Rote Blutkörperchen wirken in großer Höhe als Glukose-Schwämme – und senken das Diabetesrisiko

Wissenschaftler haben erklärt, warum Menschen, die in großen Höhen leben, niedrigere Diabetesraten aufweisen als Menschen auf Meereshöhe: Sie entdeckten, dass rote Blutkörperchen unter sauerstoffarmen Bedingungen als Glukose-Schwämme fungieren. Die in der Fachzeitschrift Cell Metabolism im Jahr 2026 veröffentlichten Ergebnisse zeigen einen bislang unterschätzten Mechanismus des Glukosestoffwechsels.

Forschende der Gladstone Institutes in San Francisco zeigten, wie rote Blutkörperchen ihren Stoffwechsel so umstellen können, dass sie Zucker aus dem Blut aufnehmen. In großer Höhe unterstützt diese Anpassung die Zellen dabei, Sauerstoff effizienter in Gewebe im gesamten Körper zu transportieren – sie hat jedoch zugleich den vorteilhaften Nebeneffekt, den Blutzuckerspiegel zu senken.

„Rote Blutkörperchen stellen ein verborgenes Kompartiment des Glukosestoffwechsels dar, das bislang nicht erkannt wurde“, sagte die leitende Autorin Isha Jain, Gladstone-Wissenschaftlerin und Professorin für Biochemie an der UC San Francisco. „Diese Entdeckung könnte völlig neue Wege eröffnen, über die Kontrolle des Blutzuckers nachzudenken.“

Die Arbeit baut auf etablierten Beobachtungen einer geringeren Diabetesinzidenz in großer Höhe auf. Eine frühere Studie mit über 285.000 Erwachsenen in den USA ergab, dass Menschen, die in großen Höhen (1.500–3.500 Meter) leben, deutlich seltener an Diabetes erkranken als Menschen auf Meereshöhe – selbst nach Adjustierung für Faktoren wie Ernährung, Alter und Ethnie. Zwischen den 1920er- und 1940er-Jahren beobachtete das Harvard Fatigue Laboratory eine verbesserte Glukosetoleranz bei gesunden Freiwilligen, die in die chilenischen Anden in Höhen von bis zu 6.000 Metern gebracht wurden.

In früheren Experimenten fiel den Forschenden auf, dass Mäuse, die sauerstoffarme Luft einatmeten, dramatisch niedrigere Blutzuckerwerte als gewöhnlich aufwiesen. Gab man den Mäusen unter Hypoxie Zucker, verschwand dieser nahezu sofort aus dem Blutkreislauf. „Wir haben Muskel, Gehirn, Leber – alle üblichen Verdächtigen – untersucht, aber nichts in diesen Organen konnte erklären, was geschah“, sagte Yolanda Martí-Mateos, Postdoktorandin in Jains Labor und Erstautorin der Studie.

Mithilfe von PET/CT-Bildgebung zeigte das Team, dass rote Blutkörperchen die fehlende „Glukose-Senke“ waren. Unter sauerstoffarmen Bedingungen produzierten Mäuse nicht nur deutlich mehr rote Blutkörperchen, sondern jede einzelne Zelle nahm zudem mehr Glukose auf als rote Blutkörperchen unter normaler Sauerstoffversorgung. Eine Manipulation der RBC-Zahl veränderte den Blutzucker direkt, wodurch die Forschenden hypoxieinduzierte RBCs als primäre Glukose-Senke identifizierten.

Die Forschenden zeigten, dass Glukose unter sauerstoffarmen Bedingungen von roten Blutkörperchen genutzt wird, um ein Molekül herzustellen, das Zellen dabei hilft, Sauerstoff an Gewebe abzugeben – etwas, das in erhöhter Menge benötigt wird, wenn Sauerstoff knapp ist. „Am meisten hat mich das Ausmaß des Effekts überrascht“, sagte Angelo D'Alessandro von der University of Colorado Anschutz Medical Campus. „Rote Blutkörperchen gelten normalerweise als passive Sauerstoffträger. Doch wir haben festgestellt, dass sie einen beträchtlichen Anteil am Glukoseverbrauch des gesamten Körpers ausmachen können – insbesondere unter Hypoxie.“

Die Wissenschaftler zeigten, dass die Vorteile einer chronischen Hypoxie noch Wochen bis Monate anhielten, nachdem die Mäuse wieder zu normalen Sauerstoffwerten zurückgekehrt waren. Es zeigte sich, dass Hypoxie allein die Glukosetoleranz robust verbesserte, und der Effekt blieb über Wochen nach der Rückkehr zu normalen Sauerstoffwerten bestehen.

Die Forschenden testeten HypoxyStat, ein kürzlich entwickeltes Medikament, das die Effekte sauerstoffarmer Luft nachahmen soll. HypoxyStat ist eine Tablette, die wirkt, indem sie Hämoglobin in roten Blutkörperchen dazu bringt, Sauerstoff fester zu binden, sodass weniger davon das Gewebe erreicht. Das Medikament kehrte hohe Blutzuckerwerte in Mausmodellen von Diabetes vollständig um und wirkte dabei sogar besser als bestehende Medikamente. Die Therapie beseitigte eine durch fettreiche Ernährung ausgelöste Hyperglykämie bei diabetischen Mäusen vollständig.

„Dies ist eine der ersten Anwendungen von HypoxyStat jenseits mitochondrialer Erkrankungen“, sagte Jain. „Es öffnet die Tür, Diabetesbehandlung auf grundlegend andere Weise zu denken – indem man rote Blutkörperchen als Glukose-Senken rekrutiert.“

Die Forschenden räumten einige Einschränkungen der Studie ein. Untersucht wurden ausschließlich junge männliche Mäuse, was die Generalisierbarkeit einschränkt. Da Alter und Geschlecht erheblichen Einfluss darauf haben, wie rote Blutkörperchen gebildet werden, sind weitere Studien erforderlich, um zu klären, ob diese Ergebnisse auch für weibliche und ältere Populationen gelten. Zudem konzentrierte sich die Forschung auf einen bestimmten Maus-Stamm, der für seine Empfindlichkeit gegenüber Blutzucker bekannt ist.

Obwohl die Forschenden belegten, dass die Hochregulation von Glukosetransportern spezifisch für hypoxieinduzierte RBCs ist, wurde der molekulare Mechanismus, durch den dies geschieht, nicht aufgeklärt.

Die Ergebnisse könnten über Diabetes hinaus Bedeutung haben, etwa für die Trainingsphysiologie oder für pathologische Hypoxie nach traumatischen Verletzungen, bei denen Trauma weiterhin eine der führenden Todesursachen bei jüngeren Bevölkerungsgruppen ist und Veränderungen der Erythrozytenzahl sowie ihres Stoffwechsels die Glukoseverfügbarkeit und die Muskelleistung beeinflussen könnten.

„Das ist erst der Anfang“, sagte Jain. „Es gibt noch so viel darüber zu lernen, wie sich der ganze Körper an Veränderungen des Sauerstoffs anpasst – und wie wir diese Mechanismen nutzen könnten, um eine Reihe von Erkrankungen zu behandeln.“