Regulation of organism's antiviral immune response: mathematical model, qualitative analysis, results

Исследование процессов, протекающих в нейроэндокринной и иммунной системах, сопряжено с необходимостью учета сложности и разветвленности механизмов регуляции. В предлагаемой статье рассматривается математическая модель для описания противовирусного иммунного ответа с учетом взаимодействующих регуляторных влияний иммунной и нейроэндокринной систем. Для описания врожденного иммунитета в предлагаемой модели используются параметры, отражающие количественные меры концентрации интерферона (индуктор устойчивости к инфицированию клеток органа-мишени) и NK-клеток (отвечают за удаление инфицированных клеток). Моделирование приобретенного иммунитета проводится с использованием параметров, характеризующих концентрацию вирус-специфических цитотоксических Т-клеток и антителообразующих Влимфоцитов. Регуляторные механизмы, учитываемые в модели, охватывают влияние оси гипоталамус-гипофиз-надпочечники и популяции клеток Тхелперов. Модель разработана в рамках концепции многоуровневой модели организма человека, учитывающей взаимодействия между системами и функциональное состояние включенных в рассмотрение органов. Представленная модель учитывает пространственную организацию иммунных и инфекционных процессов в различных органах и тканях, для чего введены времена запаздывания взаимодействия компонент. Модель включает систему 18 обыкновенных дифференциальных уравнений с запаздывающим аргументом, параметры которой характеризуют скорости различных процессов, влияющих на динамику развития инфекции. Параметры идентифицированы на основании опубликованных экспериментальных данных, описывающих процесс инфицирования организма вирусом. Проведены расчеты динамики показателей иммунной и нейроэндокринной систем при вирусной инфекции с учетом нарушения синтетической функции костного мозга. Проведенное исследование дает качественное представление о биологических факторах, которые могут объяснить кинетику развития вирусной инфекции.