Przez dziesięciolecia badacze zaobserwowali interesujący wzór biologiczny: populacje żyjące w regionach położonych na dużych wysokościach, takich jak Andy czy Himalaje, znacznie rzadziej chorują na cukrzycę. Chociaż związek między rozrzedzonym powietrzem a zdrowiem metabolicznym został dobrze udokumentowany, biologiczne „dlaczego” pozostaje tajemnicą.
Nowe badania sugerują, że odpowiedź nie leży w płucach czy trzustce, ale w naszych czerwonych krwinkach.
Tajemnica znikającej glukozy
Badanie rozpoczęło się od wzoru zaobserwowanego u myszy. Po wystawieniu na niedotlenienie – stan, w którym poziom tlenu w organizmie jest niewystarczający – myszy doświadczyły zauważalnego spadku poziomu glukozy we krwi.
Naukowcy początkowo uważali, że jest to spowodowane większym zużyciem cukru przez mięśnie i narządy, aby zrekompensować brak tlenu. Dane ze skanowania wykazały jednak rozbieżność: glukoza zniknęła z krwiobiegu, ale nie została wykryta w głównych narządach. To wskazywało, że cukier był wchłaniany przez coś zupełnie innego – mianowicie przez komórki krążące we krwi.
Czerwone krwinki: nowi konsumenci glukozy w organizmie
Aby przetestować tę hipotezę, zespół badaczy kierowany przez biochemika Ishę Jain z Gladstone Institutes i Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco (UCSF) przeprowadził serię kontrolowanych eksperymentów. Manipulując liczbą czerwonych krwinek, odkryli bezpośredni związek między ich objętością a regulacją poziomu cukru we krwi:
- Test usuwania: Kiedy badacze usunęli nadmiar czerwonych krwinek od myszy narażonych na działanie warunków o niskiej zawartości tlenu, efekt obniżania poziomu glukozy zniknął.
- Test transfuzji: Kiedy myszom podano dodatkową liczbę czerwonych krwinek w normalnych warunkach tlenowych, ich poziom cukru we krwi spadł.
Badania wykazały, że czerwone krwinki powstające w warunkach niedotlenienia ulegają przemianom strukturalnym i funkcjonalnym. Te „nowe” komórki zawierają około dwa razy więcej białka GLUT1 (które służy jako białko bramkowe dla glukozy) i zużywają około trzy razy więcej cukru niż komórki standardowe.
Inteligentny kompromis ewolucyjny
Nie chodzi tylko o paliwo; chodzi o przetrwanie. Naukowcy odkryli, że te wyspecjalizowane czerwone krwinki przekształcają glukozę w specyficzną cząsteczkę, która wiąże się z hemoglobiną.
Proces ten tworzy złożoną pętlę sprzężenia zwrotnego: glukoza pomaga hemoglobinie skuteczniej przenosić tlen do tkanek organizmu. Zasadniczo organizm poświęca cukier, aby zapewnić organizmowi wystarczającą ilość tlenu, gdy brakuje tlenu. Jest to ewolucyjnie wbudowany mechanizm – wbudowana taktyka przetrwania, zaprojektowana w celu optymalizacji dostarczania tlenu w rozrzedzonym powietrzu.
Od wyżyn po farmakologię: perspektywy na przyszłość
Znaczenie tego odkrycia wykracza daleko poza biologię wyżyn. Jeśli uda się oszukać organizm, aby naśladował te zmiany metaboliczne, może to doprowadzić do opracowania zupełnie nowych metod leczenia cukrzycy.
Zespół badawczy przetestował nawet eksperymentalny związek o nazwie HypoxyStat. Lek ten naśladuje niedotlenienie, zmieniając sposób, w jaki hemoglobina wiąże się z tlenem. U myszy pomagał regulować poziom cukru we krwi, stymulując naturalną reakcję organizmu na niski poziom tlenu.
„Ta praca podkreśla ważną rolę, jaką czerwone krwinki mogą odgrywać w regulacji cukrzycy” – stwierdziła główna autorka badania, Isha Jain. „To jest koncepcja, na której powinniśmy się skupić w przyszłości”.
Uwaga: pomimo obiecujących wyników na myszach eksperci ostrzegają, że potrzebne są znacznie dalsze badania. Główną przeszkodą jest przejście od modeli zwierzęcych do badań klinicznych na ludziach, a bezpieczeństwo naśladowania pozbawienia tlenu za pomocą leków pozostaje kluczową kwestią dla przyszłych badań.
Wniosek
Odkrywając mechanizm, dzięki któremu czerwone krwinki zużywają glukozę w celu ułatwienia transportu tlenu, naukowcy zidentyfikowali potencjalny nowy szlak metaboliczny. Odkrycie przesuwa punkt ciężkości badań nad cukrzycą w stronę mechaniki komórkowej krwi, dając nadzieję na leczenie naśladujące naturalne działanie ochronne przebywania na dużych wysokościach.
