減數(shù)分裂是生物體形成配子(精子和卵子)的過程,其特點(diǎn)是一次DNA復(fù)制后細(xì)胞連續(xù)分裂兩次,形成四個(gè)遺傳物質(zhì)相似的子細(xì)胞。在減數(shù)分裂過程中,紡錘體同樣發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在減數(shù)分裂Ⅰ的前期,同源染色體發(fā)生配對(duì)、聯(lián)會(huì)、交換和交叉,形成四分體。這一過程依賴于紡錘體的微管網(wǎng)絡(luò),它確保了同源染色體能夠正確地配對(duì)和交換遺傳信息。隨后,在減數(shù)分裂Ⅰ的中期,染色體在紡錘絲的牽引下,排列在赤道板上。與有絲分裂不同的是,此時(shí)排列在赤道板上的染色體是同源染色體對(duì),而不是姐妹染色單體。當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入減數(shù)分裂Ⅰ的后期,同源染色體在紡錘體的牽引下分離,分別移向細(xì)胞的兩極。這一過程實(shí)現(xiàn)了同源染色體的分離,為后續(xù)的遺傳重組和配子形成奠定了基礎(chǔ)。在減數(shù)分裂Ⅱ中,紡錘體的作用與有絲分裂更為相似。姐妹染色單體在紡錘絲的牽引下分離,分別移向細(xì)胞的兩極。這一過程確保了每個(gè)子細(xì)胞都能獲得完整的染色體組,從而保證了配子的遺傳完整性。 紡錘體微管的排列和穩(wěn)定性受到細(xì)胞骨架的支撐。北京MII期紡錘體紡錘體結(jié)構(gòu)
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。深圳紡錘體液晶偏光補(bǔ)償器紡錘體微管的動(dòng)態(tài)變化是細(xì)胞分裂過程中引人注目的現(xiàn)象之一。
紡錘體生成在含中心體的細(xì)胞中,紡錘體的生成開始于細(xì)胞分裂前初期-即在細(xì)胞核膜分解(NuclearEnvelopeBreakdown,NEB)之前。初期的結(jié)構(gòu)為兩個(gè)**的以中心體為核的星狀體(asters)。當(dāng)細(xì)胞核膜分解后,染色體和星狀體發(fā)生一系列復(fù)雜的互動(dòng)反應(yīng)。**終結(jié)果為所有的染色體在紡錘體的**(赤道板,)排列整齊,每?jī)蓷l染色體有一個(gè)著絲點(diǎn),每一個(gè)著絲點(diǎn)被一束極性相同的微管(通常稱為紡錘絲)附著。此時(shí)細(xì)胞處于分裂中期,紡錘體生成完畢。實(shí)驗(yàn)證明,中心體在這個(gè)過程中的作用不是必需的。動(dòng)物細(xì)胞在中心體被激光搗毀后仍舊能夠筑構(gòu)紡錘體,但其位置通常不在細(xì)胞的大致幾何中心,其后的胞質(zhì)分裂也會(huì)受嚴(yán)重影響。紡錘體[1]在不含中心體的細(xì)胞中,紡錘體的生成是由染色體本身主導(dǎo)的。此過程由一小分子量的GTP連接蛋白(RanGTPase)控制。細(xì)胞核分解后,紡錘絲由染色體周圍生成。其后這些紡錘絲會(huì)在動(dòng)力分子與為微管動(dòng)力的合作影響下自動(dòng)排列為極性相反大致數(shù)目相同的兩組。每組的極性相對(duì)于一組著絲點(diǎn)。同時(shí)在微管遠(yuǎn)端的動(dòng)力蛋白dynein會(huì)將這些微管束集中到一點(diǎn),形成紡錘極區(qū)(SpindlePolarZone)。與此同時(shí),染色體會(huì)自動(dòng)在赤道板排列整齊。紡錘體生成完畢。
卵母細(xì)胞冷凍保存主要采用兩種方法:慢速冷凍法和玻璃化冷凍法。相較于傳統(tǒng)的慢速冷凍法,玻璃化冷凍法因其更高的解凍存活率和妊娠成功率而逐漸成為主流技術(shù)。玻璃化冷凍法的基本原理是將含有生物樣本的溶液在極短的時(shí)間內(nèi)(如幾分鐘內(nèi))冷卻至液氮溫度,使溶液在凝固點(diǎn)以下形成無冰晶的半固體或固體狀態(tài)。這種方法避免了冰晶形成對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞,從而減少了冷凍損傷。在卵母細(xì)胞冷凍保存中,玻璃化冷凍法通過優(yōu)化冷凍保護(hù)劑的濃度和冷凍速率,使卵母細(xì)胞在冷凍過程中保持其結(jié)構(gòu)的完整性。紡錘體微管的動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性是其功能的基礎(chǔ)。
在有絲分裂過程中,紡錘體的形成和功能是高度協(xié)調(diào)的。從前期到中期,紡錘體逐漸成熟,染色體被精確排列在細(xì)胞的中間區(qū)域。到了后期和末期,紡錘體開始分解,將染色體拉向細(xì)胞的兩極,并完成胞質(zhì)分裂。這一過程中,紡錘體的微管通過縮短和伸長來協(xié)調(diào)染色體的移動(dòng)和定位,確保遺傳信息的準(zhǔn)確傳遞。雖然無絲分裂過程中不形成明顯的紡錘體結(jié)構(gòu),但紡錘體的相關(guān)成分(如微管和動(dòng)力蛋白)仍在細(xì)胞分裂中發(fā)揮作用。例如,在質(zhì)體分裂中,紡錘體成分同樣起到了精確定位和運(yùn)動(dòng)染色體的作用。在減數(shù)分裂過程中,紡錘體的形成和功能更加復(fù)雜。以人卵母細(xì)胞為例,其紡錘體在減數(shù)分裂過程中會(huì)經(jīng)歷一段較長時(shí)間的“多極紡錘體”階段,而后才形成雙極狀紡錘體。這一過程需要多種關(guān)鍵蛋白(如HAUS6、KIF11和KIF18A)的參與和調(diào)控。紡錘體的正確組裝和雙極化對(duì)于保證卵母細(xì)胞的正常發(fā)育和受精至關(guān)重要。紡錘體在細(xì)胞分裂中扮演關(guān)鍵角色,確保遺傳物質(zhì)均等分配。昆明輔助生殖紡錘體Oosight Basic
紡錘體的異??赡軐?dǎo)致染色體無法正確分離,形成多倍體或單倍體細(xì)胞。北京MII期紡錘體紡錘體結(jié)構(gòu)
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(diǎn)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(duì)卵母細(xì)胞進(jìn)行固定和染色,這不僅破壞了細(xì)胞的活性,還限制了對(duì)其發(fā)育潛能的進(jìn)一步評(píng)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(diǎn)在于需要對(duì)細(xì)胞進(jìn)行固定和染色處理,這一過程不可避免地會(huì)對(duì)細(xì)胞造成損傷,影響后續(xù)的實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)了對(duì)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(shí)時(shí)性和動(dòng)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(píng)估手段。北京MII期紡錘體紡錘體結(jié)構(gòu)