- •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.
5.2. Распространение подхода на факторы Va и xIa.
Константа активации фактора V тромбином, так же, как и фактора VIII, на порядок больше других констант обезразмеренной системы. В полной аналогии с фактором VIIIa, для фактора Va имеем
где s5=x5+y5.
Форма бегущего импульса фактора XIa хорошо описывается выражением
Здесь g11=y11(t=0) - начальная концентрация фактора XI.
6. Вклад диффузии мембранных комплексов и переход к концентрации свободного фактора Xa.
Проделаем теперь переход к системе
уравнений, где под операторами Лапласа
стоят переменные системы, а не какие-либо
их комбинации, т.е. избавимся от членов
под операторами Лапласа. С такой системой
будет легче работать в дальнейшем.
Как было показано при упрощении исходной
модели, практически весь IXa
фактор находится в свободном виде :
.
Так как концентрация фактора VIIIa
при свертывании значительно больше
концентрации фактора IXa,
то
.
Следовательно, поправки в кинетических
уравнениях для факторов IXa
и VIIIa, учитывающие
отсутствие диффузии внутренней теназы,
несущественны в количественном
отношении. Так же такая поправка,
отвечающая отсутствию диффузии
протромбиназы, несущественна в уравнении
для фактора Va вследствие
малой концентрации фактора Xa.
Однако канцентрация свободного Xa
фактора, довольно точно (ошибка <10%)
выражающаяся уравнением
,
может быть гораздо меньше полной его
концентрации (это происходит, когда
фактора Va много), и
отсутствие диффузии связанного в
протромбиназный комплекс фактора Xa
учесть необходимо.
Дифференцируя упрощенное выражение
,
после ряда преобразований получаем
7. Верификация редуцированной модели.
Полученная после описанной редукции система уравнений приведена в Приложении Д.
Сравнение кинетики роста тромба для исходной уточненной модели, модели, полученной из нее после первоначального упрощения, и редуцированной модели (рис. 15) показывает, что все три модели ведут себя близким образом и описывают эксперимент с одинаковой степенью точности
Рис. 15. Сравнение кинетики роста тромба для исходной уточненной модели (показано красным), модели, полученной из нее после первоначального упрощения (синяя кривая) и редуцированной модели (зеленая кривая)
Проведено также сравнение поведения редуцированной и исходной моделей во всей области их применимости – для различных концентраций факторов внутреннего пути VIII, IX и XI (рис. 16). Малая концентрация этих факторов соответствует гемофилиям А, В и С, соответственно, и правильно описывать поведение системы при гемофилии нам необходимо. Видно, что различие опять невелико.
Зависимости размера и скорости роста тромба от концентраций этих и других факторов свертывания являются аналогичными (данные не представлены).
На рис. 17 представлены профили некоторых факторов в момент времени 40 минут, расчитанные по двум моделям.
Рис. 16. Зависимость скорости роста тромба на 40-й минуте, расчитанная по уточненной исходной модели (красные кривые) и по редуцированной (зеленые кривые), от концентрации факторов VIII, IX и XI.
Рис. 17. Профили некоторых факторов в момент времени 40 минут, расчитанные по двум моделям. Вверху - расчет по исходной уточненной модели, внизу - по редуцированной. Профили остальных факторов не представлены, чтобы не перегружать рисунок.
