Das Leben in großer Höhe könnte überraschende Auswirkungen auf das Diabetesrisiko haben
Untersuchungen haben gezeigt, dass das Leben in größeren Höhen das Risiko senkt, an Diabetes zu erkranken – doch warum das so ist, konnten Wissenschaftler bislang nicht genau erklären. Eine neue Studie an Mausmodellen für Typ-1- und Typ-2-Diabetes hat nun ergeben, dass mit zunehmender Höhe und dünner werdender Luft rote Blutkörperchen zu einer Art Schwamm für Glukose werden und so den Blutzuckerspiegel senken.
Unter Bedingungen chronisch niedriger Sauerstoffkonzentration zeigten rote Blutkörperchen eine dreifach erhöhte Aufnahme von Glukose. Diese metabolische Verschiebung hilft den Zellen, Sauerstoff effizienter zu transportieren, wenn dieser knapp ist, bedeutet aber auch, dass der Blutzucker besser reguliert wird – und Diabetes weniger wahrscheinlich wird.
Obwohl es noch früh ist, wie dieses neue Wissen beim Menschen genutzt werden könnte, könnte diese natürliche Form der Blutzuckerregulation mit weiterer Forschung und Tests in Therapien zur Vorbeugung oder Umkehr von Diabetes umgesetzt werden.
„Rote Blutkörperchen stellen ein verborgenes Kompartiment des Glukosestoffwechsels dar, das bisher nicht erkannt wurde“, sagt die Biochemikerin Isha Jain von den Gladstone Institutes, einer unabhängigen gemeinnützigen Forschungseinrichtung. „Diese Entdeckung könnte völlig neue Wege eröffnen, darüber nachzudenken, wie man den Blutzucker kontrolliert.“
Es ist gut bekannt, dass das Leben in großen Höhen den Körper auf vielfältige Weise verändert, da er sich an den unterschiedlichen Umgebungsbedingungen anpasst. Genau zu verstehen, was sich verändert und warum, ist jedoch schwierig.
Diese neuen Erkenntnisse basieren auf Experimenten mit Mäusen, die Umgebungen mit niedrigem Sauerstoffgehalt ausgesetzt wurden, wodurch Hypoxie ausgelöst wurde. Zunächst stellten die Forscher fest, dass die Tiere niedrigere als normale Blutzuckerwerte hatten – doch es war unklar, wohin der Zucker verschwand.
Jeder Zucker, der den Mäusen gegeben wurde, verschwand nahezu sofort aus dem Blutkreislauf und senkte so das Diabetesrisiko. Allerdings wurde er nicht an die erwarteten Orte transportiert – darunter Muskeln, Gehirn oder Leber. Zudem hielt der Effekt noch Wochen an, nachdem die Mäuse wieder normalen Sauerstoffbedingungen ausgesetzt waren.
Durch den Wechsel der Bildgebungstechniken und weitere Tests entdeckte das Forschungsteam, dass rote Blutkörperchen bislang verborgene Fähigkeiten als Glukoseabsorber besitzen und für eine effiziente Blutzuckerregulation verantwortlich sind.
Ein bestimmtes Molekül wurde identifiziert, das den Unterschied ausmacht: Es wirkt auf Hämoglobin – das sauerstofftragende Protein in roten Blutkörperchen – und lockert dessen Bindung an Sauerstoff, wodurch dessen Verteilung im Gewebe verbessert wird.
„Was mich am meisten überrascht hat, war das Ausmaß des Effekts“, sagt der Biochemiker Angelo D’Alessandro von der University of Colorado. „Rote Blutkörperchen werden normalerweise als passive Sauerstoffträger angesehen. Doch wir fanden heraus, dass sie einen erheblichen Anteil am gesamten Glukoseverbrauch des Körpers ausmachen können, insbesondere unter Hypoxie.“
Es handelt sich um ein vielversprechendes Ergebnis, allerdings müssen die Forscher ihre Entdeckungen noch außerhalb von Mausversuchen testen, um zu bestätigen, was beim Menschen geschieht. Dies stimmt auch mit früheren Studien überein, die zeigen, wie sich rote Blutkörperchen an Umgebungen mit niedrigem Sauerstoffgehalt anpassen.
Dass auch andere Tiere ähnliche Mechanismen zur Glukoseregulation in großen Höhen zeigen, deutet darauf hin, dass sich diese Fähigkeit über verschiedene Arten hinweg entwickelt hat, um die metabolische Effizienz zu verbessern, wenn Sauerstoff knapp ist.
Ermutigend ist zudem, dass bei Mausmodellen mit Typ-1- und Typ-2-Diabetes ein neu entwickeltes Medikament, das die Effekte des Lebens in großer Höhe nachahmt, erhöhte Blutzuckerwerte umkehrte – was darauf hindeutet, dass eine auf diesem Ansatz basierende Behandlung künftig Diabetes bekämpfen könnte.
Das liegt wahrscheinlich noch in weiter Ferne, doch es gibt viele mögliche Forschungsansätze für die Zukunft. Diese Ergebnisse könnten auch hilfreich sein, um andere Aspekte der Hypoxie und der dadurch ausgelösten Anpassungen zu untersuchen.
Sie helfen außerdem zu erklären, warum Sherpas typischerweise nicht die niedrigeren Blutzuckerwerte aufweisen, die bei anderen Menschen in großer Höhe gefunden wurden: Möglicherweise liegt dies an genetischen Anpassungen, die verhindern, dass sie mehr der in dieser Studie beobachteten „Glukose-Schwamm“-roten Blutkörperchen produzieren.
„Das ist erst der Anfang“, sagt Jain. „Es gibt noch so viel darüber zu lernen, wie sich der gesamte Körper an Veränderungen des Sauerstoffs anpasst und wie wir diese Mechanismen nutzen könnten, um eine Reihe von Erkrankungen zu behandeln.“
Die Forschung wurde in Cell Metabolism veröffentlicht.