Tijdens bevriezing ondergaan cellen verschillende schadelijke processen die kunnen leiden tot weefselsterfte en -verlies:

1. Vorming van ijskristallen :Extreme kou zorgt ervoor dat water in de cellen en extracellulaire ruimtes bevriest, wat resulteert in de vorming van ijskristallen. Deze scherpe ijskristallen kunnen cellulaire structuren mechanisch verstoren, inclusief de celmembraan, organellen en componenten van het cytoskelet.

2. Uitdroging :Terwijl watermoleculen uit de cellen worden getrokken om ijskristallen te vormen, raken de cellen uitgedroogd. Dit waterverlies kan de normale cellulaire functies verstoren, wat leidt tot metabolische onevenwichtigheden, enzymdysfunctie en eiwitdenaturatie. Uitdroging zorgt er ook voor dat de concentratie opgeloste stoffen in de cellen toeneemt, waardoor een osmotische onbalans ontstaat die de celstructuren verder kan beschadigen.

3. Ischemie :Bevriezing kan leiden tot de vorming van bloedstolsels en vernauwing van de bloedvaten, waardoor de bloedtoevoer naar het getroffen gebied wordt verminderd. Deze ischemie berooft cellen van zuurstof en essentiële voedingsstoffen, wat leidt tot hypoxie en energieuitputting. Het gebrek aan zuurstof kan oxidatieve stress veroorzaken, waardoor vrije radicalen ontstaan ​​die de cellulaire componenten verder beschadigen.

4. Ontstekingsreactie :Bevriezing veroorzaakt een ontstekingsreactie in het lichaam, gericht op het genezen van het beschadigde weefsel. Overmatige en langdurige ontstekingen kunnen echter bijdragen aan weefselvernietiging. Het vrijkomen van ontstekingsmediatoren, zoals cytokines en reactieve zuurstofsoorten, kan verdere schade aan cellen en omliggende weefsels veroorzaken.

5. Apoptose en necrose :Bij ernstige bevriezing kunnen cellen apoptose (geprogrammeerde celdood) of necrose (ongeregelde celdood) ondergaan. Apoptose omvat de activering van specifieke cellulaire routes die leiden tot de gecontroleerde vernietiging van de cel. Necrose daarentegen wordt gekenmerkt door ongecontroleerde cellulaire desintegratie en lekkage van celinhoud, wat leidt tot weefselschade en ontsteking.

6. Reperfusieletsel :Als de bloedtoevoer naar het bevroren gebied te snel wordt hersteld, kan dit leiden tot reperfusieletsel. Dit gebeurt wanneer de plotselinge instroom van zuurstofrijk bloed in de ischemische weefsels een uitbarsting van vrije radicalen en ontstekingsmediatoren genereert, waardoor verdere schade aan de cellen wordt veroorzaakt.

De omvang van celbeschadiging en weefselverlies bij bevriezing hangt af van verschillende factoren, waaronder de ernst en duur van blootstelling aan koude, evenals de algehele gezondheid van het individu en het vermogen om extreme koude temperaturen te verdragen.