紡錘體

      特殊細(xì)胞器

      紡錘體(Spindle Apparatus)，形似紡錘，是產(chǎn)生于細(xì)胞分裂前初期(Pre-Prophase)到末期(Telophase)的一種特殊細(xì)胞器。其主要元件包括微管(Microtubules)，附著微管的動力分子分子馬達(dá)(Molecular motors),以及一系列復(fù)雜的超分子結(jié)構(gòu)。一般來講，在動物細(xì)胞中，中心體是紡錘體的一部分。高等植物細(xì)胞的紡錘體不含中心體。而***細(xì)胞的紡錘體含紡錘極體(Spindle Pole Body)，一般被視為中心體的同源細(xì)胞器。

       紡錘體是由大量微管縱向排列組成的中部寬闊、兩級縮小的如紡錘狀的結(jié)構(gòu)。在細(xì)胞分裂中，紡錘體對卵母細(xì)胞染 色體的運動、平衡、分配以及極體排出都非常重要。卵母細(xì)胞紡錘體的異常會導(dǎo)致減數(shù)分裂異常，產(chǎn)生非整倍體的卵母細(xì)胞或者成熟阻滯的卵母細(xì)胞。 紡錘體微管的動態(tài)變化受到細(xì)胞周期蛋白的調(diào)控。無需染色紡錘體改善分級

紡錘體功能分解

      在細(xì)胞分裂中，其主要作用有兩個部分。其一為排列與分裂染色體。紡錘體的完整性決定了染色體分裂的正確性。紡錘體的正常生成是染色體排列的必要條件。紡錘體生成完畢后一般會有5-20分鐘的延遲，以供細(xì)胞調(diào)整著絲點上微管束的極性，以及決定是否所有的著絲點都附著正確。此后細(xì)胞進入分裂后期，染色體分裂為兩組數(shù)目相等的姐妹染色單體。同樣，紡錘體的完整性決定這個分裂過程在時間和空間上的準(zhǔn)確性。

      紡錘體另一功能為決定胞質(zhì)分裂的分裂面。染色體分裂的同時，紡錘體中的一部分微管不隨染色體分裂到兩極，而停弛在紡錘體**， 形成紡錘**體(central spindle)。在紡錘中體的**為兩組極性相反的微管交疊的區(qū)域，稱為紡錘**區(qū)(spindle midzone).此**區(qū)就是接下來的胞質(zhì)分裂面。胞質(zhì)分裂開始于分裂后期的較晚期。胞質(zhì)分裂一般結(jié)束于分裂末期后1-2小時，此期間兩個子細(xì)胞由中心顆粒體(midbody)連接。 一般認(rèn)為紡錘體的分解發(fā)生在細(xì)胞分裂末期。 香港MII期紡錘體胚胎發(fā)育紡錘體微管的微妙調(diào)整，確保了遺傳信息在細(xì)胞分裂中的準(zhǔn)確無誤傳遞。

在生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，卵母細(xì)胞的冷凍保存技術(shù)一直是研究的熱點之一，旨在提高女性生育能力的保存與利用。然而，傳統(tǒng)紡錘體觀察方法往往需要對卵母細(xì)胞進行固定和染色，這不僅破壞了細(xì)胞的活性，還限制了對其發(fā)育潛能的進一步評估。傳統(tǒng)紡錘體觀察方法，如免疫熒光染色技術(shù)，雖然能夠清晰地展示紡錘體的形態(tài)，但其缺點在于需要對細(xì)胞進行固定和染色處理，這一過程不可避免地會對細(xì)胞造成損傷，影響后續(xù)的實驗結(jié)果和臨床應(yīng)用。而Polscope偏振光顯微成像系統(tǒng)則通過利用紡錘體微管結(jié)構(gòu)的雙折射性，實現(xiàn)了對無需染色紡錘體的直接觀察。這一技術(shù)創(chuàng)新不僅保留了細(xì)胞的活性與完整性，還提高了觀察的實時性和動態(tài)性，為卵母細(xì)胞冷凍研究提供了更為準(zhǔn)確和可靠的評估手段。

選擇合適的冷凍保護劑是減少冷凍損傷的關(guān)鍵。然而，不同濃度的冷凍保護劑對MI期卵母細(xì)胞紡錘體的影響各異，需要通過大量實驗進行優(yōu)化。此外，冷凍保護劑的滲透性和毒性也是需要考慮的因素。冷凍和解凍過程中的溫度控制、時間控制以及操作手法等都會對MI期卵母細(xì)胞的紡錘體造成影響。因此，需要不斷優(yōu)化冷凍和解凍程序，以減少對紡錘體的損傷。近年來，研究者們通過不斷嘗試和優(yōu)化冷凍保護劑的配方，取得了進展。例如，一些研究表明，使用高濃度的蔗糖作為冷凍保護劑可以提高MI期卵母細(xì)胞的存活率和紡錘體穩(wěn)定性。此外，還有一些新型冷凍保護劑如乙二醇、丙二醇等也被應(yīng)用于MI期卵母細(xì)胞的冷凍保存中。紡錘體形態(tài)的變化反映了細(xì)胞分裂的不同階段。

染色體

      當(dāng)細(xì)胞從間期進入有絲分裂期，間期細(xì)胞微管網(wǎng)絡(luò)解聚為游離的αβ-微管蛋白二聚體，再重組成紡錘體，介導(dǎo)染色體的運動；分裂末期紡錘體微管解聚，又重組形成細(xì)胞質(zhì)微管網(wǎng)絡(luò)。

      可分為：動粒微管：連接染色體動粒于兩極的微管。

      極間微管：從兩極發(fā)出，在紡錘體中部赤道區(qū)相互交錯的微管。

      星體微管：中心體周圍呈輻射分布的微管。

      染色體的運動依賴紡錘體微管的組裝和去組裝。在這一過程中動粒微管與動粒之間的滑動主要是依靠結(jié)合在動粒部位的驅(qū)動蛋白和動力蛋白沿微管的運動來完成。極微管在紡錘體中部交錯，有些分布在極微管之間特殊的雙極馬達(dá)蛋白，其中2個馬達(dá)蛋白沿一條微管運動，另2個馬達(dá)結(jié)構(gòu)域沿另一條微管運動。由于2條微管分別來自二極，故極性相反。當(dāng)雙極驅(qū)動蛋白四聚體沿微管向正極運動時，紡錘體二極間距離延長。反之紡錘體距離縮短。 紡錘體微管的排列和穩(wěn)定性受到細(xì)胞骨架的支撐。無需染色紡錘體改善分級

紡錘體在細(xì)胞分裂中的穩(wěn)定性對于細(xì)胞存活至關(guān)重要。無需染色紡錘體改善分級

紡錘體卵冷凍保存技術(shù)一直是研究的熱點。紡錘體作為卵母細(xì)胞減數(shù)分裂過程中的主要結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性和形態(tài)直接關(guān)系到卵母細(xì)胞的發(fā)育潛力和受精后的胚胎質(zhì)量。然而，傳統(tǒng)的紡錘體觀測方法往往需要對卵母細(xì)胞進行固定和染色，這不僅破壞了細(xì)胞的活性，還可能引入額外的損傷。因此，非侵入式成像技術(shù)作為一種新興的研究手段，在紡錘體卵冷凍研究中展現(xiàn)出了巨大的潛力和優(yōu)勢。非侵入式成像技術(shù)是指在不破壞細(xì)胞完整性和活性的前提下，通過光學(xué)、聲學(xué)、電磁等物理手段對細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行成像的方法。這類技術(shù)避免了傳統(tǒng)方法中細(xì)胞固定和染色帶來的損傷，能夠?qū)崟r、動態(tài)地觀察細(xì)胞內(nèi)部的變化，為研究者提供了更加真實、準(zhǔn)確的細(xì)胞信息。在紡錘體卵冷凍研究中，非侵入式成像技術(shù)能夠直接觀測到冷凍和解凍過程中紡錘體的形態(tài)和動態(tài)變化，為評估冷凍效果和優(yōu)化冷凍方案提供了有力支持。無需染色紡錘體改善分級