colon tiene muchos compartimentos con diferencias en la absorción de nutrientes, la actividad enzimática, los cultivos de microorganismos y las condiciones ambientales. Por lo tanto, es imposible simular cultivos de la microflora del intestino grueso con un solo departamento simulándolo. Para ello, se están desarrollando varios reactores sofisticados para simular las diversas condiciones en la luz del colon, lo que convierte a SHIME en uno de los simuladores intestinales de última generación.
Técnicamente, SHIME es una mejora del simulador de la Universidad de Reading introducido en 1989 y simula las condiciones del colon ascendente, transverso y descendente. SHIME se diferencia del modelo Reading en que tiene una parte que simula las condiciones del tracto digestivo superior, y es una serie de cinco componentes que simulan tanto el superior (estómago, intestino delgado) como el inferior (colon ascendente, transverso y descendente) Intestino) secciones del tracto digestivo.
Todo el reactor SHIME funciona a 37 °C y cuenta con recipientes de vidrio con doble revestimiento que proporcionan conexión a bombas que simulan el peristaltismo. Los dos primeros reactores funcionan según el principio de llenado-vaciado, con el suministro de una cierta cantidad de medio nutritivo tres veces al día, junto con la simulación del jugo pancreático y la bilis, en las secciones que representan el estómago y el intestino delgado. El medio consiste en componentes de carbohidratos y proteínas con la adición de moco, una mezcla de vitaminas y minerales. Después de garantizar la digestión en los departamentos, que son el estómago y los intestinos, la mezcla de alimentos ingresa a través del vaso del colon ascendente, donde comienza el proceso de digestión intestinal. Los contenidos de las tres secciones, que representan el intestino grueso, se mezclan continuamente y se someten a control de pH. La modulación del tiempo de retención de las secciones superiores del tubo digestivo se realiza cambiando la velocidad de paso del sustrato desde las secciones que simulan el estómago y los intestinos, mientras que la modulación en la sección que simula el intestino grueso se realiza cambiando el volumen del sustrato que se encuentra en él. Depende del grupo objetivo de personas y el tiempo de retención puede variar de 24 a 72 horas.
La sección de simulación de estómago del sistema SHIME opera a un valor de pH de 2.0, que está completamente controlado por la computadora, y también controla los parámetros de pH durante la digestión gástrica e intestinal. La sección que simula el intestino delgado suele operar en un ambiente neutro o ligeramente ácido, mientras que el pH de la sección del colon está entre 5,6 y 5,9 en el colon ascendente, 6,1-6,4 en el colon transverso y 6,6-6,9 en el colon descendente. La agitación de la mezcla en proceso de digestión en los respectivos departamentos se realiza mediante agitadores magnéticos. Todo el sistema SHIME se mantiene en un ambiente anaeróbico y el espacio de los respectivos compartimentos se purga diariamente con gas N2 o una mezcla de gases N2/CO2 en una proporción de 90/10%.