导语

在生殖过程中,卵母细胞受精后,父母的染色体将完成第一次有丝分裂过程,涉及到个至关重要的结构——纺锤体。纺锤体就像一个牵引器,在细胞分裂时牵引、分配染色体。

重新认识生命的第一步

传统的观点认为,每个人的生命都是由一个受精卵开始的,在生殖过程中,来自父亲的精子和母亲的卵子完成结合后,父母的染色体将完成第一次有丝分裂过程。在这个过程中,有一个至关重要的结构——纺锤体。纺锤体就像一个牵引器,伸出很多细长的管,在细胞分裂时牵引、分配染色体。如果纺锤体出了错误,染色体不能正常分离,就会出现胚胎的染色体非整倍体,胚胎大多停止发育,即流产。

纺锤体的功能保证了

细胞分裂的准确性

受精卵中的纺锤体主要由微管蛋白组成,一般在细胞分裂的中、后期,纺锤体形态较为典型,一眼就可以辨认。纺锤体就像一位聪明的大力士的双手,在细胞分裂过程中,能精准的将一对染色体分别平均拉向细胞的两极,确保分裂后的2个细胞中的染色体数目相等。这样生命就是正常的繁衍。

但是,如果这个大力士多了一只或几只手,染色体的分配将会紊乱。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。卵母细胞受精后纺锤体对随后的细胞分裂也至关重要。纺锤体异常会导致非整倍体,纺锤体损伤多见于高龄妇女或接触某些化学物质中毒的卵母细胞。

如何观察纺锤体的?

在普通光学显微镜下,人类卵母细胞是半透明的,无法对纺锤体的结构进行观察和分析。传统方法是用一种特异的DNA荧光染料对卵母细胞染色,在紫外光下可显示纺锤体,但这种免疫荧光方法对卵母细胞有损伤,不能应用于临床。现在在临床上,有一种“偏振光显微镜”,可以更好的来观测纺锤体。偏振光显微镜可以检测到光线经过双折射性的物体时产生的光程差,它是一种无创性的观察和分析纺锤体动态结构的显微观测系统,所以,我们也叫它纺锤体观测仪。它不仅能对纺锤体信号进行定性分析,还能对信号的强弱进行定量分析。

最新的研究,打破了传统

传统的学术观点认为,一个细胞只含一个双极纺锤体。对于受精卵的第一次有丝分裂,科学界一直认为精子和卵子的染色体是由一个纺锤体牵拉、均衡分离至两个细胞中的。也有细心的科学家们发现,在受精卵中,来自精子和卵子的染色体似乎处在不同的位置,但并没有合适的技术来深入研究这个现象。

最近一篇Science的研究报道,打破了我们传统观点。欧洲的科学家运用最新的成像技术——激光片层扫描显微系统。展示了胚胎第一次分裂过程。他们的结果显示,在小鼠受精卵的有丝分裂过程中,父系和母系的染色体是分头行动的。这是科学家首次观察到这一现象。对于这现象的内在用处和意义,我们目前还不能明确。但我们知道,两套染色体分离系统,肯定比一套分离系统更容易出错。发生错误的后代细胞可能出现多个细胞核,影响胚胎发育。

对临床的意义

在我们临床上,通过体外受精产生的胚胎,非整倍体比率一直较高,很多研究也将其归咎于高龄、大量促性腺激素的使用、体外操作等等。而这项研究结果,为我们提供了一个新思路,即高整倍体率很大程度上与双纺锤体有着很大的联系。所谓双纺锤体就是父系和母系的染色体分别由两个纺锤体牵引分离,如果他们在细胞分裂的后期没有准确合并装配,将导致两套染色体配对发生错误,从而在细胞中形成两个或者多个细胞核,导致胚胎继续发育失败和遗传信息传递错误。但这仅仅是在小鼠上的结果,需要我们继续对人的胚胎进行研究,验证这一现象是否同样存在于人类受精卵;更需要通过进一步深入研究,试图发现解决这一问题的途径。

目前,世界各国对于“生命起始”的定义还有很大的分歧。关乎“生命起始”定义不仅仅是伦理问题,也是我们不孕治疗过程中需要特别关注的。很多国家法律规定,当父母双方染色体结合的一刻,新生命就开始了。临床上只能挑选一些受精卵期、形态貌似正常的胚胎移植,但早期胚胎的分裂错误导致的内在缺陷可能发生不着床或流产,给孕妇带来巨大的健康隐患和后期心理伤害。

这个研究提醒我们,这一定义可能并不一定合适,因为在受精卵时期,父系和母系的基因组并没有完全融合,今后对于生命起始的定义也许还需要修缮。这对于医学伦理和法律的规定,也提供了一个新的佐证和思路。