第一节　细胞冻结的损伤机理

第一节　细胞冻结的损伤机理
冻结对生物体细胞的损伤机理，虽然有过多方面的研究，也发表了为数众多的理论和假说，但由于生物种类的多样性和冻结过程中细胞内物理变化、化学变化、生物变化的复杂性，使得迄今尚无统一的看法。 在众多的理论假说中，有细胞膜溶质损伤说、机械损伤说、两因素假说、结构水说、细胞器损伤说、最小体积说、温度休克说和细胞缺氧说等。 这里仅简单介绍前面四种假说。
一、细胞膜溶质损伤说
Ｌｏｖｅｌｏｃｋ 认为细胞的损伤是因为冻结使细胞脱水，电解质浓度增加，细胞长时间置于高浓度溶液中，造成细胞膜类脂蛋白复合体的破坏和膜的分解。Ｌｅｖｉｔｔ 认为，特殊的胞内溶质（结构蛋白）的浓缩，使蛋白质分子彼此靠近，有利于二硫键将蛋白质分子彼此连接起来，而不能恢复到原天然结构。 这种不可逆变化，造成细胞功能的丧失和细胞死亡。
Ｗｉｌｌｉａｍｓ 认为，冷冻使渗透压增加，造成细胞收缩，使细胞膜内表面压力增加。 细胞膜的收缩可引起一系列的变化，包括膜相分离、膜的萎缩、膜成分的丧失等。 空压机维修.总之，这些理论都认为，由于细胞膜内溶质脱水浓缩，从而造成细胞膜的分解和变性。
二、机械损伤说
这种假说认为，冰晶在细胞内形成，由于其体积比原来的增大９％～１０％，在细胞内、外形成冰晶的瞬间，挤压细胞膜的薄弱部分· ５ ４ ·使之破裂，或冰晶在细胞内生长时晶尖穿破膜壁导致细胞死亡。Ｍａｃｋｅｎｚｉｅ 和 Ｂａｎｋ 认为，胞内冰形成并不一定会对细胞产生致命的损伤，但在复温中，胞内冰发生再结晶，由于冰晶的生长，或在
形状、方位上发生改变，均会刺破或挤压细胞膜，造成细胞的损伤。
三、两因素假说
１９７２ 年，Ｍａｚｕｒ 将 １９４９ 年以来人们经过 ２０ 多年的探索得到不同类型细胞的冷冻速率和细胞存活率的关系整理成曲线，说明每种细胞有一个最佳的冷却速率，如图 ３唱１ 所示。 由此，他认为造成冷冻损伤有两个独立的因素，一是过快的冷却形成胞内冰，造成膜的机械损伤，且冷却速率越快损伤也越大；二是慢速冷却时，胞外结冰而胞内尚未结冰，胞内的水分子会在水蒸气分压差推动下，渗透到胞外冻结，造成胞内外溶质浓缩，而产生溶质损伤，且冷却速率越慢，其损害也越大。 综合上述两种因素的影响，，对于某一种细胞，存在着某个最佳的冷却速率，对应有最大的存活率，过快或过慢的冷却速率，都会导致细胞的损伤增大，降低存活率。