- •Оглавление.
- •V. Выводы. 70
- •Введение.
- •I. Обзор литературы.
- •1. Гемостаз.
- •1.1. Плазменная система свертывания крови.
- •1.1.1. Состав, каскадная структура.
- •1.1.2. Сборка мебранных комплексов внутреннй теназы и протромбиназы.
- •1.2. Нарушения свертывания крови.
- •2. Экспериментальные исследования свертывания in vitro.
- •2.1. Стандартные гомогенные тесты.
- •2.2. Исследование пространственных эффектов в гомогенной постановке.
- •2.3. Пространственная динамика роста сгустка в неперемешиваемой плазме крови.
- •3. Математические модели плазменного звена свертывания крови.
- •3.1. Модели свертывания, основанные на каскадном устройстве системы и описывающие ее на качественном уровне.
- •3.1.1. Открытый ферментативный каскад.
- •3.1.2. Каскад с утечкой.
- •3.1.3. Учет положительных обратных связей через кофакторы.
- •3.1.4. Модельные ферментативные каскады.
- •3.2. Детальные, количественные модели свертывания.
- •3.2.1. Гомогенное тромбообразование.
- •3.2.2. Тромбообразование в ространственно-распределенной системе.
- •3.2.3. Механизменная модель свертывания крови в системе без перемешивания.
- •3.2.4. Феноменологическая автоволновая модель тромбообразования в системе без перемешивания.
- •3.3. Описание исходной модели.
- •II. Методы.
- •1. Методы численного решения уравнений.
- •2. Программа для расчета.
- •III. Результаты.
- •1. Уточнение исходной модели
- •1.1. Роль редуцированных ранее переменных – концентраций мембранных комплексов.
- •1.2. Учет реакций активации факторов IX и X фактором viIa.
- •1.3. Варьирование константы активации фактора XI тромбином.
- •2. Первоначальное упрощение исходной модели.
- •3. Вклад диффузионных членов в динамику поведения системы.
- •4. Редукция факторов VII и viIa. Введение новых переменных.
- •5. Аппроксимация формы бегущих импульсов факторов viiIa, Va и xIa.
- •5.1. Аппроксимация формы бегущего импульса фактора viiIa.
- •5.2. Распространение подхода на факторы Va и xIa.
- •6. Вклад диффузии мембранных комплексов и переход к концентрации свободного фактора Xa.
- •7. Верификация редуцированной модели.
- •IV. Обсуждение результатов.
- •1. Реальная размерность системы.
- •2. Характер поведения системы на различных стадиях свертывания.
- •3. Численное решение диффузионной задачи.
- •4. Упрощение алгебраических выражений в кинетических уравнениях.
- •5. Нормировка концентраций факторов.
- •6. Применение теоремы Тихонова к системе уравнений вида “реакция-диффузия”.
- •7. Смысл переменной е.
- •8. Аппроксимация формы бегущих импульсов факторов viiIa, Va и xIa.
- •9. Редукция блока внешней теназы.
- •V. Выводы.
- •Приложение а. Исходная модель.
- •Приложение б. Уточнение и упрощение исходной модели.
- •Приложение в. Упрощенная исходная модель.
- •Приложение г. Нормированная система.
- •Приложение д. Редуцированная модель.
- •Список литературы.
2. Первоначальное упрощение исходной модели.
Кинетические уравнения в исходной системе можно сильно упростить, проанализировав значения входящих в них констант и диапазон изменения переменных. В табл. 3 представлены максимальные концентрации активных факторов, достигаемые при моделировании роста тромба по уточненной модели, а также минимальные концентрации их предшественников. Прежде всего видно, что зимогены факторы XI, IX, X и pC действительно практически не исчерпываются, и их концентрации могут быть положены константами, а концентрации их активных форм – факторов XIa, IXa, Xa и pCa – вырастают лишь до чрезвычайно низких абсолютных значений, которыми можно пренебречь в знаменателях выражений для Z и W (см. Приложения А-В).
Табл. 3. Изменения содержания факторов свертывания при пространственном росте тромба (расчет по уточненной модели). Все концентрации выражены в нМ.
Фактор |
Исходное содержание |
Минимум предшественника |
Максимум активного фактора |
VII, VIIa |
10.1 |
4.172 |
5.924 |
XI,XIa |
30 |
29.99 |
0.0007066 |
IX,IXa |
90 |
89.95 |
0.02225 |
X, Xa |
170 |
169.1 |
0.4853 |
II,IIa |
1400 |
189.9 |
132.5 |
VIII, VIIIa |
0.7 |
0 |
0.3513 |
V, Va |
20 |
0 |
19.7 |
pC, pCa |
60 |
59.51 |
0.2846 |
Изменение вида всех уравнений системы на последовательных стадиях упрощения приведены в приложениях Б и В. В Приложении Г приведена система уравнений после перехода к безразмерным концентрациям, изменяющимся в диапазоне от 0 до 1.
3. Вклад диффузионных членов в динамику поведения системы.
Для оценки количественного вклада
диффузионных членов была проведена
серия расчетов с пренебрежением
различными диффузионными членами
кинетических уравнений. Расчет проводился
в двух режимах. В первом просто
пренебрегали одним или несколькими
диффузионными членами системы. Во
втором режиме расчет проводился так,
чтобы пренебречь диффузионными членами
в области роста сгустка, сохранив их в
приповерхностной области, с тем, чтобы
оценить вклад диффузии факторов именно
при роста тромба. Для этого диффузионный
член домножался на S-образную
функцию
,
равную 1 около активирующей поверхности
и резко (на интервале порядка шага по
пространству, т.е. 15-30 нм) спадающей до
0 на некотором от нее расстоянии, в
районе =0.
Значение 0=L/20
(L – длина отрезка
интегрирования) выбрано исходя из
динамики профилей: на этом расстоянии
влияние стенки уже довольно мало.
Результаты этих расчетов собраны в табл. 4. Из данных таблицы можно сделать следующие выводы:
роль диффузии предшественников наиболее слаба;
вклад диффузионного члена Xa фактора заметен только в фазе инициации – до отрыва фронта активации плазмы от активирующей поверхности;
в фазе роста важны диффузионые члены IIa, IXa, а при гемофилии А – еще и Va факторов.
Дальнейшую работу проводили при пренебрежении диффузией всех факторов, кроме IIa, IXa и Xa.
Таблица 4. Пренебрежение различными диффузионными членами. Расчет по полной уточненной модели.
Недиффундирующий фактор |
Область пространства, где пренебрегается диффузией |
Скорость роста на 40-й минуте, нм/мин |
Размер сгустка на 40-й минуте, нм |
Интегральный тромбиновый потенциал, нМ*мин |
Норма |
||||
все диффундируют |
44.9 |
1.59 |
361 |
|
Все предшественники |
0..L |
46.8 |
1.64 |
354 |
L/20..L |
46.9 |
1.65 |
379 |
|
IIa |
0..L |
37.5 |
1.33 |
336 |
|
L/20..L |
37.4 |
1.3 |
321 |
IXa |
0..L |
30 |
1.04 |
170 |
|
L/20..L |
30.5 |
1.15 |
208 |
Xa |
0..L |
0 |
0 |
0 |
|
L/20..L |
43.6 |
1.54 |
346 |
Va |
0..L |
43.2 |
1.53 |
352 |
|
L/20..L |
1.52 |
349 |
|
VIIIa |
0..L |
43.9 |
1.55 |
378 |
|
L/20..L |
1.54 |
372 |
|
VIIa |
0..L |
44.4 |
1.59 |
359 |
|
L/20..L |
44.3 |
1.58 |
356 |
XIa |
0..L |
43.3 |
1.55 |
348 |
|
L/20..L |
|
|
347 |
pCa |
0..L |
44.9 |
1.59 |
368 |
L/20..L |
370 |
|||
Диффундируют только IIa, IXa |
0..L |
0 |
0 |
0 |
L/20..L |
42.4 |
1.46 |
364 |
|
Диффундируют только IIa, IXa и Xa |
0..L |
43.5 |
1.53 |
365 |
L/20..L |
|
1.51 |
377 |
|
1% гемофилия А |
||||
все диффундируют |
16.0 |
0.60 |
3.1 |
|
Диффундируют только IIa, IXa |
0..L |
0 |
0 |
0 |
L/20..L |
5.2 |
0.3 |
1.4 |
|
Диффундируют только IIa, IXa и Xa |
0..L |
5.9 |
0.33 |
3.3 |
L/20..L |
5.5 |
0.31 |
1.9 |
|
Диффундируют только IIa, IXa, Xa, Va |
0..L |
15.9 |
0.54 |
3.5 |
L/20..L |
16.2 |
0.53 |
2.8 |
|
