ایمونولوژی فراکتال و الگوی ایمنی: ابزارهای بالقوه برای محافظت و بهینه سازی ایمنی

فراکتال ها الگوهای هندسی خود مشابهی هستند که ذاتاً در سراسر طبیعت جاسازی شده اند. کشف و کاربرد آنها مزایای قابل توجهی را در طیف گسترده ای از کاربردهای زیست پزشکی ایجاد کرده است. اخیراً، سیستم های فیزیولوژیکی پیچیده (به عنوان مثال، عصبی، تنفسی، قلبی عروقی) نشان داده شده است که ابعاد فراکتالی را نشان می دهند که قادر به تمایز بین عملکرد فیزیولوژیکی در مقابل اختلال عملکرد و به نوبه خود سلامت در مقابل بیماری هستند. علاوه بر این، داده های فراکتالی نشان می دهد که سیستم ایمنی تحت روابط الگوی مشابهی عمل می کند، و این با یافته های اخیر که بیماری های مبتنی بر ایمنی بر اساس الگوهای خاص سازمان دهی می شوند، مطابقت دارد. این بررسی مزایای بالقوه استفاده از تحلیل فراکتال را همراه با ملاحظات غیرخطی، مقیاس بندی و آشفتگی به عنوان ابزار کالیبراسیون برای به دست آوردن اطلاعات جامع در مورد تعاملات ایمنی-محیط در نظر می گیرد. کاربردهای بالقوه هر دو سیستم ایمنی مصنوعی و مصنوعی برای محافظت بهتر از سیستم ایمنی بیولوژیکی نیز مورد بحث قرار گرفته است. افزودن معیارهای جامع وضعیت ایمنی به نشانگرهای زیستی جمع آوری شده در حال حاضر سمیت ایمنی، پتانسیل افزایش اثربخشی ارزیابی خطر سلامت را دارد. هدف از گسترش تجزیه و تحلیل های فیزیولوژی فراکتال به سیستم ایمنی، ارتقای بهینه سازی ایمنی به عنوان یک مزیت برای سلامت عمومی است که شامل موارد زیر است: (1) تست سمیت ایمنی و کاهش خطرات سلامت موثر و (2) اقدامات مدیریت ایمنی موثر برای کودکان،بزرگسالان و افراد مسن

معرفی

سیستم های فیزیولوژیکی مانند سیستم ایمنی بدن باید به روشی جامع مدیریت شوند تا سلامت فرد و جمعیت به طور کلی بهینه سازی شود. نگهداری مؤثر سیستم های عصبی ، تنفسی ، قلبی عروقی ، کلیوی ، غدد درون ریز و ایمنی برای سلامت فرد بسیار مهم است. علاوه بر این ، اختلال عملکرد ایمنی نه تنها می تواند بر سلامت فرد بلکه خطرات سلامتی جمعیت نیز تأثیر بگذارد. یک سیستم ایمنی به خطر افتاده می تواند مخازن عامل عفونی ایجاد کند که شیوع بیماری های عفونی جهانی را تسهیل می کند (Kostova 2007 ؛ Joh et al. ، 2009). در نتیجه ، دفاع از میزبان اختلال می تواند به سرعت فراتر از مسئله سلامت فرد گسترش یابد تا به یک نگرانی گسترده تر در مورد سلامت عمومی تبدیل شود. این موضوع اخیراً با استفاده از الگوی سیستم ایمنی بدن ناشی از آلاینده و بیماری عفونی جهانی در نظر گرفته شده است (Winans et al. ، 2010). به همین دلیل ، استراتژی های مدیریت ایمنی و بهینه سازی باید بخش اصلی برنامه ریزی بهداشت عمومی باشد.

تا به امروز ، بیشتر تلاشهای مدیریت سیستم ما تنها به یک بخش از یک فرایند مدیریت جامع ، روند نهایی که در آن از معالجه پزشکی و دارو درمانی برای به حداقل رساندن پیامدهای سلامتی یک یا چند سیستم فیزیولوژیکی قبلاً ناکارآمد استفاده می شود ، هدایت شده است. اگرچه این مفید است ، اما در اصل مدیریت یک یا چند بیماری به جای مدیریت سیستم فیزیولوژیکی برای حفظ سلامت است. علاوه بر این ، یک رویکرد درمانی سنگین درمانی ، بار قابل توجهی را بر روی سیستم های مراقبت های بهداشتی که از قبل استرس زده شده است ، می گذارد (Dietert ، 2010c). محافظت از سیستم های فیزیولوژیکی و جلوگیری یا به حداقل رساندن نقص سیستم بسیار کارآمدتر است.

فواید مدیریت رحم به لمس سیستم ایمنی بدن در یک بررسی قبلی مورد بحث قرار گرفت (Dietert and Piepenbrink ، 2008) ، و مفاهیم در مورد اولویت بندی عوامل محیطی ایمنی به روز شد (Dietert and Dietert ، 2010). با این حال ، آنچه از این بحث های قبلی غایب بود ، توجه به ابزارهای اخیراً توسعه یافته بود که می تواند یک رویکرد جهانی را برای اندازه گیری کامل و پیش بینی مدولاسیون محیطی سیستم ایمنی بدن تسهیل کند. به نظر می رسد یک کادر از ابزارهای ریاضی ، محاسباتی و در سیلیکو دقیقاً آن را ارائه می دهد. این ابزارها تا حدودی با وجود روابط قابل پیش بینی ریاضی که در اکثر سیستم های فیزیولوژیکی پیچیده وجود دارد ، به عنوان مثال ، به عنوان مثال ، هندسه فراکتال تسهیل می شود.

فراکتال ها اشکال هندسی هستند که می توانند به قطعات تقسیم شوند که هر یک از آنها یک نسخه با اندازه کاهش یافته از کل است. این خاصیت خود شفقت نامیده می شود. فراکتال ها نمایانگر سازمان ریاضی طبیعت هستند و به همین ترتیب روشی منحصر به فرد و بالقوه مفید برای ارزیابی سیستم های بیولوژیکی پیچیده ارائه می دهند (ماندلبروت ، 1982). در این بررسی ماهیت فراکتالی سیستم ایمنی بدن ، وجود الگوهای موجود در سیستم ایمنی بدن ، اهمیت رفتار مقیاس بندی و روابط غیرخطی برای سیستم ایمنی بدن و فرصت های بالقوه برای مدل سازی بهتر محی ط-ایمنی از طریق استفاده از یک مورد بررسی خواهد شد. یک سیستم ایمنی مصنوعی (SIS) یا یک سیستم ایمنی مصنوعی (AIS). ادغام مؤثر این رویکردهای جامع با استراتژی های سنتی تر نشانگر (Dietert ، 2010 a-C) پتانسیل بهبود آزمایش ایمنی ایمنی را دارد و در حمایت از بهداشت عمومی افزایش یافته است.

اطلاعات سنتی ارزیابی ایمنی و نتایج بهداشت عمومی

شیوع بیماری های مبتنی بر محیط زیست ، در دهه های اخیر به ویژه در بین کودکان به طور قابل توجهی افزایش یافته است (Dietert and Zelikoff ، 2009) با وجود افزایش تلاش های تحقیقاتی به سمت شرایطی مانند آسم کودک (کلارک و همکاران ، 2010) و دیابت نوع 1 (Knipو همکاران ، 2010). شناسایی مؤثر خطر ایمونولوژیکی انسان مورد توجه بی اهمیت نیست. بخشی از چالش در سه دسته اصلی قرار می گیرد: (1) سیستم ایمنی بدن و عوامل کنترل پاسخهای عملکردی آن از جمله پیچیده ترین در انسان هستند.(2) نتایج ایمونوتوکسیک نامطلوب (به عنوان مثال ، بیماری ها و شرایط) به طور جداگانه و نه به صورت جامع مورد بررسی قرار می گیرند. و ، (3) متغیرهای درگیر در پیش بینی پیامدهای جانبی ناشی از محیط زیست بیشمار هستند و اغلب به اطلاعات قرار گرفتن در معرض مشکل متکی هستند.

آگاهی از علم پشتوانه سمیت و کاربرد آن در آزمایش سمیت ایمنی در دهه های اخیر گام های قابل توجهی برداشته است (Luster et al. ، 2005 ؛ Luebke et al. ، 2006 ؛ Gerberick et al. ، 2007 ؛ Baken et al. ، 2008 ؛ Plunkett etآل. ، 2010) ؛اما ، در عین حال ، به نظر می رسد که شکاف بین دانش بسیاری از جزئیات مربوط به فعل و انفعالات محیط زیست و ایمنی و شیوع اختلال عملکرد ایمنی در بین جمعیت ها گسترش یافته است. این "شکاف بهداشت ایمنی" نامیده می شود. این شکاف نشان دهنده این واقعیت است که با وجود افزایش اطلاعات موجود در مورد تعامل محیط زیست و ایمنی ، ما شاهد عملکرد ایمنی ضعیف تر در بین جمعیت در طول طول عمر آنها هستیم. به همین دلیل ، بررسی اینكه چرا ثروت ما از داده های مرتبط با ایمنی چنین فواید بهداشت عمومی را ناامیدکننده ایجاد كرده است ، مفید است.

بخشی از شکاف بین استفاده از علم ایمنی سلولی و نتیجه بهداشت عمومی ممکن است محدودیت هایی در این باشد که آیا مواد شیمیایی یا داروها برای ایمنی ایمنی مورد بررسی قرار گرفته اند یا به گونه ای مورد غربالگری قرار گرفته اند که داده های مربوط به بیماری جمع آوری نشده است. در بعضی موارد ، عدم وجود داده های ایمنی ایمنی به این معنی است که ما هیچ پایه ای برای تعیین اینکه آیا یک شیمیایی یا دارو ممکن است باعث ایجاد مشکلات بهداشتی مرتبط با سیستم ایمنی نباشیم ، نداریم. دومین عامل مؤثر در "شکاف سلامت ایمنی" ممکن است عدم ترجمه بین داده هایی باشد که وجود دارد و اقدامات نظارتی برای محافظت از مردم است. سومین عامل ممکن این است که جمع آوری نشانگرهای زیستی که در حال حاضر در آزمایش ایمنی ایمنی به کار می روند ، ممکن است برای تعیین خطر ابتلا به بیماری ها بیشترین نگرانی نباشد. سرانجام ، عامل چهارم ممکن است این باشد که تمرکز فعلی در ارزیابی ایمنی ایمنی فاقد یک مؤلفه کلیدی کلیدی است که می تواند خطر "شکاف سلامت ایمنی" را کاهش دهد.

در پرداختن به سیستم ایمنی بدن فراکتال ، این بررسی به دو عامل آخر و فواید احتمالی شامل تجزیه و تحلیل داده های جامع تر در ارزیابی ایمنی ایمنی می پردازد. تأکید می شود که ایده این نیست که اطلاعات زیستی میکرولول را به طور بالقوه مفید برای سیستم ایمنی بدن که طی چند دهه ایجاد شده است دور ریخته باشد (Dietert ، 2010a ، b). درعوض ، این است که با افزایش شبکه اطلاعات ایمنی ایمنی ، این پیشرفت را ادامه دهد تا داده های مربوط به فراکتال ها ، مقیاس گذاری ، غیرخطی بودن و الگوهای ایمنی را که در سلامت در مقابل بیماری مشهود است ، شامل شود. در جدول 1 خلاصه ای از ابزارهای ریاضی و محاسباتی در نظر گرفته شده در این بررسی و ارزش افزوده ای که می توانند به سمت هدف بهینه سازی ایمنی ارائه دهند ارائه شده است. برای هدف از این بررسی ، بهینه سازی ایمنی به عنوان تغییرات عمدی در تعادل ظرفیت های عملکردی سیستم ایمنی طراحی شده برای ایجاد پیشرفت های چشمگیر در سلامت کلی و کاهش خطر ابتلا به بیماری تعریف شده است. عوامل محیطی مهم برای بهینه سازی شامل طیف قرار گرفتن در معرض شیمیایی و دارویی ، رژیم های درمانی ، رژیم غذایی و سایر انتخاب های سبک زندگی است. اهداف عملکردی ایمنی شامل افزایش دفاع میزبان با طیف گسترده ، کاهش خطر ابتلا به بیماری های آلرژیک ، خود ایمنی و التهابی ، بهبود بافت و هوموستاز ارگان ، و از نظر مفید نسبت به پاسخهای مضر برای استرس است.