Untersuchungen zur Vitrifikation von immaturen und In-vitro ...

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Untersuchungen zur Vitrifikation von immaturen und In-vitro ...

7Eis zu vermeiden. Je höher der Wasserpermeabilitätskoeffizient einer Zelle, desto schneller kanneine Dehydrierung während des Abkühlvorgangs ablaufen und desto höhere Kühlraten werden ohneintrazelluläre Eiskristallbildung toleriert. Untersuchungen an Mäuse- und Hamsterembryonen, derenOberfläche/Volumen-Verhältnis vergleichbar ist, konnten zeigen, dass Hamsterzellen, derenWasserpermeabilitätskoeffizient höher ist als der von Mäusen, höhere Abkühlgeschwindigkeitenüberlebten (LEIBO 1989).2.1.2 GefrierschädenSchäden durch den Gefriervorgang ergeben sich aus einer Summe von Belastungen, die darausentstehen, dass es zu immensen chemischen und physikalischen Veränderungen innerhalb desbiologischen Materials kommt (LEIBO 1989). Darunter fallen Schädigung durch subphysiologischeTemperaturen, „direct chilling injury“ (DCI), denen biologische Materialien während desAbkühlens ausgesetzt sind (ARAV et al. 1996, MARTINO et al. 1996a). Kryoprotektoren habenneben ihren erwünschten gefrierschützenden auch zytotoxische Eigenschaften, „CPA cytotoxicity“(ARAV et al. 1993b), und durch osmotische Vorgänge an Zellmembranen sowohl während derDehydrierung beim Abkühlvorgang als auch Rehydrierung beim Auftauen und den damitverbundenen Volumenveränderungen, die in einer Zelle stattfinden, kann es ebenso zur Schädigungdes biologischen Materials kommen (AGCA et al. 2000). Eiskristalle, die sich während desGefrierens bilden, können in Abhängigkeit von ihrer Größe und Form zu Zellschäden führen undLösungseffekte begünstigen. Sie treten sowohl während des Abkühlens (Kristallisation) aber auchwährend des Auftau- oder Erwärmungsvorgangs auf, dieser Vorgang wird je nach verwendeterMethode als Rekristallisation oder Devitrifikation bezeichnet (SHAW u. JONES 2003).2.1.2.1 Direct Chilling Injury (DCI)DCI oder Kälteschock wird definiert als irreversible Schädigung von biologischem Material durchAbkühlung auf subphysiologische Temperaturen (WATSON u. MORRIS 1987). DieEmpfindlichkeit gegenüber Abkühlung ist abhängig von der absoluten Temperatur, derangewandten Kühlrate, der Zeitdauer des Einwirkens tiefer Temperaturen, Spezies undEntwicklungsstadium des biologischen Materials (WATSON u. MORRIS 1987, PARKS u.RUFFING 1992, POLLARD u. LEIBO 1994). Die erfolgreiche Kryokonservierung vonSäugetierembryonen durch konventionelle Tiefgefrierverfahren, bei denen das biologische Materialüber längere Zeit Temperaturen um die 0°C ausgesetzt ist, ließ den Schluss zu, dass Embryonen perse unempfindlich gegenüber niedrigen Temperaturen sind (FRIEDLER et al. 1988, POLLARD u.LEIBO 1994). Auch Mäuse- und Kaninchenoozyten erwiesen sich als kryotolerant (AL-HASANI et

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