La estabilidad de la inmunidad humoral comprometida en modelos de VIH-1 con infecciones celulares activas y latentes
Autores: AlShamrani, Noura H.; Halawani, Reham H.; Shammakh, Wafa; Elaiw, Ahmed M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
La estabilidad de la inmunidad humoral comprometida en modelos de VIH-1 con infecciones celulares activas y latentes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Modelos matemáticos
Dinámica del VIH-1
Inmunidad humoral
Estados de equilibrio
Retardos en el tiempo
Deterioro de células B
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
Esta investigación tiene como objetivo formular y analizar dos modelos matemáticos que describen la dinámica dentro del huésped del virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1 (VIH-1) en caso de inmunidad humoral deteriorada. Estos modelos constan de cinco compartimentos, incluyendo células CD4 T sanas, células infectadas latentes por el VIH-1, células infectadas activamente por el VIH-1, partículas de VIH-1 y células B. Realizamos la suposición de que las células sanas pueden infectarse cuando se exponen a: (i) partículas de VIH-1 resultantes de la infección viral (VI), (ii) células infectadas latentes por el VIH-1 debido a la infección celular latente (CI) y (iii) células infectadas activamente por el VIH-1 debido a la CI activa. En el segundo modelo, introducimos retrasos de tiempo distribuidos. Para cada uno de estos sistemas, demostramos la no negatividad y acotación de las soluciones, calculamos el número reproductivo básico, identificamos todos los posibles estados de equilibrio y establecemos la estabilidad asintótica global de estos equilibrios. Empleamos el método de Lyapunov en combinación con el principio de invarianza de LaSalle para investigar la estabilidad global de estos puntos de equilibrio. Posteriormente, los hallazgos teóricos son validados a través de simulaciones numéricas. Además, exploramos el impacto de la disminución de las células B, los retrasos de tiempo y la CI en la dinámica del VIH-1. Nuestros resultados indican que la inmunidad debilitada contribuye significativamente a la progresión de la enfermedad. Además, la presencia de retrasos de tiempo puede disminuir notablemente el número reproductivo básico, suprimiendo así la replicación del VIH-1. Por el contrario, la existencia de la propagación de CI latente aumenta el número reproductivo básico, intensificando la progresión del VIH-1. En consecuencia, el no considerar la propagación de CI latente en el modelo de dinámica del VIH-1 puede llevar a una subestimación del número reproductivo básico, lo que potencialmente resulta en terapias con medicamentos inexactas o insuficientes para erradicar el VIH-1 del cuerpo. Estos hallazgos ofrecen información valiosa que puede mejorar la comprensión de la dinámica del VIH-1 dentro de un huésped.
Descripción
Esta investigación tiene como objetivo formular y analizar dos modelos matemáticos que describen la dinámica dentro del huésped del virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1 (VIH-1) en caso de inmunidad humoral deteriorada. Estos modelos constan de cinco compartimentos, incluyendo células CD4 T sanas, células infectadas latentes por el VIH-1, células infectadas activamente por el VIH-1, partículas de VIH-1 y células B. Realizamos la suposición de que las células sanas pueden infectarse cuando se exponen a: (i) partículas de VIH-1 resultantes de la infección viral (VI), (ii) células infectadas latentes por el VIH-1 debido a la infección celular latente (CI) y (iii) células infectadas activamente por el VIH-1 debido a la CI activa. En el segundo modelo, introducimos retrasos de tiempo distribuidos. Para cada uno de estos sistemas, demostramos la no negatividad y acotación de las soluciones, calculamos el número reproductivo básico, identificamos todos los posibles estados de equilibrio y establecemos la estabilidad asintótica global de estos equilibrios. Empleamos el método de Lyapunov en combinación con el principio de invarianza de LaSalle para investigar la estabilidad global de estos puntos de equilibrio. Posteriormente, los hallazgos teóricos son validados a través de simulaciones numéricas. Además, exploramos el impacto de la disminución de las células B, los retrasos de tiempo y la CI en la dinámica del VIH-1. Nuestros resultados indican que la inmunidad debilitada contribuye significativamente a la progresión de la enfermedad. Además, la presencia de retrasos de tiempo puede disminuir notablemente el número reproductivo básico, suprimiendo así la replicación del VIH-1. Por el contrario, la existencia de la propagación de CI latente aumenta el número reproductivo básico, intensificando la progresión del VIH-1. En consecuencia, el no considerar la propagación de CI latente en el modelo de dinámica del VIH-1 puede llevar a una subestimación del número reproductivo básico, lo que potencialmente resulta en terapias con medicamentos inexactas o insuficientes para erradicar el VIH-1 del cuerpo. Estos hallazgos ofrecen información valiosa que puede mejorar la comprensión de la dinámica del VIH-1 dentro de un huésped.