Исследователи из Китая выяснили, что от гемоглобина зависит не только эритроциты


Фото из открытых источников
Кровь красная, потому что она наполнена белком гемоглобином, переносящим кислород, но ученые уже давно задаются вопросом, зависят ли клетки вне кровотока также от этого белка. Теперь группа исследователей из Китая продемонстрировала, что клетки, образующие хрящ, называемые хондроцитами, производят и используют гемоглобин, возможно, чтобы помочь им выжить в хрящевой среде с низким содержанием кислорода.
 
Результаты удивили исследователей костей, но они дали исследованию высокие оценки. Они поясняют, что получены весьма веские и убедительные доказательства того, что хондроциты могут производить гемоглобин и что он играет физиологическую роль.
 
Эритроциты примерно на 95% состоят из гемоглобина, что имеет смысл, поскольку их основная задача — переносить кислород, который поддерживает ткани организма. Исследователи обнаружили гемоглобин в ряде других типов клеток, включая нейроны, клетки легких и иммунные клетки, называемые макрофагами, но до сих пор не нашли убедительных доказательств того, что этот белок играет жизненно важную роль для этих клеток.
 
Ранее ученые не сообщали об обнаружении гемоглобина в хондроцитах. Однако в 2017 году патологоанатом Фэн Чжан из Четвертого военно-медицинского университета изучал развитие костей у молодых мышей, когда заметил несколько необычных пятен в хондроцитах пластинок роста животных — хрящевых слоев возле концов некоторых костей, которые позволяют им удлиняться. Структуры не только напоминали эритроциты, но также были богаты гемоглобином. Чжан объединил усилия с клеточным биологом Цян Суном из Китайской академии медицинских наук и другими исследователями, чтобы лучше понять, что это были за загадочные объекты и что они делали в хрящах животных.
 
Кислорода недостаточно в пластинках роста, которые не имеют собственного кровоснабжения. Тем не менее, хондроциты быстро делятся, что указывает на то, что у них должны быть механизмы для функционирования в условиях низкого уровня кислорода. Исследователи задались вопросом, помогает ли гемоглобин хондроцитам выжить. Чтобы проверить эту гипотезу, ученые обратились к генетически измененным мышам, которые производят меньше функциональных молекул гемоглобина, чем обычно. Анализируя хрящ животных, они обнаружили, что большое количество хондроцитов погибло в пластинках роста.
 
Далее ученые повторили эксперимент на грызунах, у которых количество гемоглобина было снижено только в хондроцитах. И снова клетки массово умирали в пластинках роста, как обнаружили исследователи ранее в этом месяце в журнале Nature.
 
Чтобы выяснить, как гемоглобин может защищать хондроциты, команда вырастила неизмененные и генетически модифицированные клетки ростовой пластинки в среде с низким содержанием кислорода. В отличие от клеток с истощенным гемоглобином, нормальные хондроциты легко выделяют кислород в этих условиях, и у них меньше шансов умереть, установили ученые.
 
Ученые считают, что содержащие гемоглобин капли, которые они обнаружили в ростовых пластинках, функционируют как депо кислорода для хондроцитов, поглощая дефицитные молекулы из окружающей среды, а затем высвобождая их для удовлетворения потребностей клеток. Если это так, то они представляют собой вторую адаптацию, которая позволяет хондроцитам противостоять низким уровням кислорода. Ранее исследователи обнаружили другой механизм, который активирует альтернативный метаболический путь расщепления сахаров, не требующий кислорода. «Прелесть этой статьи в том, что она показывает дополнительный механизм, который хондроциты используют для защиты» от низкого уровня кислорода», — поясняют эксперты.
 
Как и молодость, пластинки роста мимолетны. У человека они формируются еще до рождения и исчезают в период полового созревания. Но хондроциты сохраняются на протяжении всей жизни в других частях тела, в том числе в суставах, где они помогают поддерживать хрящ. Эти клетки также удалены от кровоснабжения и вынуждены переживать дефицит кислорода. Команда обнаружила структуры, содержащие гемоглобин, в хондроцитах из других частей тела мышей, включая ребра и ступни, а также в коленном хряще человека.
 
До сих пор неизвестно, позволяет ли гемоглобин хондроцитам в этих местах переживать дефицит кислорода, как это происходит в пластинках роста. «Работа также повышает вероятность того, что дефицит гемоглобина в хондроцитах способствует возникновению состояний, при которых нарушается рост костей, таких как определенные типы карликовости. Эта статья открывает возможность для многих других исследований», - резюмируют ученые.