人类胚胎的冷冻

人类胚胎的冷冻(human embryo cryopreservation)是指通过采用某种特殊的技术将IVF患者的胚胎冷冻保存起来,以用于将来的胚胎植入。(冷冻胚胎的植入在英文中称为frozen embryo transfer,FET)。

目前人类胚胎的冷冻技术已可常规地应用临床,无论是单细胞受精卵(zygote)的冷冻,或者囊胚(blastocyst)的冷冻,解冻之后均能达到令人满意或者可以接受程度的存活率以及临床妊娠率。

人类胚胎的冷冻技术主要用于以下几种情况

在IVF治疗中除去用于新鲜胚胎植入外,仍有质量良好胚胎剩余的患者。

由于某种病理原因不能接受新鲜胚胎植入的患者。例如:卵巢过度刺激综合征(ovarian hyperstimulation syndrome,OHSS);子宫内膜状况不良(poor quality endometrium);不明原因的阴道出血;明显身体不适等。

由于某种非医学原因不能接受新鲜胚胎植入的患者。例如:突如其来的某种家庭或个人意外事件发生,患者的情绪因某种原因不能稳定等。

与胚胎冷冻有关的几个低温生物学概念

在冷冻过程中,胚胎历经降温、低温保存和复温,在这一系列的温度变化中,低温休克(cold shock)以及冰晶(ice crystal)的挤压都会造成细胞代谢紊乱和结构受损。尤其是冰晶对细胞造成的损害往往是致命的,因此成功的冷冻技术意味着:①能将温度变化对细胞造成的打击降低到最小限度;②在降温过程中能严格防止细胞内冰晶的形成(ice crystal formation)以及在复温过程中能严格控制冰晶的再形成(recrystallization),使得冷冻复温后的胚胎结构完整,代谢正常,并能继续分裂发育成为健康胎儿。

在目前的冷冻技术中,常常采用某些特殊的方法来减轻低温打击和冰晶形成,如冷冻保护剂的使用、置冰(Seeding)、缓慢降温速率的控制等。

冷冻保护剂

冷冻保护剂(cryoprotectants)在冷冻过程中的作用是多方面的,主要为:①帮助细胞脱水,防止细胞中的冰结晶形成;②维持细胞外一定的渗透压,缓冲渗透压变化对细胞膜形成的压力。

常用的冷冻保护剂分两大类:细胞内冷冻保护剂及细胞外冷冻保护剂。

一、细胞内冷冻保护剂

常用的细胞内冷冻保护剂(intracellular cryoprotectants)有丙二醇(propanediol,PROH)、甘油(glycerol,GLY)、二甲基亚砜(dimethyl sulphoxidee,DMSO)、乙二醇(ethylene glycol,EG)等。

这类冷冻保护剂的共同特点为:相对分子质量小,在63~97之间,具有良好的水溶性,能穿过细胞膜进入细胞内。

二、细胞外冷冻保护剂

常用的细胞外冷冻保护剂(extracellular cryoprotectants)有:蔗糖(sucrose);聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG);聚蔗糖(Ficoll)。

这类冷冻保护剂的共同特点为:相对分子质量大,在几百或几千以上,不能穿过细胞膜进入细胞内。某些大分子物质,如脂蛋白(Lipoprotein)、卵黄(egg yolk)等也具有细胞外冷冻保护剂的功效。

细胞外冷冻保护剂通常是和细胞内冷冻保护剂合并使用。

置冰

置冰是指在胚胎冷冻过程中,当温度降至一定程度时,人为地在细胞外的冷冻液中诱导细胞外冰结晶形成,以提高细胞外渗透压,帮助细胞进一步脱水,避免细胞内冰结晶形成;并缓冲细胞内高渗透压对细胞膜的压力。

通常采用的置冰温度为-5~-7℃之间。置冰温度的确定取决于多种因素,如:所冷冻胚胎的发育阶段,所采用的冷冻保护剂以及降温速率等。

置冰是冷冻中极为关键的一步,对冷冻胚胎存活率的影响极大。

控制降温的速率

某些冷冻方法采用缓慢降温,并控制降温速率(controlled cooling rate)来缓冲温度骤变和低温对胚胎的打击,同时配合冷冻保护剂的使用,使细胞逐步脱水,以减少和防止细胞内冰结晶的形成。

降温率的确定取决于多种因

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