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Ter níveis de potássio muito altos ou muito baixos pode ser fatal. Um novo modelo matemático lança luz sobre as maneiras muitas vezes misteriosas pelas quais o corpo regula esse importante eletrólito.
O potássio, um mineral comum abundante em alimentos como bananas e folhas verdes, é essencial para a função celular normal. Ajuda o músculo cardíaco a funcionar corretamente e auxilia na transmissão de sinais elétricos dentro das células.
Usando dados biológicos existentes, os pesquisadores da Universidade de Waterloo construíram um modelo matemático que simula como o corpo de uma pessoa normal regula o potássio, tanto em momentos de depleção de potássio quanto durante a ingestão de potássio. Como muitos alimentos contêm potássio abundante, nossos corpos armazenam, implantam e descartam constantemente o potássio para manter níveis saudáveis - um processo conhecido como manutenção da homeostase do potássio. Compreender a homeostase do potássio é essencial para ajudar a diagnosticar a origem do problema quando algo dá errado – por exemplo, quando doença renal ou medicação leva à desregulação.
“Muito potássio no corpo, ou hipercalemia, pode ser tão perigoso quanto hipocalemia, ou muito pouco”, disse Melissa M. Stadt, estudante de doutorado em matemática aplicada e principal autora do estudo. “A desregulação do potássio pode levar a consequências perigosas e potencialmente fatais”.
O modelo pode ser usado para um teste virtual de pacientes, permitindo que os pesquisadores gerenciem dezenas de pacientes e prevejam quais deles teriam hiper ou hipocalemia com base em diferentes controles.
“Muitos de nossos modelos são peças de um quadro maior”, disse Anita Layton, professora de matemática aplicada e cadeira de pesquisa Canada 150 em biologia matemática e medicina. “Este modelo é uma peça nova e empolgante para nos ajudar a entender como nossos sistemas internos incrivelmente complexos funcionam.”
O modelo é especialmente empolgante porque permite que os cientistas testem algo chamado hipótese do sinal de cross-talk músculo-rim. Os cientistas levantaram a hipótese de que os músculos esqueléticos, responsáveis pela maior parte do armazenamento de potássio no corpo, podem sinalizar diretamente aos rins que é hora de excretar o excesso quando muito potássio é armazenado e vice-versa. Quando os pesquisadores matemáticos testaram a hipótese em seu modelo, ela refletiu com mais precisão os dados biológicos existentes sobre a homeostase do potássio, sugerindo que a conversa cruzada músculo-rim pode ser uma peça essencial no quebra-cabeça da regulação do potássio.
O estudo foi publicado em PLOS Biologia Computacional.
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