Хипоксичните състояния карат червените кръвни клетки да абсорбират и използват повече глюкоза, намалявайки кръвната захар. Това може да бъде потенциална терапия за контрол на диабета.
По света повече от два милиона души живеят на надморска височина от 4500 метра или повече – над половината от височината на връх Еверест. Въпреки че свежият планински въздух може да е без замърсяване, той също така съдържа значително по-ниски нива на кислород в сравнение с тези на морското равнище.
За да изследва как подобни хипоксични условия влияят на бозайниците, Иша Джайн (Isha Jain), биохимик в Института Гладстон, използва моделни животни мишки. През 2023 г. Джайн и нейният екип откриват, че мишките пренастройват метаболизма си, което води до намаляване на кръвната захар, когато са изложени на хипоксия. Епидемиологичните данни разкриват подобна закономерност: Хората, живеещи дори на скромна надморска височина, имат по-ниска кръвна захар, по-добър глюкозен толеранс и намален риск от диабет.
Сега Джейн и нейният екип откриват, че червените кръвни клетки при животни, изложени на хипоксия, абсорбират и използват глюкоза от кръвта, намалявайки нивата на циркулиращата молекула. Техните открития, публикувани в Cell Metabolism, насочват вниманието към еритроцитите като регулатори на глюкозния метаболизъм, предлагайки потенциални терапевтични подходи за хипергликемични нарушения като диабет.
Джейн и нейният екип започват с тестване на нивата на глюкоза при мишки, отглеждани при различни концентрации на кислород. В сравнение с мишки, изложени на нормални нива на кислород (нормоксия), тези в хипоксични условия показват намалена кръвна захар и подобрен глюкозен толеранс. PET сканиранията за проследяване на маркираната глюкоза разкриват, че вътрешните органи не абсорбират повече глюкоза при хипоксичните животни, което показва, че нещо друго е поемало глюкоза по време на хипоксията.
Изследователите предполагат, че еритроцитите играят роля, тъй като хипоксията увеличава изобилието на тези клетки, което също показва повишено разграждане на глюкозата чрез гликолитичния път при тези условия. Джейн и нейният екип трансфузирали еритроцити от мишки, отглеждани при различни нива на кислород, на реципиентни мишки, поддържани при нормални нива на кислород. Мишките, получавали хипоксични еритроцити, показват намалена кръвна захар, което означава, че еритроцитите регулират индуцираните от хипоксията нива на глюкоза.
За да проверят дали еритроцитите от хипоксични мишки абсорбират повече глюкоза, Джейн и нейният екип инжектират белязана глюкоза в мишките. Проследяването на маркера разкрива, че глюкозата се натрупва в еритроцитите по-бързо при хипоксични мишки в сравнение с тези, отглеждани при нормални концентрации на кислород.
След това изследователите се опитали да разберат как кислородният стрес променя метаболизма на глюкозата. Други учени преди това са предположили, че по време на нормоксия гликолитичните ензими се секвестират в мембраните на еритроцитите, намалявайки гликолизата. Спадът в нивата на кислород задейства дезоксихемоглобина да достигне до мембраната на еритроцитите и да измести гликолитичните ензими там, освобождавайки ензимите в цитозола, за да стимулира гликолизата.
В съответствие с това, Джайн и нейният екип наблюдават, че глицералдехид-3-фосфат дехидрогеназата (GAPDH), ключов гликолитичен ензим, се локализира в клетъчната мембрана в култивирани нормоксични еритроцити, докато хипоксията го преразпределя в цитозола - водната, гелообразна течност, която изпълва клетките с изключение на ядрото и органелите.
Накрая, изследователите изследват терапевтичния потенциал на своите открития.
Излагането на диабетни мишки на хипоксични условия намалило хипергликемията им и възстановило нарушената глюкозна толерантност. Те също така третирали животните с HypoxyStat, нискомолекулно съединение, разработено от тях за фармакологично индуциране на хипоксия.
Контролните третирани животни на диета с високо съдържание на мазнини развили хипергликемия, докато тези, третирани с HypoxyStat, не развили висока кръвна захар въпреки консумацията на диета с високо съдържание на мазнини, което предполага, че терапията с хипоксия може да помогне за борба със затлъстяването и хипергликемията, предизвикани от диетата.
Справка:
- Tremblay JC, Ainslie PN. Global and country-level estimates of human population at high altitude. Proc Natl Acad Sci USA. 2021;118(18):e2102463118.
- Midha AD, et al. Organ-specific fuel rewiring in acute and chronic hypoxia redistributes glucose and fatty acid metabolism. Cell Metab. 2023;35(3):504-516.e5.
- Woolcott OO, et al. Inverse association between diabetes and altitude: A cross-sectional study in the adult population of the United States. Obesity. 2014;22(9):2080-2090.
- Martí-Mateos Y, et al. Red blood cells serve as a primary glucose sink to improve glucose tolerance at altitude. Cell Metab. 2026.
- Blume SY, et al. HypoxyStat, a small-molecule form of hypoxia therapy that increases oxygen-hemoglobin affinity. Cell. 2025;188(6):1580-1588.e11.
Източник: Hypoxia Therapy May Help Control Diabetes, Preclinical Study Suggests, Sneha Khedkar, The Scientist
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
"Ад" на Данте описва удар на астероид 500 години преди съвременната наука
10-годишно момиче открива рядък мексикански аксолотъл. Какво знаем за тези животни
Хората с тъмни черти на характера са естествено склонни към лидерски роли, установява ново проучване
Хората с тъмни черти на характера са естествено склонни към лидерски роли, установява ново проучване