液晶态首次被系统引入至生物学领域是1979年Brown GH和Wolken JJ在其著作《液晶与生物结构》中系统总结了生物有机体内液晶态的研究进展。研究者认为物质有四态:气态-液态-液晶态-固态（结晶态）,其中液晶以其流动性、自组装有序性以及热敏性在生物发育过程中呈现出非常高的适应性。液晶结晶态因其有序性,形成了二者特有的双折射光学活性。液晶结晶态在鸟类、鱼类以及昆虫类胚胎中已被广泛报道,而最近体外人类干细胞分化为胚状体过程中,也发现一种管状液晶网络结构,其在原肠胚形成过程中出现,类似于原始的血管网络结构。研究认为液晶类脂滴功能之一是给发育阶段的胚胎提供能量。不同物质形态在一定条件可以相互转换,研究认为液晶可以同心多层球形结构提供有机模板,诱导结晶形成,进而作为钙库参与钙的代谢。液晶态和结晶态在鸡胚发育过程中呈现动态变化,表现出独特的生物矿化结晶机制。Ⅰ.胚胎发育过程中钙等营养物质的运输与吸收非常重要,是成体中钙生理的重要基础。鸡胚发育过程中的卵黄囊作为钙类营养物质储存库,为发育中的各个组织器官提供能量,而液晶态和结晶态是卵黄囊内营养物质的两种主要形态。研究液晶结晶态营养物质在胚胎发育过程中的运输形态以及相关途径,可为我们更好的理解胚胎器官发育成熟提供有价值信息。前期数据显示,卵黄囊空肠/回肠复合结构促进了卵黄囊退化,为进一步研究该复合体在营养物质传递中的作用,我们以鸡胚为模式动物对胚胎发育中肠系膜复合结构进行了一系列液晶结晶活性检测。我们的研究数据总结如下:（1）2017年被新定义器官-肠系膜与卵黄囊、卵黄管、血管、空肠和回肠等共同组成了一个卵黄囊空肠/回肠肠系膜复合结构（YC-JI肠系膜复合结构）。YC-JI肠系膜复合结构内存在着大量液晶脂滴营养物质,这些脂滴以岛群形式存在,表现出液晶所特有的温度相变以及流动特性。（2）心脏、肺以及肾脏包膜腔附近均存在双折射光学活性物质,液晶最早出现于卵黄囊,依据器官形成时间序列,我们提出卵黄囊内营养物质一方面通过卵黄管直接进入肠道被吸收,另一方面通过依附于血管壁输送至肠系膜间隙进而输送至各个组织器官。液晶的流体特性使得其可以在不破坏肠系膜结构功能的情况下输送至各个组织器官。我们的数据显示出肠系膜这一器官的潜在新功能之一,即在胚胎发育过程中的营养运输功能。Ⅱ.液晶结晶态与体内性激素水平与钙水平稳态也密切相关。生物体内液晶结晶态物质与钙和脂类蓄积密切相关。液晶结晶态为发育胚胎器官的生成提供能量,其多在胚胎发育阶段出现,成体中鲜有报道。然而,研究发现在成体器官疾病状态中,液晶会重新出现,如非酒精性脂肪肝炎中被报道存在胆固醇晶体结构,肝脏与卵黄囊液晶表现出极强相似性,液晶结晶态形成与肝脏生理功能密切关联,基于此我们对非酒精性脂肪肝中的液晶结晶态物质进行了研究和检测;激素类癌症与体内激素水平稳态密切关联。基于液晶代谢产物在维持性激素水平上的潜在功能,我们对前列腺癌症中是否存在液晶结晶物质进行了探究。结果总结如下:（1）非酒精性脂肪肝小鼠模型肝脏存在脂肪变性等病理症状,在偏振光下表现出明显光学双折射结构。这些双折射结构物质主要成分为胆固醇油酸酯,呈现出液晶典型的温度相变以及流动性。非酒精性脂肪肝患者肝脂滴也呈现出双折射光学活性,且在早期这种光学分布仅限于肝脂滴皮质层,肝细胞内脂类饱和度可能与液晶肝脂滴的产生密切相关。（2）非酒精性脂肪肝肝脏样品切片结果显示,肝脏特别是血管附近组织结构相较正常肝脏呈弥散状态,因而我们对自噬与肝脂滴累积之间关联进行了研究,结果显示,液晶态肝脂滴累积的非酒精性脂肪肝中,肝细胞自噬标记蛋白MAP1LC3A和Beclin-1显著下调,表明其与细胞内脂质积聚密切相关。通过探究非酒精性脂肪肝脏中肝脂滴的液晶特性,希望最终能够通过检测非酒精性脂肪肝患者肝脂滴的双折射程度来揭示其症状严重程度,从而为该疾病的监测及诊断提供一种新思路。我们认为当肝脏中胆固醇含量越高,脂滴的双折射越彻底,脂质饱和到一定程度,此时液晶脂滴就可能变为晶体。这些可塑性较差的脂滴会引起肝损伤,导致脂肪性肝炎、纤维化和肝硬化。（3）激素类前列腺癌患者病理样品中均存在双折射光学活性物质,这些物质呈现出脂类属性。在高等级分化的前列腺癌样品中,存在典型的液晶马耳他十字结构以及结晶态结构,而在低等级分化的前列腺癌样品中,基本为液晶态结构。我们推测,随着前列腺癌疾病发生,液晶出现,而随着疾病的进一步发展恶化,液晶态逐渐向结晶态转变,结晶态的破坏性及可塑性差可能是细胞生理功能严重受损的原因之一。Ⅲ.钙以及激素稳态与液晶结晶态的出现以及二者相互转换密切关联,生物体内的钙超载会导致液晶向破坏性更高的结晶态转化,进而影响细胞生理功能。钙稳态离不开钙相关蛋白作用。前期研究数据显示,高脂饮食条件下,钙相关蛋白NG37突变小鼠肝脏中更易出现液晶结晶态。为研究液晶结晶态出现的分子机制,我们对钙相关蛋白在其高发激素类癌症中的功能及表型进行了研究。（1）前列腺癌症中的液晶结晶表明其发生与钙密切相关。研究报道,细胞内钙离子可能是前列腺癌细胞雄激素受体（AR）基因表达的有效调节因子。AR通过多种翻译后蛋白修饰来调控其生理活性,包括磷酸化等,S81磷酸化与AR的转录激活和再活化密切相关,其去磷酸化主要通过钙调蛋白磷酸酶PPTA和PP1发生。在雄激素刺激下,AR S81磷酸化和非磷酸化过表达细胞存在差异性响应基因,如LDLR以及HSPA1B在S81-WT细胞中显示出更明显的雄激素响应调节;非磷酸化AR-S81也具有转录激活功能;AR磷酸化的转录激活离不开p300以及钙调蛋白的作用,结果显示,p300与磷酸化AR-S81的结合倾向显著高于非磷酸化AR-S81,而另一种HAT酶CBP对二者并未呈现出差异性结合;钙调蛋白PPTA抑制剂促进了雄激素受体与CBP的结合作用,但相反,抑制了 AR与p300的结合作用,深入研究PPTA抑制剂对AR与p300/CBP的这种选择性结合作用以及这种选择所引发生理活动的不同具有重要意义。（2）卵细胞中共存的液晶结晶表明钙相关蛋白与卵巢疾病发生紧密关联,通过对钙相关蛋白及调节蛋白在激素类卵巢癌症中的表型分布进行了探讨,我们希望可以为筛选卵巢癌新的生物标志物提供新视野。研究结果显示,相较于癌旁/正常组织,钙相关蛋白IP3R3及其调节蛋白（CAMR2,PPTA）在激素类相关浆液性卵巢肿瘤病理样品中的表达显著上调,且IP3R3和CAMR2表达与肿瘤的分化程度呈正相关,CAMRI呈负相关。通过对TCGA浆液性卵巢肿瘤数据库内钙相关基因及调节基因的mRNA表达水平与患者总体生存率和无病生存率相关性进行分析表明,编码 IP3R3 及其调节蛋白（CAMR2,PPTA）的基因ITPR3、CAMR1B、PPPTR1A、PPPTR2A和PPPTCA mRNA表达水平上调的患者以及编码CAMR1的CAMR1A mRNA水平下调患者有着更差的总体生存率和无病生存率。IP3R3、CAMR1/2和PPTA或可以被用作筛选、诊断和预后卵巢肿瘤的新型生物标志物。综上所述,钙在胚胎发育过程中的积蓄和运输是成体中钙生理的重要基础,生物体内液晶态物质与钙和脂类蓄积密切相关,研究液晶态出现的具体分子机制以及其参与的相关信号通路,将有助于我们更好的了解胚胎器官发育过程以及疾病的发生。钙生理功能的发挥离不开钙相关蛋白,研究钙相关蛋白在胚胎发育以及疾病发生中的表达模式及分子机制,可能为理解液晶在高发疾病出现提供有价值的信息。