Иерархия математических моделей динамики асептического воспаления. I. Идентификация моделей

Разработана иерархия математических моделей механизменного типа, в которых сложная структура правых частей дифференциальных уравнений отражает известные взаимосвязи ключевых параметров состояния реальной биологической системы, определяющей биокинетику асептического воспалительного ответа на повреждение любой этиологии. Иерархия представляет собой вложенную последовательность пяти моделей, полученных в результате редукции известной достаточно полной модели посредством постепенного сокращения размерности фазового пространства состояний и уменьшения сложности при условии сохранения структурной и параметрической общности и близости базовых свойств. Калибровка моделей производится с привлечением широкого набора экспериментальных временных рядов, характеризующих динамику воспаления in vivo в эксцизионной кожной ране у мышей и ряда других живых моделей. Важным общим свойством является способность адекватно описывать динамику M1/M2 поляризации макрофагов, определяющей не только течение воспаления в зоне раны, но и последующий ход восстановительного процесса. Робастность каждой модели подтверждена результатами двух циклов вычислительных экспериментов – анализом чувствительности к малым возмущениям параметров и циклом “диагностических” проверок поведения системы в условиях, имитирующих ряд известных из клинической практики фоновых патологических состояний. Показано, в частности, что разработанные модели адекватно описывают известные сценарии острого и хронического асептического воспаления, а также то, что вследствие неэффективного эффероцитоза на фоне индексного события острого воспаления может разгораться повторное событие в виде длительного затяжного острого процесса с возможностью перехода в хроническую форму.