Регуляция процесса пищеварения: основные механизмы и их компьютерное моделирование
Скачать 300.86 Kb.
|
| РЕГУЛЯЦИЯ ПРОЦЕССА ПИЩЕВАРЕНИЯ: ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И ИХ КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ С.А. Поленов, В.Б. Троицкая, Е.А. Вершинина Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург “The complexity of biological systems, and the vast amount of information now available at the level of genes, proteins, cells, tissues, and organs, requires the development of mathematical models that can define the relationship between structure and function at all levels of biological organization.” Peter J. Hunter Процесс пищеварения, заключающийся, как известно, в гидролизе пищевых веществ по ходу желудочно-кишечного тракта, всасывании продуктов гидролиза, в основном в форме мономеров, из кишечника в кровь и лимфу и транспортировке их к местам депонирования и утилизации, обеспечивается рядом функций (секреторной, моторной ферментативной, и др.), а также их координацией во времени и пространстве с помощью многообразных центральных и местных механизмов регуляции. Анализ известных в настоящее время данных показывает, что при описании регуляции процесса пищеварения должны учитываться несколько десятков взаимодействующих факторов и несколько сотен существенных связей между ними. Систематизировать такое количество экспериментальной информации без привлечения математического аппарата невозможно. Поэтому задача данной работы заключалась в сборе и анализе базы экспериментальных данных и на их основе построении математической модели, хотя бы качественно описывающей процесс регуляции пищеварения, а также разработке программы для компьютерной реализации этой модели. Создание такой модели имеет очевидный приоритетный характер, поскольку успешных попыток подобного рода в научных публикациях не представлено. У Таблица 1 Элементы управляющей подсистемы
местно здесь будет отметить, что в настоящее время в рамках Международного Союза физиологических наук интенсивно разрабатывается международная программа под названием ”Physiome”, основной задачей которой является компьютерное моделирование физиологических процессов на основе анализа базы данных по результатам конкретных экспериментальных исследований [11, 16, 17]. Существенным препятствием в этом является подчас полное отсутствие определённой информации по кинетике и динамике систем, поведению отдельных факторов, которые были бы твёрдо установлены в эксперименте и могли бы использоваться для разработки математической модели. С другой стороны, разработка таких моделей как раз и рассматривается как ключевое звено в предсказании неизвестных пока ещё событий и факторов, а также поведения системы в новых условиях, действия новых лекарственных препаратов, нарушений деятельности системы при моделировании патологических ситуаций без проведения обширных, дорогостоящих и времязатратных экспериментальных исследований. В процессе работы над созданием модели был проведен анализ результатов более 1200 источников оригинальных экспериментальных исследований, выполненных преимущественно на собаках, поскольку, с одной стороны, именно на этом виде лабораторных животных разнообразные аспекты регуляции пищеварения изучены наиболее подробно, а с другой стороны, известны видовые различия регуляции пищеварения. Список рассмотренных публикаций представлен в Интернете по адресу: http://www.infran.ru/public/BIBL_VB.html. При разработке модели на данном этапе исследований были учтены порядка 70-ти взаимодействующих факторов, между которыми в настоящее время надежно установлено существование более 400 связей. Эти сведения представлены детально в нижеследующих таблицах и рисунках. При разработке модели учитывался только характер влияния (возбуждающий или тормозный). Систему пищеварения можно рассматривать как совокупность двух подсистем, обеспечивающих преобразование пищи. Первая из них - управляющая подсистема - участвует в регуляции процесса пищеварения (табл. 1) и включает в себя парасимпатические и симпатические нервы (их медиаторы - ацетилхолин и норадреналин, соответственно), а также клеточные структуры, продуцирующие гормоны. Вторая подсистема - исполнительная (табл.2) - принимает непосредственное участие в процессах, протекающих в полости желудочно-кишечного тракта, включая процессы депонирования. Объектом управления в этой схеме являются основные компоненты пищи - белки, жиры и углеводы, а также продукты их частичного и полного гидролиза, находящиеся в желудке и тонкой кишке, либо поступившие в кровь, лимфу или депо (табл. 3). В |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Программа элективного курса «Компьютерное моделирование» Учебный курс «Компьютерное моделирование» пред назначен для изучения в старших классах профильной школы. Курс является элективным,... |  | Компьютерное моделирование фоновых условий в эксперименте gerda и... При планировании, подготовке и интерпретации результатов экспериментов в физике атомного ядра, элементарных частиц, неускорительной... |
| Урок №33 «Регуляция пищеварения» Задачи Показать новые возможности разработанного И. П. Павловым фистульного метода исследования желудочно-кишечного тракта | | Урока информатики в 9 классе Тема : "Компьютерное информационное моделирование" Компьютерные сети", помочь учащимся усвоить понятие "информационная модель", дать основные понятия, необходимые для создания простейших... |
| Компьютерное моделирование атомных механизмов деформации и разрушения... Компьютерное моделирование атомных механизмов деформации и разрушения тугоплавких карбидов | | Методическое обеспечение темы 10 Заболевание органов пищеварения Заболевание органов пищеварения у детей старшего возраста. Организация этапов сестринского процесса (острый и хронический гастрит... |
| Урок: механизмы вдоха и выдоха. Регуляция дыхания. Охрана воздушной среды. Задачи урока Закрепление умений и навыков обучающихся по сварке в разных пространственных положениях шва | | Н. В. Бордовская В лицее №2 им. Абдуллаева С. Г. 28 декабря было проведено заседание методического объединения учителей информатики по теме: «Компьютерное... |
| «Компьютерное моделирование» Составитель: Подчиненов И. Е., кандидат физико-математических наук, с н с, профессор кафедры информатики и вычислительной техники... | | Элективный курс «Компьютерное моделирование свободных и вынужденных электромагнитных колебаний» Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Рабочая программа учебной дисциплины «компьютерное моделирование художественных изделий» Направление подготовки: 261400. 62 Технология художественной обработки материалов | | Реферат "Регуляция иммунного ответа" Введение Иммунный ответ, как... Активация т- и в-клеток происходит в результате эффективного связывания антигенного материала их антигенспецифичными рецепторами |
| Компьютерное моделирование реализации транспортных проектов федерального уровня чиркунов К. С Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Связи с общественностью» протокол № от 20 г | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Протокол согласования рабочей программы дисциплины «компьютерное моделирование» |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Тема: Компьютерное конструирование и моделирование одежды с помощью прикладных программ | | «Соковская средняя общеобразовательная школа» «Согласовано» «Утверждаю» В лицее №2 им. Абдуллаева С. Г. 28 декабря было проведено заседание методического объединения учителей информатики по теме: «Компьютерное... |
