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第五章动物卵母细胞与胚胎冷冻保存技术


2、细胞外冰晶损伤
慢速冷冻时,冰晶首先在细胞外形成。细胞外 液冰晶形成后,使得溶液中离子浓度的升高, 对细胞产生了离子影响,此损伤又称盐损伤。
随着更多冰晶的产生,使溶液逐渐浓缩,溶液 的浓缩对细胞的影响越来越大,此现象被称为 溶液效应又称为化学损伤。
冷却的速度越慢,则浓度越高,对卵母细胞的 作用时间也越长,对卵母细胞膜蛋白复合体造 成的伤害也越大。这主要是由于细胞内外的电 解质浓度增高,导致细胞膜蛋白复合体的破坏 和核膜的降解。
单细胞,胚胎为多细胞,受精卵随第二极体 的排出,新陈代谢逐步加强)母细胞和胚胎在低温冷冻保存过程中的 受损机制
卵母细胞的冷冻保存技术来源于胚胎冷冻保存, 由于细胞自身所具有的一系列特殊性质,因而 冷冻保存的难度较大。
在冷冻保存及复温过程中易受到一系列的损伤, 主要包括在以下几个方面:
快速冷冻时,由于降温速率快,结晶时的冰晶 核较多,从而形成数目多且体积小的冰晶,对 细胞造成的损害较小。
如果解冻时采取快速复温,则细胞仍能存活 ,但若在解冻过程中,在温度较高的区域( 如-40℃或更高)经历较长时间或进行慢速复 温,则会产生重结晶现象,即细胞内小冰晶 重结晶成大冰晶,从而机械性的破坏细胞的 超微结构而造成细胞的致命损伤。
目前,欧、美、日、加等国有上百家胚胎移植公 司从事牛羊胚胎移植业务。
在国内,牛的冷冻胚胎生产与移植已开始逐步商 业化。
第二节 胚胎与卵母细胞的冷冻保存原理
胚胎与精子细胞结构差异: 胚胎数量极少 胚胎体积比精子大很多(精子为9um,卵子直径为
120um),细胞质多,外包特殊膜—透明带。 胚胎结构结构和新陈代谢过程更为复杂(精子为
1998年,Vajita等首次采用OPS法冷冻牛卵母 细胞取得了成功,体外受精后囊胚发育率达 11%~25%。
2002年Amir等结合微滴法和超低温液氮的方 法,取得了20%的囊胚率并获得一头健康小 牛。
迄今为止,卵母细胞的冷冻保存以小鼠、牛 为主要研究对象,其冷冻方法趋于成熟,冷 冻后的卵母细胞形态正常率、受精率、发育 率及移植后的产仔率等方面均取得了一定进 展。
第一节 卵母细胞与胚胎冷冻保存的意义与发 展概况
一、卵母细胞冷冻保存的意义
(1)哺乳动物卵母细胞的有效冷冻保存是保护 品种资源和拯救濒危动物不可缺少的技术保障 之一。
(2)是加快家畜品种改良和胚胎移植技术产 业化的重要组成部分,可代替活畜进口,不受 时间和空间的限制。
(3)可用于卵母细胞的低温生物学特性和体外 受精机理研究。
牛卵母细胞冷冻的研究主要集中在玻璃化方 法的应用和寻求减少冷冻液体积和加快降温 速率的方法上,在低温生物学机理和探讨冷 冻损伤的机理方面做的还不够,因此,卵母 细胞的冷冻保存条件及低温生物学特性等方 面还有待进一步研究。
二、胚胎冷冻保存的意义与发展概况
(一)胚胎冷冻保存的意义
为建立优良的动物胚胎库和基因库提供了条件;
储存于液氮内的细胞,需要解冻到常温后才 能应用。若升温的速度不够快,储存的细胞 从液氮温度回升到成核温度时,细胞会从周 围吸热,热力学发生变化后出现再结晶现象 ,即发生所谓的“去玻璃化”现象。
1、细胞内冰晶损伤
胚胎与精子相比,含水量较高,而在冷冻过程 中,有90 %的水分形成游离水,而游离水易形 成冰晶,从而破坏蛋白质的硫氢键,发生不可 逆变化,导致细胞死亡。
在胚胎及卵母细胞冷冻过程中,当温度降低到 冰点以下,在细胞外液内液都有冰晶产生,使 细胞受到致命性的损伤(物理损伤),这个因 素也是胚胎及卵母细胞冷冻保存的关键。
章动物卵母细胞与胚胎的冷 冻保存技术
目录
第一节 卵母细胞与胚胎冷冻保存的意义与 发展概况
第二节 胚胎与卵母细胞的冷冻保存原理 第三节 胚胎与卵母细胞的冷冻保存方法
卵母细胞与胚胎的冷冻保存:是采取
特殊的保护措施和降温程序,是卵母细 胞或胚胎在-196℃条件下停止代谢,使 细胞处于新陈代谢和分裂速度停止,即 使其发育基本处于暂时停顿状态,而升 温后又不失去代谢恢复能力的一种长期 保存胚胎和卵母细胞的技术。
3、破裂损伤
采用常规法冷冻的卵母细胞或胚胎解冻 后可见到透明带破裂,这主要是由于物 质的膨胀率和收缩率不同,这种现象被 称作破裂损伤。
由此可见,破裂损伤往往发生在液相和 固相急速转化的过程中。
因此,慢速冷冻时缓慢通过冷冻液变相 温度区域非常重要。慢速解冻法通常是 以4~25℃/min的速率使胚胎由冷冻保存 温度逐渐升至室温。
胚胎的冷冻保存开始于1972年, 由Whittingham 首次在小鼠上取得成功。
此后,国外在牛(Wilmut等,1973)、绵羊 (Willadsen等,1974)、山羊(Bilton等,1976) 和马(Ramamato等,1982)等动物的冷冻胚胎移 植方面相继取得成功。
在国内,绵羊、兔、牛、山羊等动物冻胚移植也 均获得成功。
可使因疾病、天灾或战争等其他原因丢失的各 种动物品种、品系和稀有突变体得以保持;
可以控制品种内的遗传稳定性和维持某些近郊 系动物的遗传一致性,节约大量时间和资金;
家畜胚胎库的建立可实现简便廉价的远距离运 输胚胎,以代替运输活畜,节约运输和检疫成 本;
减少因活畜运输而传播疾病的机会,促进了国
(二)胚胎冷冻保存的发展概况
(4)通过冷冻保存卵母细胞,不但可以建立雌性 动物的基因库,还可以充分利用丰富廉价的卵 母细胞资源,使体外受精、转基因及克隆等技 术的研究应用不受时间和地域的约束。
(5)在医学方面,人卵母细胞的冷冻保存可以克 服胚胎冷冻保存所引起的伦理道德以及法律上 的问题,为那些接受化疗、放疗或由于其它病 理原因而过早摘除卵巢或输卵管堵塞病人提供 怀孕的机会。
二、卵母细胞冷冻保存的发展概况
卵母细胞的冷冻保存开始于1976年。
1977年,Whittingham首次成功地冷冻保存了 小鼠的成熟卵母细胞,受精后获得了后代。
随后,Al-Hasan等对兔卵母细胞冷冻保存后 受精,移植后也得到了后代。
家畜的卵母细胞冷冻保存主要集中在牛上, Lim等首次成功冷冻保存了牛的卵母细胞,且 第一头超低温冷冻保存的卵母细胞产生的牛犊 出生于1992年。
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