北京卵母细胞纺锤体胚胎发育

什么是纺锤体？它有多重要？

纺锤体主要由微管蛋白组成，微管蛋白是一种含有α和β亚单位的异二聚体。纺锤体不是一成不变的，常常处于组装和去组装的动态变化过程中，一般在细胞分裂的中、后期，纺锤体结构较为典型。纺锤体主要有两个作用：其一，排列与分配染色体；其二，决定细胞胞质分裂的分裂面。纺锤体的完整性决定了染色体分裂过程在时间和空间上的准确性。纺锤体就像一位聪明的大力士的双手，在细胞分裂过程中，能精细的将等位染色体平均拉向细胞的两极，确保分裂后的2个子细胞中的染色体数目相等。但是，如果这个大力士多了一只或几只手，染色体的分配将紊乱，导致非整倍体。纺锤体损伤的增加多见于高龄妇女，或接触某些化学物质的卵母细胞。

在细胞分裂过程中，纺锤体对卵母细胞染色体的平衡、运动、分配、和极体的排出非常关键。卵母细胞成熟过程中的两次减数分裂形成两次纺锤体，卵母细胞受精、雌雄原核融合后又会形成有丝分裂纺锤体。 纺锤体微管与细胞内的其他细胞器存在复杂的相互作用。北京卵母细胞纺锤体胚胎发育

纺锤体

      特殊细胞器

      纺锤体(Spindle Apparatus)，形似纺锤，是产生于细胞分裂前初期(Pre-Prophase)到末期(Telophase)的一种特殊细胞器。其主要元件包括微管(Microtubules)，附着微管的动力分子分子马达(Molecular motors),以及一系列复杂的超分子结构。一般来讲，在动物细胞中，中心体是纺锤体的一部分。高等植物细胞的纺锤体不含中心体。而***细胞的纺锤体含纺锤极体(Spindle Pole Body)，一般被视为中心体的同源细胞器。

       纺锤体是由大量微管纵向排列组成的中部宽阔、两级缩小的如纺锤状的结构。在细胞分裂中，纺锤体对卵母细胞染 色体的运动、平衡、分配以及极体排出都非常重要。卵母细胞纺锤体的异常会导致减数分裂异常，产生非整倍体的卵母细胞或者成熟阻滞的卵母细胞。 Hamilton Thorne纺锤体液晶偏光补偿器纺锤体微管的动态变化是细胞分裂过程中引人注目的现象之一。

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。

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。纺锤体微管的排列方向决定了染色体分离的方向。

纺锤体生成

      在含中心体的细胞中，纺锤体的生成开始于细胞分裂前初期 - 即在细胞核膜分解(Nuclear Envelope Breakdown, NEB)之前。初期的结构为两个**的以中心体为核的星状体(asters)。当细胞核膜分解后，染色体和星状体发生一系列复杂的互动反应。**终结果为所有的染色体在纺锤体的**(赤道板,)排列整齐，每两条染色体有一个着丝点，每一个着丝点被一束极性相同的微管（通常称为纺锤丝）附着。此时细胞处于分裂中期，纺锤体生成完毕。实验证明，中心体在这个过程中的作用不是必需的。动物细胞在中心体被激光捣毁后仍旧能够筑构纺锤体，但其位置通常不在细胞的大致几何中心，其后的胞质分裂也会受严重影响。纺锤体 [1]

       在不含中心体的细胞中，纺锤体的生成是由染色体本身主导的。此过程由一小分子量的GTP连接蛋白（Ran GTPase）控制。细胞核分解后，纺锤丝由染色体周围生成。其后这些纺锤丝会在动力分子与为微管动力的合作影响下自动排列为极性相反大致数目相同的两组。每组的极性相对于一组着丝点。同时在微管远端的动力蛋白 dynein 会将这些微管束集中到一点，形成纺锤极区(Spindle Polar Zone)。与此同时，染色体会自动在赤道板排列整齐。纺锤体生成完毕。 纺锤体微管与染色体上的动粒结合，形成稳定的连接。北京纺锤体实时成像纺锤体兼容大部分显微镜

纺锤体在细胞分裂过程中展现出惊人的自我组装能力。北京卵母细胞纺锤体胚胎发育

纺锤体是卵母细胞在减数分裂过程中形成的一种微管结构，负责精确分离染色体。然而，纺锤体对环境温度、渗透压等外部条件极为敏感，在冷冻保存过程中容易发生损伤，导致染色体分离异常，进而影响卵母细胞的发育潜力和受精后的胚胎质量。因此，如何有效监测和评估冷冻过程中纺锤体的变化，成为纺锤体卵冷冻研究的重要课题。纺锤体实时成像技术的出现，为这一问题的解决提供了可能。纺锤体实时成像技术主要利用高分辨率显微镜结合荧光标记技术，对卵母细胞内的纺锤体进行实时、动态的观察和记录。常用的荧光标记方法包括使用绿色荧光蛋白（GFP）标记微管蛋白，以及利用特定抗体对纺锤体相关蛋白进行染色。通过这些方法，研究者可以清晰地观察到纺锤体的形态、位置、动态变化等信息，从而准确评估冷冻过程中纺锤体的稳定性和完整性。北京卵母细胞纺锤体胚胎发育