運動で糖尿病がもたらすダメージに対抗する一つの方法は、糖尿病によって既存の血管が破壊されたときに新しい血管を成長させるという人間の自然なシステムを活性化させることであるという報告がなされた。 ジョージア医科大学（MCG）血管生物学センターの専門家は、「血管新生とは新しい血管を形成する能力であり、糖尿病は既存の血管を傷つけるだけでなく、病気や怪我に直面したときに新しい血管を育てるこの生来の能力を阻害する」と述べている。 内皮細胞は我々の血管を覆っており、その新しい血管の成長に不可欠だ。このたび、MCGの研究者らは、糖尿病の場合、45分間の適度な運動でも、より多くのエクソソームが、血管新生を開始させるタンパク質ATP7Aをこれらの細胞に直接多く供給できることを初めて明らかにした。
研究グループは、2022年2月10日にThe FASEB Journalに掲載された論文でこのことを報告している。このオープンアクセス論文は「2型糖尿病において運動が循環系エクソソームの血管新生機能を改善する。エクソソームSOD3の役割（Exercise Improves Angiogenic Function of Circulating Exosomes in Type 2 Diabetes: Role of Exosomal SOD3）」と題されている。
特にパンデミック時には、我々が頼りにしている最も洗練された効率的な配送サービスとは異なり、エクソソームが運ぶものは、どこから来てどこへ向かうかによると、MCG血管生物学者で循環器内科医の深井透医師は言う。
深井教授と共同研究者のMCG血管生物学者である深井（牛尾）真寿子博士は、これらの有用なエクソソームの起源についてまだ確信を持っていないが、それらが内皮細胞に届けられる場所の1つは明らかであると述べている。
2型糖尿病モデル動物と健康な50歳代の被験者に、マウスは2週間、ヒトは45分間の有酸素運動をさせたところ、内皮細胞に付着したエクソソーム中のATP7Aレベルが増加した。
この時点では、運動はマウスの体重に大きな影響を与えなかったが、内皮機能のマーカーや血管新生に必要な血管内皮成長因子などの因子が増加したと科学者らは指摘している。
運動によって、強力な天然抗酸化物質である細胞外スーパーオキシドジスムターゼ（SOD3）の量も増加したが、ATP7Aは必須ミネラルである銅を細胞に運搬することでも知られており、SOD3を有効に活用するためには、より重い負荷がかかると深井（牛尾）真寿子研究員は述べている。
SOD3は、血管壁の血管平滑筋細胞や骨格筋細胞で作られる重要な天然の抗酸化物質で、活性酸素（ROS）のレベルを健康に保つのを助けてくれる。活性酸素は、我々が酸素を使用する際に生じる天然の副産物であり、重要な細胞シグナルとして、さまざまな機能を可能にする。しかし、糖尿病では、血糖値が高いために活性酸素のレベルが高くなり、かえって重要な正常な機能を阻害してしまう。
深井博士らは、糖尿病ではATP7Aの濃度が低下していることを明らかにしている。また、2型糖尿病の安静時動物モデルの血漿中に存在するエクソソームが、ヒトの内皮細胞や創傷治癒の動物モデルのディッシュに入れたときに、実際に血管新生を阻害するという初めての証拠も得られた。
彼らは、薬物送達メカニズムとしてすでに研究されている合成エクソソームが、いつか、糖尿病によって生来の能力が損なわれた患者の血管新生能力を改善する「運動模倣剤」として機能する可能性を示唆している。
実際、研究チームはすでに、SOD3を過剰発現させたエクソソームを作製し、糖尿病モデルマウスにおいて、血管新生と治癒が改善されることを確認している。
深井（牛尾）真寿子研究員は、「SOD3は内皮細胞ではもともと発現が抑えられているため、他の細胞から取り込まなければならない。SOD3は、ヘパリン結合ドメインと呼ばれる本来の場所で内皮細胞に結合しなければならない。また、SOD3がそこで活性化するためには、銅輸送体ATP7Aが存在しなければならない。ATP7Aと結合部位の両方が鍵になる」と指摘する。例えば、自然界でも起こりうることだが、内皮細胞から結合部位を取り除くと、その効果は失われるという。
SOD3は、いったん活性化されると、スーパーオキシドという活性酸素を過酸化水素（H2O2）に変換し、これも内皮細胞の正常な機能をサポートするためのシグナル伝達活性酸素となる。深井教授らは、ヒトの内皮細胞でSOD3を過剰発現させると、H2O2が増加し血管新生が促進されることを報告している。
内皮細胞は定期的に多くの銅を使用しており、ナッツや全粒粉などの食品から摂取する必須ミネラルを運搬することで知られるATP7Aは、銅そのものに依存しているため、このプロセスには銅の関連も見られる。
ランニングやウォーキングなどの運動は、筋肉の収縮を促し、その結果、血液中にエクソソームが放出される。
深井博士は、エモリー大学循環器内科でポスドクをしていたとき、運動がSOD3活性を高めることを初めて示した研究グループの一員だった。SOD3は加齢や糖尿病、高血圧などの疾患によって減少する。
エクソソームは、癌や糖尿病など幅広い疾患のバイオマーカーとして、また正確な治療デリバリーツールとして研究されている。
米国疾病対策予防センター（Centers for Disease Control and Prevention）によると、米国人の約10人に1人が糖尿病を患っていると言われている。
