Какие физиологические процессы приводят к линейной кривой выживания клеток?

Если мы отобразим количество выживших клеток в структуре с течением времени (при условии отсутствия замещения), форма этой кривой должна подразумевать что-то об основном процессе, ответственном за гибель клеток. Например, если окружающие условия означают, что каждая клетка имеет постоянную вероятность умереть в течение заданного интервала, тогда следует увидеть экспоненциальную кривую затухания. Если у клетки есть характерное время жизни (скажем, с гауссовым распределением этого среднего времени жизни), то (я думаю) мы могли бы ожидать что-то вроде логистической S-образной кривой.

При болезни Паркинсона появление двигательных симптомов связано с количеством дофаминергических нейронов в компактной части черной субстанции, небольшой структуре, состоящей всего из нескольких сотен тысяч нейронов. Снижение количества клеток из-за болезненного процесса действительно обычно моделируется как что-то вроде экспоненциального распада.

Но существует также нормальное возрастное снижение числа нейронов черной субстанции. Это снижение обычно моделируется как линейное снижение от рождения до пожилого возраста примерно от 0,5% до 1% в год (Rudow et. al., 2008. Морфометрия черной субстанции человека при старении и болезни Паркинсона. Acta Neuropathologica, 115(4), 461-470 http://dacemirror.sci-hub.tw/journal-article/fc4e7854ee0cef0146d60756536b2a88/rudow2008.pdf )

Обратите внимание, что это процентное снижение за год представляет собой процент не от числа выживших (что дало бы экспоненциальную кривую), а от исходного общего количества. На самом деле, возможно, лучше всего думать об этом как об уменьшении на постоянное абсолютное число нейронов в год, что дает прямую кривую выживания.

Экспоненциальное снижение не имеет памяти (условия просто складываются таким образом, что вероятность гибели любой клетки постоянна в заданном интервале, на нее не влияет история этой или любой другой клетки). Между тем, смерть клетки с характерной продолжительностью жизни имеет память, поскольку вероятность смерти данной клетки увеличивается по мере того, как эта клетка стареет и изнашивается. Но смерть постоянного числа клеток в заданном интервале каким-то образом подразумевает своего рода память между ячейками, так что число умирающих в данном интервале связано с исходным числом, а не с текущим выжившим уровнем популяции.

Мой вопрос заключается в том, какие общие физиологические процессы согласуются с таким линейным снижением? т.е. является ли линейный спад обычным явлением для нейронов или любого другого вида гибели клеток, и вообще, какой процесс им управляет?

Обратите внимание, что линейные функции являются хорошим приближением ко многим основным нелинейным процессам. Тот факт, что процесс описывается линейной функцией, не означает, что сам процесс является линейным.
Да, это, безусловно, правда, и, возможно, это то, к чему я клоню. т.е. может ли здесь линейная модель фактически соответствовать какому-то лежащему в основе физиологическому процессу, или это просто приблизительное статистическое соответствие зашумленным данным какого-то другого, более физиологически жизнеспособного лежащего в основе нелинейного процесса?

Ответы (1)

С этим согласуется прогрессирующая гибель клеток в пространственном измерении. Например, представьте себе цилиндр ткани, в котором умирают клетки с одной стороны, вызывая смерть соседних клеток. Это привело бы к линейному снижению жизнеспособности до 0.

Да, пространственный процесс был бы жизнеспособным: хороший подход (я подозреваю, что не для этой конкретной ситуации, но он будет работать как общая концепция).
Я подозреваю, что комментарий @BryanKrause, скорее всего, будет правильным, но я присудил награду за этот ответ, поскольку он действительно обеспечивает общий и выполнимый физиологический механизм в соответствии с запросом, хотя он, вероятно, не подходит для конкретного случая, который у меня есть. в уме.