Montagna e salute: l'effetto anti-diabetico dell'alta quota

Per decenni, la medicina ha osservato un fenomeno statistico curioso: le popolazioni che vivono in alta quota, dove l'aria è più rarefatta, mostrano tassi di diabete significativamente più bassi rispetto a chi vive a livello del mare. Sebbene l’esercizio fisico e la dieta tipici della vita in montagna siano stati identificati come i sospettati principali, il meccanismo biologico sotteso a questa peculiare resistenza delle popolazioni di montagna allo sviluppo di alterazioni del metabolismo glucidico è rimasto a lungo un mistero.

Una ricerca condotta dai Gladstone Institutes di San Francisco, pubblicata di recente sulla rivista scientifica Cell Metabolism, ha finalmente trovato una risposta: il merito è dei globuli rossi, che in condizioni di ipossia, agiscono come “spugne” per gli zuccheri. 

I globuli rossi, un “serbatoio nascosto” del metabolismo glucidico

Lo studio ha evidenziato che, in condizioni di ipossia, ovvero di basse concentrazioni di ossigeno a livello tissutale, come si verifica quando ci si trova in alta quota, i globuli rossi non solo risultano più efficienti nel fornire ossigeno all’organismo, ma sono anche in grado di agire come un serbatoio nascosto del metabolismo del glucosio. 

In uno studio precedente, realizzato nel 2023 dai Gladstone Institutes, era stato osservato che, in condizioni ipossiche, i topi mostrassero livelli di glicemia drasticamente ridotti dopo i pasti. Come se, non appena ingerito un pasto, gli zuccheri scomparissero senza lasciare traccia. Monitorando gli organi solitamente coinvolti nel metabolismo degli zuccheri - fegato, muscoli e cervello - non si riusciva però a comprendere dove finisse, così d’improvviso, tutto lo zucchero assunto con la dieta. 

"Quando abbiamo somministrato zucchero ai topi in ipossia, questo spariva dal sangue quasi istantaneamente", spiega Yolanda Martí-Mateos, prima autrice del nuovo studio. Attraverso tecniche di imaging avanzate, i ricercatori sono riusciti finalmente a comprendere la dinamica rimasta senza spiegazione per anni: i globuli rossi si comportano come vere e proprie spugne del glucosio, con conseguente diminuzione dello zucchero circolante, rilevabile attraverso analisi della glicemia.

Ulteriori approfondimenti hanno portato a concludere che, in carenza di ossigeno, i topi incrementino la produzione di globuli rossi a livello midollare – in risposta alla crescente necessità di ossigenare l’organismo – e che questi “nuovi” globuli rossi siano in grado di assorbire in maniera efficiente il glucosio circolante.

Ma perché una cellula deputata al trasporto dell'ossigeno dovrebbe scegliere di caricarsi di zucchero? Per approfondire i meccanismi molecolari alla base delle osservazioni empiriche, il team di San Francisco ha collaborato con esperti di globuli rossi dell'Università del Colorado e del Maryland.

Dai globuli rossi, nuovi input per le terapie anti-diabetiche

I ricercatori hanno spiegato l’”effetto spugna” di glucosio, rivelato dai globuli rossi in condizioni di ipossia, come conseguenza della necessità di utilizzo dello zucchero per la sintesi di una molecola, utile a migliorare il rilascio di ossigeno nei tessuti: il 2,3-difosfoglicerato (2,3-BPG).

Lo studio ha dimostrato nel dettaglio che, in condizioni di ipossia, accade un doppio fenomeno. Da un lato si assiste a un aumento dei trasportatori del glucosio presenti sulla superficie dei globuli rossi (proteine GLUT1), che consentono un incremento dell’accesso dello zucchero nella cellula. Dall’altro la carenza di ossigeno libera l'enzima Gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi (GAPDH), solitamente impegnato nella produzione di energia per le cellule, dirottandolo sulla trasformazione del glucosio in 2,3 difosfoglicerato.

Gli effetti benefici dell’ipossia sono risultati persistere nei topi per settimane o mesi, anche dopo aver riportato l’ossigeno a livelli normali. La ricerca offre risposte alla curiosità degli alpinisti ma, soprattutto, apre la strada alla possibile elaborazione di nuove terapie per il diabete.

I ricercatori hanno provveduto già a testare HypoxyStat, un farmaco "mimetico dell'ipossia" che promuove la cattura dell’ossigeno da parte dell’emoglobina dei globuli rossi. Nei modelli animali, il farmaco ha invertito lo stato iperglicemico, riportando i livelli di zucchero alla normalità in esemplari diabetici, dimostrandosi in alcuni casi superiore per efficacia ai farmaci attuali. 

Lo studio ribalta dunque la concezione dei globuli rossi come trasportatori passivi, presentandoli come regolatori attivi del metabolismo, aprendo la strada a nuove terapie per il trattamento efficace dell'iperglicemia e dei disturbi metabolici associati.