多年來，研究人員觀察到，居住在高海拔、氧氣稀少地區的人們罹患糖尿病的次數低於居住在海平面地區的人們。儘管這一趨勢已被充分證實，但背後的生物學機制尚不清楚。
格萊斯頓研究所的科學家現在表示，他們已經找到了原因。他們的研究證明，在低氧環境中，紅血球會開始從血液中吸收大量葡萄糖。實際上，在類似世界最高峰的條件下，這些細胞就像糖海綿一樣。
發表於《細胞代謝》雜誌的研究團隊發現，當氧氣濃度下降時，紅血球可以改變其代謝方式。這種轉變使紅血球在高海拔地區能夠更有效地向組織輸送氧氣。同時，它也能降低血液中的血糖濃度，這或許可以解釋糖尿病風險降低的原因。
據資深作者、格拉德斯通研究員、Arc研究所核心研究員、加州大學舊金山分校生物化學教授伊莎·賈恩博士稱，該研究解決了生理學中一個長期存在的問題。
「紅血球代表葡萄糖代謝中一個先前未被充分認識的隱密環節，」賈恩說。 “這項發現可能會為我們理解如何控制血糖開闢全新的途徑。”
紅血球被認為是葡萄糖的吸收器
賈恩的實驗室多年來一直致力於研究低氧症（即血液中氧氣含量降低）及其對新陳代謝的影響。在早期的實驗中，她的團隊注意到，暴露於低氧空氣中的小鼠血糖值顯著降低。這些動物在進食後能迅速清除血液中的糖分，通常與降低糖尿病風險有關。然而，當研究人員檢查主要器官以確定葡萄糖的用途時，卻未能找到明確的答案。
「當我們給缺氧的小鼠餵食糖分時，糖分幾乎立刻就從它們的血液中消失了，」該研究的第一作者、Jain實驗室的博士後研究員Yolanda Martí-Mateos博士說。 “我們檢查了肌肉、大腦、肝臟——所有常見的疑似器官——但這些器官中的任何東西都無法解釋所發生的事情。”
研究人員利用另一種成像方法發現，紅血球扮演著缺失的「葡萄糖儲存庫」的角色，這意味著它們能夠從血液循環中吸收並利用大量的葡萄糖。這出乎意料，因為人們傳統上認為紅血球只是氧氣載體。
後續的小鼠實驗證實了這項發現。在低氧條件下，小鼠產生的紅血球總數更多，而且與正常氧濃度下形成的細胞相比，每個紅血球吸收的葡萄糖也更多。
為了揭示這種轉變背後的分子細節，Jain 的研究小組與科羅拉多大學安舒茨醫學院的 Angelo D'Alessandro 博士以及長期研究紅血球生物學的馬裡蘭大學的 Allan Doctor 醫學博士合作。
他們的研究發現，當氧氣供應不足時，紅血球會利用葡萄糖產生一種分子，有助於將氧氣釋放到組織中。當氧氣供應短缺時，這個過程尤其重要。
「最令我驚訝的是這種效應的程度，」達歷山德羅說。 “人們通常認為紅血球是被動的氧氣載體。然而，我們發現它們可以消耗全身相當一部分葡萄糖，尤其是在缺氧的情況下。”
對糖尿病治療的影響
研究人員還發現，小鼠恢復正常氧氣濃度後，長期缺氧帶來的代謝益處可以持續數週至數月。
隨後，他們評估了HypoxyStat，這是Jain實驗室近期研發的模擬低氧環境的藥物。 HypoxyStat以藥片形式服用，其作用機制是使紅血球中的血紅蛋白更緊密地結合氧氣，從而限制輸送到組織的氧氣量。在糖尿病小鼠模型中，該藥物完全逆轉了高血糖，且療效優於現有療法。
「這是HypoxyStat在治療粒線體疾病之外的首批應用之一，」Jain說。 “它為我們提供了一種從根本上不同的糖尿病治療思路——通過在葡萄糖下降時聚集紅血球。”
這些發現可能不僅適用於糖尿病患者。 D'Alessandro 指出，這些發現可能與運動生理學以及創傷後病理性缺氧有關。創傷仍然是年輕人死亡的主要原因之一，而紅血球生成和代謝的變化可能會影響葡萄糖的利用和肌肉功能。
「這只是個開始，」賈恩說。 “關於整個身體如何適應氧氣變化，以及我們如何利用這些機制來治療一系列疾病，我們還有很多東西需要學習。”
這項名為「紅血球作為主要的葡萄糖儲存庫，可改善高海拔地區的葡萄糖耐受性」的研究於2026年2月19日發表在《細胞代謝》雜誌上。
參考文獻:
