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1、超低温保存中的氧化应激和细胞凋亡徐瑾刘芊李秉玲刘燕*(北京林业大学园林学院,国家花卉工程技术研究中心,北京100083)摘要作为一门广泛应用于医学、水产养殖和濒危物种保护等领域的生物技术,超低温保存已成为近年来低温生物学的研究热点之一。但到目前为止,与超低温保存相关的机理并未得到全面的阐释,从而使超低温保存技术在应用上受到多方面的限制。该文对近二十年来超低温保存中与氧化应激和细胞凋亡两大生理现象相关的研究做出综述,以期为推进超低温保存技术的进步提供理论依据。关键词超低温保存;氧化应激;细胞凋亡;细胞膜
2、OxidativeStressandApoptosiswithCryopreservationXuJin,LiuQian,LiBingling,LiuYan*(CollegeofLandscapeArchitecture,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China;NationalFloricultureEngineeringResearchCenter,Beijing100083,China)AbstractCryopreservation,asawi
3、delyusedbiotechnologyinfieldssuchasmedicine,aquacultureandendangeredspeciesprotectioninrecentyears,hasbecomeoneoftheresearchfocusesincryobiology.However,manyofthemolecularandbiochemicalmechanismsinvolvedinthisprocessarepoorlyunderstood,whichrestrictsthe
4、applicationofcryopreservationinmorebiologicalmaterials.Thispaperreviewedtheresearchesaboutoxidativestressandapoptosiswithcryopreservationinthelasttwodecadestoprovideatheoreticalbasisforpromotingadvancesincryopreservation.Keywordscryopreservation;oxidati
5、vestress;apoptosis;cellmembrane收稿日期:2012-11-03接受日期:2013-01-0510国家自然科学基金(批准号:30972411)资助的课题*通讯作者。Tel:010-62336062,E-mail:chbly@sohu.comReceived:November3,2012Accepted:January5,2013ThisworkwassupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(GrantNo.3
6、0972411)*Correspondingauthor.Tel:+86-10-62336062,E-mail:chbly@sohu.com超低温保存(cryopreservation)是指将生物材料活体,采取一定的技术,存入–80℃以下的低温保存(通常为液氮–196℃),需要时采取一定的方法使之回到常温并正常生长的一整套生物技术。由于在医学、农业、畜牧业及食品等相关领域有着广泛的应用前景,超低温保存已成为近年来低温生物学的研究热点之一[1]。近年来,超低温保存的技术研究已趋于成熟,除了基于低温脱水的
7、传统的超低温保存技术外,新兴的基于细胞内部溶质玻璃化的超低温保存技术的发展,极大地扩充了超低温保存的应用范围[2]10。超低温保存技术的发展依赖于其机制的解答,而机制的解答也会起到指导超低温保存技术发展的作用。但是,就目前的现状而言,超低温保存的机制研究相对滞后,这也在一定程度上限制了超低温保存技术应用范围的进一步扩大。近年来的研究发现,在超低温保存中往往伴随着氧化应激和细胞凋亡两大生理现象,这些现象是否与超低温保存密切相关,是否会影响超低温保存的效果,是否可以作为改进超低温保存技术的依据,这些问题也
8、逐渐得到了研究者的关注。本文对近二十年来超低温保存中与氧化应激和细胞凋亡两大生理现象相关的研究做出综述,以期为推进超低温保存技术的进步提供理论依据。1超低温保存中的氧化应激现象氧化应激是指由于活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)过度产生和抗氧化防御机制减弱,导致活性氧的生成和清除之间的平衡失调,过量的活性氧引起分子、细胞和机体的损伤[3-7]。诸多的研究发现,超低温保存往往伴随着生物材料中活性氧水平的升高,而过多的活性氧引起的氧化
