Ученые обнаружили биологический механизм, который может объяснить, почему жители высокогорных районов реже страдают диабетом. Оказалось, что при пониженном уровне кислорода красные кровяные клетки начинают активно поглощать глюкозу из крови, действуя как своеобразные «губки» для сахара, пишет ScienceDaily.
На протяжении многих лет эпидемиологи отмечали, что у людей, живущих на большой высоте, где воздух разрежен и содержание кислорода снижено, диабет развивается реже, чем у жителей равнин. Однако биологическое объяснение этого феномена оставалось неясным.
Команда под руководством профессора биохимии Калифорнийского университета в Сан-Франциско Иши Джайн установила, что при гипоксии — так называют состояние пониженного содержания кислорода в крови — эритроциты радикально меняют свой метаболизм. В этих условиях они начинают поглощать значительно больше глюкозы из кровотока.
В экспериментах на мышах исследователи обнаружили, что после приема пищи у животных, находившихся в условиях низкого содержания кислорода, уровень сахара в крови снижался почти мгновенно. Сначала ученые предполагали, что глюкозу активно используют мышцы, печень или мозг. Однако дальнейший анализ показал, что основным «поглотителем» сахара становятся именно красные кровяные клетки.
Дополнительные исследования подтвердили, что при гипоксии организм вырабатывает больше эритроцитов, и каждая такая клетка потребляет больше глюкозы, чем в нормальных условиях. Более того, глюкоза используется для синтеза молекулы, которая облегчает высвобождение кислорода в ткани — критически важный процесс в условиях его дефицита.
По словам авторов работы, это открытие меняет традиционное представление о роли эритроцитов. Ранее их считали лишь пассивными переносчиками кислорода. Теперь же выяснилось, что они могут обеспечивать значительную долю общего потребления глюкозы организмом, особенно при гипоксии.
Ученые также протестировали экспериментальный препарат HypoxyStat, разработанный в лаборатории Джайн. Он имитирует состояние низкого содержания кислорода, заставляя гемоглобин сильнее связывать кислород и тем самым ограничивая его доставку к тканям. В моделях диабета у мышей препарат полностью нормализовал уровень сахара в крови и показал более выраженный эффект по сравнению с существующими методами лечения.
Кроме возможного применения при диабете, результаты исследования могут иметь значение для спортивной медицины и лечения последствий тяжелых травм, когда в тканях развивается патологическая гипоксия.
Авторы подчеркивают, что это только начало изучения роли эритроцитов в регуляции обмена веществ. По их мнению, дальнейшие исследования помогут разработать новые подходы к контролю уровня сахара в крови и лечению метаболических заболеваний.
Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Metabolism.