低酸素で赤血球が血糖を下げる仕組みが判明、新たな糖尿病治療に道

糖尿病は、酸素濃度が低い高地に住む人では海抜地帯より少ない。今回、その理由を解明した研究者らは、この仕組みが新たな治療法につながる可能性があると述べている。高山などの低酸素環境では、赤血球が代謝を切り替えて血流中の糖を取り込み、「グルコースのスポンジ（glucose sponges）」のように作用することを、研究チームは木曜日にCell Metabolismで報告した。

高地では、より多くのグルコースを運べることが赤血球に追加のエネルギーを与え、全身に酸素をより効率よく届けられるようになる。報告によれば、これには血糖値を下げるという有益な副次効果もある。

これまでの実験で研究者らは、低酸素の空気を吸入させたマウスでは、通常よりも血糖値が劇的に低いことを確認していた。これは、摂食後にグルコースが速やかに消費され、糖尿病のリスクが低下していることを意味していた。「（これらのマウスに）糖を与えると、血流からほとんど瞬時に消えてしまいました」と、サンフランシスコのGladstone Institutesの研究著者Yolanda Martí-Mateosは声明で述べた。

「筋肉、脳、肝臓……を調べましたが、これらの臓器のどれを見ても起きていることを説明できませんでした。」

最終的に彼女のチームは、赤血球が「グルコースのシンク（glucose sink）」であることを突き止めた。これは血流から大量のグルコースを引き込み、利用するものを指す用語だ。低酸素環境では、マウスは赤血球を有意に多く産生するだけでなく、各細胞が通常の酸素環境で作られた赤血球よりも多くのグルコースを取り込んでいた。

研究者らは次に、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て組織へ届きにくくすることで、低酸素の空気の効果を模倣する、彼らが開発した薬剤HypoxyStatを検証した。この薬剤は糖尿病マウスの高血糖を完全に逆転させ、既存薬よりも効果が高かったという。

この発見は、「赤血球をグルコースのシンク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く」と、同じくGladstone Institutesの共同著者Isha Jainは声明で述べた。

運動による持久力の向上は、懸命に働く筋細胞だけでなく、脳細胞の活動にも依存する――従来の常識に挑むマウス研究が明らかにした。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れほど激しく全力疾走しても持久力の向上を示さないことが分かった。

一方、研究者が運動後にニューロンを人工的に活性化すると、動物は通常よりもさらに大きな持久力を獲得した。Neuronに掲載された報告によれば、「筋のリモデリングに、これらの脳ニューロンからの出力が必要だという考えは、かなり大きな驚きです」と、メイン州バーハーバーのThe Jackson Laboratoryの研究リーダーErik Blossは声明で述べた。運動の利益は筋肉だけから生じるという「従来の考え方に本当に挑戦する」と彼は語った。

研究者らが走行中および走行後のマウスの脳活動を追跡したところ、視床下部にある、steroidogenic factor-1と呼ばれるタンパク質を発現する特定のニューロン群が、マウスが走り終えてから約1時間にわたって活性化することが分かった。マウスが数週間にわたり訓練を積むと、各運動セッション後に活性化するSF1ニューロンが増え、SF1ニューロン間の結合もより強く、より多くなっていったと研究者らは報告している。

また研究者らは、運動した動物では、運動しなかった動物に比べて、これらのニューロン間の結合が約2倍多いことも見いだした。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、マウスは持久力の改善が止まり、自発的な走行テストの成績も悪化し始めた。

「正常なマウスに回し車を与えると、一度に何キロメートルも走ります」とBlossは述べた。「これらのニューロンをサイレンスすると、事実上まったく走らなくなります。少しの間だけ乗りますが、持続できないのです。」

研究者らがトレッドミルのセッション後に1時間にわたりSF1ニューロンを刺激すると、マウスは持久力の向上が強まり、最高速度もより高くなった。「将来的に、この回路を利用して、中等度の運動の効果を高められる可能性は十分にあります」とBlossは述べた。「脳内で運動に似たパターンを模倣したり増強したりできれば、強度の高い身体活動ができない高齢者や移動に制限のある人でも、運動が脳と体にもたらす保護効果の恩恵を受けられる可能性があり、特に価値が高いでしょう。」