非損傷微測技術在細胞生物學研究中的應用

——（2）生殖健康方面應用

作者：旭月（北京）科技有限公司 美國揚格非損傷技術中心

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摘要：本文介紹了非損傷微測技術在生殖健康研究領域的應用。

關鍵詞：非損傷微測技術，生殖健康

近年來，環境中的生殖毒性物質對人類生殖健康的危害突顯出來，嚴重地影響了人口素質，促使生殖健康方面的研究越來越受到重視。非損傷微測技術^[1,2]作為世界尖端水平的特異性離子分子檢測技術，測量方便、快捷、三維和實時，對樣品無任何傷害，在生殖健康的研究中擁有其他方法無法比擬的優勢。下面簡要介紹三個具體應用實例。

1 非損傷微測技術檢測小鼠胚胎活力

胚胎活力是反映生育質量的重要指標。Trimarchi JR等^[3]利用非損傷微測技術檢測小鼠胚胎細胞周圍環境中Ca²⁺、O₂等離子分子的梯度變化，作為表征小鼠胚胎活力的指標。他們發現胚胎周圍存在劇烈的Ca²⁺梯度變化，而O₂的濃度梯度變化則較為平緩。同時該研究將測試過的黑鼠胚泡移植到假孕的白鼠（white pseudopregnant female mice）體內，能以很高的概率產下健康的黑鼠后代，充分證明了非損傷微測技術對胚胎的后續發育并無影響。

圖1 非損傷微測技術測量胚泡的生理學指標不會抑制胚泡后續發育。A為在單個胚泡附近測得的Ca²⁺濃度梯度譜。A中插入的小圖為測量實景圖，電極和胚泡的距離小于0.5微米，但電極并未接觸胚泡。B為被測量后的胚泡移入假孕的白鼠體內生產的幼鼠。^[3]

2 非損傷微測技術研究小鼠胚胎細胞凋亡

異常胚胎細胞的程序性死亡是重要的生殖調控機制，能夠確保產生正常的后代。Trimarchi JR等^[4]用雙氧水處理小鼠受精卵，檢測處理前后受精卵形態和胞外K⁺濃度的變化。結果顯示細胞收縮及與之同時發生的K⁺通道外排K⁺是胚胎細胞凋亡的早期征兆，對K⁺的檢測可能先于其他生理生化指標來判別細胞凋亡。

3 非損傷微測技術研究Cd²⁺對大鼠精子的毒性

環境因素導致精子質量不斷下降是男性生殖健康的重要問題，毒性物質對精子的危害成為研究熱點。Herak-Kramberger CM等^[5]采用非損傷微測技術研究Cd²⁺對大鼠附睪的影響，發現Cd²⁺會抑制對巴弗洛霉素敏感（bafilomycin-sensitive）的空泡型質子泵發揮功能，這可能使附睪和輸精管中本應呈酸性的微管液堿化進而損害精子。

非損傷微測技術對人們認識生殖過程的各種生理機制，促進人類生殖健康具有重要意義。一些基于非損傷微測技術方法很可能發展為未來的臨床檢測手段。

圖2 雙氧水處理后受精卵細胞的收縮和K⁺外流。A為細胞收縮（點線）和胞外K⁺ 濃度梯度譜。B為K⁺ 濃度梯度隨著與胚胎距離的增加而迅速衰減。^[4]