高地では赤血球が「ブドウ糖スポンジ」として働き、糖尿病リスクを低下させる
新たな研究により、低酸素環境では赤血球が血中のブドウ糖を大量に吸収し、血糖を下げる「glucose sink」として機能することが示された。これにより、高地居住者で糖尿病が少ない理由が説明され、同様の作用を模倣する薬剤HypoxyStatが糖尿病マウスの高血糖を完全に逆転させた。
科学者らは、低酸素環境では赤血球がブドウ糖のスポンジのように働くことを突き止め、海抜0mの地域に比べて高地に住む人々で糖尿病の罹患率が低い理由を説明した。2026年に学術誌『Cell Metabolism』に掲載されたこの研究は、これまで十分に注目されてこなかった糖代謝の仕組みを明らかにしている。
サンフランシスコのGladstone Institutesの研究者らは、赤血球が代謝を切り替えることで血流中の糖を取り込めるようになる過程を示した。高地では、この適応が全身の組織へ酸素をより効率的に届ける能力を支える一方で、血糖値を下げるという有益な副次的効果ももたらす。
「赤血球は、これまで認識されてこなかった糖代謝の“隠れた区画”を代表しています」と、上級著者でGladstoneの研究者でありUC San Franciscoの生化学教授でもあるIsha Jainは述べた。「この発見は、血糖コントロールを考えるまったく新しい道を開く可能性があります」
本研究は、高地で糖尿病の発症率が低下するという既知の観察結果に基づいている。米国の成人28万5,000人超を対象とした先行研究では、高地（1,500〜3,500m）に住む人は、食事、年齢、人種・民族などの要因を調整した後でも、海抜0mに住む人に比べて糖尿病である可能性が有意に低いことが示された。1920〜1940年代には、Harvard Fatigue Laboratoryが、最大6,000mの高度にあるチリ・アンデスへ移送された健康なボランティアで耐糖能が改善することを観察している。
これまでの実験で研究者らは、低酸素の空気を吸っているマウスでは血糖値が通常より劇的に低いことに気づいた。低酸素下のマウスに糖を与えると、血流からほとんど瞬時に消えてしまった。「筋肉、脳、肝臓——通常疑う臓器はすべて調べましたが、どの臓器も起きている現象を説明できませんでした」と、Jainの研究室の博士研究員で本研究の筆頭著者であるYolanda Martí-Mateosは語った。
PET/CT画像解析により、チームは赤血球が欠けていた「ブドウ糖の受け皿（glucose sink）」であることを明らかにした。低酸素条件下では、マウスは赤血球を有意に多く産生するだけでなく、各赤血球が通常酸素下で産生された赤血球よりも多くのブドウ糖を取り込んだ。赤血球（RBC）数を操作すると血糖が直接変化し、研究者らは低酸素誘導性RBCが主要なglucose sinkであると同定した。
研究者らは、低酸素条件下では、赤血球がブドウ糖を用いて、細胞が組織へ酸素を放出するのを助ける分子を産生することを示した。酸素が乏しいときには、これが過剰に必要となる。「最も驚いたのは、その効果の大きさです」と、University of Colorado Anschutz Medical CampusのAngelo D'Alessandroは述べた。「赤血球は通常、受動的な酸素運搬体だと考えられています。しかし私たちは、特に低酸素下では、全身のブドウ糖消費の相当な割合を赤血球が担い得ることを見いだしました」
科学者らは、慢性的な低酸素の利益が、マウスが通常の酸素レベルに戻った後も数週間から数カ月にわたり持続することを実証した。低酸素だけで耐糖能が強力に改善し、その効果は通常の酸素レベルに戻った後も数週間持続することが確認された。
研究者らは、低酸素の空気の効果を模倣する目的で最近開発された薬剤HypoxyStatを検証した。HypoxyStatは錠剤で、赤血球中のヘモグロビンが酸素をより強くつかむようにし、酸素が組織へ届きにくくすることで作用する。この薬剤は、糖尿病マウスモデルで高血糖を完全に逆転させ、既存薬よりも優れた効果を示した。この治療は、糖尿病マウスにおける高脂肪食誘発性の高血糖を完全に消失させた。
「これは、ミトコンドリア病を超えてHypoxyStatを用いた初期の例の1つです」とJainは述べた。「赤血球をglucose sinkとして動員することで、糖尿病治療を根本的に異なる形で考える道を開きます」
研究者らは本研究のいくつかの限界も認めた。若い雄のマウスのみを調べており、一般化可能性には制限がある。年齢と性別は赤血球産生に大きく影響するため、これらの所見が雌や高齢集団でも成り立つかどうかを判断するには、さらなる研究が必要である。また本研究は、血糖に対する感受性で知られる特定のマウス系統1種類に焦点を当てている。
研究者らは、グルコーストランスポーターの発現上昇が低酸素誘導性RBCに特異的であることを示した一方で、これが起こる分子機序は明らかにされなかった。
本研究の知見は、糖尿病にとどまらず、運動生理学や外傷後の病的低酸素にも及ぶ可能性がある。外傷は若年層における主要な死亡原因であり、赤血球レベルおよび代謝の変化が、ブドウ糖の利用可能性や筋パフォーマンスに影響し得る。
「これはまだ始まりにすぎません」とJainは述べた。「酸素の変化に対して全身がどのように適応するのか、そしてそれらの仕組みを活用して幅広い疾患を治療できるのかについて、学ぶべきことはまだ非常に多いのです」