正常情況下，成熟的神經(jīng)元處于G0期，不會(huì)重新進(jìn)入細(xì)胞周期。然而，紡錘體功能障礙會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞周期紊亂，使神經(jīng)元重新進(jìn)入細(xì)胞周期。由于紡錘體功能障礙，神經(jīng)元無法完成正常的細(xì)胞分裂，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。細(xì)胞周期重新進(jìn)入是神經(jīng)退行性疾病中神經(jīng)元丟失的一個(gè)重要機(jī)制。紡錘體功能障礙會(huì)影響線粒體的正常運(yùn)輸和分布，導(dǎo)致線粒體功能障礙。線粒體是細(xì)胞的能量工廠，其功能障礙會(huì)導(dǎo)致能量代謝紊亂，進(jìn)一步加劇神經(jīng)元的損傷和死亡。在帕金森病中，線粒體功能障礙是導(dǎo)致多巴胺能神經(jīng)元丟失的重要機(jī)制。紡錘體的一端連接著染色體，另一端則錨定在細(xì)胞兩極。武漢MII期紡錘體

紡錘體功能分解在細(xì)胞分裂中，其主要作用有兩個(gè)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(huì)有5-20分鐘的延遲，以供細(xì)胞調(diào)整著絲點(diǎn)上微管束的極性，以及決定是否所有的著絲點(diǎn)都附著正確。此后細(xì)胞進(jìn)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(gè)分裂過程在時(shí)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(shí)，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(centralspindle)。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)(spindlemidzone).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(shí)，此期間兩個(gè)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。上海ICSI紡錘體提高冷凍保存效率紡錘體微管的動(dòng)態(tài)變化是細(xì)胞分裂周期的重要標(biāo)志。

    紡錘體缺陷可以分為多種類型，包括但不限于：微管動(dòng)力學(xué)異常：微管的聚合和解聚速率異常，導(dǎo)致紡錘體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。動(dòng)粒功能障礙：動(dòng)粒與微管的結(jié)合能力下降，影響染色體的正確捕捉和分離。紡錘體檢查點(diǎn)失效：紡錘體檢查點(diǎn)（spindleassemblycheckpoint,SAC）是確保染色體正確分離的重要機(jī)制，其失效會(huì)導(dǎo)致染色體分離錯(cuò)誤。染色體分離異常：染色體在分裂過程中未能正確分離，導(dǎo)致非整倍體的形成。微管的動(dòng)態(tài)變化是紡錘體功能的關(guān)鍵，任何影響微管聚合和解聚的因素都會(huì)導(dǎo)致紡錘體結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定。例如，某些藥物（如紫杉醇）可以穩(wěn)定微管，但過量使用會(huì)導(dǎo)致微管過度穩(wěn)定，影響紡錘體的正常功能。

    體外構(gòu)建的紡錘體模型可以用于研究紡錘體的動(dòng)態(tài)變化，如微管的聚合和解聚、染色體的捕捉和分離等。通過高分辨率顯微鏡觀察，可以詳細(xì)記錄紡錘體的動(dòng)態(tài)變化過程，揭示其背后的分子機(jī)制。體外構(gòu)建的紡錘體模型可以用于研究紡錘體的功能機(jī)制，如紡錘體檢查點(diǎn)的調(diào)控、染色體分離的分子機(jī)制等。通過添加不同的蛋白和藥物，可以模擬不同的生理和病理?xiàng)l件，探究紡錘體功能的調(diào)控機(jī)制。體外構(gòu)建的紡錘體模型可以用于研究紡錘體缺陷的后果，如染色體非整倍性的發(fā)生、細(xì)胞周期的紊亂等。通過引入特定的突變或藥物，可以模擬紡錘體缺陷的情況，探究其對細(xì)胞分裂和基因組穩(wěn)定性的影響。體外構(gòu)建的紡錘體模型可以用于篩選和驗(yàn)證藥物，如抗病毒藥物等。通過測試藥物對紡錘體動(dòng)態(tài)變化和功能的影響，可以評(píng)估藥物的效果和安全性，為新藥的研發(fā)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 紡錘體在細(xì)胞分裂過程中展現(xiàn)出驚人的自我組裝能力。

紡錘體的完整性決定了染色體分裂的正確性。在有絲分裂前期，中心體被復(fù)制形成兩個(gè)中心體，并逐漸分離，形成兩個(gè)紡錘體。紡錘體的微管從中心體發(fā)出，與染色體上的著絲粒（kinetochore）結(jié)合。著絲粒是一組復(fù)雜的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，可以與微管的末端結(jié)合。當(dāng)纖維束的微管末端與著絲粒結(jié)合時(shí)，纖維束開始縮短，將染色體拉向兩端，實(shí)現(xiàn)染色體的精確分離。這一過程不僅確保了每個(gè)新細(xì)胞都能獲得正確數(shù)量的染色體，還保證了遺傳信息的穩(wěn)定傳遞。紡錘體微管的穩(wěn)定性受到細(xì)胞內(nèi)外多種信號(hào)的調(diào)節(jié)。上海非侵入式成像紡錘體起偏器

紡錘體在細(xì)胞分裂過程中經(jīng)歷明顯的形態(tài)和結(jié)構(gòu)變化。武漢MII期紡錘體

    近年來，隨著成像技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是紡錘體成像技術(shù)的不斷進(jìn)步，科學(xué)家們得以在高分辨率下觀測細(xì)胞分裂過程，從而揭示了紡錘體的許多未知特征和機(jī)制。紡錘體成像技術(shù)的發(fā)展可以追溯到上世紀(jì)末，當(dāng)時(shí)科學(xué)家們開始利用熒光顯微鏡技術(shù)觀測細(xì)胞分裂過程。然而，由于傳統(tǒng)熒光顯微鏡的分辨率限制，紡錘體的精細(xì)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)變化往往難以被清晰捕捉。為了克服這一難題，科學(xué)家們開始探索更高分辨率的成像技術(shù)，如電子顯微鏡、超分辨率顯微鏡等。然而，這些技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中面臨著諸多挑戰(zhàn)，如樣品制備復(fù)雜、成像速度慢、對細(xì)胞活性影響大等。近年來，隨著成像技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步，紡錘體成像技術(shù)取得了突破性進(jìn)展。特別是超分辨率顯微鏡技術(shù)的出現(xiàn)，如結(jié)構(gòu)光照明顯微鏡（SIM）、受激輻射損耗顯微鏡（STED）和單分子定位顯微鏡（SMLM）等，使得科學(xué)家們能夠在納米尺度上觀測紡錘體的精細(xì)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)變化。 武漢MII期紡錘體