数学家首次建立了人体内艾滋病毒空间分布模型
发布日期：2019-03-05
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RUDN数学家创建了一个数学模型来描述体内病毒的空间分布。它分析了病毒群体在空间和时间上的生长情况，并评估了它们与免疫系统反应对疾病过程的影响。该结果可用于诊断和控制HIV，疱疹，粘液病毒，麻疹和其他病毒性疾病。该文章发表在《理论生物学杂志》上。
防治艾滋病毒需要详细了解感染如何在体内传播。尽管有许多模型描述了HIV与细胞之间的相互通信，但每种模型都包含影响对感染发展的完全理解的近似值。 RUDN医学和数学家开发了一种新模型 - 与以前不同，它考虑了空间分布，这是病毒细胞反应的一个重要方面。该模型拓宽了早期的模型，并由一个微分方程系统代表，该系统描述了病毒群体和免疫系统细胞在空间和时间的演变。此外，该模型也适用于其他病毒性疾病。
当病毒感染进入体内时，会引起针对其破坏的免疫反应。但是，系统无法解决某些病毒，包括HIV。它选择T淋巴细胞作为宿主细胞。在健康的身体中，它们会破坏受感染的细胞或激活能够杀死它的其他细胞。 HIV杀死T淋巴细胞，它们的数量逐渐减少，直到免疫系统无法对抗感染因子。这导致艾滋病，这是艾滋病毒的最后阶段。
研究人员确定了三种可能的感染发展方式：可治疗感染、慢性亚感染和慢性强感染。在第一种情况下，感染可以被完全消灭；在第二种情况下，它与慢性免疫反应一起留在体内。在第三种情况下，免疫细胞会消耗殆尽，对身体造成高病毒负荷。作者对每一个结果进行了详细的分析，发现病毒感染的分布与病毒细胞间的相互通信之间存在相关性。
“从数学模型的角度来看，细胞培养或组织中感染的分布是通过类似于反应扩散方程的渐进波的解决方案来描述的。我们研究了这个问题，同时考虑到了病毒之间的相互通信。当病毒能够感染免疫应答细胞（淋巴细胞）并在其中繁殖时，就会发生这种情况。艾滋病毒就是这种病毒的一个例子，但它们也包括疱疹、粘液病毒和麻疹，”作者Vitaly Volpert说。该文章，以及RUDN生物医学数学建模实验室负责人。
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