HIV感染和炎症免疫反应的数学模型研究

项目名称： HIV感染和炎症免疫反应的数学模型研究

项目编号： No.11501568

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2016

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 赖秀兰

作者单位： 中国人民大学

项目金额： 18万元

中文摘要： HIV主要攻击辅助性T淋巴细胞，造成机体免疫功能进行性下降，继而引发一系列机会性感染及相关肿瘤的慢性传染性疾病。近期同时发表于《Nature》和《Science》杂志上的最新发现指出在HIV感染过程中，淋巴组织中的CD4 T细胞通过细胞焦亡来牺牲自身对存在的病毒DNA做出响应，但通过细胞焦亡释放的促炎信号将更多的CD4 T细胞吸引到这一区域生成更一步的炎症。由此形成了一个恶性循环，最终对免疫系统造成了严重破坏。.. 本课题利用数学模型方法、微分方程动力学系统与偏微分方程理论以及数据分析等方法来研究CD4 T细胞的焦亡和高度炎症免疫反应对HIV感染动力学的影响。 由于HIV感染过程和免疫应答等都是很复杂的过程，很多机制和机理在医学领域的研究中都没有得到很好的解释。本研究将通过利用数学建模、数值模拟及分析，为生物医学领域关于艾滋病的研究和实验提供更多的支持、预测和启示。

中文关键词： HIV/AIDS；；病毒感染动力学模型；炎症免疫反应；细胞焦亡；趋化性偏微分方程模型

英文摘要： HIV attacks helper T lymphocytes, resulting in progressive decline of immune functions, further sparking a series of opportunistic infections and tumors associated with chronic infectious diseases. Resent findings published on Nature and Science show that during HIV infection, CD4 T cells in the lymphatic tissue sacrifice themselves by pyroptosis to respond to the presence of viral DNA, but proinflammatory signals released during pyroptosis will attract more CD4 T cells to the region generating further inflammation. This forms a vicious cycle, ultimately causing serious damage to the immune system. . In this research, we will investigate the effects of CD4 T cell pyroptosis and the inflammation immune response on the HIV infection dynamics by applying the method of mathematical modeling, dynamical system theory, partial differential equations theory and method, and data analysis . Since the HIV infection and corresponding immune responses are very complicated processes, many of the mechanisms are not well-explained in the studies of medical field. This project will provide more support and inspiration on the medical and clinical prediction and experimental research on AIDS by applying the method of mathematical modeling, numerical simulation and analysis.

英文关键词： HIV/AIDS;Viral infection dynamic model;Immune response of inflammation;Cell pyroptosis;chemotaxis model