基於嵌入式模型框架的弓形蟲病進化動力學研究

《基於嵌入式模型框架的弓形蟲病進化動力學研究》是依託華中科技大學，由江雯擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於嵌入式模型框架的弓形蟲病進化動力學研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：江雯
• 依託單位：華中科技大學

項目摘要

疾病進化動力學對人類健康有重要意義，嵌入式模型框架是研究該類問題中最具前景的方法之一。本項目基於嵌入式模型框架，研究弓形蟲病進化動力學問題。擬先建立明確包含宿主免疫應答反應的弓形蟲宿主體內進化動力學模型，然後通過環境中弓形蟲的數量、捕食關係及能考慮基因多樣性的Price方程，與弓形蟲傳播動力學模型建立聯繫，得到高維非線性的嵌入式弓形蟲病進化動力學系統。研究該系統解的穩定性、分叉條件及分叉類型等動力學特性，以期探尋弓形蟲病在不同地域和不同宿主中產生進化分叉的內在機制及條件；並通過對該系統進行數值計算，預測弓形蟲病在現有狀態及人工干預條件下的動力學進化歷程。本項目對疾病進化動力學的貢獻主要體現在：①建立首個同時包含急、慢性感染機制的嵌入式疾病進化動力學模型；②建立更符合實際的連線宿主體內和宿主間動力學過程的方法；③研究弓形蟲病進化系統中眾多因素的相互制約機制，為寄生物毒性進化理論提供生物基礎。

結題摘要

嵌甲形成的原因不清，導致目前嵌甲的治療效果差強人意。前人研究和臨床觀察均表明嵌甲的形成與趾甲受外界異常力作用直接相關，因此，本項研究從生物力學角度出發解釋嵌甲形成的機制，並在此基礎上考察了現有嵌甲治療方案的優劣。本研究以甲板-甲皺體系為核心，開展了趾甲的離體力學性能實驗以獲取趾甲的力學性能參數，並結合臨床數據建立了甲板-甲皺在生長及機械力作用下的（非）線性巨觀力學性狀的趾甲生物力學模型，闡明了嵌甲形成和治療過程中的生物力學機制：在病理載荷作用下，甲板發生局部重建，隨著病理載荷的持續作用，甲皺異常生長同時壓迫甲板，導致甲溝處的應力急劇增大，從而造成甲皺損傷、炎症以及臨界應力的下降；臨界應力的下降又會加速甲皺炎性生長造成趾甲局部濕度增加，進一步使甲板的密度和彈性模量變小，最終導致甲板發生較大的變形，從而加速嵌甲的形成。在此基礎上，本報告對切除甲板、甲皺的手術方式和手術效果進行了研究和分析，得到如下結論：切除甲板能有效減小甲板甲皺的應力，切除甲板產生的切口使甲皺的最大應力小於正常趾甲，降低了再次發生嵌甲的幾率，但甲板的應力在受力側甲基質生長處集中，增加了趾甲畸形生長的風險；切除甲皺相對於切除甲板對甲皺應力的緩解更有效，但切除甲皺產生的切口使甲皺的最大應力相對於正常趾甲增大，增加了再次發生嵌甲的機率。