氧氣是地球上碳基生命體代謝供能的基本物質(zhì)，血紅蛋白是氧氣的最重要載體。但是，軟骨等無(wú)血管組織細(xì)胞的氧氣供應(yīng)機(jī)制并不清楚。為破解無(wú)血管組織細(xì)胞的氧氣供應(yīng)機(jī)制，近期，軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院孫強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)與空軍軍醫(yī)大學(xué)張豐副教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合攻關(guān)，發(fā)現(xiàn)軟骨組織細(xì)胞能夠產(chǎn)生大量血紅蛋白，并通過(guò)液-液相分離方式在細(xì)胞內(nèi)形成聚集小體，為軟骨細(xì)胞持續(xù)提供氧氣供應(yīng)，維持細(xì)胞存活和軟骨發(fā)育。這一發(fā)現(xiàn)揭示了無(wú)血管軟骨組織缺氧耐受的新機(jī)制，相關(guān)研究10月4日在線發(fā)表于《自然》雜志上。

孫強(qiáng)研究員與科研人員在實(shí)驗(yàn)室。受訪單位供圖

孫強(qiáng)研究員介紹，和機(jī)體大部分組織不同，軟骨組織沒(méi)有血管網(wǎng)絡(luò)，包括氧氣在內(nèi)的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)只能通過(guò)擴(kuò)散的方式提供給內(nèi)部的細(xì)胞。當(dāng)組織快速生長(zhǎng)發(fā)育或個(gè)體劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，組織耗氧量增加，低效的擴(kuò)散無(wú)法滿足組織細(xì)胞對(duì)氧氣的需求，需要額外的氧氣來(lái)源。

空軍軍醫(yī)大學(xué)的張豐副教授在研究中發(fā)現(xiàn)各種來(lái)源的軟骨細(xì)胞都能產(chǎn)生大量的血紅蛋白，用基因剔除的方法特異性去除軟骨細(xì)胞中血紅蛋白的產(chǎn)生，能夠直接導(dǎo)致軟骨細(xì)胞代謝失調(diào)、大量壞死和軟骨發(fā)育異常。

為闡明血紅蛋白功能發(fā)揮機(jī)制，孫強(qiáng)研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員通過(guò)體內(nèi)、外的系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)血紅蛋白可通過(guò)液-液相分離形成聚集體，該聚集體對(duì)氧氣有更強(qiáng)的結(jié)合力，可以在正常條件下存儲(chǔ)氧氣，并且在需氧條件下釋放氧氣供給細(xì)胞使用。因此，孫強(qiáng)研究員形象地將聚集體比喻為軟骨細(xì)胞中氧氣應(yīng)急供應(yīng)的“穩(wěn)壓電源”，可以在擴(kuò)散供氧不足的條件下給細(xì)胞持續(xù)供氧。

在此基礎(chǔ)上，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在組織細(xì)胞中，缺氧感受器分子KDM5A能夠通過(guò)KLF1促進(jìn)血紅蛋白的產(chǎn)生，而不是依賴(lài)經(jīng)典理論中的缺氧感受器分子HIF和EPO分子，從而揭示了一個(gè)全新的缺氧耐受調(diào)控機(jī)制。

據(jù)了解，缺氧廣泛參與腫瘤、貧血、認(rèn)知障礙、代謝異常等多種重大疾病的發(fā)生發(fā)展，幾乎影響包括呼吸系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等在內(nèi)的全身各個(gè)組織器官。該研究不僅揭示了軟骨缺氧耐受的新機(jī)制，也為其他組織器官缺氧相關(guān)異常和疾病提供了新的研究思路和干預(yù)策略。

來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)