布鲁氏菌感染诱导巨噬细胞凋亡抑制的建模与动力学机制研究

这篇综述通过建立数学模型，深入探讨了布鲁氏菌（Brucella）通过抑制巨噬细胞凋亡（apoptosis）逃逸宿主免疫清除的动力学机制。研究发现，模型存在前向/后向分岔（forward/backward bifurcation）、Hopf分岔及Bogdanov-Takens分岔（codimension 2），揭示了布鲁氏菌感染率（β）和感染巨噬细胞基线凋亡率（δ）是决定慢性感染（chronic infection）和波状热（undulating fever）的关键参数，为靶向干预提供了理论依据。

　　

Highlight

本研究构建了一个三维动力学模型，阐明了布鲁氏菌（Brucella）通过调控巨噬细胞凋亡实现免疫逃逸的机制。数学模型分析表明：

Bifurcations

系统（1）展现出丰富的分岔动力学行为：

1. 1.

   Hopf分岔：当感染率（β）超过临界值时，系统从稳定态转为周期性振荡，模拟了临床波状热（undulating fever）症状；

2. 2.

   后向分岔（Backward bifurcation）：在基本再生数R₀<1时仍存在感染稳态，解释了抗生素治疗中布鲁氏菌的顽固性；

3. 3.

   Bogdanov-Takens分岔（codimension 2）：通过中心流形定理和规范型理论，证实系统在参数空间存在双稳态区域。

Numerical analyses

数值模拟显示：

• •

  双稳态现象使布鲁氏菌清除过程复杂化；

• •

  关键参数敏感性分析指出，提升免疫清除能力（如增强CD8⁺ T细胞活性）和降低细菌毒力（如阻断NF-κB通路）是干预重点。

Conclusion and discussion

该模型首次量化了布鲁氏菌凋亡抑制效应对慢性感染的影响，提出"提高巨噬细胞基线凋亡率（δ）可打破免疫平衡"的治疗新策略，为临床开发靶向药物（如凋亡诱导剂）提供了理论框架。