Задача знаходження верхньої оцінки оптимальності для стратегій регенерації печінки у випадку часткової гепатектомії
Abstract
У цій роботі розглядається одна з важливих проблем математичної біології, а саме розробка математичних моделей динаміки складних біологічних систем, які мають задовільну пояснювальну та прогнозовану силу. Необхідною умовою розробки таких моделей є розв'язання задачі ідентифікації об'єктивних принципів і правил регуляції «клітинної системи», що визначає серед усіх можливостей саме «справжній шлях» її динаміки, яку ми спостерігаємо в експерименті. Один з перспективних підходів до розв’язання цієї задачі ґрунтується на гіпотезі, що регуляція процесів підтримки/відновлення динамічного гомеостазу тканин та органів організму відбувається за деякими принципами, критеріями оптимальності, що розвинулися завдяки природному відбору організму під час його попередньої еволюції. В даний час розв'язати цю задачу досить важко через безліч невизначеностей у шляхах попередньої еволюції організму, динаміки зміни зовнішніх умов, а також високої обчислювальної складності розв'язання такої задачі. Замість цього нами запропоновано спрощену постановку задачі пошуку стратегій керування регуляцією, що дає верхню оцінку оптимальності для процесів підтримки/відновлення динамічного гомеостазу печінки. Верхня оцінка оптимальності регуляції та тестування гіпотез для моделі регенерації печінки розглянуто для випадку часткової гепатектомії (PHх) та було вирішено програмними методами Python. Було показано, що у випадку часткової гепатектомії отримані у чисельних експериментах стратегії регенерації печінки для задачі верхньої оцінки оптимальності якісно збігаються з тими процесами регенерації печінки, які можна спостерігати під час біологічних експериментів. Також у чисельних експериментах перевірено такі гіпотези: наскільки вагомий вклад робить процес контрольованого апоптозу, як впливають на стратегію регенерації печінки інші процеси (поліплоїдія, ділення і утворення двоядерних гепатоцитів).
Keywords
