Artículo 10

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

Espectrofotometría infrarroja (FTIR) y criomicroscopía se utiliza para definir  el proceso de daño celular durante la congelación de LNCaP en células tumorales de la próstata a nivel molecular. La normalidad de las células fueron monitoreadas durante el enfriamiento a 2°C/min, mientras que la temperatura de nucleación de hielo se varió entre -3 y -10°C. Por ello se demostró que las células tienden a deshidratarse debido a la nucleación provocado por la formación de hielo intracelular.

La temperatura de nucleación de hielo se encontró que tenía un gran efecto en la fase de membrana comportamiento de las células. El inicio del líquido cristalino a gel de transición de fase coincidió con la temperatura de nucleación de hielo.

Estas observaciones se explican por el efecto de la temperatura de nucleación de la magnitud de la deshidratación celular y la formación de hielo intracelular. análisis de Amida-III banda reveló que las proteínas son relativamente estables durante la congelación y que la desnaturalización de proteínas inducida por el calor coincide con una disminución abrupta en las estructuras α-helicoidal y un aumento concomitante en las estructuras de la hoja β-a partir de una temperatura inicial de aproximadamente 48 ° C.

La criocirugía se está convirtiendo en una terapia establecida para la próstata el cáncer.  Uno de los factores que determinan el tipo de daños durante el congelación es la velocidad de enfriamiento. En las tasas de enfriamiento rápido, la formación de hielo intracelular es el principal responsable de la destrucción de las células. Por el contrario, a bajas velocidades de enfriamiento, donde predomina la deshidratación, causan lesiones osmóticas debido a los efectos de solutos. Por el contrario, la congelación rápida, resulta en la letal formación de hielo intracelular.

El mecanismo por el cual el hielo intracelular daña las células no está del todo claro, pero se ha sugerido que las células no mueren durante el evento de congelación en sí, pero durante descongelación. Un determinante importante de otras intracelulares formaciones de hielo es la temperatura de nucleación de la formación de hielo en el espacio extracelular. Los estudios cinéticos del modelo han demostrado que cuanto menor sea la temperatura de nucleación, mayor es la
incidencia de la formación de hielo intracelular

La congelación afecta a los lípidos de membrana, proteínas y ácidos nucleicos, cambiando las interacciones hidrofóbicas e hidrofílicas, determinando su estructura y función. La refrigeración altera el estado físico de los lípidos, alterando así la organización de lípidos y su fluidez. Membranas presentan a menudo un cristalino líquido de fase transición a gel durante el enfriamiento y viceversa, durante el recalentamiento. Las consecuencias de las transiciones de fase incluyen un aumento en la permeabilidad de membrana y de la fase lateral de separación de los componentes de la membrana.

Proteínas intracelulares pueden someterse a las alteraciones estructurales irreversibles con la congelación, debido a la exposición de alta concentración de solutos. Proteínas y los lípidos están expuestos a las especies reactivas de oxígeno, debido a sistemas enzimáticos del barrido se vean comprometidas por congelación.

Una de las pocas técnicas adecuadas para estudiar los cambios inducidos por la congelación en la estructura y conformación de las biomoléculas celulares es espectroscopia infrarroja (FTIR). El FTIR se utilizó para estudiar los cambios en la membrana como el comportamiento de lípidos de fase y la estructura secundaria de proteínas en general, durante la congelación de las células tumorales de próstata LNCaP.

En el experimento el modelo se utilizó para predecir la formación de hielo intracelular y la deshidratación celular durante condiciones de congelamiento pertinentes para los estudios de FTIR. Realizando, la incidencia prevista de la formación de hielo intracelular rápidamente incrementó en las temperaturas de nucleación de hielo por debajo de -4 ° C y la celda presentó una supervivencia óptima en niveles intermedios de la deshidratación y la formación de hielo intracelular.

Willem F. Wolkers, Saravana K. Balasubramanian, Emily L. Ongstad, Helena C. Zec, John C. Bischof, Effects of freezing on membranes and proteins in LNCaP prostate tumor cells, Biochimica et Biophysica Acta 1768 (2007), p.p.