Dijabetes je ređi u sredinama sa velikom nadmorskom visinom

Novo istraživanje otkriva da u sredinama sa niskim sadržajem kiseonika crvena krvna zrnca apsorbuju više glukoze i pretvaraju je u molekul koji doprinosi oslobađanju kiseonika u tkiva, otkrivajući neočekivan način na koji telo reguliše šećer u krvi.

Stope dijabetesa su manje na lokacijama sa velikom nadmorskom visinom, ali istraživači nisu sigurni zašto. Nova studija na miševima daje moguće objašnjenje: crvena krvna zrnca, koja igraju ključnu ulogu u transportu kiseonika kroz telo, mogu smanjiti šećer u krvi pretvaranjem glukoze u jedinjenje koje pomaže u oslobađanju kiseonika u tkiva.

Preporučujemo

Ako rezultati mogu biti replikovani kod ljudi, takođe nagoveštavaju da bi lekovi u ranoj fazi razvoja mogli imitirati ovu putanju.

"Naš rad naglašava važnu ulogu koju crvena krvna zrnca mogu igrati u regulaciji dijabetesa", kažu autori sa Kalifornijskog univerziteta u San Francisku.

Veća nadmorska visina, niži šećer u krvi

Dobro je poznato da ljudi koji žive na velikim nadmorskim visinama sa niskim nivoom kiseonika, kao što su Andi i Himalaji, imaju niže stope dijabetesa, ali razlog za ovu vezu nije jasan.

U studiji iz 2023. godine, naučnici su primetili isti fenomen kod miševa: kad su miševi bili izloženi uslovima sa niskom koncentracijom kiseonika, razvili su stanje zvano „hipoksija“, koje se javlja kad je snabdevanje tkiva kiseonikom nedovoljno, a nivo glukoze u krvi je takođe opao.

Međutim, nestanak glukoze nije mogao biti objašnjen količinom glukoze koju su apsorbovali mišići i drugi organi, pa nije bilo jasno gde odlazi.

Da bi testirali da li su crvena krvna zrnca odgovorna za snižavanje nivoa glukoze, istraživači su stavili miševe u komore sa niskim sadržajem kiseonika - 8%. Tako je imitiran vazduh na velikoj nadmorskoj visini, dok je druga grupa miševa bila u vazduhu sa 21% kiseonika, što je imitacija normalnih atmosferskih uslova.

Nakon nekoliko nedelja, obe grupe miševa su dobile injekcije glukoze, a nivoi šećera u krvi su im mereni tokom vremena. U poređenju sa miševima u normalnim uslovima, miševi u okruženju sa niskom koncentracijom kiseonika pokazali su mnogo manji porast nivoa šećera u krvi, što sugeriše da su mogli brže da uklone glukozu iz krvi.

Ovaj efekat je trajao nedeljama, čak i nakon što su životinje vraćene na normalan nivo kiseonika, što sugeriše da je okruženje sa niskim sadržajem kiseonika imalo trajan uticaj na metabolizam.

Istraživači su takođe uradili skeniranje kako bi pratili koliko glukoze apsorbuju glavni organi i tkiva, kao što su jetra i mišići. Međutim, za veliki deo nestale glukoze nije se moglo naći objašnjenje. To ih je podstaklo da istraže da li ćelije u samoj cirkulišućoj krvi možda konzumiraju glukozu.

Radi daljeg testiranja ove ideje, direktno je manipulisano brojem crvenih krvnih zrnaca. Nalazi su sugerisali da je sam broj crvenih krvnih zrnaca smanjivao nivo glukoze.

Zatim je miševima ubrizgana označena glukoza i praćeno je njeno kretanje kroz telo. Otkriveno je da su crvena krvna zrnca miševa sa manje kiseonika apsorbovala znatno više glukoze. Miševi u uslovima sa manje kiseonika su brzo pretvarali glukozu u molekul koji se vezuje za hemoglobin, protein u crvenim krvnim zrncima koji prenosi kiseonik. Ovo vezivanje primorava hemoglobin da lakše oslobađa kiseonik u tkiva kad su nivoi kiseonika niski.

Dalja analiza je pokazala da crvena krvna zrnca proizvedena kod miševa sa manje kiseonika takođe sadrže više nivoe proteina zvanog GLUT1, koji se nalazi na ćelijskoj membrani i pomaže glukozi da uđe u ćeliju. Ova crvena krvna zrnca imala su otprilike duplo više proteina GLUT1 i preuzimala su oko tri puta više glukoze nego normalna crvena krvna zrnca. Obeležavajući postojeća crvena krvna zrnca pre izlaganja miševa uslovima sa niskim sadržajem kiseonika, istraživači su potvrdili da su samo nove ćelije koje su proizvedene u uslovima sa niskim sadržajem kiseonika pokazivale ove adaptacije.

Pored porasta broja crvenih krvnih zrnaca, ćelije su strukturno promenjene tako da troše više šećera u sredinama sa niskim sadržajem kiseonika. Poznato je da se broj crvenih krvnih zrnaca povećava kad je vazduh razređen radi poboljšanja transporta kiseonika kroz telo. Crvena krvna zrnca koriste glukozu kao gorivo. Stoga nije iznenađujuće da uslovi sa malom koncentracijom kiseonika dovode do nižih nivoa glukoze u krvi, pošto ima više crvenih krvnih zrnaca da je uklone.

To je „evoluciono očuvan korektivni mehanizam“ za bolju oksigenaciju tela na velikim nadmorskim visinama, rekao je Danijel Tenant sa Birmingemskog univerziteta.

Telo povećava broj crvenih krvnih zrnaca na velikim nadmorskim visinama menjajući ekspresiju gena koji kontrolišu metabolizam i proizvodeći više hormona zvanog eritropoietin, što podstiče koštanu srž da proizvodi više crvenih krvnih zrnaca.

Zato elitni sportisti treniraju na velikim nadmorskim visinama: njihova tela proizvode više crvenih krvnih zrnaca i tako postižu efikasniju cirkulaciju za distribuciju kiseonika u tkiva.

Lek za dijabetes koji imitira manjak kiseonika?

Istraživači su tretirali miševe eksperimentalnim jedinjenjem Hipoksistat koje povećava jačinu vezivanja hemoglobina za kiseonik, sprečavajući njegovo oslobađanje i imitirajući hipoksiju. Ideja je da bi imitacija manjka kiseonika pomoću leka mogla povećati broj crvenih krvnih zrnaca i pomoći u regulisanju nivoa šećera u krvi. Međutim, mnogo više testiranja je potrebno pre nego što bi se lek poput Hipoksistata mogao testirati na ljudima.

Iako transfuzija crvenih krvnih zrnaca nije praktična terapija za dijabetes, nalazi sugerišu potencijalne putanje kao što je inženjering crvenih krvnih zrnaca koja funkcionišu kao bolja skladišta glukoze. Ovo omogućava da se o lečenju dijabetesa razmišlja na fundamentalno drugačiji način.

(Telegraf Nauka/Live Science)