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    精液脫落細胞檢測在無精子癥中的應用價值*

    2016-01-11 09:20:58袁長巍曹興午北京國衛(wèi)生殖健康??漆t(yī)院北京0008衛(wèi)生部中日友好醫(yī)院男科北京0009
    現(xiàn)代檢驗醫(yī)學雜志 2016年6期
    關鍵詞:精子細胞精母細胞生精

    袁長巍,曹興午(.北京國衛(wèi)生殖健康專科醫(yī)院,北京 0008;.衛(wèi)生部中日友好醫(yī)院男科,北京 0009)

    在全國血液、體液形態(tài)檢驗診斷學術會議上,專家大聲疾呼,在充分發(fā)揮現(xiàn)代自動化檢驗技術優(yōu)勢的同時,不應忽視以傳統(tǒng)人工顯微鏡檢查為主要手段的細胞形態(tài)學檢查的重要價值。重高精尖、輕基本功錘煉的傾向已嚴重阻礙了細胞形態(tài)學的研究和發(fā)展。精液脫落細胞學在診斷男性不育,評價睪丸生殖功能方面有著重要價值。由于多方面原因使此項檢驗和研究長期處于被忽視和弱化狀態(tài),幾乎成為“被遺忘的角落”,已經成為多數(shù)醫(yī)院檢驗科的短板。曹興午教授在顯微鏡下經過30余年的不懈努力,為此學科的建設和發(fā)展奠定了夯實基礎,并進一步促進了精液脫落細胞學在臨床的推廣和應用。

    1 精液脫落細胞學概述

    精液中有形成分是睪丸的代謝產物,是直接反映睪丸生殖功能狀況的具體表現(xiàn),其檢出內容主要包括精子形態(tài)學、生精細胞學和非生精細胞成分3部分,統(tǒng)稱為 “精液脫落細胞學”。其細分可包括精子、生精細胞(精原細胞、初級精母細胞、次級精母細胞、精子細胞)、粒細胞、紅細胞、吞噬細胞、線索細胞、支持細胞骨架(微管、微絲)、結晶、細菌、包涵體及其它有形成分。精液中所有的有形成分,都可以作為考證睪丸生殖功能狀況和病理性損傷的有效指標,絕不應輕視和忽略任何睪丸的代謝成分,甚至精液中的殘渣都應該作為檢測指標[1]。精液脫落細胞學的變化是反映睪丸功能損傷的重要標志物,雖然多數(shù)實驗室已具備形態(tài)學檢測能力,但較精子形態(tài)而言,生精細胞及非生精細胞成分的辨別及診斷仍略顯滯后。

    2 關于精液染色方法

    關于精液的染色方法,目前常用的有巴氏染色法、瑞氏-姬姆薩染色法、Shorr染色法、Diff-Quik染色法等。精子形態(tài)學WHO推薦巴氏染色法,由于巴氏染色法步驟繁多、耗時較長、染色配制繁瑣、試劑成本較高,從而限制了該染色方法在實驗室中的常規(guī)應用和普及?;诓煌旧椒▽有螒B(tài)的影響,各實驗室可根據(jù)自身的經驗及狀況(準確性好、穩(wěn)定性高、操作簡易、試劑成本等因素)選擇合適的染色方法。瑞氏-姬姆薩染色是血液涂片、骨髓涂片及脫落細胞常用染色方法,是實驗室常備染色劑,簡單易行,可檢出精液全部有形成分。由于細胞著色是染料透入被染物并存留其內部的一種過程,此過程既有物理吸附作用,又有化學親和作用。各種細胞及細胞的各種成分由于其化學性質不同,對瑞氏-姬姆薩染色液中酸性染料(曙紅)和堿性染料(亞甲藍)親和力也不一樣。所以細胞受染后,各類細胞呈現(xiàn)不同的著色,細胞顏色都較適中,胞核、胞漿及其中之顆粒顯色較為清晰,從而達到辨別其形態(tài)特征的目的,其效果要明顯優(yōu)于其它染色方法。

    做好精液涂片和正確染色,是精液脫落細胞學檢測的重要步驟,涂片和染色的質量將直接決定檢驗結果,看似簡單的操作環(huán)節(jié)都至關重要,不容小覷。無精子癥患者精液標本需將全部精液進行離心(3 000 r/min,15 min),棄上清液,將沉淀物充分混勻后,取5~10 μl涂片,干燥后染色。好的精液涂片片膜薄厚適宜,細胞分布較均勻。粘稠的精液標本可適當拉薄,避免涂片厚而不均。涂片過厚,沖洗時容易脫片,還會造成細胞間相互重疊,影響著色而不宜分辨。涂片過薄會導致細胞數(shù)量過少,不利于細胞計數(shù)。在進行瑞-姬氏染色時,滴加 A液數(shù)滴于涂片上,并讓染液覆蓋整個精膜區(qū),染色1~2 min。依據(jù)精膜區(qū)面積滴加A液,液量要充足,避免染液蒸發(fā)干燥,染料沉于涂片,滴加B液于A液上面(2倍于A液),用洗耳球吹出微風使液面產生漣漪狀使兩液充分混合,染色3~5 min,洗耳吹打液面時要輕柔,避免用力過猛使液面脫離片膜,液面一定要充分混合,防止著色不均勻;沖洗時不能先倒掉染液,應直接以流水沖洗,以防止有沉渣在標本上,水流不宜過大,以防沖掉片膜;干燥后鏡檢,低倍鏡下選擇合適視野,油鏡觀察。

    3 關于“圓形細胞”

    精液中的白細胞、生精細胞、前列腺細胞及泌尿生殖道上皮細胞統(tǒng)稱為“圓形細胞”。各類細胞在未經染色狀態(tài)下難以正確分辨,由于精液中細胞成分較為復雜,多數(shù)檢測報告并未對精液中的白細胞、生精細胞及其它細胞進行有效區(qū)分。檢驗人員將精液中的“圓形細胞”報告為白細胞已經形成了固有的慣性模式,誤診誤治的同時也給患者帶來了精神和心理上的負擔。精液中各類細胞的檢出,直接或間接地反映了睪丸生殖功能、感染及免疫狀態(tài),臨床必須要考慮并給予重視,否則就失去了精液細胞學的檢測意義??上z驗人員仍然不進行分類,冠冕堂皇以“圓形細胞”報告,臨床上如此應用,實在遺憾。明確區(qū)分精液中的各細胞成分,在臨床治療上起關鍵作用,同時也是檢驗人員的基本責任。

    精液白細胞過氧化物酶染色和白細胞群酶免組化濃度檢測,是WHO推薦的診斷白細胞精子癥的實驗診斷指標。采用過氧化物酶染色法,可以用于鑒別精液中多形核白細胞與不含過氧化物酶的多核精子細胞,但不能檢測到已經激活并釋放其顆粒的多形核白細胞和不含有過氧化物酶的白細胞類型,如淋巴細胞、巨噬細胞和單核細胞[2]。單克隆抗體技術主要以白細胞特異性抗原存在為基礎,可區(qū)分淋巴細胞、巨噬細胞和單核細胞,但該方法操作復雜、試劑成本較高,適合標準校正及科研。采用我國傳統(tǒng)的細胞學染色方法基礎具備的瑞氏-姬姆薩染色,能清楚地觀察細胞形態(tài),并將白細胞、生精細胞及其他細胞有效地區(qū)分開來,但需要一定的細胞學基本功和生精細胞鑒別能力,特別在多核精子細胞與凋亡或退化的多形核細胞觀察上極易混淆,應加以鑒別。見圖1,2。

    圖1 中性粒細胞(凋亡) 圖2 精子細胞(凋亡)

    精液彈性硬蛋白酶濃度測定與精液白細胞(過氧化物酶法檢測)呈良好相關性,可結合精液中的白細胞數(shù)量作為生殖道感染的診斷及愈后監(jiān)測指標。過多的白細胞可能與感染和精子質量下降有關,應進一步確定其來源,并進行微生物學檢測以證實有無附性腺感染的可能。如果診斷為生精細胞,則根據(jù)主體細胞的類別進行睪丸生殖功能評估,為分析睪丸損傷病因提供客觀指標。精液生精細胞的檢測比計數(shù)白細胞數(shù)量更有臨床意義,無精子癥患者中,單純提倡過氧化物酶染色并不能解決根本問題。

    4 結合精漿生化作為梗阻性無精子癥(OA)與非梗阻性無精子癥(NOA)的鑒別

    由于OA與NOA兩者的病因、病理、診斷、治療及預后選擇上均不同,故鑒別診斷尤為重要。隨著精液細胞學在臨床應用的漸趨成熟,為解決上述問題提供了鑒別方法和診斷指標,對預測睪丸內精子的發(fā)生、發(fā)展提供科學依據(jù)。

    精液中生精細胞及支持細胞的檢出是無精子癥鑒別、診斷的有效指標。精液中沒有精子并不代表沒有生精細胞,檢出生精細胞或支持細胞則說明輸精管道通暢,病因是由于睪丸生精功能障礙引起。如果精液中未發(fā)現(xiàn)生精細胞或支持細胞及支持細胞骨架成分,則要考慮輸精管道異常或因睪丸生精功能出現(xiàn)嚴重障礙,細胞脫落枯竭并呈空化期狀況。如果患者睪丸體積、生殖激素水平在正常范圍,則高度懷疑輸精管道異常,便可結合精液量、pH,精漿果糖及a-葡糖苷酶(NAG)等檢測指標進行鑒別及梗阻位置的確定,按筆者擬定圖3所示。精液生精細胞檢查結合精漿附屬性腺測定可鑒別OA和NOA,并可反映睪丸的生精功能,可有效避免對入體有侵襲性的輸精管造影帶來的不便和痛苦。

    圖3 無精子癥實驗診斷流程圖

    5 睪丸生殖功能評估

    生精細胞在健康人精液中按數(shù)量、比例有序排出、常態(tài)脫落,如果生精細胞脫落的數(shù)量、比例及形態(tài)出現(xiàn)異常,將有可能引起精液質量改變,導致不育。根據(jù)生精細胞的有無、數(shù)量、形態(tài)及其它有形成分的檢測,可作為衡量睪丸生殖功能的有效指標。

    5.1 生精細胞存在異常 在無精子癥精液標本中,生精細胞存在異常對了解和預判睪丸生殖功能具有重要意義。根據(jù)生精細胞檢出數(shù)量的多寡可分為生精細胞缺乏型和生精細胞存在型。精液中未檢出生精細胞(缺乏型),則要通過其它相關指標進一步確定無精子癥類型。精液中的生精細胞在早期、中期可有少量生精細胞脫落,精液中的精子數(shù)量正常或減少;隨著時間的延長,睪丸損傷進一步發(fā)展,生精細胞脫落進入高峰期,見圖4,圖5,精液中發(fā)現(xiàn)大量凋亡、脹亡的初級精母細胞及精子細胞脫落,精子數(shù)量會繼續(xù)減少;隨著時間的再延長,精子細胞及精母細胞的檢出幾率逐漸減少,經常會發(fā)現(xiàn)精原細胞脫落,并出現(xiàn)無精子狀態(tài),說明睪丸功能出現(xiàn)嚴重障礙,生精細胞脫落進入亞空化期;隨著睪丸再進一步損傷,生精細胞脫落進入空化期,生精細胞脫落枯竭,精液中無或偶見形態(tài)欠佳的生精細胞,最終呈現(xiàn)唯支持細胞綜合征結局[3]。生精細胞的異常脫落是導致成熟精子生成受阻的敏感信號,生精細胞的脫落持續(xù)時間越長,生精細胞的檢出率就越低,睪丸損傷程度就越重,最終治療的可能性和可行性就越差,提前干預和控制可有效避免睪丸生精功能的進一步損傷。

    圖4 生精細胞大量脫落 圖5 生精細胞大量脫落

    睪丸受到各種不同有害因素的影響,可引發(fā)睪丸生殖功能障礙,導致生精小管中各個細胞的生理性改變向病理性發(fā)展[4]。睪丸生殖功能受損必然有一個過程,由于受損程度、受損時間及致受損的因素不同,其生精細胞發(fā)生病理性改變及脫落狀況也不盡相同。生精小管內各個生精細胞的發(fā)育周期并非均衡一致,對既往表現(xiàn)為無精子癥的患者,通過精液細胞學檢查仍有15.98%的患者檢出精子,考慮有兩方面原因:一是無精子癥精液標本經離心、涂片、染色后,提高了精子的檢出率,可能與鏡下觀察的細致程度及精子染色后更易辨別有關。二是考慮睪丸本身生精狀態(tài)不盡均衡、存在局灶性精子發(fā)生的現(xiàn)象,導致精液中的精子時有時無。精子由生精細胞逐級演變而來,精液中各級生精細胞的檢出對了解睪丸生殖功能有重要意義。

    5.2 生精細胞比例異常 精子發(fā)生是一個十分復雜的過程,大致可分為三個階段:精原細胞有絲分裂階段、精母細胞減數(shù)分裂階段和精子細胞成熟變形階段[5]。生精細胞在精子發(fā)生的任何階段出現(xiàn)成熟障礙,將會導致精子數(shù)量異常,臨床表現(xiàn)多為少精子癥或無精子癥[3]。精液中四種生精細胞比例出現(xiàn)失常,其中一種或兩種生精細胞的比例增加,尤以發(fā)生在減數(shù)分裂的終末期,初級精母細胞的粗線期階段最為常見。精子發(fā)育過程中大多數(shù)阻滯在初級精母細胞和精子細胞階段水平,少數(shù)阻滯在精原細胞階段[6]93~94。通過精液脫落細胞學分析,確定生精細胞阻滯階段,進而分析生精障礙的類型與原因,為臨床提供診療依據(jù)、觀察療效和治療結果。

    5.3 生精細胞形態(tài)異常型 精液中的生精細胞,不僅在數(shù)量和比例上顯示異常,更主要表現(xiàn)在細胞形態(tài)上的異常。精液中不僅可以檢出常態(tài)(典型)的生精細胞,還可以看到異常的生精細胞,往往這些異常的生精細胞更具有臨床意義,見圖6~10。

    生精細胞形態(tài)學變化正是反映生精細胞的發(fā)展趨勢,對觀察睪丸損傷機制具有重要作用。細胞凋亡和脹亡是細胞死亡兩種不同的表現(xiàn)類型。細胞凋亡在精子發(fā)生的生理、病理過程中充當了重要的角色,它可能是人體清除剩余或缺陷生精細胞的正常的生理機制,也可能是引起不育的病理環(huán)節(jié)。生精細胞對內外各種因素影響的敏感性很高,使得細胞發(fā)生突變的頻率也很高。這些變性的生精細胞通過凋亡機制被清除掉,可以保證優(yōu)良精子的保存[6]382。

    細胞凋亡的形態(tài)特征為細胞體積變小,胞質濃縮,核染色質固縮于邊緣,DNA降解,最后形成多個凋亡小體而被吞噬。細胞脹亡由多種原因造成,是以細胞腫脹、核溶解為特征的被動性細胞死亡,其包括缺血性和凝固性壞死的細胞死亡前主要變化,即細胞濁腫或水樣變[7]。在光學顯微鏡下,脹亡細胞的體積增大,胞漿疏松化并出現(xiàn)致密顆粒,內質網(wǎng)腫脹[8],細胞核腫脹,核內染色質分散,凝集在核膜、核仁周圍,有時聚集成團塊,后期常表現(xiàn)為核溶解[9]。細胞凋亡和脹亡可出現(xiàn)在同一份精液標本中,由于在不同的損傷因素、毒物濃度及病理情況下,生精細胞凋亡和脹亡所發(fā)生的比例不同。細胞凋亡和脹亡有一定的分布特征,血供相對充足部位凋亡多見,血供缺乏的區(qū)域細胞脹亡多見[10]。細胞脹亡是低耗能或不耗能的被動過程,由同一種刺激引起的細胞死亡,在ATP供應充足時細胞發(fā)生凋亡,缺少ATP時細胞發(fā)生脹亡。在補充ATP后,細胞脹亡可轉為凋亡[11]。生精細胞形態(tài)學觀察,對病因及發(fā)生機制的研究提供了理論依據(jù)。

    圖6 常態(tài)(典型)初級精母細胞 圖7 常態(tài)(典型)次級精母細胞

    圖8 初級精母細胞(凋亡) 圖9 精子細胞(凋亡)

    圖10 初級精母細胞(脹亡) 圖 11 大量初級精母細胞(凋亡)

    5.4 支持細胞及支持細胞骨架檢出 支持細胞生長在生精小管的內表面,是生精上皮中惟一與生精細胞接觸的細胞,各級生精細胞都按成熟程度自生精小管基底部向管腔排列,靠近管腔的血-睪屏障,外管腔側的生精細胞,必須通過支持細胞來獲取營養(yǎng)[ 12,13]。支持細胞在睪丸生精細胞誘發(fā)性凋亡中的作用,除去發(fā)生自發(fā)性凋亡外,還能被多種內源性和外源性因素誘發(fā)產生凋亡,如促性腺激素及睪酮減少、化學藥物和毒素、高溫、輻射、環(huán)境污染以及睪丸的急性缺血-再灌注損傷等,它們通過多種途徑影響生精細胞凋亡,其中支持細胞結構及功能的改變扮演了重要角色[14]。支持細胞受有害因素刺激后,易使支持細胞骨架發(fā)生斷裂,睪丸受到影響,損傷后的支持細胞必然會隨著精液排出體外,在精液中可以看到損傷和脫落的支持細胞及骨架成分[13]。精液中檢出支持細胞及支持細胞骨架,說明睪丸微環(huán)境受累,損傷已威脅到支持細胞功能,其功能的優(yōu)劣將直接決定生精細胞的分化程度及精子的生成,見圖12,13。支持細胞的檢出對睪丸生精功能的深入研究提供了新手段和新依據(jù)。

    圖12 支持細胞(片狀脫落) 圖13 支持細胞骨架

    5.5 臨床應用

    5.5.1 患者,男,23歲,婚育1年,男性特征發(fā)育正常,性生活1~3次/周。睪丸大小:雙側均12#,雙側輕度VC。生殖激素水平未見異常。多次精液檢查,無精子癥。染色體檢查:46XY,Y染色體未見缺失;既往史:肺結核史,曾口服抗結核藥物利福平和異煙肼;患者拒絕睪丸活檢,特來我院行精液脫落細胞學檢查。

    5.5.2 精液量:3.2 ml;pH:7.5;離心鏡檢:無精子;精液脫落細胞學檢查:精原細胞1%,初級精母細胞78%,次級精母細胞13%,精子細胞7%,中性粒細胞0%,吞噬細胞1%。

    5.5.3 根據(jù)精液脫落細胞評估睪丸功能:睪丸生殖功能障礙,無精子癥;檢出支持細胞骨架,考慮睪丸內環(huán)境受累,支持細胞功能減弱;生精細胞脫落屬于高峰期,檢出各級生精細胞,初級精母細胞階段發(fā)育阻滯(粗線期),凋亡顯著(核固縮、核邊聚),導致精子細胞生成減少,無精子生成。生精細胞形態(tài)分類(100個):常態(tài)生精細胞15%,凋亡69%,脹亡13%,退化3%。生精細胞內可見包涵體,考慮原體或病毒感染。

    5.5.4 臨床印象:考慮藥物因素引起睪丸生精阻滯在精母細胞階段,但不排除精索靜脈曲張及其它有害因素影響。治療建議:該患者精液中存在常態(tài)(典型)生精細胞,并檢出精子細胞,通過藥物治療改善睪丸內的微環(huán)境,促進生精細胞繼續(xù)發(fā)育是可行的。根據(jù)精液細胞學檢測結果,動態(tài)觀察各級生精細胞的發(fā)育狀況。經過3個月有效治療后,精液中檢出9個精子(畸形),見表1。建議繼續(xù)治療,并咨詢輔助生殖技術。

    生精細胞的形態(tài)學特征,是判斷精子能否產生的重要前提條件,研究表明:常態(tài)生精細胞的存在較凋亡及脹亡等形態(tài)在治療上更具有優(yōu)越性,見表2。

    5.5.5 精液檢出脫落生精細胞:見圖14~17。

    表1 精液中各級生精細胞及精子檢出率列表

    表2 生精細胞形態(tài)學分類及其變化(%)

    常態(tài)(典型)生精細胞的存在是精子能否正常發(fā)生的重要保障,理論上常態(tài)生精細胞較凋亡或脹亡的細胞在治療上也更具有預測性。NOA精液中典型生精細胞的檢出,也為臨床提供了治療的可行性和可能性,生精細胞的動態(tài)變化,可作為療效觀察和判斷預后的重要指標,即使有一線希望也不應該放棄。非典型生精細胞(凋亡或和脹亡)的檢出,將有助于了解睪丸功能障礙的嚴重程度及發(fā)展趨勢。通過精液生精細胞形態(tài)學分類,明確常態(tài)、凋亡及脹亡生精細胞的比例,對探索生精細胞死亡所發(fā)生的病因、途徑、機制有重要意義。

    6 某種程度可代替睪丸活檢

    睪丸活檢是無精子癥患者診斷和治療的重要手段,多年來已被臨床所接受。單次睪丸活檢可能難以全面、完整反映睪丸的生精功能,同時多點或多次的手術取材反而會加重對睪丸功能的損傷。精液脫落細胞學檢測能夠依據(jù)睪丸的代謝物,更全面、準確地了解睪丸功能,提高對睪丸生精功能評估的準確性。近年來通過檢測精液脫落細胞學、血清FSH,T/LH,抑制素B及精漿果糖和中性a-葡糖苷酶,逐漸取代了具有侵襲性的睪丸活檢這一傳統(tǒng)方法。

    圖14 生精細胞大量脫落,凋亡顯著(初次) 圖15 生精細胞脫落明顯,凋亡顯著(治療1個月后)

    圖16 精子細胞脫落增多,多核,凋亡(治療2個月后) 圖17 畸形精子(治療3個月后)

    7 輔助生殖參考指標

    隨著輔助生殖技術的迅速發(fā)展和廣泛應用,已讓更多的OA及部分NOA患者有了獲得子代的機會。NOA患者能否從睪丸內獲取可利用的精子行輔助生殖技術是關鍵因素,如何通過有效、無創(chuàng)的手段來判斷睪丸內精子的發(fā)生將具有重要意義。精液生精細胞可否作為睪丸顯微取精前的參考指標,依據(jù)生精細胞的數(shù)量、形態(tài)來預測睪丸內精子的發(fā)生狀況是否可行,仍需進一步研究。精液脫落細胞學作為一種考量方法,與輔助生殖技術的應用價值,將是實驗室與臨床協(xié)作的目標。

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