Жизнь на высоте и меньше диабета: эритроциты как «поглотители глюкозы»

Почему эта новость важна

Уже много лет известен любопытный факт: люди, живущие на большой высоте — в Тибете, Андах или высокогорных районах США, — как правило, имеют более низкий уровень гликемии (сахара в крови) и реже болеют диабетом, чем те, кто живёт у моря. Наблюдение существовало, однако чёткого объяснения не было. Новое исследование предлагает неожиданный ответ, и главным героем оказывается клетка, которой почти никогда не уделяли внимания в контексте метаболизма сахара: эритроцит.

Давнее наблюдение без чёткого объяснения

Когда человек проводит несколько дней на большой высоте, количество эритроцитов значительно возрастает; при выраженной гипоксии (сниженном поступлении кислорода) оно может даже удвоиться. Это способ организма компенсировать нехватку кислорода: большее число эритроцитов доставляет больше кислорода к тканям. Такой адаптационный феномен хорошо известен. Непонятным оставалось другое: почему при этом у жителей высокогорья постоянно наблюдается более низкая гликемия — явление, которое также отмечается преходяще у тех, кто проводит несколько недель на высоте свыше 2 500 метров.

Ключевой эксперимент: сахар исчезал «почти мгновенно»

«Когда мы вводили сахар мышам в условиях гипоксии, он исчезал из кровотока почти мгновенно», — объясняет Йоланда Марти-Матеос, первый автор исследования, опубликованного в журнале Cell Metabolism. «Мы изучили мышцы и различные органы, но ничто не объясняло происходящего. К тому же это внезапное исчезновение было независимым от инсулина — гормона, который традиционно регулирует гликемию». Этот момент важен: инсулин является классическим путём снижения сахара, поэтому механизм, действующий без него, особенно примечателен.

Эритроциты — неожиданные регуляторы

Исследователи из Gladstone Institutes и Arc Institute (США) заподозрили в этом сами эритроциты. «Их никогда не рассматривали как регуляторы гомеостаза глюкозы. Они состоят преимущественно из гемоглобина, лишены ядра и митохондрий, а потому располагают относительно небольшим числом известных механизмов регуляции собственного метаболизма», — отмечает Марти-Матеос.

Для проверки этой смелой гипотезы были поставлены два взаимодополняющих эксперимента. С одной стороны, прирост эритроцитов в условиях гипоксии предотвращали с помощью кровопусканий: гликемия нормализовалась. С другой стороны, мышам с нормальным уровнем оксигенации переливали «лишние» эритроциты: этого оказалось достаточно, чтобы снизить гликемию. Результаты продемонстрировали, что эритроциты являются необходимым и достаточным условием для объяснения внезапного падения сахара в крови.

«Поглотитель глюкозы»: больше транспортёров GLUT-1

Чтобы проследить путь сахара внутри эритроцита, биологи ввели «меченые» молекулы глюкозы и в режиме реального времени отслеживали их с помощью масс-спектрометрии. Выяснилось, что эритроциты действуют как настоящий «поглотитель глюкозы», поглощая сахар из крови.

Однако для проникновения в клетку сахару необходима «дверь» — транспортёр глюкозы GLUT-1. И здесь последовал ещё один сюрприз: в условиях гипоксии не только появляется больше эритроцитов, но и каждый новообразованный несёт больше транспортёров GLUT-1. Оказавшись внутри, глюкоза значительно быстрее превращается в 2,3-DPG (2,3-дифосфоглицерат) — молекулу, которая связывается с гемоглобином и помогает ему высвобождать кислород в ткани. Иными словами, именно то, что нужно организму на высоте. Один и тот же механизм решает сразу две задачи: улучшает транспорт кислорода и снижает гликемию.

Механизм, сохранившийся и у человека

«Этот регуляторный механизм наблюдался у мышей, но также и в эритроцитах человека, что свидетельствует о его сохранении у разных видов в ходе эволюции», — комментирует Марти-Матеос. Этот факт существен: он повышает правдоподобность того, что наблюдаемое в лаборатории имеет значение для нашей собственной физиологии.

Новые пути лечения диабета?

«Это открытие открывает дверь к принципиально иному подходу к лечению диабета — с задействованием эритроцитов», — подчёркивает Иша Джейн, соавтор работы. У мышей, служивших моделями диабета 1-го и 2-го типа, воздействие низкой концентрацией кислорода обращало гипергликемию вспять, а переливания эритроцитов также позволяли снизить уровень сахара. Главная задача, признают авторы, — найти способ усилить способность эритроцитов выводить сахар из крови без чрезмерного увеличения их числа.

Почему осторожность обязательна

Необходимо чётко обозначить: это не лечение, и данное открытие не следует расценивать как призыв «искать высоту» или намеренно подвергаться воздействию низкого кислорода ради снижения сахара. Увеличение числа эритроцитов не безопасно: оно может сгущать кровь и повышать риск тромбоза, помимо прочих осложнений. Подъём на большую высоту сопряжён и с собственными рисками (горная болезнь). Ценность исследования — в открытии нового направления для научного поиска, а не в предоставлении готового рецепта.

Анализ Clínica Valorian

Нам эта работа представляется изящной, поскольку меняет точку зрения: десятилетиями всё повествование о сахаре в крови вращалось вокруг поджелудочной железы и инсулина. Здесь появляется неожиданный участник — эритроцит, — способный регулировать гликемию совершенно иным путём. Это хорошее напоминание о том, что физиология по-прежнему хранит сюрпризы и что адаптация человеческого организма к экстремальным условиям (таким как высокогорье) может многому нас научить в отношении болезней.

Тем не менее мы остаёмся реалистами: блестящий механизм, выявленный у мышей, не равнозначен терапии у людей, а путь от лаборатории до клиники, как правило, долог. Тем временем то, что действительно защищает от диабета 2-го типа, по-прежнему известно и доступно каждому: сбалансированное питание, регулярная физическая активность, полноценный сон и врачебный контроль при наличии факторов риска. Наука движется вперёд; основы не меняются.