Sebuah studi baru dari Gladstone Institutes mengungkapkan bahwa sel darah merah berfungsi sebagai “spons” glukosa dalam kondisi rendah oksigen, menjelaskan mengapa populasi yang tinggal di ketinggian memiliki insiden diabetes yang lebih rendah dan membuka jalan bagi pengobatan baru.
Para ilmuwan telah lama mengetahui bahwa orang-orang yang tinggal di dataran tinggi, berada di mana kadar oksigen berukuran kecil dan memiliki tingkat diabetes yang lebih rendah dibandingkan mereka yang tinggal di dekat permukaan laut. Namun, mekanisme di balik perlindungan ini tetap menjadi misteri.
Kini, para peneliti di Gladstone Institutes telah menjelaskan asal muasal fenomena tersebut, dengan menemukan sel darah merah bekerja seperti “spons” glukosa dalam kondisi rendah oksigen, seperti yang ditemukan di puncak tertinggi di dunia.
Di tempat yang baru belajarditerbitkan Kamis ini di majalah Metabolisme Seltim menunjukkan bagaimana sel darah merah dapat mengubah metabolisme mereka menyerap gula yang ada dalam aliran darah.
Di dataran tinggi, adaptasi ini meningkatkan kapasitas sel untuk mengangkut oksigen lebih efisien ke jaringan di seluruh tubuh, juga memiliki efek menguntungkan mengurangi kadar gula dalam darah.
Kesimpulannya memecahkan teka-teki yang sudah lama ada dalam fisiologi, kata Isya JainPhD, peneliti di Gladstone Institutes dan penulis senior studi tersebut, dalam pernyataan yang dipublikasikan di Peringatan Eurek.
“Sel darah merah adalah a faktor tersembunyi metabolisme glukosa yang sejauh ini belum diketahui,” kata Jain, yang juga merupakan peneliti utama di Arc Institute dan profesor biokimia di Universitas California, San Francisco. “Penemuan ini dapat membuka cara berpikir yang benar-benar baru tentang pengendalian gula darah“.
Spons glukosa yang tersembunyi
Jain telah mendedikasikan waktu bertahun-tahun untuk mempelajari betapa rendahnya kadar oksigen dalam darah, yang dikenal sebagai hipoksiamempengaruhi kesehatan dan metabolisme.
Dalam penelitian sebelumnya, timnya memperhatikan bahwa tikus yang menghirup udara rendah oksigen memiliki kadar glukosa darah yang lebih rendah. jauh lebih rendah dari biasanya.
Ini berarti bahwa hewan-hewan itu cepat mengonsumsi glukosa setelah konsumsi makanan — suatu karakteristik yang terkait dengan risiko diabetes yang lebih rendah. Namun, ketika para peneliti beralih ke teknik pencitraan untuk melacak nasib glukosa, mereka tidak dapat menjelaskan keberadaan mereka.
“Saat kita memberikan gula kepada tikus yang hipoksia, hal itu akan terjadi lenyap dari aliran darah hampir seketika“, akun Yolanda Martí-Mateospeneliti pascadoktoral di laboratorium Jain dan penulis pertama studi tersebut. “Kami menganalisis otot, otak, hati — tersangka biasa — tapi tidak satu pun dari badan-badan ini yang dapat menjelaskannya apa yang terjadi.”
Menggunakan teknik lain pencitraantim mengungkapkan bahwa sel darah merah adalah “spons glukosa” hilang — ekspresi yang digunakan untuk menggambarkan struktur apa pun yang menyerap dan mengonsumsi dalam jumlah besar glukosa dari aliran darah. Sel-sel ini, yang sejak lama dianggap sederhana secara metabolik, sepertinya bukan kandidat yang tepat.
Namun, percobaan tambahan pada tikus menegaskan bahwa sel darah merah sebenarnya menyerap glukosa. Dalam kondisi oksigen rendah, tikus tidak hanya memproduksi lebih banyak sel darah merah secara signifikan, namun setiap sel menyerap lebih banyak glukosa dibandingkan yang diproduksi dalam kondisi oksigenasi normal.
Untuk memahami mekanisme molekuler yang mendasari pengamatan ini, tim Jain berkolaborasi dengannya Angelo D’Alessandrodari Universitas Colorado di Kampus Medis Anschutz, dan dengan Dokter Allandari Universitas Maryland, peneliti lama fungsi sel darah merah.
Para peneliti telah menunjukkan bahwa dalam kondisi oksigen rendah, glukosa tetap ada digunakan oleh sel darah merah untuk menghasilkan suatu molekul yang membantu sel untuk melepaskan oksigen ke jaringan — sesuatu yang dibutuhkan dalam jumlah lebih banyak ketika oksigen langka.
“Yang paling mengejutkan saya adalah besarnya dampaknya“, kata D’Alessandro. “Sel darah merah biasanya dilihat sebagai pengangkut oksigen pasif. Namun, kami menemukan bahwa mereka mungkin bertanggung jawab atas sebagian besar konsumsi glukosa seluruh tubuh, terutama pada hipoksia.”
Para ilmuwan juga telah membuktikan hal itu manfaat hipoksia kronis dipertahankan selama berminggu-minggu hingga berbulan-bulan setelah tikus kembali ke tingkat oksigen normal.
“Ini baru permulaan,” Jain menyimpulkan. “Masih banyak yang harus dipelajari tentang bagaimana tubuh beradaptasi terhadap variasi oksigen dan bagaimana kita dapat memanfaatkan mekanisme ini untuk mengobati berbagai macam penyakit.”
