4. Простейшая модель инфекционного заболевания
Иммунитет – это состояние устойчивости организма к генетически чужеродным соединениям (вирусам, микробам, токсинам, простейшим и др.)
Иммунная система организма служит в частности для борьбы с болезнетворными микроорганизмами, вирусами и т.п., т.е. с антигенами. Нас будет интересовать именно эта функция иммунной системы.
Антиген попадает в организм и в течение некоторого времени (скрытый или латентный период) размножается не встречая достаточно выраженного противодействия со стороны иммунной ситемы. Происходит настройка иммунной системы. В ответ на появление вируса (антигена) в организме вырабатывается многочисленная популяция (клон) плазматических клеток, основной функцией которых является производство антител. Антитела связывают вирусы и исход болезни зависит от исхода борьбы между ними. Если вирусы значительно поражают орган, то ухудшается общее состояние организма и, следовательно, работа имунной системы. Производство антител снижается, и вероятность выздоровления становится меньше.
Допустим, что: V –популяция антигенов, размножающихся в организме;
С – популяция антителообразующих клеток (плазмоклеток);
F – количество антител (иммуноглобулинов) в организме;
m – степень поражения органа.
Тогда можно записать уравнения, определяющие динамику перечисленных факторов:
с нач. условиями приt=0:
где - коэффициент размножения антител;- коэффициент нейтрализации антигена антителом; - коэффициент, обуславливающий вероятность встречи антиген – антитело;С– коэффициент, обратный времени жизни плазмоклеток;- скорость производства антител одной плазмоклеткой;F– коэффициент, обратнопропорциональный времени распада антител;- число антител, требующихся на нейтрализацию одного антигена;- коэффициент, определяющий скорость гибели клеток за счет повреждающего действия антигена;m– коэффициент, учитывающий скорость восстановления пораженного органа;- время запаздывания (время, в течение которого осуществляется формирование каскада антител).
Перечисленные параметры положительны и являются специфическими как для вида антигена, так и для органа и конкретного организма. В простейшей модели эти параметры принимаются постоянными. Разработаны также модели, где эти факторы рассматривались как функции температуры.
Моделирование показало, что существует четыре качественно отличающихся друг от друга типа решений, которые можно интерпретировать как формы протекания болезни: субклиническая, острая с выздоровлением, хроническая, летальный исход.
Субклиническая форма характеризуется устойчивым выведением вирусов из организма независимо от эффективности и силы имунного ответа.
Острая форма характеризуется явно выраженной динамикой вирусов: быстрый рост и резкий спад до нуля.
Хроническая форма характеризуется длительным пребыванием (персистированием) вирусов в организме.
Летальный исход характеризуется неограниченным ростом концентрации вирусов и полным поражением организма. При достаточно сильном поражении органа возможен переход острой формы в хроническую и далее в летальную.
Основной биологический вывод таков: возникновение той или иной формы болезни не зависит от дозы заражения, а определяется иммунологическим статусом организма по отношению к данному типу вирусов ( т.е. набором параметров модели).
Один из результатов моделирования, заключающийся в том, что при значительном увеличении дозы заражения (в тысячи раз) хронический процесс переходит в острый с выздоровлением, подсказал идею лечения хронических форм – обострением болезни.
Суть обострения (биостимуляции) состоит в следующем. В организм, подверженный хронической форме заболевания, начинают вводить по нарастающей через некоторый интервал новый неразмножающийся непатогенный антиген – биостимулятор. Имунная система начинает формировать ответ против этого нового антигена. Вводя большие дозы биостимуляторов можно добиться того, что имунный ответ против вирусов будет заблокирован, т.е. имунная система будет реагировать только на биостимуляторы, а про вирусы как бы забудет. Это приведет к тому, что концентрация вирусов в организме начнет возрастать. Спустя некоторое время введение биостимуляторов прекращается и они быстро выводятся из организма накопившимися антителами. Имунная система вновь остается один на один с хроническим антигеном, но уже в другой ситуации. Концентрация вирусов (за время действия биостимуляторов) существенно возрасла и способна вызвать против себя эффективный имунный ответ, который приводит к полному выведению вирусов из организма. Кроме того, повышается иммунологический статус организма к данному антигену, т.е. при повторном контакте с вирусом болезнь будет протекать в более легкой форме. Однако значительное повышение концентрации вирусов может привести к сильному поражению органа. Поэтому биостимуляцию необходимо сочетать с противопатогенной терапией, не нарушая при этом структуры вирусов. Т.о. моделирование показало, что искусственное обострение хронической болезни при помощи биостимуляторов может привести к полному самоизлечению организма. Кроме того, моделирование показало, что применение антигенов при хронических формах не приводит к полному выздоровлению даже при полном уничтожении популяции вирусов, т.к. при повторных контактах с данным антигеном организм вновь серьезно заболевает (т.к. не выработался при таком лечении иммунный статус).
Многие антибиотики являются иммунодепрессантами, т.е. веществами, угнетающими иммунологические реакции организма. Поэтому каждый последующий контакт с антигеном будет приводить к все более тяжелому протеканию болезни. При биостимуляции же имеет место противоположная ситуация.
Необходимо также отметить влияние температурной реакции на ход заболевания. Повышение температуры уменьшает коэффициент размножения вирусов и стимулирует синтез антител. Т.е. температура – это здоровая реакция организма. (Но повышение температуры можно допускать в пределах разумного, а то могут оказать некоторые органы).