Krwinki czerwone pochłaniają glukozę na dużej wysokości, chroniąc przed cukrzycą

Naukowcy od dawna obserwowali, że osoby żyjące na dużych wysokościach, gdzie ciśnienie parcjalne tlenu jest obniżone, rzadziej chorują na cukrzycę w porównaniu z populacjami zamieszkującymi tereny nizinne. Mechanizm leżący u podstaw tego zjawiska pozostawał jednak niewyjaśniony.

Badacze z Gladstone Institutes wykazali obecnie, że w warunkach hipoksji erytrocyty działają jak swoisty „rezerwuar” glukozy, pochłaniając ją z krwiobiegu. Wyniki opublikowane w czasopiśmie Cell Metabolism pokazują, że krwinki czerwone potrafią przeprogramować swój metabolizm tak, aby intensywnie wychwytywać glukozę z osocza. Adaptacja ta zwiększa zdolność efektywnego oddawania tlenu tkankom w warunkach niedotlenienia, a jednocześnie prowadzi do obniżenia stężenia glukozy we krwi.

Jak podkreśla Isha Jain, dr, starsza autorka pracy oraz badaczka w Gladstone Institutes, Arc Institute i profesor biochemii na UC San Francisco, odkrycie to rozwiązuje wieloletnią zagadkę fizjologiczną. Erytrocyty stanowią dotąd niedoceniany kompartment metabolizmu glukozy, co może otworzyć nowe kierunki myślenia o kontroli glikemii.

Ukryty „pochłaniacz” glukozy

Zespół badawczy od lat analizował wpływ hipoksji na metabolizm ustroju. W poprzednich eksperymentach wykazano, że myszy oddychające powietrzem o obniżonej zawartości tlenu miały istotnie niższe stężenia glukozy we krwi. Oznaczało to przyspieszone wykorzystanie glukozy po spożyciu pokarmu — zjawisko charakterystyczne dla mniejszego ryzyka cukrzycy. Jednak klasyczne narządy metaboliczne, takie jak wątroba, mięśnie czy mózg, nie wyjaśniały obserwowanego „znikania” glukozy z krwiobiegu.

Zastosowanie zaawansowanych technik obrazowania pozwoliło zidentyfikować brakujący element — erytrocyty jako główny „glucose sink”, czyli strukturę intensywnie wychwytującą i zużywającą glukozę. Choć krwinki czerwone tradycyjnie uznawano za komórki o ograniczonym metabolizmie, dalsze badania potwierdziły ich istotną rolę w gospodarce węglowodanowej.

W warunkach hipoksji myszy nie tylko zwiększały produkcję erytrocytów, ale także każda pojedyncza krwinka wychwytywała więcej glukozy niż w normoksji. W celu wyjaśnienia molekularnych podstaw tego zjawiska zespół Jain współpracował z Angelo D’Alessandro, dr, z University of Colorado Anschutz Medical Campus, oraz Allanem Doctorem, MD, z University of Maryland, specjalistą w zakresie biologii erytrocytów.

Wykazano, że w niedotlenieniu glukoza w erytrocytach jest wykorzystywana do syntezy cząsteczki ułatwiającej oddawanie tlenu tkankom. W warunkach ograniczonej podaży tlenu mechanizm ten ma zasadnicze znaczenie adaptacyjne. Co istotne, efekt metaboliczny był znaczący — erytrocyty odpowiadały za istotną część całkowitego zużycia glukozy w organizmie, szczególnie w hipoksji.

Nowa koncepcja terapii cukrzycy

Badacze wykazali ponadto, że korzystne efekty przewlekłej hipoksji utrzymywały się przez tygodnie do miesięcy po powrocie zwierząt do warunków normoksji.

Przetestowano również HypoxyStat — związek opracowany w laboratorium Jain, którego działanie imituje efekt przebywania w warunkach obniżonego stężenia tlenu. Preparat zwiększa powinowactwo hemoglobiny do tlenu, ograniczając jego dostępność dla tkanek i w konsekwencji indukując odpowiedź adaptacyjną podobną do hipoksji. W modelach mysich cukrzycy lek całkowicie odwracał hiperglikemię, wykazując skuteczność przewyższającą stosowane obecnie terapie.

Odkrycie to może mieć implikacje nie tylko w diabetologii, ale również w fizjologii wysiłku czy w stanach patologicznej hipoksji, takich jak urazy wielonarządowe, w których zmiany w liczbie i metabolizmie erytrocytów mogą wpływać na dostępność glukozy i wydolność mięśni.

Badania nad systemową adaptacją organizmu do zmiennych warunków utlenowania tkanek są wciąż na wczesnym etapie. Jednak identyfikacja erytrocytów jako istotnego regulatora homeostazy glukozy otwiera perspektywę nowych strategii terapeutycznych, opartych na modulacji metabolizmu krwinek czerwonych.

Źródło: Cell Metabolism, Red Blood Cells Serve as a Primary Glucose Sink to Improve Glucose Tolerance at Altitude
DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cmet.2026.01.019