Математическое моделирование кинетики клеточной популяции кишечного эпителия

• Автор: Толстая, Мария Викторовна
• Шифр специальности: 05.13.18, 03.00.25
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Оглавление.

Основные биологические термины, встречающиеся в работе Введение

Глава 1. Биологические аспекты построения модели

1.1. Основные особенности строения эпителия тонкой кишки

1.1.1. Типы клеток эпителия крипт и ворсинок

1.1.2. Обновление эпителиальных клеток слизистой оболочки

1.2. Действие радиации на клеточную популяцию эпителия тонкой кишки

1.2.1. Клеточная смерть

1.2.2. Митотическая задержка

1.2.3. Тканевое восстановление

1.2.4. Количественные характеристики острого уоблучения

Глава 2. Математическое моделирование кинетики клеточной популяции кишечного эпителия
2.1. Двухкомпонентная модель клеточной популяции кишечного эпителия
2.2. Модель, включающая контроль популяции стволовых клеток
2.3. Модель контроля клеточной регенерации в кишечной крипте после пертурбации, основанная только на регуляции стволовых клеток
2.4. Выводы
Глава 3. Построение модели динамики нормальной и облученной клеточной популяции эпителия крипты и ворсинки тонкой кишки
3.1. Построение математической модели динамики идеальной клеточной популяции крипты и ворсинки
3.1.1. Основные положения, использованные в модели
3.1.2. Кинетическая схема клеточной популяции, функционирующей в нормальных условиях
3.1.3. Линейная стационарная модель идеальной клеточной популяции крипты и ворсинки
3.1.4. Исследование модели идеальной популяции
3.2. Построение математической модели динамики клеточной популяции эпителия крипты и ворсинки в пертурбационном состоянии
3.2.1. Использованные при построении модели положения о действии радиации на клеточную популяцию эпителия
3.2.2. Схема состояния облученной клеточной популяции
3.2.3. Модель клеточной популяции облученной крипты
3.2.4. Коэффициенты модели, отражающие изменение динамики клеток в пертурбационном состоянии
3.3. Результаты
Глава 4. Оценка параметров построенных моделей и исследование модели динамики облученной клеточной популяции эпителия крипты и ворсинки тонкой кишки
4.1. Оценка параметров моделей
4.1.1. Подбор значений параметров модели динамики идеальной клеточной популяции эпителия крипты и ворсинки
4.1.2. Подбор значений параметров модели облученной клеточной популяции
4.2. Исследование модели динамики облученной клеточной популяции
4.2.1. Положение равновесия
4.2.2. Устойчивость положения равновесия
4.2.3. Использование построенной модели для исследования последствий фракционного облучения
Заключение
Список использованной литературы


В главе 1 вводятся основные биологические понятия, необходимые для понимания предмета исследования и построения модели клеточной динамики. В разделе 1. В разделе 1. Описываются два вида клеточной гибели, изменение динамики клеток, а также основные этапы восстановления поврежденной популяции. В главе 2 представлен обзор наиболее известных исследований в области моделирования кинетики клеточной популяции эпителия тонкой кишки после облучения. Кинетический подход основан на рассмотрении динамики изменения изучаемой системы и знании свойств этой системы биологические объеюы исследуются с помощью аппарата дифференциальных уравнений. Различия между существующими моделями отражают несовпадающие представления исследователей о наличии и природе действия тех или иных механизмов регуляции клеточной динамики и роли отдельных клеточных субнопуляций в этом процессе. В главе 3 на основе кинетического подхода строится математическая модель динамики клеточной популяции эпителия крипты и ворсинки. На первом этапе параграф 3. Кроме того, проводится исследование модели выделяются области допустимого изменения параметров модели, ищутся условия существования ненулевого положения равновесия системы дифференциальных уравнений, описывающей модель, и исследуется его устойчивость. На втором этапе параграф 3. В главе 4 на основе экспериментальных данных для стандартной лабораторной ВЭР1 мыши возрастом недель в разделе 4. В разделе 4. В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы. Математическая модель дозововременной зависимости динамики клеточной популяции эпителия тонкой кишки в нормальном и пертурбационном состоянии, построенная на основе кинетического подхода с использованием аппарата дифференциальных уравнений. Качественное и количественное исследование построенной модели. Решение задачи идентификации параметров па основе экспериментальных данных, полученных для кишечного эпителия лабораторной мыши. Возможность применения построенной модели для изучения действия различных режимов фракционного облучения на клеточную популяцию эпителия. Научная новизна работы. В отличие от уже существующих моделей в построенной модели учтены два механизма обратной связи регуляция на уровне стволовых и зрелых клеток, что дает лучшее соответствие экспериментальным кривым. Кроме того, учтено наличие в криптах клоногенных клеток транзитные клетки 1го поколения рассматриваются как клетки, способные проявлять клоногенные способности. Установлена связь между длительностью митотической задержки и уровнем выживаемости делящихся клеток. Построенная модель позволяет исследовать дозововременную динамику апоптических и некротических клеток. Все результаты, изложенные в оригинальной части работы получены впервые и являются новыми. Достоверность и обоснованность полученных результатов работы базируется на строгом аналитическом исследовании модели, а также на проведении проверки адекватности построенной модели на основе сопоставления с экспериментальными данными. Основные результаты исследований опубликованы в работах , , , 8,9. В главе представлены основные биологические понятия, необходимые для построения модели клеточной динамики. В разделе 1. В разделе 1. Описываются типы клеточной гибели, изменение динамики клеток, а также основные этапы восстановления поврежденной популяции. Поверхность слизистой оболочки тонкой кишки усеяна мелкими пальцевидными выпячиваниями, высота которых варьирует от 0. Эти образования называются кишечными ворсинками. Форма, количество и длина ворсинок изменяются на протяжении тонкой кишки, а также у различных индивидуумов. Между ворсинками располагаются небольшие углубления кишечные крипты. За счет клеток крипты происходит обновление клеточной популяции ворсинки подробнее этот процесс рассмотрен далее. У каждой ворсинки в зависимости от положения вдоль кишки вокруг основания располагается от 6 до крипт. Каждая крипта обычно обслуживает 2 ворсинки . Эпителий, выстилающий крипты и ворсинки, относится к однослойному призматическому каемчатому эпителию. Схема различных компонентов крипты и ворсинки тонкого кишечника представлена на рис. Ворсинки.