يبدو أن العيش على ارتفاعات عالية يحمي من الإصابة بمرض السكري، وقد اكتشف العلماء السبب أخيرًا. عندما تنخفض مستويات الأكسجين، تتحول خلايا الدم الحمراء إلى وضع استقلابي جديد وتمتص كميات كبيرة من الجلوكوز من الدم.
وهذا يساعد الجسم على التعامل مع الهواء وفي نفس الوقت يخفض مستويات السكر في الدم. وقد أدى الدواء الذي يعيد خلق هذا التأثير إلى عكس مرض السكري لدى الفئران، مما يشير إلى استراتيجية علاجية جديدة قوية.
لسنوات عديدة، لاحظ الباحثون أن الأشخاص الذين يعيشون على ارتفاعات عالية، حيث يندر الأكسجين، يميلون إلى الإصابة بمرض السكري بشكل أقل من أولئك الذين يعيشون على مستوى سطح البحر. وعلى الرغم من أن هذا الاتجاه كان موثقًا جيدًا، إلا أن التفسير البيولوجي وراءه لم يكن واضحًا.
يقول العلماء في معاهد جلادستون الآن أنهم حددوا السبب. وتظهر أبحاثهم أنه في البيئات منخفضة الأكسجين، تبدأ خلايا الدم الحمراء في امتصاص كميات كبيرة من الجلوكوز من مجرى الدم.
في الواقع، تعمل الخلايا مثل إسفنجة السكر في ظروف مشابهة لتلك الموجودة في أعلى جبال العالم.
وفي النتائج المنشورة في مجلة Cell Metabolism، أظهر الفريق أن خلايا الدم الحمراء يمكن أن تغير عملية التمثيل الغذائي عندما تنخفض مستويات الأكسجين.
يسمح هذا التغيير للخلايا بتوصيل الأكسجين إلى الأنسجة بشكل أكثر كفاءة على ارتفاعات عالية. وفي الوقت نفسه، فإنه يقلل من نسبة السكر في الدم، مما يقدم تفسيرا محتملا لانخفاض خطر الإصابة بمرض السكري.
وفقًا للمؤلفة الرئيسية إيشا جاين، الحاصلة على دكتوراه، والباحثة في جلادستون، والباحثة الرئيسية في معهد آرك وأستاذة الكيمياء الحيوية في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو، فإن الدراسة تحل سؤالًا طويل الأمد في علم وظائف الأعضاء.
يقول جين: “تمثل خلايا الدم الحمراء جزءًا مخفيًا من استقلاب الجلوكوز الذي لم يتم تقديره حتى الآن. وهذا الاكتشاف يمكن أن يفتح طرقًا جديدة تمامًا للتفكير في التحكم في نسبة السكر في الدم”.
تم تحديد خلايا الدم الحمراء على أنها بالوعة الجلوكوز
أمضى مختبر جين سنوات في دراسة نقص الأكسجة، وهو مصطلح يشير إلى انخفاض مستويات الأكسجين في الدم، وتأثيراته على عملية التمثيل الغذائي. وفي تجارب سابقة، لاحظ فريقه أن الفئران التي تعرضت لهواء منخفض الأكسجين انخفضت لديها مستويات الجلوكوز في الدم بشكل كبير.
وسرعان ما قامت الحيوانات بإزالة السكر من مجرى الدم بعد تناول الطعام، وهو ما يرتبط عمومًا بانخفاض خطر الإصابة بمرض السكري. ومع ذلك، عندما فحص الباحثون الأعضاء الرئيسية لتحديد مكان استخدام الجلوكوز، لم يجدوا إجابة واضحة.
تقول يولاندا مارتي ماتيوس، دكتوراه، باحثة ما بعد الدكتوراه في مختبر جاين والمؤلفة الأولى للدراسة الجديدة: “عندما أعطينا السكر للفئران التي تعاني من نقص الأكسجة، اختفى من مجرى الدم على الفور تقريبًا”. “لقد نظرنا إلى العضلات والدماغ والكبد، وجميع المشتبه بهم المعتادين، ولكن لا شيء في هذه الأعضاء يمكن أن يفسر ما كان يحدث.”
وباستخدام طريقة تصوير مختلفة، وجد الباحثون أن خلايا الدم الحمراء كانت بمثابة “حوض الجلوكوز” المفقود، مما يعني أنها كانت تمتص وتستخدم كميات كبيرة من الجلوكوز من الدورة الدموية.
وكان هذا غير متوقع لأن خلايا الدم الحمراء تعتبر تقليديا حاملة للأكسجين البسيط.
وأكدت التجارب اللاحقة على الفئران هذه النتيجة. في ظل ظروف انخفاض الأكسجين، أنتجت الحيوانات المزيد من خلايا الدم الحمراء بشكل عام واستهلكت كل خلية على حدة كمية أكبر من الجلوكوز مقارنة بالخلايا المتكونة تحت مستويات الأكسجين الطبيعية.
للكشف عن التفاصيل الجزيئية وراء هذا التغيير، تعاونت مجموعة جاين مع أنجيلو داليساندرو، دكتوراه، من الحرم الطبي بجامعة كولورادو أنشوتز، وألان دكتور، دكتوراه في الطب، من جامعة ميريلاند، الذي درس منذ فترة طويلة بيولوجيا خلايا الدم الحمراء.
وأظهر عملهم أنه عندما يكون الأكسجين محدودا، تستخدم خلايا الدم الحمراء الجلوكوز لتوليد جزيء يساعد على توصيل الأكسجين إلى الأنسجة. تصبح هذه العملية ذات أهمية خاصة عندما يكون هناك نقص في الأكسجين.
يقول داليساندرو: “أكثر ما أدهشني هو حجم التأثير”. “يُعتقد عمومًا أن خلايا الدم الحمراء هي حاملات أكسجين سلبية. ومع ذلك، وجدنا أنها يمكن أن تمثل جزءًا كبيرًا من استهلاك الجلوكوز في الجسم بالكامل، خاصة في ظل ظروف نقص الأكسجة.”
الآثار المترتبة على علاج مرض السكري
ووجد الباحثون أيضًا أن الفوائد الأيضية لنقص الأكسجة لفترة طويلة استمرت لأسابيع أو أشهر بعد أن استعادت الفئران مستويات الأكسجين الطبيعية.
ثم قاموا بتقييم HypoxyStat، وهو دواء تم تطويره مؤخرًا في مختبر جاين ويحاكي التعرض المنخفض للأكسجين. يتم تناول HypoxyStat في شكل حبوب ويعمل عن طريق جعل الهيموجلوبين الموجود في خلايا الدم الحمراء يرتبط بشكل أكثر إحكامًا بالأكسجين، مما يحد من الكمية التي تصل إلى الأنسجة. وفي نماذج الفئران المصابة بداء السكري، نجح الدواء في عكس مستويات السكر في الدم المرتفعة تمامًا وتفوق على العلاجات الحالية.
يقول جين: “هذا هو أحد الاستخدامات الأولى لـ HypoxyStat خارج نطاق مرض الميتوكوندريا”. “إنه يفتح الباب أمام التفكير في علاج مرض السكري بطريقة مختلفة جذريا: عن طريق تجنيد خلايا الدم الحمراء عندما يغرق الجلوكوز.”
وقد تنطبق النتائج أيضًا على ما هو أبعد من مرض السكري. يشير داليساندرو إلى الأهمية المحتملة لممارسة علم وظائف الأعضاء ونقص الأكسجة المرضي بعد الإصابة المؤلمة. تظل الصدمة سببًا رئيسيًا للوفاة بين الشباب، وقد تؤثر التغيرات في إنتاج خلايا الدم الحمراء والتمثيل الغذائي على توافر الجلوكوز وأداء العضلات.
يقول جاين: “هذه مجرد البداية. لا يزال هناك الكثير لنتعلمه حول كيفية تكيف الجسم بأكمله مع التغيرات في الأكسجين وكيف يمكننا تسخير هذه الآليات لعلاج مجموعة متنوعة من الحالات”.
تأتي هذه القصة من موجز مشترك من وكالات خارجية. لا يتحمل Mid-day أي مسؤولية عن موثوقية النص وموثوقيته وبياناته. تحتفظ Mid-day Management/mid-day.com بالحق الحصري في تغيير أو حذف أو حذف (دون إشعار) المحتوى وفقًا لتقديرها الخاص لأي سبب من الأسباب.
