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钾含量过高或过低可能是致命的。一个新的数学模型揭示了身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丰富的常见矿物质，对正常的细胞功能至关重要。它有助于心肌正常工作，并有助于细胞内电信号的传递。
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期间如何调节钾。因为很多食物都含有丰富的钾，我们的身体不断地储存、部署和处理钾来维持健康的水平——这个过程被称为维持钾稳态。了解钾稳态对于在出现问题时(例如，当肾脏疾病或药物导致失调时)帮助诊断问题的根源至关重要。
“体内钾过多或高钾血症可能与低钾血症一样危险，或者太少，”应用数学博士生，该研究的主要作者Melissa M. Stadt说。“钾的失调会导致危险和潜在的致命后果。
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组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，”应用数学教授兼加拿大数学生物学和医学150研究Anita Layton说。“这个模型是一个令人兴奋的新部分，帮助我们了解我们极其复杂的内部系统是如何工作的。
该模型特别令人兴奋，因为它允许科学家测试一种称为肌肉 - 肾脏串扰信号假说的东西。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，当储存过多的钾时，是时候排泄多余的钾了，反之亦然。当数学研究人员在他们的模型中测试这一假设时，它更准确地反映了有关钾稳态的现有生物学数据，这表明肌肉 - 肾脏串扰可能是钾调节难题中的重要组成部分。