Червените кръвни телца пазят от диабет на висока надморска височина

Изследователи от Института „Гладстон“, Сан Франциско, САЩ, показват как червените кръвни телца променят своя метаболизъм, за да абсорбират захарта от кръвния поток, а на голяма надморска височина това води до намаляване нивата на кръвната захар и реално предпазва от диабет. Всъщност, както поясняват изследователите, научната общност отдавна знае, че сред живеещите на голяма надморска височина, където нивата на кислород са по-ниски, имат значително по-малко случаи на диабет в сравнение с хората, които живеят на по-ниска надморска височина. Загадка е обаче механизмът на тази защита. Екипът на проф. Иша Джан обяснява причините за явлението.

Малко предистория

Настоящото проучване е на практика продължение на дългогодишната работа на екипа и по-конкретно на последното им изследване. По време на него учените забелязват, че мишките, които дишат въздух с ниско съдържание на кислород, имат много по-ниски нива на кръвна захар от нормалното. Това е знак, че гризачите използват бързо глюкозата след хранене, което от своя страна е отличителен белег за по-нисък ръст на диабет. Изследователите използват образна диагностика, за да проследят къде отива глюкозата, но се оказва, че основните органи не са в състояние да дадат обяснение. Д-р Йоланда Марти-Матеос връща лентата към това проучване и разказва, че когато дават захар на мишки, които са в състояние на хипоксия (състояние, при което има дефицит на кислород), тя изчезва от кръвта им мигновено. Затова разглеждат подробно състоянието на мускулите, мозъка и черния дроб, но нищо в тези органи не може да обясни какво се случва.

Продължават с проучванията и като използват различни техники за образна диагностика, откриват, че червените кръвни клетки са липсващият „глюкозен поглъщател“ (терминът се използва за описание на всичко, което абсорбира и използва много глюкоза от кръвния поток).

Екипът смята, че едва ли това е възможно, като се има предвид, че еритроцитите биват смятани за метаболитно прости. Продължават с проучванията, а експериментите с мишки потвърждават, че червените кръвни телца наистина абсорбират глюкозата. В условията на ниско съдържание на кислород мишките не само произвеждат значително по-голямо количество червени кръвни клетки, но и всяка от тези клетки поема повече глюкоза, отколкото при нормално количество кислород.

„Открихме, че когато един организъм е изложен на хронично ниски нива на кислород, различните органи пренареждат източните си на гориво и пътищата за производство на енергия по различни начини“, казва през 2023 г. проф. Иша Джан. Тогава авторите показват как хронично ниските нива на кислород, например, тези на 4500 метра надморска височина, променят начина, по който мишките изгарят захари и мазнини.

Как червените кръвни телца пазят от диабет

Ръководителката на изследването проф. Иша Джан споделя, че направените от нея и колегите й открия разрешават една дългогодишна физиологична мистерия. „Червените кръвни клетки представляват скрит механизъм на метаболизма на глюкозата, който досега беше непознат и недооценен“, казва специалистката по биохимия и биофизика.

„Условията на голяма надморска височина подобряват глюкозния толеранс и намаляват риска от диабет, но физиологичният механизъм не е добре разбран. Като използвахме миши модели, установихме, че сама по себе си хипоксията подобрява значително глюкозния толеранс, а ефектът продължава седмици след връщането към нормани нива на кислород“, пишат авторите в статията с резултатите, публикувана в списанието Cell Metabolism.

Екипът на проф. Джан показва как еритроцитите променят метаболизма си така, че да бъдат в състояние да абсорбират захар от кръвния поток. На голяма надморска височина тази адаптация подпомага способността им да доставят по-ефективно кислород до тъканите в цялото тяло от една страна, а от друга има благоприятен страничен ефект – понижава кръвната захар.

За да разберат молекулярните механизми на това, което наблюдават, учените от екипа на проф. Иша Джан си сътрудничат с проф. Анджело Д, Алесандро от Университета на Колорадо и проф. Алън Доктъ от Университета в Мериленд. И двамата специалисти изучават от години функцията на червените кръвни телца.
Екипът показва как при условия на ниско съдържание на кислород, еритроцитите използват глюкозата, за производството на молекула, която помага на клетките да освобождават кислород към тъканите, а това е необходимо, когато кислородът е оскъден.

Проф. Д Алесандро казва, че мащабът на този ефект е изключително изненадващ. „Червените кръвни клетки обикновено се смятат за пасивни носители на кислород. Ние открихме, че те могат да отговарят за значителна част от приема на глюкоза в цялото тяло и особено при хипоксия“, коментира той.

Възможен ли е нов път към лечението на диабет

Важен акцент в настоящото проучване е и извършеното тестване на HypoxyStat – лекарство, което е разработено от екипа на проф. Джан. Неговата функция е да имитира ефектите на въздух с ниско съдържание на кислород. Хапчето действа по начин, който кара хемоглобина в червените кръвни телца да се свързва по-здраво с кислорода и така да предотврати достигането му до тъканите. Тестовете показват, че HypoxyStat намалява напълно нивата на кръвната захар при мишки с диабет.

„Това е едно от първите приложения на HypoxyStat извън митохондриалните заболявания. Открива и възможности за нов подход към лечението на диабета – като се използват червените кръвни клетки, които поглъщат глюкозата. Откритието ни отваря вратата към различни начини за контролирането на кръвната захар“, казва проф. Иша Джан.

Още по-важно е, че постигнатото от учените в това изследване може да бъде приложено не само за диабета, но и в случаите, например, на патологична хипоксия след нараняване.

Възможно ли е да е открит нов начин за лечение на диабета? Проф. Иша Джан казва, че това е само началото, защото: „Има още толкова много да се научи затова как цялото тяло се адаптира към промените в нивата на кислород и как бихме могли да използваме тези механизми за лечението на множество състояния.“