Tener niveles de potasio demasiado altos o demasiado bajos puede ser fatal. Un nuevo modelo matemático arroja luz sobre las formas a menudo misteriosas en que el cuerpo regula este importante electrolito.

El potasio, un mineral común que abunda en alimentos como los plátanos y las verduras de hoja verde, es esencial para la función celular normal. Ayuda al músculo cardíaco a funcionar correctamente y ayuda en la transmisión de señales eléctricas dentro de las células.

Usando datos biológicos existentes, los investigadores de la Universidad de Waterloo construyeron un modelo matemático que simula cómo el cuerpo de una persona promedio regula el potasio, tanto en tiempos de agotamiento de potasio como durante la ingesta de potasio. Debido a que muchos alimentos contienen potasio en abundancia, nuestros cuerpos almacenan, distribuyen y eliminan potasio constantemente para mantener niveles saludables, un proceso conocido como mantenimiento de la homeostasis del potasio. Comprender la homeostasis del potasio es esencial para ayudar a diagnosticar el origen del problema cuando algo sale mal, por ejemplo, cuando la enfermedad renal o los medicamentos provocan una desregulación.

« Demasiado potasio en el cuerpo, o hiperpotasemia, puede ser tan peligroso como la hipopotasemia, o muy poco », dijo Melissa M. Stadt, estudiante de doctorado en matemáticas aplicadas y autora principal del estudio. « La desregulación del potasio puede tener consecuencias peligrosas y potencialmente fatales ».

El modelo podría usarse para un ensayo de pacientes virtuales, lo que permitiría a los investigadores generar docenas de pacientes y luego predecir cuáles tendrían hiperpotasemia o hipopotasemia en función de diferentes controles.

« Muchos de nuestros modelos son piezas de un panorama más amplio », dijo Anita Layton, profesora de matemáticas aplicadas y cátedra de investigación Canada 150 en biología matemática y medicina. « Este modelo es una pieza nueva y emocionante que nos ayuda a comprender cómo funcionan nuestros sistemas internos increíblemente complejos ».

El modelo es especialmente emocionante porque permite a los científicos probar algo llamado hipótesis de la señal de diafonía entre los músculos y los riñones. Los científicos han planteado la hipótesis de que los músculos esqueléticos, que son responsables de la mayor parte del almacenamiento de potasio en el cuerpo, pueden indicar directamente a los riñones que es hora de excretar el exceso cuando se almacena demasiado potasio, y viceversa. Cuando los investigadores matemáticos probaron la hipótesis en su modelo, reflejó con mayor precisión los datos biológicos existentes sobre la homeostasis del potasio, lo que sugiere que la diafonía entre los músculos y los riñones podría ser una pieza esencial en el rompecabezas de la regulación del potasio.

El estudio fue publicado en PLOS Computational Biology.