Efectos provocados por la congelación en membranas y proteínas en las células tumorales de próstata LNCaP

Willem F. Wolkers, Saravana K. Balasubramanian, Emily L. Ongstad,

Helena C. Z, John C. Bischof

16 diciembre 2006

            Para el estudio del proceso de daño celular durante la congelación de  LNCaP células de tumores de próstata, a nivel molecular, se utilizaron 2 tecnicas la Espectroscopia infrarroja (FTIR) y la criomicroscopía.  Las pelotillas de la célula fueron monitoreados durante el enfriamiento a 2 ° C / min, mientras que la temperatura de nucleación de hielo se varió entre -3 y -10 ° C. Se demostro que las células tienden a deshidratar precipitadamente después de la nucleación  y se produce menos  formación de hielo intracelular. Y en base a lo establecido, se decidio que la región espectral entre 1700 y 1500 cm-1 que contiene las bandas de  amida I y II de absorción eran las adecuadas, debido a que la desnaturalización térmica de las proteínas fue seguido por el control de la zona de bandas en cm desde 1,625 hasta 1 (región de amida I) y 1550 cm-1 (región de la amida II) que se hacen visibles después del calentamiento de la muestra. Las áreas de estas bandas fueron graficados en función de la temperatura, y se utilizo para determinar el inicio y el punto medio de la desnaturalización de las proteínas. La región amida III, situado entre 1350 y 1200 cm-1, también se analizó para corroborar el análisis de la banda de la amida I y II.

Descrito previamente los modelos biofísicos que se utilizaron para predecir la biofísica celular en las células de LNCaP durante la congelación, incluyendo la deshidratación celular y la formación de hielo intracelular (IIF), en donde la deshidratación celular y la formación de hielo intracelular dependeran de la variedad de congelación y los parámetros específicos de células:

                                   EC.1            EC.2  

Los parámetros que se utilizan como materia prima para este modelo se obtuvieron mediante el ajuste del comportamiento biofísico de las células LNCaP y una vez obtenidos, se utiliza junto con las ecuaciones. (1) y (2) para predecir la respuesta biofísica de las células en las condiciones de congelación utilizado en este estudio que incluyen la refrigeración entre 2 ° C / min y nucleación a temperaturas bajo cero diferentes. Estas predicciones muestran que la formación de hielo intracelular se evita cuando la nucleación se logra entre 0 y -4 º C. A temperaturas de nucleación por debajo de -4 ° C, el porcentaje de formación de hielo intracelular aumenta, y en las temperaturas de nucleación por debajo de -6 ° C, la incidencia de formación de hielo intracelular es de 100%. Toda la deshidratación que se produce después de nucleación reducirá la cantidad total de hielo intracelular letal en las células. Por lo tanto, si las muestras de células LNCaP están nucleadas entre 0 y -4 ° C, una disminución drástica en el volumen celular, sin formación de hielo intracelular se prevé. Si se produce nucleación entre -4 y -6 º C, tanto la deshidratación y la formación de hielo intracelular produce al mismo tiempo, mientras que la deshidratación mínima y máxima formación de hielo intracelular se espera por debajo de -6 ° C.

Con todo esto se encontró que la temperatura de nucleación de hielo tenía un gran efecto sobre el comportamiento de la fase lipídica de la membrana de las células, y el inicio del líquido cristalino de gel de transición de fase coincide con la temperatura de nucleación de hielo. Además, la temperatura de nucleación de hielo determina la co-operatividad de la transición y la enfermedad residual de conformación de las membranas en el estado de congelación. Por lo tanto las proteínas son relativamente estables durante la congelación.