2023年10月4日，Nature雜志報(bào)道了空軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病理教研室暨西京醫(yī)院病理科張豐副教授和軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院孫強(qiáng)研究員以及張波博士合作的題為“An extra-erythrocyte role of haemoglobin body in chondrocyte hypoxia adaption”的研究報(bào)道。該研究首次報(bào)道軟骨細(xì)胞在低氧環(huán)境下合成大量血紅蛋白，形成血紅蛋白體，富集氧氣以對(duì)抗嚴(yán)重缺氧應(yīng)激。2023年10月13日，Science對(duì)該研究做出高度評(píng)價(jià)。空軍軍醫(yī)大學(xué)為第一單位，軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院為第二單位。張豐為第一作者，張波為共同第一作者，張豐和孫強(qiáng)為共同通信作者。

軟骨組織是沒有血管的特殊組織，軟骨細(xì)胞生活在低氧環(huán)境中，其所需氧氣來自周圍組織內(nèi)氧氣的彌散，但是軟骨細(xì)胞如何耐受缺氧，目前并不完全清楚。2017年，張豐在拍照時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)肥大軟骨細(xì)胞胞漿內(nèi)存在大小和形態(tài)類似骨髓內(nèi)紅細(xì)胞樣的雙凹體結(jié)構(gòu)，隨后在小鼠全身不同部位的軟骨細(xì)胞內(nèi)均發(fā)現(xiàn)類似小體，在人的各種軟骨細(xì)胞內(nèi)也有同樣發(fā)現(xiàn)，因此，與物種和解剖部位無關(guān)，該小體是新發(fā)現(xiàn)的軟骨細(xì)胞的一個(gè)亞細(xì)胞器。顯微切割結(jié)合質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)該小體主要成分是血紅蛋白β亞基，另有少量α亞基，Hbb/Hba≈5/3，因此，命名該小體為“血紅蛋白體”。

張豐在研究軟骨細(xì)胞內(nèi)血紅蛋白基因表達(dá)調(diào)節(jié)時(shí)發(fā)現(xiàn)，低氧可以促進(jìn)造血轉(zhuǎn)錄因子Klf1高表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)Hbb和Hba的轉(zhuǎn)錄。但是敲除Hif1/2α導(dǎo)致Hbb和Hba的轉(zhuǎn)錄升高，因此，Klf1/Hbb-Hba缺氧耐受通路是一個(gè)獨(dú)立于Hif1/2α的全新耐受缺氧通路。為了研究軟骨細(xì)胞內(nèi)血紅蛋白體的生理功能，張豐用了兩年時(shí)間建立了軟骨細(xì)胞特異敲除血紅蛋白小鼠，發(fā)現(xiàn)血紅蛋白缺失導(dǎo)致軟骨細(xì)胞不耐受缺氧而大面積死亡，證明血紅蛋白體對(duì)于軟骨耐受缺氧至關(guān)重要。

2020年底，張豐與孫強(qiáng)開始合作研究。孫強(qiáng)和張波首先證明了血紅蛋白具有液相分離特性，表明液相分離在血紅蛋白體形成過程中發(fā)揮重要作用，隨后發(fā)現(xiàn)相比外周血紅細(xì)胞，軟骨細(xì)胞的氧離曲線明顯左偏，說明其比外周血紅細(xì)胞的血紅蛋白具有更強(qiáng)的富集氧氣能力，最后他們證明了血紅蛋白體具有攜氧能力，因此，處于低氧環(huán)境中的軟骨細(xì)胞血紅蛋白體可以不斷收集從周圍彌散過來的少量氧氣，形成“儲(chǔ)氧庫”，從而應(yīng)對(duì)各種嚴(yán)重缺氧應(yīng)激情況。

軟骨細(xì)胞內(nèi)血紅蛋白體的發(fā)現(xiàn)，為理解地中海貧血患者常見的關(guān)節(jié)痛、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者常伴的貧血、高原駐訓(xùn)高發(fā)關(guān)節(jié)疾病以及航空或潛水減壓病關(guān)節(jié)痛、大劑量地塞米松誘發(fā)股骨頭壞死以及天氣變化加重關(guān)節(jié)疾病癥狀等現(xiàn)象或機(jī)制提供了全新視角。