מדענים יודעים זה מכבר שלאנשים החיים בגובה רב, שבהם רמות החמצן נמוכות, יש שיעור נמוך יותר של סוכרת מאשר אנשים החיים קרוב יותר לגובה פני הים. אבל מנגנון ההגנה הזה נשאר בגדר תעלומה.
כעת, חוקרים במכוני גלדסטון הסבירו את שורשי התופעה, וגילו שכדוריות דם אדומות פועלות כספוגיות גלוקוז בתנאים דלי חמצן כמו אלו שנמצאים על פסגות ההרים הגבוהות בעולם.
במחקר חדש בכתב העת מטבוליזם של תאיםהצוות הראה כיצד תאי דם אדומים יכולים לשנות את חילוף החומרים שלהם כדי לספוג סוכר מזרם הדם. בגובה רב, הסתגלות זו מזיקה את יכולת התאים לספק חמצן ביעילות רבה יותר לרקמות בכל הגוף, אך יש לה גם תופעת לוואי מועילה של הורדת רמות הסוכר בדם.
הממצאים פותרים חידה ארוכת שנים בפיזיולוגיה, אומרת חוקר גלדסטון אשה ג'יין, דוקטורט, הכותבת הבכירה של המחקר.
תאי דם אדומים מייצגים תא נסתר של חילוף החומרים של גלוקוז שלא הוערך עד כה. הגילוי הזה יכול לפתוח דרכים חדשות לגמרי לחשוב על שליטה ברמת הסוכר בדם".
אישה ג'יין, דוקטורט, חוקרת ליבה במכון ארק ופרופסור לביוכימיה, UC San Francisco
כיור הגלוקוז הנסתר
ג'יין בילה שנים בבדיקה כיצד רמות נמוכות של חמצן בדם, הנקראות היפוקסיה, משפיעות על הבריאות ועל חילוף החומרים. במהלך מחקר קודם, הצוות שלה שם לב שלעכברים הנושמים אוויר דל חמצן היו רמות גלוקוז בדם נמוכות באופן דרמטי מהרגיל. פירוש הדבר שהחיות השתמשו במהירות בגלוקוז לאחר שאכלו – סימן היכר של סיכון נמוך יותר לסוכרת. אבל כשהחוקרים השתמשו בהדמיה כדי לעקוב לאן הולך הגלוקוז, איברים מרכזיים לא יכלו להסביר זאת.
"כאשר נתנו סוכר לעכברים בהיפוקסיה, הוא נעלם מזרם הדם שלהם כמעט מיידית", אומרת יולנדה מרטי-מטאוס, PhD, פוסט-דוקטורנט במעבדה של ג'יין והמחברת הראשונה של המחקר החדש. "הסתכלנו על שרירים, מוח, כבד – כל החשודים הרגילים – אבל שום דבר באיברים האלה לא יכול להסביר מה קורה".
באמצעות טכניקת הדמיה אחרת, הצוות חשף כי תאי דם אדומים הם "כיור הגלוקוז" החסר – מונח המשמש לתיאור כל דבר שנכנס ומשתמש בהרבה גלוקוז מזרם הדם. התאים, לאחר שנחשבו זמן רב לפשוטים מבחינה מטבולית, נראו כמו מועמדים לא סבירים.
אבל ניסויים נוספים בעכברים אישרו שתאי דם אדומים אכן סופגים את הגלוקוז. בתנאים של רמת חמצן נמוכה, עכברים לא רק ייצרו משמעותית יותר תאי דם אדומים, אלא כל תא לקח יותר גלוקוז מאשר תאי דם אדומים שנוצרו בחמצן תקין.
כדי להבין את המנגנונים המולקולריים של תצפית זו, הצוות של ג'יין שיתף פעולה עם אנג'לו ד'אלסנדרו, דוקטור, מהקמפוס הרפואי של אוניברסיטת קולורדו, ואלן דוקטור, MD, מאוניברסיטת מרילנד. שחקר זמן רב את תפקוד תאי הדם האדומים.
החוקרים הראו כיצד, בתנאים של רמת חמצן נמוכה, גלוקוז משמש את תאי הדם האדומים לייצור מולקולה המסייעת לתאים לשחרר חמצן לרקמות – דבר שדרוש עודף כאשר החמצן דל.
"מה שהכי הפתיע אותי היה גודל האפקט", אומר ד'אלסנדרו. "תאי דם אדומים נחשבים בדרך כלל לנשאי חמצן פסיביים. עם זאת, מצאנו שהם יכולים להסביר חלק ניכר מצריכת הגלוקוז בכל הגוף, במיוחד תחת היפוקסיה."
דרך חדשה לטיפול בסוכרת
המדענים המשיכו והראו כי היתרונות של היפוקסיה כרונית נמשכו במשך שבועות עד חודשים לאחר שעכברים חזרו לרמות חמצן נורמליות.
הם גם בדקו את HypoxyStat, תרופה שפותחה לאחרונה במעבדה של ג'יין כדי לחקות את ההשפעות של אוויר דל חמצן. HypoxyStat הוא גלולה הפועלת בכך שההמוגלובין בתאי הדם האדומים יתפס חזק יותר בחמצן, ומונע ממנו להגיע לרקמות. התרופה הפכה לחלוטין את רמת הסוכר הגבוהה בדם בדגמי עכברים של סוכרת, ועבדה אפילו טוב יותר מהתרופות הקיימות.
"זהו אחד השימושים הראשונים ב-HypoxyStat מעבר למחלת המיטוכונדריה", אומר ג'יין. "זה פותח את הדלת לחשיבה על טיפול בסוכרת בצורה שונה מהותית – על ידי גיוס תאי דם אדומים כשגלוקוז שוקע."
הממצאים עשויים להרחיב מעבר לסוכרת ועד לפעילות גופנית או היפוקסיה פתולוגית לאחר פציעה טראומטית, מציין ד'אלסנדרו, כאשר טראומה נותרה גורם מוביל לתמותה באוכלוסיות צעירות יותר ושינויים ברמות תאי הדם האדומים ובמטבוליזם עשויים להשפיע על זמינות הגלוקוז וביצועי השרירים.
"זו רק ההתחלה", אומר ג'יין. "יש עדיין כל כך הרבה מה ללמוד על איך הגוף כולו מסתגל לשינויים בחמצן, וכיצד נוכל למנף את המנגנונים האלה לטיפול במגוון מצבים."
