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

孫強研究員與科研人員在實驗室。受訪單位供圖

孫強研究員介紹，和機體大部分組織不同，軟骨組織沒有血管網(wǎng)絡，包括氧氣在內的各種營養(yǎng)物質只能通過擴散的方式提供給內部的細胞。當組織快速生長發(fā)育或個體劇烈運動時，組織耗氧量增加，低效的擴散無法滿足組織細胞對氧氣的需求，需要額外的氧氣來源。

空軍軍醫(yī)大學的張豐副教授在研究中發(fā)現(xiàn)各種來源的軟骨細胞都能產(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胞中血紅蛋白的產(chǎn)生，能夠直接導致軟骨細胞代謝失調、大量壞死和軟骨發(fā)育異常。

為闡明血紅蛋白功能發(fā)揮機制，孫強研究員帶領團隊成員通過體內、外的系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)血紅蛋白可通過液-液相分離形成聚集體，該聚集體對氧氣有更強的結合力，可以在正常條件下存儲氧氣，并且在需氧條件下釋放氧氣供給細胞使用。因此，孫強研究員形象地將聚集體比喻為軟骨細胞中氧氣應急供應的“穩(wěn)壓電源”，可以在擴散供氧不足的條件下給細胞持續(xù)供氧。

在此基礎上，聯(lián)合團隊進一步研究發(fā)現(xiàn)，在組織細胞中，缺氧感受器分子KDM5A能夠通過KLF1促進血紅蛋白的產(chǎn)生，而不是依賴經(jīng)典理論中的缺氧感受器分子HIF和EPO分子，從而揭示了一個全新的缺氧耐受調控機制。

據(jù)了解，缺氧廣泛參與腫瘤、貧血、認知障礙、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)等在內的全身各個組織器官。該研究不僅揭示了軟骨缺氧耐受的新機制，也為其他組織器官缺氧相關異常和疾病提供了新的研究思路和干預策略。

來源：科技日報