中国医学科学院细胞死亡机制创新单元发现软骨细胞的“稳压电源”及其调控机制

　　

2023年10月4日，中国医学科学院细胞死亡机制创新单元在《自然》在线发表了题为“An extra-erythrocyte role of haemoglobin body in chondrocyte hypoxia adaption”的论文。研究首次报道了软骨细胞在缺氧时产生大量血红蛋白，且在细胞质内形成无膜的血红蛋白小体（Hemoglobin Body, Hedy）；在缺氧加剧的情况下，血红蛋白小体释放储存的氧气，以维持软骨细胞的存活和生长板的发育。

软骨组织是独特的无血管组织，软骨细胞所需的氧气主要通过周围组织的扩散。随着软骨发育或者个体运动，软骨组织会产生缺氧程度加剧，软骨细胞是通过何种机制维持其氧气供应的稳态，从而保证自身存活和软骨发育的呢？研究者发现血红蛋白在软骨细胞中大量表达，并且通过液-液相分离的方式自我聚集形成血红蛋白小体。此结构能够存储氧气，在软骨细胞供氧不足时直接为其提供氧气，从而维持软骨细胞的供氧稳态，作用类似精密仪器配套的“稳压电源”。除此之外，此项研究还发现血红蛋白的表达在软骨细胞中还存在其独特的调控机制：缺氧通过KDM5A直接上调KLF1进而促进血红蛋白的产生，而不依赖于经典的HIF和EPO分子。这在以往未有类似报道提示血红蛋白的表达调控可能存在组织特异性。

本项研究首次报道了血红蛋白在正常组织中发挥生物学功能且具有独特的表达调节机制，将为其他器官或者组织细胞中的血红蛋白研究提供理论基础和研究参考。

该研究工作得到中国医学科学院医学与健康科技创新工程（2021-I2M-5-008）的资助。中国医学科学院细胞死亡机制创新单元负责人、军事科学院军事医学研究院孙强研究员为该论文的共同通讯作者。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06611-6