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血管低温冻存的介质——低温抗冻剂和培养液

1947年,英国生物学家Polge发现了10%甘油在人类精子低温保存中有保护作用;1959年,Lovelock发现了二甲基亚砜在生物体深低温冻存中的抗冰晶形成作用,提高了生物组织低温保存效果。目前低温保护效果较好的低温抗冻剂有二甲基亚砜、乙二醇、羟乙基淀粉、聚乙烯吡咯酮等,其中二甲基亚砜是血管保存较理想的渗透性抗冻剂。

它是一种低分子中性物质,微毒性。它的低温保护作用主要体现在:

①渗透性极强,易进入细胞,易与水进行水合作用,增加溶液黏性,弱化水的结晶过程。

②纯的DMSO冰点为18.6℃,当与水以1∶3体积比混合均匀后,溶液冰点降为-70℃。

③减少水分子的转移,进入细胞后,使细胞内渗透压接近细胞外渗透压,减少细胞脱水,复温时也可减小渗透压变化引起的细胞肿胀,有效的减小血管低温损伤。

Xu等的研究发现家兔主动脉在含15%DMSO的保存液中热膨胀系数最小,对血管内皮细胞活性和血管壁结构完整性有较好的保护作用。过低的抗冻剂浓度不能有效发挥低温保护作用,而过高的浓度对于细胞毒性较大,将加重血管损伤。培养液是为离体血管提供介质与营养支持的溶液,常用培养液有RPMI1640,M199等营养液,主要成分是质,它们的酸碱度和渗透压与活体内细胞外液相似。

可适当添加胎牛血清和谷氨酰胺,胎牛血清含有一定的营养成分,提供细胞生长所必需的生长因子、激素及黏附因子等,此外它还具有中和有毒物质的作用;谷氨酰胺为细胞提供能量,还是细胞合成蛋白质的主要原料。法国学者Manaa等将脑死亡器官供者的血管分别保存于均含有10%DMSO的RPMI1640和M199保存液中,以相同的降温、复温模式深低温冻存4个月,复温后对其生物机械性能、超微结构、形态学和免疫组化等方面进行了分析比较,发现保存于两种培养液的血管其管壁均有相似的形态学改变,但在细胞活性保存方面,RPMI1640优于M199。

Wusteman等的研究发现保存液中钠离子向细胞内的流动增加了DMSO和PD的细胞毒性,由胆碱替代保存液中的钠离子,能显著提高冻存血管平滑肌和内皮细胞的存活率。氨基酸、维生素、碳水化合物、无机离子和其他辅助物质,它们的酸碱度和渗透压与活体内细胞外液相似。可适当添加胎牛血清和谷氨酰胺,胎牛血清含有一定的营养成分,提供细胞生长所必需的生长因子、激素及黏附因子等,此外它还具有中和有毒物质的作用;谷氨酰胺为细胞提供能量,还是细胞合成蛋白质的主要原料。

法国学者Manaa等将脑死亡器官供者的血管分别保存于均含有10%DMSO的RPMI1640和M199保存液中,以相同的降温、复温模式深低温冻存4个月,复温后对其生物机械性能、超微结构、形态学和免疫组化等方面进行了分析比较,发现保存于两种培养液的血管其管壁均有相似的形态学改变,但在细胞活性保存方面,RPMI1640优于M199。Wusteman等研究发现保存液中钠离子向细胞内的流动增加了DMSO和PD的细胞毒性,由胆碱替代保存液中的钠离子,能显著提高冻存血管平滑肌和内皮细胞的存活率。

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