Viver em grandes altitudes parece proteger contra o diabetes, e os cientistas finalmente descobriram o motivo. Quando os níveis de oxigênio caem, os glóbulos vermelhos mudam para um novo modo metabólico e absorvem grandes quantidades de glicose do sangue.
Isso ajuda o corpo a lidar com o ar rarefeito, ao mesmo tempo que reduz os níveis de açúcar no sangue. Uma droga que recria esse efeito reverteu o diabetes em ratos, sugerindo uma nova e poderosa estratégia de tratamento.
Durante anos, os investigadores observaram que as pessoas que vivem em altitudes elevadas, onde o oxigénio é escasso, tendem a desenvolver diabetes com menos frequência do que aquelas que vivem ao nível do mar. Embora a tendência tenha sido bem documentada, a explicação biológica por trás dela não era clara.
Cientistas dos Institutos Gladstone dizem agora ter identificado o motivo. A sua investigação mostra que em ambientes com baixo teor de oxigénio, os glóbulos vermelhos começam a absorver grandes quantidades de glicose da corrente sanguínea.
Com efeito, as células agem como esponjas de açúcar em condições semelhantes às encontradas nas montanhas mais altas do mundo.
Nas descobertas publicadas no Cell Metabolism, a equipe demonstrou que os glóbulos vermelhos podem alterar seu metabolismo quando os níveis de oxigênio caem.
Essa mudança permite que as células forneçam oxigênio aos tecidos com mais eficiência em grandes altitudes. Ao mesmo tempo, reduz o açúcar no sangue circulante, oferecendo uma explicação potencial para a redução do risco de diabetes.
De acordo com a autora sênior Isha Jain, PhD, Gladstone Investigator, investigadora principal do Arc Institute e professora de bioquímica na UC San Francisco, o estudo resolve uma questão de longa data na fisiologia.
“Os glóbulos vermelhos representam um compartimento oculto do metabolismo da glicose que não foi apreciado até agora. Esta descoberta pode abrir formas inteiramente novas de pensar sobre o controlo do açúcar no sangue”, diz Jain.
Glóbulos vermelhos identificados como um coletor de glicose
O laboratório de Jain passou anos estudando hipóxia, o termo para níveis reduzidos de oxigênio no sangue, e seus efeitos no metabolismo. Em experimentos anteriores, sua equipe notou que ratos expostos a ar com baixo teor de oxigênio apresentavam níveis de glicose no sangue drasticamente mais baixos.
Os animais eliminaram rapidamente o açúcar da corrente sanguínea após comerem, o que normalmente está associado à redução do risco de diabetes. No entanto, quando os investigadores examinaram os principais órgãos para determinar onde a glicose estava a ser utilizada, não encontraram uma resposta clara.
“Quando demos açúcar aos ratos em hipoxia, este desapareceu da corrente sanguínea quase instantaneamente”, diz Yolanda Marti-Mateos, PhD, pós-doutoranda no laboratório de Jain e primeira autora do novo estudo. “Observamos músculos, cérebro, fígado – todos os suspeitos do costume – mas nada nesses órgãos poderia explicar o que estava acontecendo”.
Usando um método de imagem diferente, os pesquisadores descobriram que os glóbulos vermelhos serviam como o “sumidouro de glicose” ausente, o que significa que estavam absorvendo e usando quantidades significativas de glicose da circulação.
Isto foi inesperado porque os glóbulos vermelhos têm sido tradicionalmente vistos como simples transportadores de oxigénio.
Experimentos de acompanhamento em ratos confirmaram a descoberta. Sob condições de baixo oxigênio, os animais produziram mais glóbulos vermelhos em geral, e cada célula individual absorveu mais glicose em comparação com as células formadas sob níveis normais de oxigênio.
Para descobrir os detalhes moleculares por trás dessa mudança, o grupo de Jain fez parceria com Angelo D`Alessandro, PhD, do Campus Médico Anschutz da Universidade do Colorado, e Allan Doctor, MD, da Universidade de Maryland, que há muito estuda a biologia dos glóbulos vermelhos.
O seu trabalho mostrou que quando o oxigénio é limitado, os glóbulos vermelhos utilizam a glicose para gerar uma molécula que ajuda a libertar oxigénio para os tecidos. Este processo torna-se especialmente importante quando há escassez de oxigênio.
“O que mais me surpreendeu foi a magnitude do efeito”, diz D`Alessandro. “Os glóbulos vermelhos são geralmente considerados transportadores passivos de oxigênio. No entanto, descobrimos que eles podem ser responsáveis por uma fração substancial do consumo de glicose em todo o corpo, especialmente sob hipóxia”.
Implicações para o tratamento do diabetes
Os pesquisadores também descobriram que os benefícios metabólicos da hipóxia prolongada duraram semanas a meses depois que os ratos voltaram aos níveis normais de oxigênio.
Eles então avaliaram o HypoxyStat, um medicamento recentemente desenvolvido no laboratório de Jain que imita a baixa exposição ao oxigênio. O HypoxyStat é tomado na forma de comprimido e atua fazendo com que a hemoglobina nos glóbulos vermelhos se ligue ao oxigênio com mais força, limitando a quantidade entregue aos tecidos. Em modelos de diabetes em ratos, o medicamento reverteu completamente o nível elevado de açúcar no sangue e superou os tratamentos existentes.
“Este é um dos primeiros usos do HypoxyStat além da doença mitocondrial”, diz Jain. “Isso abre a porta para pensar no tratamento do diabetes de uma maneira fundamentalmente diferente – recrutando glóbulos vermelhos à medida que a glicose diminui”.
As descobertas também podem ser aplicadas além do diabetes. D`Alessandro observa relevância potencial para a fisiologia do exercício e para a hipóxia patológica após lesão traumática. O trauma continua a ser uma das principais causas de morte entre os jovens, e as alterações na produção e no metabolismo dos glóbulos vermelhos podem afetar a disponibilidade de glicose e o desempenho muscular.
“Isto é apenas o começo. Ainda há muito a aprender sobre como todo o corpo se adapta às mudanças no oxigênio e como poderíamos aproveitar esses mecanismos para tratar uma série de condições”, diz Jain.
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