Simulation of murine granulopoiesis

Zusammenfassung

Ein mathematisches Modell der Granulozytenbildung ist durch Ausnutzung von drei negativen Rückkopplungsschleifen (d.h. zwei Chalon-Schleifen und eine Leukozytose-induzierte Faktor-Schleife) entwickelt worden, sowie ein kurzzeitiges Signal zur Zellteilung, induziert durch den Zelltod. Experimentelle Regenerationskurven, ausgelöst durch Behandlung von Mäusen mit Cyclophosphamid- oder Vinblastin-Injektion, wurden mit relativer Genauigkeit simuliert. Die Simulationen ergaben (i), daß unreife Granulozyten eine beträchtliche Kapazität zur Selbsterneuerung besitzen. (ii) Wenn ein Inhibitor der Zellvermehrung (Chalon) eine wichtige Regulierungsfunktion hat, ist anzunehmen, daß er nicht nur von reifen, sondern auch von unreifen Granulozyten produziert wird; (iii) Chalone können die Reifungs- sowie die Generationszeiten beeinflussen.

Es ist möglich, diese experimentellen Thesen und andere Schlußfolgerungen aus den Modellergebnissen zu überprüfen.

Summary

A mathematical model of granulocyte formation and its regulation has been made, using three negative feedback loops (i.e., two “chalone loops” and one “leucocytosis-inducing factor loop”, as well as a short-lasting signal to cell division, induced by cell death. Experimental regeneration curves obtained after treating mice with two injections of cyclophosphamide or with one injection of vinblastine were reasonably well simulated. The simulations suggested that (i) immature granulocytes have a considerable capacity for additional mitoses (selfrenewal); (ii) if an inhibitor of cell multiplication (chalone) is an important regulatory factor, it may be produced not only by mature, but also by immature granulocytes; and (iii) chalone may affect maturation times as well as generation times. It is possible to test experimentally these and other deductions mode from the model.