研究者らは長年、酸素が不足している高地に住んでいる人々は、海抜ゼロメートルの地域に住んでいる人々よりも糖尿病を発症する頻度が低い傾向があることを観察してきました。この傾向は十分に文書化されていますが、その背後にある生物学的説明は不明でした。
グラッドストン研究所の科学者たちは現在、その理由を特定したと述べている。彼らの研究は、低酸素環境では、赤血球が血流から大量のグルコースを吸収し始めることを示しています。実際、細胞は、世界で最も高い山で見られるものと同様の条件下でシュガースポンジのように機能します。
で発表された調査結果では 細胞の代謝研究チームは、酸素レベルが低下すると赤血球が代謝を変える可能性があることを実証しました。この変化により、細胞は高地で組織に酸素をより効率的に供給できるようになります。同時に、循環血糖値を低下させるため、糖尿病のリスクが軽減される可能性があります。
グラッドストンの研究者であり、アーク研究所の中心研究者であり、カリフォルニア大学サンフランシスコ校の生化学教授である主著者のイシャ・ジェイン博士によると、この研究は生理学における長年の疑問を解決したという。
「赤血球は、これまで評価されていなかったグルコース代謝の隠れた区画を表しています」とジェイン氏は言う。 「この発見は、血糖コントロールについて全く新しい考え方を開く可能性があります。」
赤血球がグルコースシンクとして特定される
ジェイン氏の研究室は、血液中の酸素レベルの低下を表す低酸素症と、それが代謝に及ぼす影響を研究することに何年も費やしてきた。以前の実験で、彼女のチームは、低酸素空気にさらされたマウスの血糖値が劇的に低下することに気づきました。動物は食後、血流から糖分を急速に除去したが、これは通常、糖尿病リスクの低下と関連している。しかし、研究者らがグルコースがどこで使われているかを調べるために主要臓器を調べたところ、明確な答えは見つからなかった。
「低酸素状態のマウスに砂糖を与えると、砂糖はほぼ即座に血流から消えました」と、ジェイン研究室の博士研究員であり、新しい研究の筆頭著者であるヨランダ・マルティ・マテオス博士は言う。 「私たちは筋肉、脳、肝臓など、よくある疑いのある部位をすべて調べましたが、これらの臓器には何が起こっているのか説明できませんでした。」
研究者らは、別のイメージング法を使用して、赤血球が不足している「グルコースシンク」として機能していること、つまり赤血球が循環から大量のグルコースを取り込んで使用していることを発見した。赤血球は伝統的に単純な酸素運搬体とみなされてきたため、これは予想外でした。
マウスでの追跡実験により、その発見が確認されました。低酸素条件下では、動物は全体的により多くの赤血球を生成し、個々の細胞は通常の酸素レベル下で形成された細胞と比較してより多くのグルコースを吸収しました。
この変化の背後にある分子の詳細を明らかにするために、ジェイン氏のグループは、コロラド大学アンシュッツメディカルキャンパスのアンジェロ・ダレッサンドロ博士、および赤血球生物学を長年研究してきたメリーランド大学のアラン博士と提携した。
彼らの研究は、酸素が制限されると、赤血球がグルコースを使用して、組織への酸素の放出を助ける分子を生成することを示しました。このプロセスは、酸素が不足している場合に特に重要になります。
「私が最も驚いたのは、その効果の大きさでした」とダレッサンドロは言います。 「赤血球は通常、受動的酸素の運搬体であると考えられています。しかし、特に低酸素状態では、赤血球が全身のグルコース消費のかなりの部分を占めている可能性があることがわかりました。」
糖尿病治療への影響
研究者らはまた、マウスを通常の酸素レベルに戻した後も、長期の低酸素状態による代謝上の利点が数週間から数か月間持続することを発見した。
次に、彼らは、ジェインの研究室で最近開発された、低酸素曝露を模倣する薬剤である HypoxyStat を評価しました。 HypoxyStat は錠剤として摂取され、赤血球内のヘモグロビンをより強く酸素と結合させ、組織に送達される量を制限することで作用します。糖尿病のマウスモデルでは、この薬は高血糖を完全に逆転させ、既存の治療法を上回りました。
「これは、ミトコンドリア疾患を超えた HypoxyStat の最初の用途の 1 つです」と Jain 氏は言います。 「これは、グルコースが減少するときに赤血球を補充するという、根本的に異なる方法で糖尿病治療を考える扉を開きます。」
この研究結果は糖尿病以外にも応用できる可能性がある。ダレッサンドロは、運動生理学と外傷後の病的低酸素症との潜在的な関連性を指摘しています。外傷は依然として若者の主な死因であり、赤血球の生成と代謝の変化はグルコースの利用可能性と筋肉のパフォーマンスに影響を与える可能性があります。
「これはほんの始まりにすぎません」とジェインは言う。 「体全体が酸素の変化にどのように適応するのか、そしてこれらのメカニズムをどのように活用してさまざまな症状を治療できるのかについては、まだ学ぶべきことがたくさんあります。」
研究の詳細と資金提供
「高地での耐糖能を改善するため、赤血球は主要なグルコースシンクとして機能する」と題されたこの研究は、2026年2月19日の『Cell Metabolism』誌に掲載された。著者には、Yolanda Martí-Mateos、Ayush D. Midha、Will R. Flanigan、Tej Joshi、Helen Huynh、Brandon R. Desousa、Skyler Y. Blume、Alan H. Baik、そしてグラッドストンのイシャ・ジェイン。ゾーレ・サファリ、スティーブン・ロジャース、メリーランド大学アラン博士。コロラド大学アンシュッツ校のショーン・ビバース氏、アーロン・V・イサイアン氏、アンジェロ・ダレッサンドロ氏。
資金は、国立衛生研究所 (DP5 DP5OD026398、R01 HL161071、R01 HL173540、R01HL146442、R01HL149714、DP5OD026398)、カリフォルニア再生医療研究所、Dave Wentz、ヒルブロム財団、および WM Keck Foundation によって提供されました。
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2026-02-21 13:45:00