在酸性环境中掌控细胞

       跑完五公里的傍晚，小腿肌肉总像被撒了把酸梅粉——又胀又刺的感觉里，藏着身体里一场悄无声息的“信号大会”。肌肉细胞正被运动带来的拉伸力“推搡”，周围环境又因为乳酸堆积变酸，就像同时接到两个模糊指令，细胞是怎么同时读懂这些物理和化学信号的呢？发表在《Current Biology》的研究《Coincidence Detection   of Membrane Stretch and Extracellular pH...》揭示了一个关键角色——质子感应受体OGR1（GPR68），它如同一个“双重开关”，只有在细胞外酸性环境与膜拉伸同时存在时才会被激活。

“酸度”与“机械力”的共探测器

       OGR1是一种G蛋白偶联受体（GPCR），此前已知其能响应细胞外质子（即酸性环境），但研究团队发现一个意外现象：当细胞处于柔软基质（如0.2 kPa）时，即使环境酸性很强，OGR1也几乎不激活；而在坚硬基质（>1 GPa）上，酸性环境能强烈激活 OGR1，这暗示 OGR1 的激活可能依赖于机械力的协同作用。

                          图 1.OGR1介导的细胞内Ca²⁺库中Ca²⁺的释放具有基质刚度依赖性

操控细胞的“机械舞台”   

       为了验证机械力对OGR1   的影响，研究团队使用了ATMS 单轴应变拉伸设备，将DAOY   细胞接种在 ATMS设备的柔性膜上，通过调节柔性膜片的形变改变其刚度，对贴附在膜上的细胞施加单轴拉伸，模拟生理状态下的组织机械应力。对细胞分别进行不同时长的拉伸（4分钟、18分钟、1小时），再降低细胞外pH至6，观察OGR1激活情况（通过检测细胞内钙浓度 [Ca²⁺]变化）。

细胞的机械激活与刺激记忆

       拉伸时间依赖：在仅拉伸4分钟时，80% 的细胞在酸性环境下激活 OGR1；拉伸18分钟后，100% 细胞响应（图2A）。

      “机械记忆”效应：拉伸1小时后停止，即使1小时后再酸化，仍有60% 细胞激活OGR1，表明细胞对机械刺激有“记忆”（图 2B）。

如何 “解锁” OGR1 的酸性响应

       ATMS设备可实时控制拉伸与酸化的时序——先拉伸再酸化，或先酸化再拉伸。结果显示，只有当拉伸与酸化同时或先后发生时，OGR1 才会激活。

       1. 在pH值为7.8、6.8和6的条件下，OGR1在膜拉伸后的平均荧光增幅。

       2. 在pH = 6条件下不同膜拉伸程度对OGR1荧光强度平均增幅的影响。

从实验室到临床：OGR1 的双重感知能力有何意义？

       生理功能：OGR1 广泛表达于骨骼、牙齿等硬组织，其对“机械力+酸性” 的共响应可能参与骨发育和牙釉质形成（如文献提到OGR1突变可导致牙釉质发育不全）。

       疾病启示：肿瘤微环境常伴随酸性化和基质硬化，OGR1可能在此过程中促进癌细胞迁移与纤维化。ATMS设备揭示的机制，为开发靶向OGR1的抗癌药物提供了新思路。

       ATMS将“机械力”这一抽象的物理信号转化为可量化、可操控的实验变量。通过精准调节拉伸幅度、时长和频率，研究者得以解析OGR1这类 “机械——化学”双敏感受体的激活逻辑。未来，这类技术或许能帮助我们理解更多细胞对复杂微环境的响应机制，为疾病治疗开辟新方向。