文献解读 | 缺氧环境下的软骨细胞生存之谜：血红蛋白的额外作用
氧气是许多反应不可缺少的代谢底物，也是细胞生存所必需的。大多数哺乳动物细胞的氧气供应依赖于红细胞中的血红蛋白通过血管系统连续输送氧气。相比之下，软骨组织是独特的无血管组织，软骨内软骨细胞所需的氧气从周围组织扩散。在氧气供应有限的情况下，软骨细胞主要依靠糖酵解而不是线粒体氧化磷酸化来产生能量，这是由缺氧诱导因子(HIF)信号通路控制的。在适当水平上持续激活缺氧信号对软骨细胞的生存至关重要。然而，目前尚不清楚软骨细胞是如何维持细胞内氧稳态的。
2023年10月4日，第四军医大学基础医学院、西京医院病理科Feng Zhang团队在《Nature》上发表题为“An extra-erythrocyte role of haemoglobin body in chondrocyte hypoxia adaption”的文章，证明了血红蛋白在软骨细胞中的红细胞外作用，并揭示了软骨细胞通过血红蛋白体在缺氧环境中存活的机制。
在这篇文章中，云克隆蛋白【血红蛋白α1(HBa1)重组蛋白，RPD090Mu01；血红蛋白β(HBb)重组蛋白，RPD098Mu01】受到科研工作者的认可，荣登优秀国际期刊。
在这项研究中，作者报道了软骨细胞适应软骨生长板的缺氧环境的策略。软骨细胞不是产生组织特异性珠蛋白，而是表达一种独特的血红蛋白成分，在细胞质内形成无膜血红蛋白体(Hedy)。与来自同一小鼠的红细胞(58.2 mmHg)相比，含Hedy软骨细胞的P50(血红蛋白被氧饱和50%时的氧分压)明显左移(27.58 mmHg)。左移的P50使软骨细胞能够结合并储存从缺氧环境中扩散的氧气，以进行短距离供应。这对发育中的生长板中软骨细胞的存活是至关重要的，因为血红蛋白的消耗和随后的Hedy损失会导致软骨细胞大量死亡和骨骼发育迟缓。软骨细胞中血红蛋白的产生受缺氧控制，并且依赖于KLF1而不是HIF1/2α途径。软骨细胞中血红蛋白的缺失导致Hedy丧失，同时伴有严重缺氧、糖酵解增强和软骨组织中心广泛的细胞死亡，这归因于缺氧条件下Hedy控制的氧气供应的丧失。
综上所述，这项研究表明，为了应对缺氧，软骨细胞在其细胞质内产生大量血红蛋白以形成无膜体Hedy，这对于缺氧环境下无血管生长板中软骨细胞的存活至关重要。
