氧氣是許多反應(yīng)不可缺少的代謝底物，也是細胞生存所必需的。大多數(shù)哺乳動物細胞的氧氣供應(yīng)依賴于紅細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，軟骨組織是獨特的無血管組織，軟骨內(nèi)軟骨細胞所需的氧氣從周圍組織擴散。在氧氣供應(yīng)有限的情況下，軟骨細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)信號通路控制的。在適當(dāng)水平上持續(xù)激活缺氧信號對軟骨細胞的生存至關(guān)重要。然而，目前尚不清楚軟骨細胞是如何維持細胞內(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團隊在《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胞中的紅細胞外作用，并揭示了軟骨細胞通過血紅蛋白體在缺氧環(huán)境中存活的機制。

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可，榮登優(yōu)秀國際期刊。

在這項研究中，作者報道了軟骨細胞適應(yīng)軟骨生長板的缺氧環(huán)境的策略。軟骨細胞不是產(chǎn)生組織特異性珠蛋白，而是表達一種獨特的血紅蛋白成分，在細胞質(zhì)內(nèi)形成無膜血紅蛋白體(Hedy)。與來自同一小鼠的紅細胞(58.2 mmHg)相比，含Hedy軟骨細胞的P50(血紅蛋白被氧飽和50%時的氧分壓)明顯左移(27.58 mmHg)。左移的P50使軟骨細胞能夠結(jié)合并儲存從缺氧環(huán)境中擴散的氧氣，以進行短距離供應(yīng)。這對發(fā)育中的生長板中軟骨細胞的存活是至關(guān)重要的，因為血紅蛋白的消耗和隨后的Hedy損失會導(dǎo)致軟骨細胞大量死亡和骨骼發(fā)育遲緩。軟骨細胞中血紅蛋白的產(chǎn)生受缺氧控制，并且依賴于KLF1而不是HIF1/2α途徑。軟骨細胞中血紅蛋白的缺失導(dǎo)致Hedy喪失，同時伴有嚴重缺氧、糖酵解增強和軟骨組織中心廣泛的細胞死亡，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，這項研究表明，為了應(yīng)對缺氧，軟骨細胞在其細胞質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生大量血紅蛋白以形成無膜體Hedy，這對于缺氧環(huán)境下無血管生長板中軟骨細胞的存活至關(guān)重要。