Файл: Приспособленность (выжить и оставить потомство), к , r стратегии Гомеостаз.ppt

Математическое моделирование историй жизни и инфекционных заболеваний.

Приспособленность (выжить и оставить потомство), К – , r – стратегии;
Гомеостаз (относительное постоянство внутренней среды);
Естественный отбор дает преимущество особям с максимальной приспособленностью.

Основные термины и понятия (мед)

Здоровье (поддержание гомеостаза);
Болезнь (нарушение гомеостаза, как правило сопровождается повреждение или неполным восстановлением структур организма);

Проблема

Смысл понятия «здоровья» не совпадает с понятием «приспособленности».
Так как человек является продуктом естественного отбора, то его системы устроены и функционируют так, чтобы максимизировать приспособленность, а не здоровье.
Следовательно, идеальным является такой способ поддержания здоровья, который не противоречит задачи максимизации приспособленности.

Ограничения:

Количество доступной (свободной или перераспределяемой) энергии составляет около 5% от общего количества потребляемой энергии.
Увеличение удельной мощности приводит к резкому сокращению продолжительности жизни.
Ограничения по управляющим алгоритмам (генетическому коду),

Системы и параметры поддержания гомеостаза

Иммунная система
Нервная система
Гормональная система
На поддержание гомеостаза расходуется 80 – 85% всей энергии

Оставшиеся 15 – 20% энергии используются для:

Физической активности (добыча новой энергии)
Выполнения основных биологических программ ( рост, размножение).
Примерно 2 – 3% можно в течении какого то времени использовать для модификации стиля жизни. Более значительное перераспределение энергии будет приводить к ускоренному старению.

Задачи оптимального перераспределения ресурсов (trade-off)

Управления лечением
Управление старение

Задача увеличения продолжительности жизни;

Модели гормональной регуляции:

Модель регуляции анаболических процессов;
Модель регуляции репродуктивных процессов;
Модель регуляции тиреоидной оси;
Модель регуляции адаптивных реакций (стрессов);
Модель водно-электролитного гомеостаза;
Модель регуляции гомеостаза кальция;
Модель регуляции пулов глюкозы, аминокислот и жирных кислот;
Модель энергетического баланса (аппетита)
Модель метаболической машины

Модели иммунной системы:

Модели инфекционных заболеваний (бактериального, вирусного, смешанного)
Модели лечения инфекционных заболеваний, выбора эффективного, оптимального метода лечения.
Модель старения иммунной системы.
Модели эпидемических процессов (туберкулез)

Математическая модель старения Т системы иммунитета

Решение модели старения Т системы иммунитета человека

0

0.05

0.10

0.15

0.20

Age (Days)

Death Rate

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Medfly mortality
(n=1.2 million)

Science 258, 457 (1992)

Методы увеличения продолжительности жизни:

Для человека – ограничение калорийности питания (на 10-15%)
Гормональная терапия
Физическая активность
Мутации

Основные термины и понятия (биол)

Dietary Restricted

ad libitum