如何觀察紡錘體呢?在普通光學顯微鏡下,人類卵母細胞是半透明的,無法對紡錘體的結構進行觀察和分析。傳統方法是用一種特異的DNA熒光染料對卵母細胞染色,在紫外光下可顯示紡錘體,這種免疫熒光方法對卵母細胞有損傷,不能應用于臨床。為了更好的觀測紡錘體,美國海洋生物學實驗室的R.Oldenbourg等利用紡錘體的雙折射特性,開發出偏振光顯微鏡。現今,偏振光顯微鏡已經發展成為一種無創性的觀察和分析紡錘體動態結構的顯微觀測系統,我們也叫它紡錘體觀測儀。它不僅能對雙折射性紡錘體信號的有無進行定性分析,還能對信號的強弱進行定量分析。紡錘體微管的數量和分布隨細胞分裂階段而變化。武漢MII期紡錘體
解凍后的卵母細胞在無損觀察技術的支持下,可以直接進行紡錘體觀察,無需進行任何形式的固定和染色處理。這一技術能夠迅速評估解凍后卵母細胞的質量,包括紡錘體的形態、位置、穩定性等關鍵指標,為后續的受精和胚胎發育提供重要參考。無損觀察紡錘體技術已逐步應用于臨床輔助生殖技術中。醫生可以在不破壞卵母細胞活性的情況下,通過該技術評估其質量并選擇合適的卵母細胞進行受精和胚胎移植。這不僅提高了妊娠率和胚胎質量,還減少了因卵母細胞質量不佳而導致的移植失敗和流產風險。上海雙折射性紡錘體Oosight Meta紡錘體的形成和功能受到多種信號分子的調控,如生長因子等。
多極紡錘在有絲分裂時紡錘體一般有二個極。但是在多精入卵的卵細胞、腫瘤細胞、培養的HeLa細胞、雜種細胞等,隨著條件不同可形成有3、4個或者更多個極的紡錘體。當存在多極紡錘體時,染色體的后期分配便不規則,可形成幾個小核。用低濃度的秋水仙堿等藥物處理也能誘導出同樣的變化。木賊等特殊的植物體或胚乳細胞,往往在分裂初期形成多極紡錘體,及至分裂中期多數可恢復為二個極。長期以來,科學家認為在哺乳動物胚胎的***次細胞分裂過程中,只有一個紡錘體負責將胚胎染色體分配到兩個細胞中。但歐洲研究人員利用小鼠開展的**近實驗觀察發現,這個過程中實際上有兩個紡錘體,分別負責來自父親和母親的染色體[2]。雙紡錘體的形成可能部分解釋了為什么哺乳動物在早期發育階段(胚胎*初的幾次細胞分裂中)會有非常高的錯誤率。如果紡錘體的兩極沒有對齊和融合,那么,受精卵的遺傳物質可能會被拉向3個或4個方向,而不是2個。而這種錯誤會導致擁有多個細胞核的細胞產生,從而終止胚胎發育。雙紡錘體理論的提出提供了一種先前未知的機制。接下來需要探討的是雙紡錘體是否在人類中也發揮相同的作用。因為,這將為研究如何改善人類不育***提供非常有價值的信息[3]。
在有絲分裂中,紡錘體的形成與功能至關重要。首先,在有絲分裂前期,中心體復制并分離至細胞兩極,形成紡錘體的兩極。隨后,微管從兩極向中心區域延伸,形成紡錘體的主干。在中期,染色體在紡錘絲的牽引下,自動在赤道板排列整齊。當細胞進入分裂后期,紡錘體微管收縮,將染色體牽引至兩極,形成兩組數目相等的姐妹染色單體。這一過程確保了遺傳信息的準確傳遞,避免了染色體分離錯誤導致的遺傳異常。此外,紡錘體還決定了胞質分裂的分裂面。在染色體分裂的同時,紡錘體中的一部分微管不隨染色體分裂到兩極,而是停弛在紡錘體中心,形成紡錘中心體。紡錘中心體的中心區域為兩組極性相反的微管交疊區,稱為紡錘中心區,它決定了接下來的胞質分裂面。胞質分裂開始于分裂后期的較晚期,一般結束于分裂末期后1-2小時,此期間兩個子細胞由中心顆粒體連接。紡錘體通過精確控制胞質分裂面的位置,確保了細胞分裂的對稱性和穩定性。紡錘體的研究有助于揭示細胞分裂過程中的錯誤修復機制。
帕金森病是一種以多巴胺能神經元丟失為主要特征的神經退行性疾病,其主要病理特征是α-突觸蛋白的異常聚集。研究表明,紡錘體功能障礙在帕金森病的發生和發展中也起著重要作用。帕金森病患者中,微管蛋白的突變和異常磷酸化會影響微管的穩定性和紡錘體的組裝,導致染色體分離異常和細胞周期紊亂。紡錘體功能障礙會影響線粒體的正常運輸和分布,導致線粒體功能障礙,進一步加劇神經元的損傷和死亡。紡錘體功能障礙會導致細胞周期紊亂,增加細胞凋亡的風險,加速神經元的丟失。紡錘體的微管具有極性,一端為正端,另一端為負端。偏光成像紡錘體起偏器
紡錘體的研究對于開發新的抗病毒藥物具有重要意義。武漢MII期紡錘體
紡錘體成像技術在細胞生物學領域具有很廣的應用價值。以下是幾個主要的應用方向:揭示紡錘體的精細結構和動態變化:紡錘體成像技術能夠清晰地捕捉到紡錘體的精細結構和動態變化,如微管的排列、染色體的分離和紡錘體的形態變化等。這些觀測結果不僅有助于揭示紡錘體的形成和功能機制,還為理解細胞分裂的復雜過程提供了新的視角。研究紡錘體相關疾病:紡錘體的異常與多種疾病的發生和發展密切相關,如遺傳性疾病等。紡錘體成像技術能夠實現對紡錘體結構和功能的精確觀測,為揭示這些疾病的發病機制提供有力的支持。此外,該技術還可以用于評估藥物對紡錘體的影響,為藥物篩選提供新的思路和方法。輔助生殖技術:在臨床診療中,紡錘體成像技術也被廣泛應用于輔助生殖技術中。例如,在卵胞質內單精子注射(ICSI)過程中,紡錘體成像技術能夠精確觀測卵母細胞中紡錘體的位置,從而避免在精子時損傷紡錘體,提高受精率和臨床妊娠率。武漢MII期紡錘體