моделирование динамики нейтрофилов в

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ НЕЙТРОФИЛОВ В ПРИСУТСТВИИ ФАКТОРОВ
ВЫЖИВАНИЯ
Modelling of neutrophils dynamics in the presence of survival factors
Уваровский А.Н., Спешилов Г.И. , Метелкин Е.А.
Институт Системной Биологии, Москва, 119992, Ленинские горы, вл.1, стр75Г;
Тел.: +7(495)930-84-07; e-mail: [email protected]
Специализированные иммунные клетки играют важнейшую роль в защите организма
высших животных от заражения. В зависимости от типа патологии для эффективной борьбы
с инфекцией организм может, как изменять количество тех или иных типов иммунных
клеток, так и модулировать их активность, миграцию и тип клеточного ответа. Известно, что
многие врожденные и приобретенные заболевания человека объясняются нарушением в
регуляции активации и численности иммунных клеток, что приводит либо к недостаточно
сильному ответу на инородное вторжение (СПИД), либо к хроническим аутоиммунным
заболеваниям: артрит, волчанка, ХОБЛ, и многим другим, которые связаны с гиперактивным
иммунным ответом.
Одним их важнейших способов регуляции иммунного ответа является управление
клеточной гибелью: апоптозом. Существуют сигнальные молекулы (цитокины), которые
могут либо замедлять спонтанную клеточную смерть, приводя к увеличению стационарного
количества клеток, либо ускорять клеточную гибель для быстрого разрешения воспаления.
Последние исследования показывают, что многие аутоиммунные заболевания являются
следствием в нарушении такого механизма разрешения воспаления.
Целью настоящей работы является разработка математического подхода к описанию
динамики иммунных клеток как в условиях эксперимента in vitro, так и в условиях,
приближенным к физиологическим. Для верификации модели были использованы
экспериментальные данные по динамике нейтрофилов – важных и многочисленных
иммунных клеток.
Поскольку механизм взаимодействия сигнальных путей спонтанного апоптоза
нейтрофилов до конца не изучен, модель выживаемости выбиралась исходя из принципа
максимального соответствия доступным данным. Так, удалось показать, что для адекватного
описания динамики необходимо использовать модель Гомперца, учитывающую не только
состояние клеток, но и их «возраст» что ранее никогда не использовалось для описания
динамики иммунных клеток. Для описания динамики клеток в условиях постоянного притока
было необходимо перейти к модели, записанной в терминах уравнения в частных
производных. Для моделирования действия факторов выживания была предложена
феноменологическая модель, которая позволила описать динамику клеток при различных
концентрациях одного или нескольких цитокинов.
Полученная модель может быть использована как для предсказания динамики
нейтрофилов в различных условиях, так и для разработки экспериментальных протоколов для
тестирования лекарственных средств против аутоиммунных заболеваний.