HIV感染及治疗模型的动力学分析

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自1981年在美国发现艾滋病以来,人类免疫缺陷病毒(HIV)感染迅速在世界范围内传播,严重危害和威胁着人类的健康.因此对HIV感染机理、传播规律和预防策略的研究成为医生、生物学家、数学家的热门课题.本文主要研究了几类HIV感染动力学数学模型.  由于HIV病毒在体内很容易变异,导致抗体对病毒不具有免疫作用,抗原对免疫反应产生了损害作用,故本文将免疫损害引入到HIV模型中,利用Lyapunov函数和Lasalle不变性原理,得到两个平衡点关于基本再生数R0的全局动力学行为.此外,结果表明,当基本再生数大于某个临界值时,随着免疫反应率的增大,感染细胞量在逐渐的减少,但是它始终不可能达到0.也就是说仅靠宿主免疫系统的活性,通常不足以完全消灭体内病毒,最多仅能降低体内病毒感染的强度.  在HIV感染过程中,宿主体内的免疫系统以非特异性免疫应答和特异性免疫应答两种方式和病毒作斗争.故本文将两种免疫方式分开加入到HIV感染模型中,并确定了基本再生数R0.当R0<1时,未感染平衡点是全局渐近稳定的;当R0>1时,分别讨论了感染平衡点稳定、不稳定以及产生Hopf分岔的条件.  通过以上分析,我们发现仅靠宿主体内免疫系统的活性,通常不足以完全消灭体内病毒,故必须通过药物治疗的方式来将体内病毒彻底消灭掉.为了降低单一用药产生的抗药性,本文将逆转录酶抑制剂和蛋白酶抑制剂两种药物治疗都考虑到HIV模型中.得到当两种抑制剂的抑制效率满足某一条件时,机体将会完全康复.否则,机体内始终会存在病毒,并且随着时间的推移,疾病可能会突然爆发,使得机体受到很大程度的损害.这些结果对以后的药物开发以及配置不同药物之间的比例提供了一定的理论依据.
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