纺锤体功能分解
在细胞分裂中,其主要作用有两个部分。其一为排列与分裂染色体。纺锤体的完整性决定了染色体分裂的正确性。纺锤体的正常生成是染色体排列的必要条件。纺锤体生成完毕后一般会有5-20分钟的延迟,以供细胞调整着丝点上微管束的极性,以及决定是否所有的着丝点都附着正确。此后细胞进入分裂后期,染色体分裂为两组数目相等的姐妹染色单体。同样,纺锤体的完整性决定这个分裂过程在时间和空间上的准确性。
纺锤体另一功能为决定胞质分裂的分裂面。染色体分裂的同时,纺锤体中的一部分微管不随染色体分裂到两极,而停弛在纺锤体**, 形成纺锤**体(central spindle)。在纺锤中体的**为两组极性相反的微管交叠的区域,称为纺锤**区(spindle midzone).此**区就是接下来的胞质分裂面。胞质分裂开始于分裂后期的较晚期。胞质分裂一般结束于分裂末期后1-2小时,此期间两个子细胞由中心颗粒体(midbody)连接。 一般认为纺锤体的分解发生在细胞分裂末期。 纺锤体的微管从中心体向外辐射,形成纺锤状结构。北京哺乳动物纺锤体纺锤体结构

在生殖医学领域,卵母细胞的冷冻保存技术一直是研究的热点之一。尤其是针对卵母细胞内部高度复杂且精细的纺锤体结构,其冷冻过程中的稳定性与完整性直接关系到解冻后卵母细胞的存活率及发育潜能。纺锤体作为卵母细胞内部的关键结构,由微管等高分子物质有序排列而成,具有双折射性。这种特性使得纺锤体在偏振光下能够呈现出独特的形态和特征,从而被Polscope等偏振光显微镜捕捉并观察。双折射性纺锤体的形态、稳定性和完整性对于卵母细胞的正常减数分裂及胚胎发育至关重要。香港哺乳动物纺锤体液晶偏光补偿器纺锤体在细胞分裂完成后迅速解体,为细胞质分裂提供空间。

无需染色纺锤体观察技术已逐步应用于临床辅助生殖技术中。通过该技术,医生可以在不破坏卵母细胞活性的情况下,评估其质量并选择合适的卵母细胞进行受精和胚胎移植,从而提高妊娠率和胚胎质量。无需对卵母细胞进行固定和染色处理,保留了细胞的活性与完整性。能够实时监测冷冻过程中纺锤体的形态变化,评估冷冻效果。能够实时监测冷冻过程中纺锤体的形态变化,评估冷冻效果。Polscope偏振光显微成像系统的操作和维护需要较高的专业知识和技能。纺锤体的形态变化复杂多样,需要丰富的经验和专业知识进行数据解读和结果分析。
纺锤体观测仪使ICSI更加安全可靠
在进行单精子卵胞浆内注射(ICSI)授精时,**初人们观察人体内成熟的卵母细胞时,通常认为,卵母细胞纺锤**于***极体附近,故传统的ICSI操作是转动卵母细胞使其***极**于6点或12点处,然后在3点处注入精子。但是,在大量使用纺锤体观测仪后发现,***极体并不能很好地预测纺锤体的位置。一项研究提示,在ICSI后,用纺锤体观测仪观察纺锤体与***极体的夹角,结果发现小于30°这组卵母细胞的正常受精率更高。极体在卵周隙中的移动,或者纺锤体在胞质中的易位都使两者的位置关系发生改变,普通光学显微镜下ICSI穿刺部位的选择,可能会损伤纺锤体和(或)造成染色体的异常。通过纺锤体观测仪,可以精确地对卵母细胞中纺锤体的位置进行定位,从而避免在ICSI过程中损伤纺锤体,使ICSI更加安全可靠。有文献报道,在进行ICSI时,观察到“双折射纺锤体”的成熟卵母细胞的受精率和质量胚胎率***高于未观察到双折射纺锤体组。也有学者发现,有些卵母细胞在普通光学显微镜下看到是正常的,但在纺锤体观测仪这个“照妖镜”下,就能显出原形,表现为有***极体、但缺乏双折射的纺锤体,这类卵母细胞ICSI后的受精率和妊娠率极低。 纺锤体微管的排列和稳定性受到细胞骨架的支撑。

多极纺锤
在有丝分裂时纺锤体一般有二个极。但是在多精入卵的卵细胞、肿瘤细胞、培养的HeLa细胞、杂种细胞等,随着条件不同可形成有3、4个或者更多个极的纺锤体。当存在多极纺锤体时,染色体的后期分配便不规则,可形成几个小核。用低浓度的秋水仙碱等药物处理也能诱导出同样的变化。木贼等特殊的植物体或胚乳细胞,往往在分裂初期形成多极纺锤体,及至分裂中期多数可恢复为二个极。
长期以来,科学家认为在哺乳动物胚胎的***次细胞分裂过程中,只有一个纺锤体负责将胚胎染色体分配到两个细胞中。但欧洲研究人员利用小鼠开展的**近实验观察发现,这个过程中实际上有两个纺锤体,分别负责来自父亲和母亲的染色体[2]。
双纺锤体的形成可能部分解释了为什么哺乳动物在早期发育阶段(胚胎*初的几次细胞分裂中)会有非常高的错误率。如果纺锤体的两极没有对齐和融合,那么,受精卵的遗传物质可能会被拉向3个或4个方向,而不是2个。而这种错误会导致拥有多个细胞核的细胞产生,从而终止胚胎发育。双纺锤体理论的提出提供了一种先前未知的机制。接下来需要探讨的是双纺锤体是否在人类中也发挥相同的作用。因为,这将为研究如何改善人类不育***提供非常有价值的信息[3]。 纺锤体微管的聚合与解聚受到多种酶的调控。武汉哺乳动物纺锤体胚胎发育
纺锤体微管网络的形成和维持需要消耗大量能量。北京哺乳动物纺锤体纺锤体结构
尽管成熟卵母细胞纺锤体冷冻保存技术取得了进展,但仍面临一些挑战。首先,冷冻损伤仍然是制约其临床应用的主要问题之一。尽管玻璃化冷冻法能够在一定程度上减少冷冻损伤,但仍无法完全避免。其次,冷冻保存后的卵母细胞在体外受精和胚胎发育过程中的表现仍存在不确定性。这可能与冷冻过程中纺锤体和染色体的损伤有关,也可能与冷冻保护剂的残留毒性有关。此外,法律伦理问题也是卵母细胞冷冻保存技术面临的一大挑战。不同国家和地区对卵母细胞冷冻保存的法律和伦理规定各不相同,这在一定程度上限制了该技术的普及和应用。北京哺乳动物纺锤体纺锤体结构
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