Überlebensfähigkeit von kryokonservierten ... - Dragon IVF

2.3 Physikalische und chemische Abläufe beim Einfrieren von
Zellen
Ganz ähnlich der fünf verschiedenen Prozessphasen beim Einfrieren, können
auch die intra- und extrazellulär ablaufenden Vorgänge während des Einfrierens
in sechs Schritte eingeteilt werden:
1. Im Bereich zwischen 37°C und 20°C befindet sich die Zelle in einem
physiologischen Bereich und die intra- und extrazellulären Prozesse lau-
fen aufeinander abgestimmt ab.
2. In der Temperaturzone von 20° bis -2°C ist der Stoffwechsel der Zelle
bereits stark eingeschränkt. Alle Vorgänge in den Zellen laufen deutlich
langsamer ab oder werden sogar gänzlich gestoppt. Aus dem Grunde ist
dieser Temperaturbereich von so großer Bedeutung in der Vorbereitung
der Zelle zum eigentlichen Einfrieren.
3. Die Temperaturen sinken von -2° auf -15°C ab. Die einsetzende Eisbil-
dung beginnt meistens an Kristallisationskeimen in der extrazellulären
Lösung. Die Temperatur, bei der die Kristallisation einsetzt, wird durch
die chemische Zusammensetzung der verwendeten Kryoprotektivumslö-
sung festgelegt (MAZUR, 1977; LEIBO & MAZUR, 1978). Als Folge des
osmotischen Effektes wird Wasser aus der Zelle herausgezogen. Da-
durch dehydriert die Zelle und beginnt zu schrumpfen. Dieses Schrump-
fen ist möglich, da ca. 90% des Wassers der Blastomeren in ungebun-
dener Form vorliegt (MAZUR, 1963; MERYMAN et al., 1984). Der Emb-
ryo ist in der Lage, bis auf etwa 40% seines ursprünglichen isotonischen
Ausgangsvolumens zu schrumpfen, ohne dass er dabei Schäden erleidet
(SCHNEIDER & MAZUR, 1984). Durch Auswahl möglichst optimaler Ab-
kühlraten kann den Prozess der intrazellulären Eiskristallbildung opti-
miert werden. Die Raten sollen langsam genug sein, um eine ausrei-
chenden Dehydrierung zu ermöglichen und schnell genug um die Zellen
nicht unnötig den Lösungseffekten der Kryoprotektiva auszusetzen.
4. Es erfolgt ein weiteres Absinken der Temperaturen im Bereich von -15°
auf -25°C. In diesem Temperaturbereich setzt auch die intrazelluläre
Eisbildung ein. Dabei kommt es zu einer Entmischung und Dislokalisati-
on der Bestandteile des Zytoplasmas. Durch Zugabe von Kryoprotektiva
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