数学模型解释了为什么一些细菌会引起疾病

几个志贺氏杆菌细菌足以让任何人开发肠胃炎,而疾病霍乱需要摄入的数千甚至数百万个霍乱弧菌的细菌。为什么致病剂量不同细菌之间那么多?

基于观测数据,生物学家曾提出,这种差异可能是由于如何细菌攻击宿主。例如,尽管本地志贺氏杆菌细菌法通过直接将蛋白质注入宿主细胞,霍乱细菌分泌霍乱毒素的攻击从远处。Joel Rybicki博士后科技研究所的奥地利奥地利(IST)和他的同事伊娃Kisdi和贾尼安提拉赫尔辛基大学建立了一个数学模型,细菌感染。他们的研究结果支持假设致病的机制的规模是不同的细菌有不同的感染剂量的原因。他们预测机制也会影响速度感染在宿主传播。他们的研究发表在《美国国家科学院学报》上。

Rybicki和同事们建立了一个数学模型反映细菌感染。与现实生活中的细菌相比,这一“理论”细菌允许研究人员改变单一的方面,在这种情况下,发病的机理,同时保持所有其他方面的同一个壮举是困难的,如果不是不可能的话)来完成实验。在他们的模型中,研究人员可以调整距离细菌作用的主机和逃避免疫系统的攻击。当细菌会释放出一种毒素,在本地行为,只需要很少有细菌感染。当细菌释放出一种毒素,这种行为在很长一段距离,需要大量的细菌感染。他们的模型给出了一个理论依据这一现象将感染剂量和致病性的规模机制.

模型表明,有感染剂量的阈值。Rybicki解释道:“使用传播毒素的细菌攻击主机有问题。当只有一个细菌,产生毒素蔓延,离开它毫无防备,免疫系统会攻击细菌。因此,细菌需要一点帮助的朋友。只有当有足够多的其他细菌释放毒素都是免受免疫系统。与当地代理毒素,细菌阈值较低,毒素不传播,所以即使少数细菌一起行动保护免疫攻击。”

模拟发生在地方和遥远的细菌感染差异表明,当代理抓住并开始感染,感染蔓延速度很快。启动一个本地代理细菌感染以更低的阈值,但在较高剂量感染蔓延得更慢。“这可以解释为什么这些不同的病机演变机制首先,“Rybicki说。