新的数学模型显示了人体如何调节钾

　　

钾含量过高或过低都可能致命。一种新的数学模型揭示了人体调节这种重要电解质的神秘方式。

钾是香蕉和绿叶蔬菜等食物中富含的一种常见矿物质，对正常细胞功能至关重要。它有助于心肌正常工作，并有助于细胞内电信号的传输。

利用现有的生物学数据，滑铁卢大学的研究人员建立了一个数学模型，模拟普通人的身体在钾消耗和钾摄入时是如何调节钾的。因为很多食物都含有丰富的钾元素，我们的身体会不断地储存、释放和释放钾元素，以维持健康水平——这一过程被称为维持钾元素稳态。当出现问题时，了解钾稳态对于帮助诊断问题的根源是至关重要的——例如，当肾脏疾病或药物导致调节失调时。

“体内钾过多或高钾血症，可能和低钾血症或低钾血症一样危险，”该研究的主要作者、应用数学博士生梅丽莎·m·施塔特(Melissa M. Stadt)说。“钾的失调会导致危险的、潜在的致命后果。”

该模型可用于虚拟患者试验，允许研究人员生成数十名患者，然后根据不同的对照来预测哪些患者会出现高钾血症或低钾血症。

“我们的很多模型都是更大图景的一部分，”应用数学教授、加拿大数学生物学和医学150研究主席安妮塔·雷顿(Anita Layton)说。“这个模型是一个新的、令人兴奋的部分，它帮助我们了解我们极其复杂的内部系统是如何工作的。”

这个模型特别令人兴奋，因为它允许科学家测试所谓的肌肉-肾脏交叉信号假说。科学家们假设，负责体内大部分钾储存的骨骼肌可以直接向肾脏发出信号，当钾储存过多时，是时候排泄过量了，反之亦然。当数学研究人员在他们的模型中验证这一假设时，它更准确地反映了关于钾稳态的现有生物学数据，这表明肌肉-肾脏相声可能是钾调节谜题中必不可少的一块。

这项研究发表在《公共科学图书馆计算生物学》杂志上。