CrioconservareBogdan Laura-Teodoran 1776 omul de tiin italian Lazzaro Spallanzani a ncercat pentru prima dat crioconservarea spermei n zapad i a observat c spermatozoizi erau mobili dup decongelare. La sfiritul secolului IX i nceputul secolului XX, oamenii de tiina elucideaza cteva aspecte legate de adaptarea a materiei vii, n special plante i fungi.O contribuie remarcabila a avut-o Father Luyet, care este considerat fondatorul criobiologiei. n 1938 Luyet i Hodapp au realizat vitrificarea spermei de broasca si stocarea n azot lichid. n 1985 au raportat vitrificarea cu succes a unor embrioni de oarece. Din 1990 vitrificarea a fost aplicat i pentru ovocite i esut ovarian.Crioconservarea este un proces n cazul n care celule sau esuturi ntregi sunt conservate prin rcire, sub-zero temperaturi sczute, cum ar fi (de obicei) 77 K sau -196 C (punctul de fierbere de azot lichid). La aceste temperaturi sczute, orice activitate biologic, inclusiv reacii biochimice care ar conduce la moartea celulelor, este efectiv oprit. Cu toate acestea, atunci cand solutiile crioprotector nu sunt utilizate, celulele fiind conservate sunt de multe ori avariate din cauza congelarii n timpul abordarea la temperaturi sczute sau nclzirea la temperatura camerei.TemperaturaDeozitarea produselor criogenate la temperaturi foarte sczute presupune a oferi o durat nedeterminat, dac nu chiar n apropierea de infinit, longevitatea la celule, dei real "termenul de valabilitate", este destul de dificil de dovedit. n experimentele cu uscate, semine, cercettorii au constatat c nu a existat variabilitate ,deteriorare evident n cazul n care probele au fost inute diferit "ngheate" la temperaturi ultra-chiar i cele rece. Temperaturi sub punctul de tranziie de sticl (Tg) de ap (n jur de minus 136 C), par a fi acceptate ca limite n care activitatea biologic foarte substanial ncetinete, i minus 196 C (fazei lichide de azot lichid) este temperatura preferat pentru depozitare a exemplarelor importante. n timp ce frigidere, congelatoare profund i extra congelatoare rece adncime, toate similare cu cele interne, sunt utilizate pentru multe elemente, n general, ultra rece de azot lichid la -196 C este necesar pentru conservarea cu succes a structurilor mai complexe biologice pentru a opri aproape toate activitiile biologice. Riscuri Fenomene care pot cauza deteriorarea celulelor n timpul crioconservari au loc n principal n timpul etapei de congelare, i includ: soluie de efecte, formarea extracelulara de ghea, deshidratare i formarea intracelular de ghea. Multe dintre aceste efecte pot fi reduse prin cryoprotectants. Atunci cnd au ajuns n faza de congelate, materialul este relativ conservat n condiii de siguran fata de viitoarele daune(distrugeri). Cu toate acestea, estimri bazate pe acumularea de radiaii induse de deteriorarea ADN-ului n timpul depozitrii criogenice au sugerat o perioad maxim de depozitare de 1000 de ani .Efecte si soluiiDeoarece cristalele de ghea cresc dizolvarea substanelor n ap de congelare- sunt excluse,pt ca le determin s devin concentrate n ap rmasa lichid. Concentraii ridicate din unele substane dizolvate poate fi foarte duntoare.O celula sau un esut care va fi supus procesului de crioconservare, trebuie sa ndeplineasc cteva condiii: sa fie o celula sau esut sntos, s nu fie contaminat cu microorganisme si s fie ntr-un stadiu care s-i permit folosirea dup decongelare ( cu potenial de diviziune). Formarea extracelular de gheaAtunci cnd esuturile sunt rcite lent, apa migreaz din celule i forme de ghea n spaiul extracelular. Prea mult ghea extracelulara poate provoca leziuni mecanice membranei celulelor din cauza de zdrobire.DeshidratareaMigraia de ap care cauzeaz formarea extracelulara de ghea poate provoca, de asemenea, deshidratarea celulelor. Asociate pe celul pot provoca daune n mod direct.Formarea intracelular de ghean timp ce unele organisme i esuturi pot tolera ceva ghea extracelulara, orice ghea semnificativ intracelulara este aproape ntotdeauna fatala n celule. Prevenirea riscurilorVitez controlat-i congelare lent sunt bine stabilite tehnici de pionier la nceputul anilor 1970, care a permis embrionului uman prima natere congelata (Zoe Leyland) n 1984. De atunci, mainile care congeleaza probe biologice utiliznd paii programabili, sau ratele controlate, au fost utilizat n ntreaga lume pentru a oamenilor, animalelor i biologiei celulare- "nghearea joasa" o prob pentru o mai bun pstrare, pentru decongelare n cele din urm, nainte de a fi congelate, sau crioconservate, n azot lichid. Aceste maini sunt utilizate pentru nghearea ovocitului, a pielii, a produselor din snge, embrionilor, spermei , celulelor stem i conservarea general de esut n spitale,in practicile de uz veterinar iin laboratoarele de cercetare din ntreaga lume. Ca un exemplu, estimrile au pus numrul de nateri vii de la lent ngheate ", la aproximativ 300.000 de la 400.000 sau 20 de embrioni congelai '% din cele aproximativ 3 milioane nateri din fertilizarea in vitro.Letala este nghearea intracelulara, care poate fi evitat dac rcirea este destul de lenta pentru a permite suficient apei de a prsi celula n timpul nghearii progresive a lichidului extracelular. Aceast rat difer ntre celulele de diferite dimensiuni i o permeabilitate a apei: o rat tipic de rcire n jur de 1 C / minut este adecvat pentru multe dintre celulele mamiferelor dup tratamentul cu crioprotectori, cum ar fi glicerolul sau sulphoxidul de dimetil, dar rata nu este un optim universal. Mai multe studii independente au furnizat dovezi c embrionii congelai stocati ,utiliznd tehnici de congelare lent-ar putea, n anumite moduri s fie "mai buna" dect n stare proaspt a fertilizarii in vitro.Studiile au fost prezentate Societatii Americane de Medicina Reproductiva la conferinta din San Francisco, SUA, 2008. Studiile indic faptul c folosind embrioni congelai, mai degrab dect embrioni proaspei a redus riscul de ft mort i natere prematur dei motivele exacte sunt nc explorate.Crioconservarea gameilor, esutului ovarian sau testicular au aplicabilitate n pacienii oncologici naintea nceperii chimio sau radioterapiei.n reproducerea uman asistat se folosesc n mod curent dou metode de congelare.1. Congelarea lenta ( Slow freezing) dupa cum i spune i numele congelarea se face lent, scaderea punctului de nghe fcndu-se progresiv, volumul intracelular al apei ramnnd n echilibru cu cel extracelular, deshidratarea celulei facndu-se sub 0C ( n timpul congelrii), la sfritul congelrii celula fiind deschidratat sau ramnd un volum foarte mic de apa.Concentraia crioprotectanilor n congelarea lent este mai mica, iar timpul de expunere al celulei la crioprotectant este mai mare. Stocarea ovocitelor i a embrionilor se face n paiete care dupa ncarcare snt sigilate i introduse n azot lichid.2. Vitrificarea ( congelarea rapida) reprezint o metode de congelare rapid prin introducerea directa n azot lichid. Concentraia crioprotectaniilor pentru vitrificare este mai mare dect n congelarea lenta, iar timpul de expunere este mai mic. Diferena dintre congelarea lent i vitrificare const n faptul c expunerea celulelor sau esutului la o concentraie mai mare de crioprotectani i introducerea directa n azot lichid previne formarea cristalelor de gheata i astfel o supravieuire mai buna dup decongelare. Celula este deshidrat nainte de introducerea n azot, iar rata de nghe este 20.000C/ minut fa de congelarea lent n care punctul de nghe scade cu 1C/minut. Rata de nghe depinde de dispozitivul folosit pentru vitrificare. n practic sint folosite dou sisteme de vitrificare nchis i deschis. Avantajele vitrificarii comparativ cu congelarea lent provin din faptul c nu necesit dotari speciale, timpul alocat congelrii este mult redus de la 2 ore la 5-15 minute n funcie de materialul congelat i mediul folosit, rata de supravieuire dupa decongelare este superioara fa de congelarea clasic .Vitrificarea Cercettorii care au dezvoltat o nou tehnic, vitrificarea, din anul 2000 ca cerere pentru a oferi beneficiile de crioconservare, fr deteriorri cauzate de formarea cristalelor de ghea. n crioconservarea clinica, vitrificarea necesit de obicei adugarea de crioprotectori nainte de rcire. Crioprotectorii acioneaza ca antigel: la cele mai mici temperaturi de congelare. Ei, de asemenea, crec viscozitatea. n loc de cristalizare, soluia siroposa se transform ntr-o ghea amorfa, se vitrifica. Vitrificarea de ap este promovat prin rcirea rapid, i poate fi realizata fr crioprotectori de ctre o cdere extrem de rapid a temperaturii (megakelvins pe secund). Rata de care este necesar pentru a atinge starea sticlos n ap pur a fost considerat a fi imposibil pn n anul 2005. Cele dou condiii de obicei necesare pentru a permite vitrificarea sunt o cretere a vscozitatii i-o depresiune de temperatura de congelare. Multe substane dizolvate fac ambele, dar molecule mai mari, n general, au efect mai mari, n special pe viscozitate. Rcirea rapid, de asemenea, promoveaz vitrificarea. n stabilirea metodelor de crioconservare, substantele dizolvate trebuie s ptrund membrana celulelor, n scopul de a realiza viscozitatea a crescut i deprim temperatura de congelare din interiorul celulei. Zaharurile nu ptrund cu uurin prin membrana. Aceste substane dizolvate fac, cum ar fi sulfoxidul de dimetil, un crioprotector comun,si sunt de multe ori toxice, n concentraie mare. Unul dintre compromisurile dificile cu care se confrunt n crioconservarea este vitrificarea ,de a limita daunele produse de crioprotector insusi. Tesuturi inghetaten general, este mai uor de crioconservat pentru probe subtiri si tufe mici de celule individuale, pentru c acestea pot fi rcite mai rapid i mai impun acest lucru doze mai mici de crioprotectori toxici. Prin urmare, scopul de a crioconservare de ficat uman i inimii pentru depozitare i de transplant este nc la distan. Cu toate acestea, combinaii adecvate de crioprotectori i regimuri de rcire i cltire n timpul nclzirii de crioconservare permite de multe ori cu succes a materialelor biologice, suspensii special de celule sau probe de esuturi subire. Exemplele includ: Material seminal Snge Celule speciale pentru transfuzie Celulele stem Sngele ombilical din cordonul ombilical (mai multe informaii: Cord banca de snge # Crioconservare) Probe de esuturi cum ar fi tumori i seciuni transversale histologice Ou (ovocitelor) A se vedea crioconservarea ovocitului Embrionii care sunt 2, 4 sau 8 celule cand sunt inghetate esut ovarian Semine de plante sau lstarilor poate fi crioconservati n scopuri de conservare. n plus, eforturile sunt n curs de a pstra om criogenic, cunoscut sub numele de cryonics. n astfel de eforturi, fie a creierului n cadrul cap sau ntregul corp pot fi supuse procesului de mai sus. Cryonics este ntr-o categorie diferit de exemplele menionate anterior, cu toate acestea, n timp ce pentru nenumrate celule crioconservate , vaccinuri, esut i alte probe biologice au fost decongelate i folosite cu succes, acest lucru nu a fost nc cazul, la toate pentru creier crioconservat sau organisme. n cauz sunt criteriile de definire a "victoriei". Sustinatorii cryonics fac un caz care crioconservare folosind tehnologia actual, n special vitrificare a creierului, poate fi suficient pentru pstrarea persoanelor ntr-o informare "teoretica", sensul, astfel nct acestea ar putea fi renviat i a fcut foarte mult n ansamblu, prin avansarea tehnologiei in viitor.Material seminal materialul seminal poate fi folosit cu succes practic la infinit, dup crioconservare. Cea mai lung raportate de stocare de succes este de 21 de ani. El poate fi folosit pentru donarea de sperma n cazul n care beneficiarul dorete tratament ntr-un timp diferite sau de loc, sau pentru barbatii care trec printr-o vasectomie, de a avea n continuare posibilitatea de a avea copii. Crioprotector mass-media pot fi completat cu glbenu de ou, fie sau lecitin de soia, cu cele dou care nu au diferene semnificative statistic n comparaie cu reciproc cu privire la motilitate, morfologie, capacitatea de a lega de Hialuronat in vitro, sau integritatea ADN-ului, dup decongelare. ovocitelor crioconservarea ovocitului la om crioconservarea ovocitului este o tehnologie nou, n care oule unei femei (ovocitelor) sunt extrase, congelate i depozitate. Mai trziu, cnd ea este gata s s rmnei gravid, oule pot fi decongelate, fertilizat, i transferate n uter ca embrioni. Embrionii Crioconservarea pentru embrionii sunt utilizate pentru depozitarea de embrioni, de exemplu, atunci cnd fertilizarea in vitro a avut drept rezultat embrioni mai mult dect este necesar n prezent. Sarcini au fost raportate de la embrioni stocate timp de 16 de ani. Multe studii au evaluat copiii nscui de la embrioni congelai, sau "inghetati". Rezultatul a fost uniform pozitiv cu nici o cretere de malformaii congenitale sau anomalii de dezvoltare. De la 1 octombrie 2009 embrioni umani au permisiunea de a fi stocati timp de 10 ani din Marea Britanie, n funcie de fertilizare a omului i Embriologie Actul 2008.

Datele utilizate mondial sunt greu de gasit, dar a fost raportat ntr-un studiu din 23 de ri care aproape 42000 de embrioni congelai transferuri omului s-au efectuat n cursul anului 2001 n Europa. Un studiu de mai mult de 11.000 crioprotectori de embrioni umani nu au artat nici un efect semnificativ de timp, de stocare de pe supravieuire dupa dezghetare pentru fertilizarea in vitro sau cicluri donaiei ovocitului, sau pentru embrioni congelai n etapele de pronuclear sau de clivaj. n plus, durata de stocare nu a avut nici efecte semnificative asupra sarcinii clinice, avort spontan, implantare, sau rata natalitii n direct, fie de la fertilizarea in vitro sau cicluri de donare a ovocitului. mai degrab, de vrst ovocitului, proporia de supravieuire, precum i numrul de embrioni transferati sunt predictori ai rezultatului sarcinii. Tesutul ovarian Crioconservarea de esut ovarian este de interes pentru femeile care vor s pstreze funcia lor de reproducere, dincolo de limita naturala sau al cror potenial de reproducere este ameninat de terapie de cancer. copil mai nti s fie nscui de o femeie dup un transplant de esut ovarian congelat, i n ciuda ca mama fiind ntr-o stare de menopauza premature provocate de chimioterapie, a fost efectuat de profesorul Jacques Donnez i echipa sa de la Cliniques Universitaires Saint-Luc, Belgia. O parte din ovar stnga a fost eliminat, iar tesutul a fost lent congelat nainte de a fi depozitat n terapia de azot lichid n acelai timp, a fost realizat. esutul sase ani mai trziu a fost implantat n apropiere de trompele uterine i ou au fost n scurt timp produse, care s permit concepie normal s aib loc . Crioconservarea naturalaApa poart (Tardigrada), organisme multicelulare microscopice, poate supravieui congelarii la temperaturi sczute, prin nlocuirea cea mai mare parte a apei lor interne cu trehaloz de zahr. Zaharuri i a substanelor dizolvate, altele care nu cristalizeaz uor au ca efect de limitare subliniaz faptul c prejudiciul membranelor celulare. Trehaloz este un zahar care nu cristaliza uor. Amestecuri de dizolvate poate obine efecte similare. Unele substanelor dizolvate, inclusiv srurile, au dezavantajul c acestea pot fi toxice la concentraii mari. O rat de controlat a procesului de rcire, care s permit s se echilibreze probe biologice pentru a optimza parametri fizici osmotici ntr-un crioprotector (o form de anti-blocare) nainte de rcire ntr-un predeterminat, mod controlat dovedit necesar. Capacitatea de crioprotectorilor , n cazurile nceputul glicerol, pentru a proteja celulele de la un prejudiciu de ngheare a fost descoperit accidental. Un prejudiciu de congelare are dou aspecte-daune directe din cristale de ghea i daunele secundare, cauzate de creterea concentraiei de substanelor dizolvate ca treptat mai mult de ghea se formeaz. n 1963 Peter Mazur, la Oak Ridge National Laboratory din SUA, a artat c nghearea letalea intracelular ar putea fi evitate dac rcirea a fost destul de lenta pentru a permite apei suficient pentru a prsi celula n timpul nghearii progresive a lichidul extracelular. Aceast rat difer ntre celulele de diferite dimensiuni i o permeabilitate a apei: o rat de tipic de rcire n jur de 1 C / minut este adecvat pentru multe dintre celulele de mamifere dup tratamentul cu crioprotectori cum ar fi glicerolul sau sulphoxide de dimetil, dar rata nu este un optim universal.

BIBLIOGRAFIE

Articol de Dr. Marilena Baluta, medic Obstetrica-Ginecologie, Embriolog.Departamentul de Reproducere Umana Asistata