生活在高海拔地区似乎能预防糖尿病，科学家们终于发现了其中的原因。当氧气含量下降时，红细胞会切换到一种新的代谢模式，从血液中吸收大量葡萄糖。这有助于身体适应稀薄的空气，同时也能降低血糖水平。一种能够重现这种效应的药物逆转了小鼠的糖尿病，这预示着一种强有力的新治疗策略。
多年来，研究人员观察到，居住在高海拔、氧气稀少地区的人们患糖尿病的几率低于居住在海平面地区的人们。尽管这一趋势已被充分证实，但其背后的生物学机制尚不明确。
格莱斯顿研究所的科学家们现在表示，他们已经找到了原因。他们的研究表明，在低氧环境中，红细胞会开始从血液中吸收大量葡萄糖。实际上，在类似于世界最高峰的条件下，这些细胞就像糖海绵一样。
发表于《细胞代谢》杂志的研究团队发现，当氧气水平下降时，红细胞可以改变其代谢方式。这种转变使红细胞在高海拔地区能够更有效地向组织输送氧气。同时，它还能降低血液中的血糖水平，这或许可以解释糖尿病风险降低的原因。
据资深作者、加州大学旧金山分校 伊莎·贾恩博士称，该研究解决了生理学中一个长期存在的问题。
“红细胞代表着葡萄糖代谢中一个此前未被充分认识的隐秘环节，”贾恩说。“这项发现可能会为我们理解如何控制血糖开辟全新的途径。”
红细胞被认为是葡萄糖的吸收器
贾恩的实验室多年来一直致力于研究低氧症（即血液中氧气含量降低）及其对新陈代谢的影响。在早期的实验中，她的团队注意到，暴露于低氧空气中的小鼠血糖水平显著降低。这些动物进食后能迅速清除血液中的糖分，这通常与降低糖尿病风险相关。然而，当研究人员检查主要器官以确定葡萄糖的用途时，却未能找到明确的答案。
“当我们给缺氧的小鼠喂食糖分时，糖分几乎立刻就从它们的血液中消失了，”该研究的第一作者说。“我们检查了肌肉、大脑、肝脏——所有常见的疑似器官——但这些器官中的任何东西都无法解释所发生的事情。”
研究人员利用另一种成像方法发现，红细胞扮演着缺失的“葡萄糖储存库”的角色，这意味着它们能够从血液循环中吸收并利用大量的葡萄糖。这出乎意料，因为人们传统上认为红细胞仅仅是氧气载体。
后续的小鼠实验证实了这一发现。在低氧条件下，小鼠产生的红细胞总数更多，而且与正常氧水平下形成的细胞相比，每个红细胞吸收的葡萄糖也更多。
“最令我惊讶的是这种效应的程度，”达历山德罗说。“人们通常认为红细胞是被动的氧气载体。然而，我们发现它们可以消耗全身相当一部分葡萄糖，尤其是在缺氧的情况下。”
对糖尿病治疗的影响
研究人员还发现，小鼠恢复正常氧气水平后，长期缺氧带来的代谢益处可持续数周至数月。
随后，他们评估了HypoxyStat，这是Jain实验室近期研发的一种模拟低氧环境的药物。HypoxyStat以药片形式服用，其作用机制是使红细胞中的血红蛋白更紧密地结合氧气，从而限制输送到组织的氧气量。在糖尿病小鼠模型中，该药物完全逆转了高血糖，并且疗效优于现有疗法。
“这仅仅是个开始，”贾恩说。“关于整个身体如何适应氧气变化，以及我们如何利用这些机制来治疗一系列疾病，我们还有很多东西需要学习。”
