Моделирование влияния экстраклеточного информационного поля в динамике рисков формирования и развития раковой опухоли

ТОМ 23, №4 (2019)

Цитировать

Аннотация

Рассматривается динамическая нелинейная 2D-модель влияния экстраклеточного информационного поля в динамике рисков формирования и развития раковой опухоли. В качестве основных внешних параметров, формирующих информационный метаболический потенциал, рассматриваются физические свойства экстраклеточной матрицы, доступность питательных веществ, концентрация кислорода, pH экстраклеточной матрицы, взаимодействие со стромальными клетками и др. В рамках построенной аналитической 2D-модели показано, что микровзаимодействие через экстраклеточную матрицу возникающих раковых клеток посредством динамического информационного метаболического профиля существенно влияет на динамику рисков формирования и развития раковой опухоли. Показано, что в зависимости от структуры 2D-информационного метаболического профиля возникает ряд характерных нелинейных особенностей типа 2D-бифуркаций, биений, хаотизации, накладываемых на интегральные динамические кривые, напоминающие по виду функцию Гомпертца и описывающие вероятные риски формирования и развития раковой опухоли. Проводится сравнение результатов рассматриваемой аналитической модели с результатами моделирования других авторов по изучению хаотической и бифуркационной динамики в системе «опухоль – иммунный кластер – вирус». В результате проведенных количественных оценок в рамках предложенной теоретической модели сформулирован способ оценки рисков развития злокачественных новообразований, в котором в качестве факторов риска предложено выделять субфебрильную температуру, уровень каспаз, кольпоскопический индекс Рейда, определяющих порог вероятности формирования злокачественных новообразований.

Об авторах

Ольга Игоревна Артемова

Пензенский государственный университет

Email: Artyomovaolg@gmail.com

Владимир Дмитриевич Кревчик

Пензенский государственный университет

Email: physics@pnzgu.ru
доктор физико-математических наук, профессор

Михаил Борисович Семенов

Пензенский государственный университет

Email: Misha29.02.1@gmail.com
доктор физико-математических наук, профессор

Список литературы

  1. Muir A., Danai L. V., Vander Heiden M. G., "Microenvironmental regulation of cancer cell metabolism: implications for experimental design and translational studies", Disease Models & Mechanisms, 11:8 (2018), dmm035758
  2. Eftimie R., Macnamara C. K., Dushoff J., Bramson J. L., Earn D.J.D., "Bifurcations and chaotic dynamics in a tumour-immune-virus system", Math. Model. Nat. Phenom., 11:5 (2016), 65-85
  3. Al-Mahdi A. M., Khirallah M. Q., "Bifurcation analysis of a model of cancer", Eur. Sci. J., 12:3 (2016), 67-83
  4. Fadaka A., Ajiboye B., Ojo O. et al., "Biology of glucose metabolization in cancer cells", J. Oncology Sci., 3:2 (2017), 45-51
  5. Колобов А. В., Анашкина А. А., Губернов В. В., Полежаев А. А., "Математическая модель роста опухоли с учетом дихотомии миграции и пролиферации", Компьютерные исследования и моделирование, 1:4 (2009), 415-422
  6. Жукова И. В., Колпак Е. П., "Математические модели злокачественной опухоли", Вестн. С.-Петербург. ун-та. Сер. 10. Прикл. матем. Информ. Проц. упр., 2014, № 3, 5-18
  7. Kolobov A. V., Gubernov V. V., Polezhaev A. A., "Autowaves in the model of infiltrative tumour growth with migration-proliferation dichotomy", Math. Model. Nat. Phenom., 6:7 (2011), 27-38
  8. Altrock P. M., Liu L. L., Michor F., "The mathematics of cancer: integrating quantitative models", Nature Reviews Cancer, 15:12 (2015), 730-745
  9. Кучумов А. Г., "Математическое моделирование и биомеханический подход к описанию развития, диагностики и лечения онкологических заболеваний", Российский журнал биомеханики, 14:4 (2010), 42-69
  10. Anastasiou D., "Tumour microenvironment factors shaping the cancer metabolism landscape", British Journal of Cancer, 116:3 (2017), 277-286
  11. Boroughs L. K., DeBerardinis R. J., "Metabolic pathways promoting cancer cell survival and growth", Nature Cell Biology, 17:4 (2015), 351-359
  12. Aringazin A. K., Dahnovsky Y., Krevchik V. D., Semenov M. B., Ovchinnikov A. A., Yamamoto K., "Two-dimensional tunnel correlations with dissipation", Phys. Rev. B, 68 (2003), 155426

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Самарский государственный технический университет, 2019

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).