皮肤微生物组模型中的稳定性与亚稳性
摘要：皮肤微生物组在维持健康皮肤方面起着重要作用。它是一个由多种物种组成的生态系统，争夺资源并与皮肤细胞互动。皮肤微生物组的失衡，也称为菌群紊乱，与多种皮肤疾病相关，包括痤疮和特应性皮炎。一般来说，菌群紊乱与皮肤被机会主义致病菌群体（如痤疮中的C. acnes或特应性皮炎中的S. aureus）定植有关。非特异性消除皮肤微生物组的治疗效果各异。因此，有必要了解影响皮肤微生物组组成变化的因素。在这项工作中，我们引入了一个基于常微分方程的数学模型，包括两种细菌群体（皮肤共生菌和机会主义致病菌），以研究推动一种菌群在另一种菌群上占优势的机制。通过使用已发表的假设成为我们模型中稳定状态观察之处实验数据，我们推导出限制条件，从而将模型参数从13个减少到5个。有趣的是，模型中在2天左右的时间落定为一个亚稳态，之后在300小时后出现一个反向的稳定状态。在实验时间尺度上，我们显示了环境的某些变化，如皮肤表面pH值的升高，为机会主义致病菌群体的出现和定植提供了良好条件。这样的预测有助于确定治疗菌群紊乱相关皮肤疾病的潜在治疗靶点，并质疑数学模型中的亚稳态在生物过程中的重要性。
作者：El''ea Thibault Greugny (Lifeware), Georgios N Stamatas, Franc{c}ois Fages (Lifeware)
论文ID：2206.10221
分类：Quantitative Methods
分类简称：q-bio.QM
提交时间：2022-06-22