氧感知与分子生理学先驱：Helmut Acker教授对缺氧信号传导与肿瘤模型的奠基性贡献

本刊深切缅怀氧感知与分子生理学领域的先驱Helmut Acker教授。他通过开创性研究揭示了颈动脉体线粒体功能、氧化还原生物学与离子通道在缺氧应答（如HIF-1信号）中的核心机制，并建立肿瘤球体模型阐明氧/离子梯度对肿瘤生物学的影响，为现代癌症研究与个性化治疗奠定理论基础。

　　

在生物医学研究领域，生物体如何感知并响应氧气变化始终是核心科学问题之一。氧气不仅是能量代谢的关键底物，更是调控基因表达、细胞增殖与分化的核心信号分子。尤其在病理状态下（如肿瘤生长或缺血性疾病），局部组织缺氧（Hypoxia）会触发一系列适应性反应，其中缺氧诱导因子（HIF-1）信号通路的激活最为关键。然而，早期研究面临重大技术瓶颈：如何实时、精准地监测细胞与组织水平的氧分压变化？如何解析氧感知（Oxygen Sensing）在器官（如颈动脉体）与肿瘤微环境中的动态调控机制？这些问题的解答对理解生理调节机制和开发疾病治疗策略具有深远意义。

正是在这一背景下，已故的Helmut Acker教授及其团队开展了系统性研究。他们的工作聚焦于氧感知的细胞与分子机制，特别是颈动脉体（Carotid Body）在化学感受（Chemoreception）中的作用，以及缺氧信号在神经组织和肿瘤中的调控网络。通过整合多种前沿技术，团队揭示了线粒体功能、氧化还原生物学与离子通道生理学在氧感知中的核心作用，并首次将微电极技术广泛应用于生理学研究。此外，Acker教授在肿瘤球体（Spheroids）和类器官（Organoids）模型领域的开创性工作，为理解非血管化微转移灶的生理特性提供了重要模型系统，这些研究不仅揭示了氧、pH、离子及营养梯度在肿瘤生物学中的功能，更预见了现代个性化肿瘤学的发展方向。

本研究的主要技术方法包括：1) 使用氧敏感与离子敏感微电极进行细胞和组织水平实时检测；2) 通过单光子多焦面与双光子共聚焦高分辨率成像技术分析样本；3) 应用荧光共振能量转移（FRET）技术研究细胞内蛋白相互作用与氧自由基动力学；4) 采用近红外光谱（NIRS）监测组织氧合状态；5) 建立三维肿瘤球体与类器官培养体系模拟体内微环境；6) 利用胚胎干细胞模型研究生理调控机制。部分人类组织样本来源于临床合作机构，动物模型则采用标准实验室品系。

研究结果主要包括以下方面：

颈动脉体生理学与氧感知机制

Acker团队发现颈动脉体I型细胞通过黄素蛋白（Flavoprotein）和肽基脯氨酰顺反异构酶（Pin1）参与氧感知过程。利用FRET技术对离体小鼠颈动脉体的研究表明，在缺氧条件下I型细胞活性氧（ROS）动力学发生特异性变化，证实了线粒体复合物III在氧传感中的核心作用。这些发现揭示了外周化学感受器响应低氧的分子基础。

肿瘤球体模型与微环境研究

通过三维肿瘤球体培养，团队证明了无血管微小转移灶中存在的氧与营养梯度直接影响细胞增殖、中央坏死和治疗反应。这一模型为研究肿瘤生物学提供了更接近体内的实验条件，并推动了类器官技术在个性化肿瘤治疗中的应用。

分子机制与信号通路

研究阐明了HIF-1信号在缺氧应答中的核心地位，并发现氧依赖性基因表达与离子电导（如K⁺通道）的密切关联。线粒体功能与氧化还原平衡被证实是连接氧感知与下游信号转导的关键环节。

多技术整合与跨学科应用

团队成功将微电极技术、双光子显微成像与FRET、NIRS等技术结合，实现了从亚细胞到组织水平的多尺度氧分析。此外，Acker教授还将生理学研究方法拓展至针灸治疗慢性应激相关疾病的临床机制探索。

研究结论与讨论部分强调，Acker教授的工作系统性地揭示了氧感知在生理与病理过程中的核心机制，其建立的实验方法（如微电极技术、肿瘤球体模型）已成为领域内广泛采用的标准方案。这些研究不仅深化了对颈动脉体化学感受、肿瘤缺氧微环境的理解，也为靶向HIF-通路的新型治疗策略提供了理论依据。此外，他在国际合作、人才培养与科学政策推动方面的贡献，进一步促进了分子生理学与转化医学的发展。他的遗产将继续激励未来研究者探索氧气这一生命核心要素的奥秘。

论文发表于《Pflügers Archiv - European Journal of Physiology》，其开创性成果已成为该领域的里程碑。