Введение к работе
Актуальность темы. Развитие клинической и экспериментальной иммунологии привело к понимаю ведущей роли иммунных защитных механизмов в патогенезе инфекционных болезней, а вместе с совершенствованием вычислительной техники – к созданию моделей инфекционных заболеваний (Марчук Г.И., 1975-2001; Ханин М.А., Элькин Л.И.,1976; Петров Р.В., 1981, 1983; Таршис М.Г., 1987; Nowаk M., May R.M., 2000; Bocharov G.A.,2005; Romanyukha А.А., 2000,2012.
На распространение инфекционных болезней оказывают влияние социально-экономические факторы: рост численности населения и сельскохозяйственных животных, сокращение полезной площади земли, международный туризм, торговля, близость мегаполисов с многомиллионным населением и его активной миграцией.
В этих условиях научные исследования по созданию прогнозно-аналитических моделей иммунного ответа макроорганизма, анализу и прогнозу вероятного сценария влияния факторов и мероприятий на развитие эпизоотического процесса приобретают особое значение.
Изучению процессов распространения инфекционных болезней животных посвящены исследования многих учёных (Вышелесский С.Н.,1941,1956; Ганнушкин М. С.,1961; Ведерников В.А., 1981; Рахманин П.П.,1984; Бакулов И.А., 1997; Рахманов А.М.,2000; Гулюкин М.И.,2001; Дудников С.А.,2004; Макаров В.В.,2009 и др.)
В условиях интенсивного промышленного производства происходит ускорение эволюционных процессов в микромире: микроорганизмы генетически изменяются, как правило, в сторону повышения вирулентности; возбудители многих известных болезней антигенно «трансформируются»; регистрируются новые малоизученные болезни. Поэтому разработка профилактики инфекционных болезней животных требует детального изучения взаимоотношения микроорганизмов с макроорганизмом, учёта многообразных факторов, влияющих на эпизоотический процесс (Джавадов Э.Д. и др.,2009).
В связи с вышеизложенным, изучение факторов, влияющих на эпизоотический процесс, и взаимодействия макро- и микроорганизмов, а также математическое моделирование иммунного ответа является своевременным и актуальным направлением исследований.
Цели и задачи исследования. Целью исследования является математическое моделирование иммунного ответа, анализ факторов, влияющих на эпизоотический процесс распространения инфекционных болезней животных в Российской Федерации, и определение основных направлений комплекса противоэпизоотических мероприятий.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- провести анализ факторов (рост численности человека и животных, увеличение скорости их передвижения) с 1800 г. по XXI век, и прогнозировать на основе математических расчётов их влияния на эпизоотический процесс;
- оценить влияние фактора непрерывного пассирования микроорганизмов на макроорганизмах на модели вируса ящура;
- разработать математическую модель, описывающую динамику иммунного ответа, и провести имитацию эпизоотии на модели ньюкаслской болезни птиц;
- определить основные направления комплекса профилактических противоэпизоотических мероприятий.
Научная новизна. Впервые проведён анализ и дан прогноз изменяющимся факторам (рост численности, скорость и количество перемещающихся макроорганизмов), оказывающим влияние на эпизоотический процесс. Разработана математическая зависимость для расчёта данных, подтверждающая тенденцию увеличения вероятности непрерывного пассирования микроорганизмов. На модели вируса ящура приведены доказательства влияния непрерывного пассажа микроорганизмов на увеличение их вирулентности и, как следствие, снижения эффективности общепринятых профилактических мероприятий.
Разработана математическая модель иммунной защиты от вирусной инфекции на основе совокупности уравнений балансных соотношений между основными факторами, участвующими в иммунном ответе. Обоснована полезность применения математического моделирования при решении задач прогнозирования эпизоотической ситуации. Имитационная модель противовирусного иммунитета при ньюкаслской болезни птиц, показала, что изменение уровня иммунной защиты ведёт к изменению показателей динамики эпизоотии – изменяются её длительность и интенсивность.
Построение и анализ модели иммунного ответа позволило систематизировать и объяснить с единых позиций факты, касающиеся механизмов протекания инфекционных заболеваний у животных, накопленные иммунологами и клиницистами.
Практическая значимость работы. Обоснована необходимость учёта влияния общих факторов (роста численности человека и животных, изменение скорости их передвижения) на увеличение вероятности непрерывного пассирования микроорганизмов на макроорганизмах. Разработана математическая модель иммунного ответа и критерий её оценки, которая может быть использована при совершенствовании профилактических и противоэпизоотических мероприятий. Показано, что совместное применение синбиотического комплекса при вакцинации птицы против НБ способствует повышению поствакцинального, противоэпизоотического эффекта. Определены основные направления комплекса профилактических противоэпизоотических мероприятий.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на заседаниях Учёного Совета и Методической комиссии ГНУ «ВНИТИБП» (2008-2011 гг.), в виде ежегодных отчетов по темам заданий Российской НТП, а также на:
- Международной научно-практической конференции молодых учёных «Достижения молодых учёных в ветеринарную практику», посвященную 50-летию ФГУ «ВНИИЗЖ», г. Владимир, 2008;
- Международной конференции «Достижения супрамолекулярной химии и биохимии в ветеринарии и зоотехнии» (к юбилею кафедры органической и биологической химии ФГОУ ВПО «МГАВМиБ»), г. Москва, 2008 г.;
- Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы, задачи и пути научного обеспечения приоритетного проекта «Развитие АПК»», г. Новочеркасск, 2008;
- Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы ветеринарной медицины», г. Курск, 2008 г.;
- Международной научно-практической конференции «Проблемы профилактики и борьбы с особо опасными экзотическими и мало изученными инфекционными болезнями животных», посвященной 50-летию ГНУ ВНИИВВиМ, г. Покров, 2008 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе 2 – в рецензируемых изданиях.
Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту.
-анализ факторов (увеличения численности человека и животных, возрастания скорости и количества перемещающихся макроорганизмов, непрерывного пассирования микроорганизмов на макроорганизмах) и тенденция их влияния на эпизоотический процесс;
-математическая модель иммунного ответа и анализ имитационной модели противовирусного иммунитета при НБ птиц;
-основные направления профилактических противоэпизоотических мероприятий.
Личный вклад. Диссертационная работа выполнена автором самостоятельно. Отдельные этапы работы проводились совместно с сотрудниками ГНУ ВНИТИБП. Автор выражает признательность А.А. Маслаку, А.А. Нежуте, В.И. Клюкиной, Л.А. Неминущей, Т.А. Скотниковой, C.В. Кузнецовой, А.А. Раевскому, Е.П. Сапегиной и всем другим исполнителям и участникам за помощь в выполнении и оформлении диссертационной работы.
Структура и объем диссертации. Материалы диссертации изложены на 146 страницах компьютерного текста и состоит из следующих разделов: введение, обзор литературы, материалы и методы, результаты собственных исследований, обсуждение результатов, выводы, практические предложения и Приложения. Список литературы содержит 303 источников литературы, в том числе 213 зарубежных. Диссертация иллюстрирована 21 рисунком и 3 таблицами.
