研究人員發現，紅細胞有一種與生俱來的能力，能在低氧期間（如心髒病發作時）觸發一種保護心臟免受傷害的途徑。飲食中含有大量硝酸鹽（存在於菠菜和芝麻菜等綠葉蔬菜中）的人的這種效果更強。

紅細胞（RBC）將氧氣從肺部輸送到身體其他部位，將二氧化碳送回肺部排出體外。然而，一些研究表明，除了作為氧氣載體的作用外，紅細胞還能感知缺氧或低氧水平，並通過產生導致一氧化氮（NO）釋放的信號做出反應，從而引起血管擴張或血管擴張。

一氧化氮是一種自然產生的血管擴張劑。有人認為，一氧化氮的作用能在缺氧時保護心臟免受傷害，但這一觀點頗具爭議。現在，瑞典卡羅林斯卡醫學院的研究人員對紅細胞信號通路進行了研究，以確定紅細胞是否具有在低氧時誘導心臟保護的天生能力。

首先，研究人員研究了暴露在低氧環境中的紅細胞是否會釋放一種心臟保護介質。他們將小鼠暴露於正常氧含量和低氧含量下的紅細胞引入小鼠心肌梗塞（心髒病發作）模型，發現與暴露於正常氧含量下的紅細胞相比，缺氧紅細胞能顯著改善心臟功能，並減少低氧含量造成的組織損傷。

在確定缺氧時紅細胞會釋放一種心臟保護因子後，研究人員開始著手確定這種化合物的性質。他們知道，紅細胞攜帶可溶性鳥苷酸環化酶（sGC），它能形成鳥苷酸3′,5′-環單磷酸（環GMP 或cGMP），這是一種信使分子，能調節包括血管擴張在內的許多身體通路。因此，為了確定sGC的參與情況，他們將從轉基因小鼠身上提取的不產生sGC的紅細胞暴露於缺氧環境中，並將其用於心肌梗死模型。RBC未能保護心臟免受損傷。

下一步是確定sGC的產物cGMP是否從RBC中輸出，以及它在缺氧RBC產生的心臟保護作用中的作用。在將缺氧RBC引入心臟模型之前，先給它們注射了磷酸二酯酶5（PDE5），這是一種cGMP抑製劑。研究人員發現，引入PDE5後，對心臟的保護作用消失了。

既然他們已經證實了sGC-cGMP途徑在RBC誘導的心臟保護中發揮作用，研究人員又研究了NO在該途徑中的作用。在人體內，無機硝酸鹽可被還原成亞硝酸鹽，並被脫氧血紅蛋白進一步還原成NO。因此，他們在小鼠的飲用水中加入無機硝酸鹽，持續四周，然後收集紅細胞，並將其註射到心臟模型中。與對照組小鼠相比，接受了硝酸鹽處理過的缺氧性紅細胞的心臟的恢復情況明顯更好，組織損傷面積也更小。研究人員發現，硝酸鹽和缺氧對心臟的保護作用大於單獨缺氧的作用。

為了將在小鼠體內添加硝酸鹽的有益效果應用到臨床中，研究人員從三組隨機接受了為期五週飲食干預的人類受試者體內收集了紅細胞：兩組以硝酸鉀片劑或富含硝酸鹽的蔬菜形式攝入大量硝酸鹽，另一組從飲食中攝入少量硝酸鹽。然後將這些紅細胞注射到缺氧的大鼠心臟模型中。與低硝酸鹽組的紅細胞相比，高硝酸鹽組和低硝酸鹽組的紅細胞都明顯改善了心臟的恢復。

這項研究的第一作者楊江寧說：”研究結果表明，紅細胞可以在低氧情況下保護心臟免受損傷，而且這種保護可以通過簡單的飲食建議得到加強。這對有心肌梗死風險的患者可能非常重要。”

研究人員計劃開發能在缺氧時激活紅細胞保護信號機制的藥物。該研究的通訊作者約翰-佩諾說：”此外，我們還需要繪製血細胞如何向心肌細胞傳遞保護信號的圖譜。”

該研究的論文發表在《臨床研究雜誌》（Journal of Clinical Investigation）上。