Стопе дијабетеса су мање на локацијама са великом надморском висином, али истраживачи нису сигурни зашто. Нова студија на мишевима даје могуће објашњење: црвена крвна зрнца, која играју кључну улогу у транспорту кисеоника кроз тело, могу смањити шећер у крви претварањем глукозе у једињење које помаже у ослобађању кисеоника у ткива.
Ако резултати могу бити репликовани код људи, такође наговештавају да би лекови у раној фази развоја могли имитирати ову путању.
„Наш рад наглашава важну улогу коју црвена крвна зрнца могу играти у регулацији дијабетеса“, кажу аутори са Калифорнијског универзитета у Сан Франциску.
Већа надморска висина, нижи шећер у крви
Добро је познато да људи који живе на великим надморским висинама са ниским нивоом кисеоника, као што су Анди и Хималаји, имају ниже стопе дијабетеса, али разлог за ову везу није јасан.
У студији из 2023. године, научници су приметили исти феномен код мишева: кад су мишеви били изложени условима са ниском концентрацијом кисеоника, развили су стање звано „хипоксија“, које се јавља кад је снабдевање ткива кисеоником недовољно, а ниво глукозе у крви је такође опао.
Међутим, нестанак глукозе није могао бити објашњен количином глукозе коју су апсорбовали мишићи и други органи, па није било јасно где одлази.
Да би тестирали да ли су црвена крвна зрнца одговорна за снижавање нивоа глукозе, истраживачи су ставили мишеве у коморе са ниским садржајем кисеоника - 8%. Тако је имитиран ваздух на великој надморској висини, док је друга група мишева била у ваздуху са 21% кисеоника, што је имитација нормалних атмосферских услова.
Након неколико недеља, обе групе мишева су добиле ињекције глукозе, а нивои шећера у крви су им мерени током времена. У поређењу са мишевима у нормалним условима, мишеви у окружењу са ниском концентрацијом кисеоника показали су много мањи пораст нивоа шећера у крви, што сугерише да су могли брже да уклоне глукозу из крви.
Овај ефекат је трајао недељама, чак и након што су животиње враћене на нормалан ниво кисеоника, што сугерише да је окружење са ниским садржајем кисеоника имало трајан утицај на метаболизам.
Истраживачи су такође урадили скенирање како би пратили колико глукозе апсорбују главни органи и ткива, као што су јетра и мишићи. Међутим, за велики део нестале глукозе није се могло наћи објашњење. То их је подстакло да истраже да ли ћелије у самој циркулишућој крви можда конзумирају глукозу.
Ради даљег тестирања ове идеје, директно је манипулисано бројем црвених крвних зрнаца. Налази су сугерисали да је сам број црвених крвних зрнаца смањивао ниво глукозе.
Затим је мишевима убризгана означена глукоза и праћено је њено кретање кроз тело. Откривено је да су црвена крвна зрнца мишева са мање кисеоника апсорбовала знатно више глукозе. Мишеви у условима са мање кисеоника су брзо претварали глукозу у молекул који се везује за хемоглобин, протеин у црвеним крвним зрнцима који преноси кисеоник. Ово везивање приморава хемоглобин да лакше ослобађа кисеоник у ткива кад су нивои кисеоника ниски.
Даља анализа је показала да црвена крвна зрнца произведена код мишева са мање кисеоника такође садрже више нивое протеина званог ГЛУТ1, који се налази на ћелијској мембрани и помаже глукози да уђе у ћелију. Ова црвена крвна зрнца имала су отприлике дупло више протеина ГЛУТ1 и преузимала су око три пута више глукозе него нормална црвена крвна зрнца. Обележавајући постојећа црвена крвна зрнца пре излагања мишева условима са ниским садржајем кисеоника, истраживачи су потврдили да су само нове ћелије које су произведене у условима са ниским садржајем кисеоника показивале ове адаптације.
Поред пораста броја црвених крвних зрнаца, ћелије су структурно промењене тако да троше више шећера у срединама са ниским садржајем кисеоника. Познато је да се број црвених крвних зрнаца повећава кад је ваздух разређен ради побољшања транспорта кисеоника кроз тело. Црвена крвна зрнца користе глукозу као гориво. Стога није изненађујуће да услови са малом концентрацијом кисеоника доводе до нижих нивоа глукозе у крви, пошто има више црвених крвних зрнаца да је уклоне.
То је „еволуционо очуван корективни механизам“ за бољу оксигенацију тела на великим надморским висинама, рекао је Данијел Тенант са Бирмингемског универзитета.
Тело повећава број црвених крвних зрнаца на великим надморским висинама мењајући експресију гена који контролишу метаболизам и производећи више хормона званог еритропоиетин, што подстиче коштану срж да производи више црвених крвних зрнаца.
Зато елитни спортисти тренирају на великим надморским висинама: њихова тела производе више црвених крвних зрнаца и тако постижу ефикаснију циркулацију за дистрибуцију кисеоника у ткива.
Лек за дијабетес који имитира мањак кисеоника?
Истраживачи су третирали мишеве експерименталним једињењем Хипоксистат које повећава јачину везивања хемоглобина за кисеоник, спречавајући његово ослобађање и имитирајући хипоксију.
Идеја је да би имитација мањка кисеоника помоћу лека могла повећати број црвених крвних зрнаца и помоћи у регулисању нивоа шећера у крви. Међутим, много више тестирања је потребно пре него што би се лек попут Хипоксистата могао тестирати на људима.
Иако трансфузија црвених крвних зрнаца није практична терапија за дијабетес, налази сугеришу потенцијалне путање као што је инжењеринг црвених крвних зрнаца која функционишу као боља складишта глукозе. Ово омогућава да се о лечењу дијабетеса размишља на фундаментално другачији начин.
Погледајте и: