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Previous issue date: 2015-03-20 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O desenvolvimento de modelos matemáticos da resposta imunológica permite que os mecanismos
desse sistema de defesa possam ser melhor compreendidos. O objetivo principal
deste trabalho é a representação de diferentes escalas da interação entre patógeno e hospedeiro
durante infecção e tratamento para auxiliar o estudo desses elementos através
do estabelecimento do acoplamento de modelos matemáticos distintos. São apresentados
dois exemplos de acoplamento. No primeiro um modelo em que o processo de inflamação
local no pulmão é descrito por Equações Diferenciais Parciais (EDP) enquanto um sistema
de Equações Diferenciais Ordinárias (EDO) é utilizado para representar a resposta
sistêmica. A simulação de diferentes cenários permite a análise da dinâmica de diversas
células do sistema imune na presença de um patógeno (bactéria). Foi mostrado através
da análise de resultados qualitativos do acoplamento de modelos que a ação da resposta
sistêmica é essencial para eliminação das bactérias. No segundo exemplo, um conjunto
de equações diferenciais ordinárias representando uma infecção pelo vírus da hepatite C
(HCV) é acoplado a um sistema de equações diferenciais parciais que foi desenvolvido
para representar a dinâmica intracelular. Esse exemplo permitiu o estudo da replicação
do HCV sob efeito de terapia com uso de drogas do tipo DAAs (Direct Acting Anti-virus)
e foi validado comparando-se a dados experimentais. Os resultados reforçam que a partir
dessas representações utilizando acoplamentos de modelos computacionais novas análises
matemáticas e simulações de outros cenários podem ser realizadas em um espaço de
tempo razoável, auxiliando o estudo do complexo sistema imune e o desenvolvimento de
tratamento de infecções. / The development of mathematical models of the immune response allows a better understanding
of the multifaceted mechanisms of this defense system. The main purpose of this
work is to represent different scales and aspects of the host-pathogen interaction during
infection and treatment by the coupling of distinct mathematical models. Two examples
are defined. On the first example the local tissue inflammation processes are described by
Partial Differential Equations (PDEs) whereas a system of Ordinary Differential Equations
(ODEs) is used as a model for the systemic response. The simulation of distinct
scenarios allows the analysis of the dynamics of different immune cells in the presence of
a bacteria. It was shown with the qualitative analysis of the results of the coupled model
that the systemic response is essential to eliminate the bacteria. In the second example a
set of ordinary differential equations representing infection of the hepatitis C virus (HCV)
is coupled to a set of partial differential equations that was developed to represent intracellular
dynamics. That example allowed the study of HCV replication under therapy using
direct acting antiviral drugs (DAAs) and was validated comparing to experimental data.
The results support that with the coupling of computational models, other mathematical
analysis and simulations could be performed, in a reasonable time frame, aiding to the
study of the complex immune system and the development of treatment to infections.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/3545 |
| Date | 20 March 2015 |
| Creators | Quintela, Bárbara de Melo |
| Contributors | Lobosco, Marcelo, Santos, Rodrigo Weber dos, Oliveira, Alcione de Paiva, Barra, Luis Paulo da Silva |
| Publisher | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional, UFJF, Brasil, ICE – Instituto de Ciências Exatas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFJF, instname:Universidade Federal de Juiz de Fora, instacron:UFJF |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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