低酸素が赤血球を血糖降下へと導く、糖尿病治療の新たな可能性

酸素濃度が低い高地に住む人々は、海抜の低い地域に住む人々に比べて糖尿病になりにくい。その理由を発見した研究者らは、この発見が新たな治療法につながる可能性があると述べている。高山のような低酸素環境では、赤血球が代謝を切り替えて血流から糖を吸収し、「ブドウ糖スポンジ」のように機能することが、木曜日にCell Metabolism誌に報告された。

高地では、より多くのブドウ糖を運ぶことで赤血球に余分なエネルギーが与えられ、体全体に酸素をより効率的に届けることができる。また、血糖値を下げるという有益な副次効果もあると報告されている。

これまでの実験で、研究者らは低酸素空気を吸うマウスの血糖値が通常より劇的に低下することを観察していた。つまり、マウスは食事後にブドウ糖を急速に消費し、糖尿病のリスクが低いということだ。サンフランシスコのグラッドストーン研究所の共著者であるYolanda Martí-Mateos氏は声明で、「（これらのマウスに）糖を与えると、血液からほぼ瞬時に消えた」と述べた。

「筋肉、脳、肝臓を調べたが、これらの臓器のいずれも、何が起きているのかを説明できなかった」

最終的に、彼女のチームは赤血球が「ブドウ糖シンク」であることを発見した。ブドウ糖シンクとは、血流から大量のブドウ糖を吸収して使用するものすべてを表す用語だ。低酸素状態では、マウスは赤血球を大幅に多く産生するだけでなく、個々の細胞も通常の酸素レベル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。

研究者らはその後、低酸素空気の効果を模倣するために開発したHypoxyStatという薬剤を試験した。この薬剤は赤血球中のヘモグロビンが酸素をより強く結合するようにし、組織への酸素供給を防ぐことで低酸素状態を再現する。この薬剤は糖尿病マウスの高血糖を完全に逆転させ、既存の薬剤よりも優れた効果を示したという。

この発見は「赤血球をブドウ糖シンクとして利用することで、糖尿病治療を根本的に異なる方法で考える扉を開くものだ」と、同じくグラッドストーン研究所の共著者であるIsha Jain氏は声明で述べた。

運動によるスタミナ向上は、懸命に働く筋細胞だけでなく、脳細胞の活動にも依存していることが、従来の常識に挑戦するマウスの新たな研究で明らかになった。ニューロンと呼ばれる特定の脳細胞の活動がなければ、マウスはトレッドミルでどんなに激しく走っても持久力の向上を示さないと研究者らは発見した。

しかし、運動後にニューロンを人工的に活性化すると、マウスは通常よりもさらに持久力が向上したと、Neuron誌の報告に記されている。

「筋肉のリモデリングにこれらの脳ニューロンの出力が必要だという考えは、かなりの驚きだ」と、メイン州バーハーバーのジャクソン研究所の研究リーダーErik Bloss氏は声明で述べた。運動の効果が筋肉だけからもたらされるという「従来の考え方に真に挑戦するものだ」と同氏は語った。

マウスの走行中および走行後の脳活動を追跡したところ、視床下部にあるステロイド産生因子-1と呼ばれるタンパク質を発現する特定のニューロンの群が、マウスが走り終えた後、約1時間にわたって活性化することが研究者らによって見出された。数週間にわたってトレーニングを重ねるにつれ、運動セッションのたびに活性化するSF1ニューロンが増え、SF1ニューロン間の結合はより強く、より数多く形成されるようになったと報告されている。

運動をしたマウスは、しなかったマウスに比べて、これらのニューロン間の結合が約2倍多いことも判明した。また、各トレーニングセッション後にSF1ニューロンを15分間「オフ」にすると、マウスの持久力は向上しなくなり、自発的な走行テストでは成績が悪化し始めた。

「正常なマウスに回し車を与えると、一度に数キロメートルも走ります」とBloss氏は述べる。「これらのニューロンを沈黙させると、実質的にまったく走らなくなります。一瞬飛び乗るだけで、持続できません」

トレッドミル運動後にSF1ニューロンを1時間刺激すると、マウスは持久力の向上が増強され、最高速度も高くなった。「いずれこの回路を利用して中程度の運動の効果を高めることができる可能性が非常に高い」とBloss氏は述べる。「脳内で運動に似たパターンを模倣または増強できれば、激しい身体活動ができないが、運動の脳と身体への保護効果の恩恵をまだ受けられる高齢者や運動制限のある人々にとって特に価値があるでしょう」