在活细胞中观察细胞膜“小岛”的动态变化

细胞膜是细胞感知外界刺激的“大门”，能调控膜蛋白运输并触发信号级联反应，进而引发各种细胞活动。西蒙斯和伊科宁提出的“膜筏假说”认为，细胞膜上存在由特定脂质和蛋白质相互作用形成的纳米级异质功能区域（即膜筏），参与上述信号传递过程。然而，由于膜筏尺寸小（10-200纳米）且动态变化，传统光学显微镜受衍射极限限制难以观察，荧光标记等方法又可能干扰其特性，因此在活细胞上直接可视化膜筏的动态形貌一直是难题。

本研究开发了一种结合原子力显微镜（AFM）和阿达马乘积的成像新方法，解决了这一挑战。原子力显微镜能在生理环境下以纳米级分辨率观察活细胞表面形貌和机械硬度，而阿达马乘积通过整合高度和硬度信息，可特异性识别同时具有“高且硬”特征的膜筏（膜筏富含胆固醇和饱和脂质，比周围膜区域更高且更硬）。

研究以人乳腺癌细胞（MCF-7）为模型，分别用两种配体刺激膜筏中的整合素αVβ3：纤维蛋白原（促进肿瘤转移）和锰离子（Mn²⁺）/白藜芦醇（诱导细胞凋亡）。结果显示，两种刺激下细胞膜筏的动态响应显著不同：经纤维蛋白原处理后，膜筏会聚集形成较大的微米级结构；而Mn²⁺/白藜芦醇处理则使膜筏形成离散的突起，其高度可达10纳米（对应整合素完全伸展状态），持续时间为10-60分钟（反映激活后整合素的寿命）。

该方法首次在活细胞上直观展示了膜筏的尺寸、高度、运动轨迹和持续时间等动态特征，且实验观察到的膜筏模式与理论模拟结果高度吻合，为揭示整合素激活相关的信号级联机制提供了可视化研究平台。