[發明專利]一種免疫系統作用下的骨骼肌再生模型建模的方法

在審

• 申請號: 202210571454.9
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN114863990A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 王沫楠;洪典
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G16B5/00
• 分類號: G16B5/00;G16H50/50;G06F17/13
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種免疫系統作用下的骨骼肌再生模型建模的方法，其特征在于，其所述一種免疫系統作用下的骨骼肌再生模型建模的方法包括以下步驟：

步驟一：基于人體無病肌組織的意外損傷和隨后的恢復過程，建立骨骼肌再生模型；

步驟二：基于免疫系統及其分泌因子對肌肉細胞的調控作用，建立免疫系統作用下的骨骼肌再生模型。

2.根據權利要求書1所述的一種免疫系統作用下的骨骼肌再生模型建模的方法，其特征在于，所述建立骨骼肌再生模型的具體過程為：

在骨骼肌再生過程中，有六種細胞的相互作用控制著動態的愈合過程：經典激活的巨噬細胞(P₁)，交替活化的巨噬細胞(P₂)、衛星細胞(S)、成肌細胞(M_b)、健康的肌纖維(M)和死亡的肌纖維(M_d)；

經典激活的巨噬細胞(P₁)隨時間的變化的常微分方程為：

式中，a₁、a₂、r₁、d₁分別代表經典激活的巨噬細胞的流入率，肌肉在損傷期間經典激活的巨噬細胞的流入率，經典激活的巨噬細胞到交替活化的巨噬細胞之間的轉化速率，經典激活的巨噬細胞的自然死亡率；

交替活化的巨噬細胞(P₂)隨時間的變化的常微分方程為：

式中，d₂為P₂的死亡率；

衛星細胞(S)隨時間變化的常微分方程為：

式中，a₃、k、a₄、a₅、r₂、r₃、b₁、c₁分別表示衛星細胞的流入率，衛星細胞的種群數量上限，肌肉在損傷期間衛星細胞的流入率，肌肉在損傷期間無免疫刺激下的衛星細胞流入量，正常生理過程中衛星細胞轉化為健康的肌纖維的比率，衛星細胞的分化率，經典激活的巨噬細胞分泌因子的數量，常數；

成肌細胞(M_b)隨時間變化的常微分方程為：

式中，f₁、f₂、d₃、b₂、c₂分別代表成肌細胞相互之間的融合率，成肌細胞與健康的肌纖維之間的融合率，成肌細胞的自然死亡率，成肌細胞與交替活化的巨噬細胞的接觸比率，常數；

健康的肌纖維(M)隨時間變化的常微分方程為：

式中，d₄、n、ΔM分別代表健康的肌纖維的自然死亡率，肌肉損傷比率因子，關于健康的肌纖維種群數量的對數正態概率密度函數；

死亡的肌纖維(M_d)隨時間變化的常微分方程為：

式中，d₅代表經典激活的巨噬細胞吞噬死亡的肌纖維的比率。

3.根據權利要求書1所述的一種免疫系統作用下的骨骼肌再生模型建模方法，其特征在于，所述建立免疫系統作用下的骨骼肌再生模型的具體過程為：

在免疫系統作用下的骨骼肌再生過程中，參與肌肉再生的免疫細胞分別是活躍的中性粒細胞(N)、溶解的中性粒細胞(N_d)、單核細胞(P)、經典激活的巨噬細胞(P₁)、交替活化的巨噬細胞(P₂)。受影響的肌肉細胞分別是衛星細胞(S)、肌核(M_b)、死亡或受損的肌核(M_d)；

活躍的中性粒細胞(N)隨時間變化的常微分方程為：

式中，k₀、d₀分別代表死亡或受損的肌核導致的活躍的中性粒細胞流入的最大速率，活躍的中性粒細胞的自然死亡率；

溶解的中性粒細胞(N_d)隨時間變化的常微分方程為：

式中，d₉、d₁₀分別代表經典激活的巨噬細胞吞噬溶解的中性粒細胞的速率，溶解的中性粒細胞的自然死亡率；

單核細胞(P)隨時間變化的常微分方程為：

式中，k₄、k₅、k₁、k₆、k₂、d₈分別代表活躍的中性粒細胞引起的單核細胞流入的最大速率，由于死亡或受損的肌核種群數量的增長引起的單核細胞流入的最大速率，由于死亡或受損的肌核種群數量的增長引起的單核細胞到經典激活的巨噬細胞之間的轉化率，飽和常數，由于溶解的中性粒細胞種群數量的增長引起的單核細胞到經典激活的巨噬細胞之間的轉化率，單核細胞離開肌肉組織的速率；

經典激活的巨噬細胞(P₁)和交替活化的巨噬細胞(P₂)隨時間變化的常微分方程為：

式中，d₆、d₇、d₁、d₂分別代表由于死亡或受損的肌核種群數量增長引起的經典激活的巨噬細胞到交替活化的巨噬細胞之間的轉化率，由于溶解的中性粒細胞種群數量增長引起的經典激活的巨噬細胞到交替活化的巨噬細胞之間的轉化率，經典激活的巨噬細胞離開肌肉組織的速率，交替活化的巨噬細胞離開肌肉組織的速率；

衛星細胞(S)隨時間變化的常微分方程為：

式中，k₉、S₀、k₇、k₈、k₃、分別代表衛星細胞的自然生長率，常駐衛星細胞的種群數量，經典激活的巨噬細胞引起的衛星細胞的流入率，活躍的中性粒細胞引起的衛星細胞的流入率，衛星細胞向肌核分化的比率，關于死亡或受損的肌核種群數量的單位階躍函數；

肌核(M_b)隨時間變化的常微分方程為：

式中，D₃、M₀、分別代表額外或者不需要的肌核離開肌肉組織的速率，常駐肌核的種群數量，關于超出常駐肌核種群數量的單位階躍函數；

受損的肌核(M_d)隨時間變化的常微分方程為：

式中，d₄、d₅分別代表經典激活的巨噬細胞吞噬死亡或受損的肌核的速率，活躍的中性粒細胞吞噬死亡或受損的肌核的速率。