Summary
A series of rabbit corneae was preserved at −196° C in liquid nitrogen using five different cryoprotective solutions: (1)5% dextran T 40, (2) 10% polyvinylpyrrolidone, (3) 5% dextran T 40+ 10% polyvinylpyrrolidone + dimethyl sulfoxide, (4) 25% rabbit albumin + 10% polyvinylpyrrolidone, (5) 25% rabbit albumin + dimethyl sulfoxide.
After thawing the corneae, the influence of the different cryoprotective solutions on the ultrastructure of corneal endothelium was evaluated and compared with fresh corneae. The results were as follows:
-
(1)
Using 5% dextran T40 or 10% polyvinylpyrrolidone or 25% rabbit albumin as cryoprotective solutions marked intracellular damage.
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(2)
Adding dimethyl sulfoxide to the solutions cryopreservation appeared to be more successful at the cellular basis, despite the freezing and thawing procedure mediated moderate intracellular changes.
Cryopreservation including dimethyl sulfoxide renders better conditions for successful corneal grafting in the light of ultrastructural aspects.
Zusammenfassung
Kaninchenhornhäute wurden mit fünf verschiedenen Gefrierschutzlösungen bei −196° C in flüssigem Stickstoff konserviert: 1.5% Dextran T40, 2. 10% Polyvinylpyrrolidon, 3. 5% Dextran T40+ 10% Polyvinylpyrrolidon + Dimethylsulfoxid, 4.25% Kaninchenserumalbumin +10% Polyvinylpyrrolidon, 5. 25% Kaninchenserumalbumin + Dimethylsulfoxid.
Nach Auftauen der Präparate wurde der Einfluß der verschiedenen Gefrierschutzlösungen auf die Feinstruktur des Hornhautendothels elektronenmikroskopisch untersucht und mit frisch fixierten Hornhäuten verglichen.
Die Untersuchungen brachten folgende Ergebnisse:
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1.
Bei der Verwendung von 5% Dextran T40, 10% Polyvinylpyrrolidon oder 25% Kaninchenserumalbumin + 10% Polyvinylpyrrolidon als Gefrierschutzlösung traten massive Zellzerströrungen und Veränderungen an den Organellen auf.
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2.
Beim Zusatz von Dimethylsulfoxid zu den Gefrierschutzlösungen werden die Zellen als Ganzes gut konserviert, es entstehen jedoch durch den Einfrierund Auftauvorgang an den Zellorganellen Veränderungen.
Bei Konservierung mit Dimethylsulfoxid bieten die Hornhäute nach strukturellen Gesichtspunkten gute Voraussetzungen für eine erfolgreiche Keratoplastik.
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Literatur
Ashwood-Smith, M.J., Warby, C.: A species of Pseudomonas, a most useful bacterium for cryobiological studies. Cryobiology 8, 208 (1971a)
Ashwood-Smith, M.J., Warby, C.: Studies on the molecular weight and cryoprotective properties of Polyvinylpyrrolidone and Dextran with bacteria and erythrocytes. Cryobiology 8, 453 (1971b)
Ashwood-Smith, M.J., Warby, C., Connor, K.W., Becker, G.: Low temperature preservation of mammalian cells in tissue culture with Polyvinylpyrrolidone (PVP), Dextrans, and Hydroxyethyl starch (HES). Cryobiology 9, 441 (1972)
Capella, J.A.: Techniques of cryopreservation. In: Corneal preservation. Clinical and laboratory evaluation of current methods (J.A. Capella, H.F. Edelhauser, D.L. Van Horn, eds.). Springfield: Thomas 1973
Capella, J.A., Kaufman, H.E., Robbins, J.E.: Preservation of viable corneal tissue. Cryobiology 2, 116 (1965)
Caulfield, J.B.: Effects of varying the vehicle for OsO4 in tissue fixation. J. biophys. biochem. Cytol. 3, 827 (1957)
Fishbein, W.N.: Studies on the mechanismus of freezing damage to mouse liver using a mitochondrial enzyme assay. III. Cryophylaxis with dimethyl sulfoxide and enzyme localization. Cryobiology 8, 293 (1971)
Klein, E., Lyman, R.B. Jr., Peterson, L., Berger, R.I., Smith, G.K.: Effect of dimethyl sulfoxide on lipoproteins stored at low temperatures. Cryobiology 3, 328 (1967)
Leibo, S.P., Mazur, P.: The role of cooling rates in low-temperature preservation. Cryobiology 8, 447 (1971)
Luft, J.H.: Improvements in epoxy resin embedding methods. J. biophys. biochem. Cytol. 9, 409 (1961)
Mishima, S., Kudo, T.: In vitro incubation of rabbit cornea. Invest. Ophthal. 6, 329 (1967)
Reynolds, E.S.: The use of lead citrate at high pH as an electronopaque stain in electron microscopy. J. Cell Biol. 17, 208 (1963)
Trenberth, S.M., Mishima, S.: The effect of ouabain on the rabbit corneal endothelium. Invest. Ophthal. 7, 44 (1968)
Waller, W.: Gefrierkonservierung der Hornhaut. Klin. Mbl. Augenheilk. 163, 739 (1973)
Watson, M.L.: Staining of tissue sections for electron microscopy with heavy metals. J. biophys. biochem. Cytol. 4, 475 (1958)
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Die Autoren danken Fr. Chr. Schunck für wertvolle technische Mitarbeit.
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Waller, W.K., Gentner, F.X. Elektronenmikroskopische Untersuchungen über den Einfluß verschiedener Gefrierschutzlösungen auf die Ultrastruktur des Endothels konservierter Hornhäute. Albrecht von Graefes Arch. Klin. Ophthalmol. 209, 59–72 (1978). https://doi.org/10.1007/BF00419163
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DOI: https://doi.org/10.1007/BF00419163