Математическое моделирование взаимодействия противоинфекционной защиты организма с внешней средой

• Автор: Каркач, Арсений Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил

Оглавление
Введение

Обзор литературы

1 Математическое моделирование противоинфекционной защиты

1.1. Вазовая модель противоинфекционной защиты организма

1.2. Энергетическая цена противоинфекционной защиты .

1.3. Минимизация расхода энергии на противоинфекционную защиту.

2 Противоинфекционная защита и приспособленность

2.1. Естественный отбор, противоинфекционная защита и приспособленность

2.2. Модель баланса энергии для индивида

2.3. Влияние времени образования клона лимфоцитов па решение базовой модели противоинфекционной защиты
3 Моделирование адаптации защитных систем организма
3.1. Иммуноэгшдемиологическая модель циркуляции инфекции
в популяции размножающихся организмов.
3.2. Численные эксперименты.
3.3. Обсуждение
3.4. Моделирование различных вариантов адаптации.
Заключение
Приложение
Список литературы


Построена иммуноэиидемиологическая модель, которая описывает как передачу инфекции и другие процессы в группе индивидов, так и динамику инфекции в отдельном индивиде. Оценена эффективность противоиифекционной защиты с точки зрения количества энергии, расходуемой организмом на взаимодействие с инфекцией и энергетических потерь, связанных со снижением приспособленности. Теоретическая и практическая значимость. Апробация работы. Работа поддержана грантом РФФИ № 3 “Исследование моделей экспериментальных вирусных инфекций и моделирование процессов адаптации организма к изменяющимся внешним условиям с учетом энергетических затрат на противоинфекционную защиту”, грантом РФФИ К1 7 для проекта 7 в рамках программы поддержки молодых ученых, а также грантом комиссии Президиума РАН по работе с молодежью (конкурс-экспертиза г. Математическое моделирование энергетических характеристик адаптационных процессов в организме с использованием эволюционных алгоритмов”. Результаты работы докладывались на Международной конференции, посвященной -летию академика Г. И. Марчука и -летию Института вычислительной математики (Москва, ИВМ. Институте демографических исследований общества Макса Планка (Росток, Германия), Вычислительном центре РАН (Москва), Институте биохимической физики РАН (Москва), и на механ и ко-математическом факультете МГУ. По теме диссертации имеется 3 печатные работы (1 статья опубликована, 2 приняты к печати). Структура диссертации. В первой главе введена базовая модель противоинфекциониой защиты организма. Построена мера эффективности режима противоинфекциониой защиты как оценка количества расходуемой энергии и введен функционал расхода энергии в ходе лротиво-инфекционной защиты на процессы иммунной защиты и на патологические процессы. Исследована зависимость оптимального режима защиты от инфекционной нагрузки. Во второй главе исследована связь 4между расходом энергии на противоинфекционную защиту и приспособленностью организма. Рассмотрено влияние учета эффекта запаздывания образования клона плазматических клеток на оценку эффективности противоиифскционпой защиты. В третьей главе введена иммуно-эпидемиологическая модель, описывающая передачу инфекции между индивидами, динамику противоинфекцион-ной зашиты каждого индивида и связь эффективности защиты с его репродукцией. Модель имитирует динамику состава популяции, сопровождающуюся естественным отбором и адаптацией защитной системы. Исследовано изменение характеристик популяции по мере адаптации, произведено сравнение исходной и адаптированной противоинфекционной защиты. Обсуждены различные постановки численных экспериментов. В заключении перечислены основные результаты, представляемые на защиту. В приложении даиы определения основных понятий, используемых в работе. Диссертация содержит 2 страницы машинописного текста, рисунков и таблиц. Список литературы включает в себя 4 наименования. К настоящему времени достигнут значительный прогресс в понимании процессов взаимодействия компонентов противоинфекционной защиты организма и инфекционных агентов, основой которого является согласованная работа механизмов неспецифической и специфической защиты. Одновременно с изучением этих процессов идет развитие математических моделей, которые применяются как для прогноза динамики развития заболеваний и оценки параметров инфекционных процессов в конкретных биологических системах, так и для изучения возможностей контроля инфекционных заболеваний и проведения экспериментов. Одной из первых попыток моделирования процессов, происходящих в организме во время болезни, явилась базовая математическая модель инфекционного заболевания, основанная на предположении о ведущей роли специфического иммунитета, которая была предложена в году (Марчук, , ). Модель описывает основные характерные черты инфекционного заболевания, а простота позволяет использовать ее как составную часть для построения более сложных моделей1. Рассмотрим кратко основные свойства модели и ее решений. В данной работе эта модель используется для построения базовой модели противоинфекционной защиты (глава 1, стр.