Crecientes evidencias sugieren que la permeabilidad intestinal deteriorada y las alteraciones en la microbiota intestinal están involucradas en la patogénesis de las Enfermedades Inflamatorias Intestinales (EII), que incluyen la Colitis Ulcerosa (CU) y la Enfermedad de Crohn (EC). Vedolizumab es un anticuerpo anti-alfa4beta7 aprobado para el tratamiento de las EII, utilizado como tratamiento de primera línea o terapia de segunda línea cuando la primera línea resulta ineficaz. El objetivo de este estudio es desarrollar un modelo matemático capaz de describir los mecanismos fisiopatológicos del tratamiento con Vedolizumab en pacientes con EII. En particular, se investigó y modeló la relación entre la concentración del fármaco en la sangre, la permeabilidad mucosa colónica y la composición de la microbiota fecal para detectar y predecir tendencias con el fin de respaldar y adaptar las terapias con Vedolizumab. Para lograr este objetivo, se analizaron datos clínicos de un estudio piloto en un grupo de 11 pacientes con EII. Los pacientes inscritos se sometieron a colonoscopia en tres fases (antes (), después de 24 semanas de ( y después de 52 semanas de () tratamiento con Vedolizumab) para recolectar biopsias mucosas para la evaluación de la resistencia eléctrica transepitelial (TEER) (permeabilidad a iones), medición de permeabilidad intestinal y análisis histológico. Además, se recolectaron muestras fecales para el análisis de la microbiota intestinal en los tres momentos. Los datos recolectados se compararon con los de 11 sujetos sanos en (), quienes se sometieron a colonoscopia para vigilancia de detección, y se utilizaron para implementar un modelo matemático de tres compartimentos (compuesto por sangre central, sangre periférica y el intestino). Este último extiende evidencia previa de la literatura, basada en la regresión de datos experimentales, para vincular la concentración del fármaco en el compartimento de sangre periférica con la abundancia y la permeabilidad intestinal. Los datos clínicos mostraron que el tratamiento con Vedolizumab conduce a un aumento en TEER y una reducción en la permeabilidad intestinal a una sonda paracelular, mejorando el estado de inflamación del tejido. El análisis de la microbiota mostró valores crecientes de , aunque no estadísticamente significativos. Esta tendencia fue reproducida adecuadamente por el modelo matemático, que ofrece una herramienta útil para describir los efectos fisiopatológicos de la terapia con Vedolizumab en la permeabilidad mucosa colónica y la composición de la microbiota fecal. Las capacidades predictivas y la simplicidad satisfactoria del modelo arrojan luz sobre la relación entre el fármaco, la microbiota y la permeabilidad y permiten su extensión directa a diversas condiciones terapéuticas.