Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Новая математическая модель показывает, как организм регулирует уровень калия

Новая математическая модель показывает, как организм регулирует уровень калия
Новая математическая модель показывает, как организм регулирует уровень калия

Слишком высокий или слишком низкий уровень калия может быть смертельным. Новая математическая модель проливает свет на часто загадочные способы, которыми организм регулирует этот важный электролит.

Калий, распространенный минерал, которого много в таких продуктах, как бананы и листовая зелень , необходим для нормальной работы клеток. Он помогает сердечной мышце работать правильно и помогает в передаче электрических сигналов внутри клеток.

Используя существующие биологические данные, исследователи из Университета Ватерлоо построили математическую модель , которая имитирует то, как тело среднего человека регулирует поступление калия как в периоды истощения запасов калия, так и во время потребления калия. Поскольку так много продуктов содержат много калия, наши тела постоянно хранят, используют и утилизируют калий для поддержания здорового уровня — процесс, известный как поддержание гомеостаза калия. Понимание гомеостаза калия имеет важное значение для диагностики источника проблемы, когда что-то идет не так, например, когда заболевание почек или прием лекарств приводят к нарушению регуляции.

«Слишком много калия в организме или гиперкалиемия может быть столь же опасным, как гипокалиемия или слишком мало», — сказала Мелисса М. Штадт, доктор философии. студент прикладной математики и ведущий автор исследования. «Нарушение регуляции калия может привести к опасным и потенциально фатальным последствиям».

Модель можно использовать для виртуального испытания пациентов, что позволит исследователям создать десятки пациентов, а затем предсказать, у кого из них будет гипер- или гипокалиемия, на основе различных контролей.

«Многие наши модели — это части более крупной картины», — сказала Анита Лейтон, профессор прикладной математики и исследовательский руководитель Canada 150 в области математической биологии и медицины. «Эта модель — новая и захватывающая часть, помогающая нам понять, как работают наши невероятно сложные внутренние системы».

Модель особенно интересна, потому что она позволяет ученым проверить так называемую гипотезу перекрестного сигнала между мышцами и почками. Ученые выдвинули гипотезу, что скелетные мышцы, отвечающие за большую часть запасов калия в организме, могут напрямую сигнализировать почкам о том, что пора выводить излишки, когда запасов калия слишком много, и наоборот. Когда исследователи-математики проверили эту гипотезу в своей модели , она более точно отражала существующие биологические данные о гомеостазе калия, предполагая, что перекрестные помехи между мышцами и почками могут быть важной частью головоломки регуляции калия.

В тренде