氧氣是許多反應(yīng)不可缺少的代謝底物，也是細(xì)胞生存所必需的。大多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞的氧氣供應(yīng)依賴于紅細(xì)胞中的血紅蛋白通過血管系統(tǒng)連續(xù)輸送氧氣。相比之下，軟骨組織是獨(dú)特的無血管組織，軟骨內(nèi)軟骨細(xì)胞所需的氧氣從周圍組織擴(kuò)散。在氧氣供應(yīng)有限的情況下，軟骨細(xì)胞主要依靠糖酵解而不是線粒體氧化磷酸化來產(chǎn)生能量，這是由缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)信號(hào)通路控制的。在適當(dāng)水平上持續(xù)激活缺氧信號(hào)對(duì)軟骨細(xì)胞的生存至關(guān)重要。然而，目前尚不清楚軟骨細(xì)胞是如何維持細(xì)胞內(nèi)氧穩(wěn)態(tài)的。

2023年10月4日，第四軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院、西京醫(yī)院病理科Feng Zhang團(tuán)隊(duì)在《Nature》上發(fā)表題為“An extra-erythrocyte role of haemoglobin body in chondrocyte hypoxia adaption”的文章，證明了血紅蛋白在軟骨細(xì)胞中的紅細(xì)胞外作用，并揭示了軟骨細(xì)胞通過血紅蛋白體在缺氧環(huán)境中存活的機(jī)制。

在這篇文章中，云克隆蛋白【血紅蛋白α1(HBa1)重組蛋白，RPD090Mu01；血紅蛋白β(HBb)重組蛋白，RPD098Mu01】受到科研工作者的認(rèn)可，榮登優(yōu)秀國(guó)際期刊。

在這項(xiàng)研究中，作者報(bào)道了軟骨細(xì)胞適應(yīng)軟骨生長(zhǎng)板的缺氧環(huán)境的策略。軟骨細(xì)胞不是產(chǎn)生組織特異性珠蛋白，而是表達(dá)一種獨(dú)特的血紅蛋白成分，在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)形成無膜血紅蛋白體(Hedy)。與來自同一小鼠的紅細(xì)胞(58.2 mmHg)相比，含Hedy軟骨細(xì)胞的P50(血紅蛋白被氧飽和50%時(shí)的氧分壓)明顯左移(27.58 mmHg)。左移的P50使軟骨細(xì)胞能夠結(jié)合并儲(chǔ)存從缺氧環(huán)境中擴(kuò)散的氧氣，以進(jìn)行短距離供應(yīng)。這對(duì)發(fā)育中的生長(zhǎng)板中軟骨細(xì)胞的存活是至關(guān)重要的，因?yàn)檠t蛋白的消耗和隨后的Hedy損失會(huì)導(dǎo)致軟骨細(xì)胞大量死亡和骨骼發(fā)育遲緩。軟骨細(xì)胞中血紅蛋白的產(chǎn)生受缺氧控制，并且依賴于KLF1而不是HIF1/2α途徑。軟骨細(xì)胞中血紅蛋白的缺失導(dǎo)致Hedy喪失，同時(shí)伴有嚴(yán)重缺氧、糖酵解增強(qiáng)和軟骨組織中心廣泛的細(xì)胞死亡，這歸因于缺氧條件下Hedy控制的氧氣供應(yīng)的喪失。

綜上所述，這項(xiàng)研究表明，為了應(yīng)對(duì)缺氧，軟骨細(xì)胞在其細(xì)胞質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生大量血紅蛋白以形成無膜體Hedy，這對(duì)于缺氧環(huán)境下無血管生長(zhǎng)板中軟骨細(xì)胞的存活至關(guān)重要。