مدل سازی مکانیسم های عفونت حاد ویروس هپاتیت B
چکیده
مدل های ریاضی به منظور درک عواملی که پیشرفت بیماری عفونی در عفونت های ویروسی را تحت کنترل خود قرار می دهند، مورد استفاده قرار گرفته اند. در اینجا ما روی داینامیک ویروس هپاتیت B در طی مرحله ی حاد عفونت تمرکز کردیم و مکانیسم های ایمنی مسئول کلیرانس ویروسی را آنالیز کردیم. ما کار خود را با ارائه ی مدل پایه ای مورد استفاده برای تفسیر مطالعات درمان HBV انجام شده در بیمارانی که عفونت مزمن داشتند آغاز کردیم. سپس ما مدل های دیگری را برای مطالعه ی عفونت حاد معرفی کردیم که در آنجا، پاسخ ایمنی احتمالا یک نقش مهم را در تعیین اینکه آیا عفونت برطرف شده است و یا اینکه مزمن شده است، بازی می کند. ما پیچیدگی را به صورت تصاعدی اضافه کردیم و هر مرحله از فرایندهای مدل سازی را توضیح دادیم. در نهایت، ما مدل را در برابر داده های آزمایشگاهی تایید کردیم تا تعیین کنیم که چطور آن سیستم بیولوژیک را نشان می دهد و در نتیجه، تعیین کنیم که پیش گویی آن چه سودی دارد. به ویژه، ما فهمیدیم که یک پاسخ ایمنی سلولی یک نقش مهم را در کنترل ویروس بعداز پیک در بار ویروسی بازی می کند.
1. مقدمه
ویروس هپاتیت B، سلول های کبدی (هپاتوسیت ها) را آلوده می کند و می تواند موجب ایجاد بیماری های حاد و مزمن شود. اعتقاد بر این است که فاکتورهای میزبان، به ویژه پاسخ های ایمنی، مسئول تعیین این هستند که آیا عفونت برطرف می شود یا اینکه مزمن می شود (Thimme et al., 2003). در شکل 1، ما یک پروفایل معمول از بار ویروس HBV در طی عفونت حاد را نشان دادیم. مدل های ریاضی برای کمک به درک داینامیک عفونت های ویروسی مورد استفاده قرار گرفته اند، مانند ویروس نقص ایمنی انسان و عفونت هپاتیت C (برای بررسی بیشتر Perelson, 2002: Perelson et al., 2005 را ببینید). بعداز این روش ها، مدل های داینامیک به منظور آنالیز تغییر در سطوح ویروس هپاتیت B در طی درمان دارویی ایجاد شدند (Nowak et al., 1996; Tsiang et al., 1999; Lau et al., 2000; Lewin et al., 2001; Colombatto et al., 2006). این مدل ها عموما هپاتوسیت های غیر عفونی (T) و هپاتوسیت های عفونی (I) و ویروس های آزاد (V) در نظر گرفته می شوند. آن ها فرض می کنند که سلول ها، یعنی سلول های حساس به عفونت، در یک نرخ ثابت لاندا تولید می شوند و با نرخ سرانه ی d می میرند و با نرخ kTV عفونی می شوند، که متناسب با غلظت سلول هدف و غلظت ویروس می باشد. بنابراین، هپاتوسیت های عفونی در نرخ kTV تولید می شوند و فرض می شود که با نرخ δ در هر سلول دچار مرگ و میر شوند.
Abstract
Mathematical models have been used to understand the factors that govern infectious disease progression in viral infections. Here we focus on hepatitis B virus (HBV) dynamics during the acute stages of the infection and analyze the immune mechanisms responsible for viral clearance. We start by presenting the basic model used to interpret HBV therapy studies conducted in chronically infected patients. We then introduce additional models to study acute infection where immune responses presumably play an important role in determining whether the infection will be cleared or become chronic. We add complexity incrementally and explain each step of the modeling process. Finally, we validate the model against experimental data to determine how well it represents the biological system and, consequently, how useful are its predictions. In particular, we find that a cell-mediated immune response plays an important role in controlling the virus after the peak in viral load.
1. Introduction
Hepatitis B virus infects liver cells (hepatocytes) and can cause both acute and chronic disease. It is believed that host factors, in particular immune responses, are responsible for determining whether the infection is cleared or becomes chronic (Thimme et al., 2003). In Fig. 1 we show a typical profile of HBV viral load during acute infection. Mathematical models have been used to help understand the dynamics of viral infections, such as human immunodeficiency virus and hepatitis C infection (see Perelson, 2002; Perelson et al., 2005 for reviews). Following these approaches, dynamic models were developed to analyze the changes in hepatitis B virus levels during drug therapy (Nowak et al., 1996; Tsiang et al., 1999; Lau et al., 2000; Lewin et al., 2001; Colombatto et al., 2006). These models typically considered uninfected (T) and infected (I) hepatocytes and free virus (V). They assumed that target cells, i.e., cells susceptible to infection, are produced at a constant rate l, die at per capita rate d, and become infected at a rate kTV, proportional to both the target cell concentration and the virus concentration. Infected hepatocytes are thus produced at rate kTV and are assumed to die at constant rate d per cell.
چکیده
1. مقدمه
2. توسعه مدل
2.1. داده های بالینی
2.2. تخمین پارامتر
3. نتایج عددی
4. مدل های جایگزین
4.1. مدل های عفونت مضاعف
4.2. مدل های پاسخ های ایمنی غیر سیتولیتیک وابسته به CD8+
4.3. مدلی با تنها یک کلاس از سلول های عفونی
4.4. مدل های پاسخ ایمنی سیتوتوکسیک
4.5. بازسازی کبد
5. بحث
Abstract
1. Introduction
2. Model development
2.1. Clinical data
2.2. Parameter estimation
3. Numerical results
4. Alternative models
4.1. Models of superinfection
4.2. Models of CD8þ dependent non-cytolytic immune responses
4.3. Model with only one class of infected cells
4.4. Cytotoxic immune response models
4.5. Liver regeneration
5. Discussion
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه