Menschen in großen Höhen erkranken seltener an Diabetes. Forschende haben nun einen möglichen Mechanismus identifiziert: Rote Blutkörperchen nehmen unter Sauerstoffmangel vermehrt Glukose aus dem Blut auf. In Mausmodellen ließ sich dieser Effekt sogar therapeutisch nutzen. Das könnte neue Wege in der Diabetestherapie eröffnen.
Seit Jahren wurde beobachtet, dass Personen, die in großen Höhen mit niedriger Sauerstoffkonzentration leben, seltener an Diabetes erkranken als Menschen auf Meereshöhe. Der zugrunde liegende biologische Mechanismus war bislang jedoch unklar. Ein Forschungsteam der Gladstone Institutes untersuchte nun, wie sich Sauerstoffmangel, medizinisch als Hypoxie bezeichnet, auf den Glukosestoffwechsel auswirkt.
Erythrozyten als „Glukose-Verbraucher“
Die Ergebnisse, veröffentlicht im Journal Cell Metabolism, zeigen: Bei niedrigen Sauerstoffwerten verändern rote Blutkörperchen (Erythrozyten) ihren Stoffwechsel. Sie nehmen deutlich mehr Glukose aus dem Blut auf und fungieren gewissermaßen als „Glukose-Verbraucher“ („glucose sink“).
Die Wissenschaftler berichten, dass in Mausmodellen eine Hypoxie dazu führte, dass Glukose nach einer Mahlzeit rasch aus dem Blut verschwand. Überraschenderweise ließ sich dieser Effekt nicht durch eine erhöhte Aufnahme in klassischen Zielorganen wie Leber, Muskel oder Gehirn erklären. Erst spezielle Analysen zeigten, dass die roten Blutkörperchen selbst große Mengen Glukose aufnahmen.
Unter Sauerstoffmangel wurden zudem insgesamt mehr rote Blutkörperchen gebildet, und jede einzelne Zelle absorbierte mehr Glukose als unter normalen Bedingungen.
Molekularer Mechanismus
Bei Sauerstoffknappheit nutzen rote Blutkörperchen Glukose zur Bildung eines speziellen Moleküls, das die Sauerstoffabgabe an das Gewebe erleichtert. Dieser Prozess ist besonders relevant, wenn Sauerstoff nur begrenzt verfügbar ist.
Die Forschenden beschreiben rote Blutkörperchen damit nicht mehr nur als passive Sauerstofftransporter, sondern als aktive Akteure im Glukosestoffwechsel. Der beobachtete Effekt war ausgeprägt und trug erheblich zum gesamten Glukoseverbrauch des Organismus bei.
Therapeutisches Potenzial
Die metabolischen Effekte hielten bei Mäusen noch Wochen bis Monate nach Rückkehr zu normalen Sauerstoffbedingungen an.
Zudem testete das Team ein in der Arbeitsgruppe entwickeltes Medikament namens HypoxyStat. Dieses Präparat simuliert die Effekte einer Hypoxie, indem es die Sauerstoffbindung des Hämoglobins verstärkt und so die Sauerstoffabgabe ins Gewebe reduziert. In Mausmodellen mit Diabetes normalisierte HypoxyStat die Blutzuckerwerte vollständig und zeigte stärkere Effekte als bestehende Therapien. Die Forschenden sehen darin einen möglichen neuen Ansatz zur Blutzuckerkontrolle, indem gezielt rote Blutkörperchen als „Glukose-Verbraucher“ genutzt werden.
Die Studie mit dem Titel „Red Blood Cells Serve as a Primary Glucose Sink to Improve Glucose Tolerance at Altitude“ wurde im Journal Cell Metabolism veröffentlicht.