高校应用数学学报2024,Vol.39Issue(2) :163-174.

一类具有细胞-细胞传播和免疫损害的HIV-1感染动力学模型

Dynamics of a type HIV-1 infection model with cell-to-cell transmission and immune impairment

徐瑞 宫云英 任华荣
高校应用数学学报2024,Vol.39Issue(2) :163-174.

一类具有细胞-细胞传播和免疫损害的HIV-1感染动力学模型

Dynamics of a type HIV-1 infection model with cell-to-cell transmission and immune impairment

徐瑞 1宫云英 2任华荣2
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作者信息

  • 1. 山西大学复杂系统研究所,山西太原 030006;山西省疾病防控的数学技术与大数据分析重点实验室,山西太原 030006
  • 2. 山西大学复杂系统研究所,山西太原 030006;山西省疾病防控的数学技术与大数据分析重点实验室,山西太原 030006;山西大学数学科学学院,山西太原 030006
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摘要

基于病毒-细胞感染和细胞-细胞传播两种机制,研究一类具有胞内时滞,CTL免疫反应和免疫损害的HIV-1感染动力学模型.通过计算得到了病毒感染基本再生率.通过分析特征方程根的分布,讨论了模型的病毒未感染平衡点和慢性感染平衡点的局部稳定性.通过构造适当的Lyapunov泛函并应用LaSalle不变性原理,证明了模型的全局动力学性态由病毒感染基本再生率完全确定:若基本再生率小于1,则病毒未感染平衡点全局渐近稳定;若基本再生率大于1,则慢性感染平衡点全局渐近稳定.进一步,通过数值模拟说明了理论结果,并对参数进行了敏感性分析,确定了参数对病毒感染基本再生率的影响程度.

Abstract

Based on the two mechanisms of virus-to-cell infection and cell-to-cell transmissions,a dynamic model of HIV-1 infection with the intracellular delay,CTL immune response and immune impairment is studied.The basic reproduction ratio of virus infection is calculated.By analyzing the distribution of roots of the corresponding characteristic equations,the local stability of the infection-free and chronic-infection equilibria of the model is discussed.By constructing appropriate Lyapunov functionals and using LaSalle's invariance principle,it is proved that the global dynamics of the model can be completely determined by the basic reproduction ratio of virus infection:if the basic reproduction ratio of virus infection is less than unity,the infection-free equilibrium is globally asymptotically stable;If the basic reproduction ratio of virus infection is greater than unity,the chronic-infection equilibrium is globally asymptotically stable.Furthermore,numerical simulations are carried out to illustrate the theoretical results,the sensitivity analysis is performed to determined the the degree of influence of the basic reproduction ratio of virus infection on parameters.

关键词

HIV-1感染/细胞-细胞传播/胞内时滞/免疫损害/稳定性

Key words

HIV-1 infection/cell-to-cell transmission/intracellular delay/immune impairment/stability

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基金项目

国家自然科学基金(12271317)

国家自然科学基金(11871316)

出版年

2024
高校应用数学学报
浙江大学 中国工业与应用数学学会

高校应用数学学报

CSTPCD北大核心
影响因子:0.396
ISSN:1000-4424
参考文献量22
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