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我國科學(xué)家揭示無血管軟骨組織缺氧耐受新機制

五度易鏈 2023-10-09 3014 0

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近期,軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院孫強研究員團隊與空軍軍醫(yī)大學(xué)張豐副教授團隊聯(lián)合攻關(guān),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(nèi)形成聚集小體,為軟骨細胞持續(xù)提供氧氣供應(yīng),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(guān)研究10月4日在線發(fā)表于《自然》雜志上。

  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,軟骨等無血管組織細胞的氧氣供應(yīng)機制并不清楚。為破解無血管組織細胞的氧氣供應(yīng)機制,近期,軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院孫強研究員團隊與空軍軍醫(yī)大學(xué)張豐副教授團隊聯(lián)合攻關(guān),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(nèi)形成聚集小體,為軟骨細胞持續(xù)提供氧氣供應(yīng),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(guān)研究10月4日在線發(fā)表于《自然》雜志上。

  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(luò),包括氧氣在內(nèi)的各種營養(yǎng)物質(zhì)只能通過擴散的方式提供給內(nèi)部的細胞。當(dāng)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(xué)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(dǎo)致軟骨細胞代謝失調(diào)、大量壞死和軟骨發(fā)育異常。

  為闡明血紅蛋白功能發(fā)揮機制,孫強研究員帶領(lǐng)團隊成員通過體內(nèi)、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(jié)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(yīng)急供應(yīng)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(chǔ)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(diào)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(nèi)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(guān)異常和疾病提供了新的研究思路和干預(yù)策略。

  來源:科技日報 作者:張強 王迪 李曉明

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