Cytotoksyczność

Cytotoksyczność to cecha bycia toksycznym dla komórek . Przykładami czynników toksycznych są komórki układu odpornościowego lub niektóre rodzaje jadu , np. z żmii brunatnej ( Bitis arietans ) lub pustelnika brunatnego ( Loxosceles reclusa ).

Fizjologia komórki

Traktowanie komórek związkiem cytotoksycznym może skutkować różnymi losami komórek. Komórki mogą ulegać martwicy , w wyniku której tracą integralność błony i szybko umierają w wyniku lizy komórek . Komórki mogą przestać aktywnie rosnąć i dzielić się (spadek żywotności komórek) lub komórki mogą aktywować genetyczny program kontrolowanej śmierci komórki ( apoptoza ).

Komórki ulegające martwicy zwykle wykazują szybkie pęcznienie, tracą integralność błony, zatrzymują metabolizm i uwalniają swoją zawartość do środowiska. Komórki, które ulegają szybkiej martwicy in vitro, nie mają wystarczającej ilości czasu ani energii, aby aktywować maszynerię apoptotyczną i nie będą wyrażać markerów apoptotycznych. Apoptoza charakteryzuje się dobrze zdefiniowanymi zdarzeniami cytologicznymi i molekularnymi, w tym zmianą współczynnika załamania światła komórki, skurczem cytoplazmatycznym, kondensacją jądra i rozszczepieniem DNA na fragmenty o regularnych rozmiarach. Komórki w hodowli, które przechodzą apoptozę, ostatecznie przechodzą wtórną martwicę. Spowodują one zatrzymanie metabolizmu, utratę integralności błon i lizę.

Pomiar

Testy cytotoksyczności są szeroko stosowane w przemyśle farmaceutycznym do badań przesiewowych cytotoksyczności w bibliotekach związków. Naukowcy mogą albo szukać związków cytotoksycznych, jeśli są zainteresowani opracowaniem środka terapeutycznego ukierunkowanego na przykład na szybko dzielące się komórki nowotworowe; lub mogą przeszukiwać „trafienia” z początkowych wysokowydajnych badań przesiewowych leków pod kątem niepożądanych efektów cytotoksycznych, zanim zainwestują w ich rozwój jako farmaceutyk.

Ocena integralności błony komórkowej jest jednym z najczęstszych sposobów mierzenia żywotności komórek i efektów cytotoksycznych. Związki, które mają działanie cytotoksyczne, często naruszają integralność błony komórkowej. Żywotne barwniki, takie jak błękit trypanu lub jodek propidyny, są normalnie wykluczone z wnętrza zdrowych komórek; jednakże, jeśli błona komórkowa została naruszona, swobodnie przenikają przez błonę i barwią składniki wewnątrzkomórkowe. Alternatywnie, integralność błony można ocenić, monitorując przechodzenie substancji, które normalnie są sekwestrowane wewnątrz komórek na zewnątrz. Jedna cząsteczka, dehydrogenaza mleczanowa (LDH), jest zwykle mierzona za pomocą testu LDH. LDH redukuje NAD do NADH, co wywołuje zmianę koloru poprzez interakcję z określoną sondą. Zidentyfikowano biomarkery proteazy, które pozwalają naukowcom mierzyć względną liczbę żywych i martwych komórek w tej samej populacji komórek. Proteaza żywych komórek jest aktywna tylko w komórkach, które mają zdrową błonę komórkową i traci aktywność, gdy komórka zostanie naruszona, a proteaza zostanie wystawiona na działanie środowiska zewnętrznego. Proteaza martwych komórek nie może przejść przez błonę komórkową i można ją zmierzyć w pożywce hodowlanej dopiero po utracie przez komórki integralności błony.

Cytotoksyczność można również monitorować za pomocą bromku 3-(4,5-dimetylo-2-tiazolilo)-2,5-difenylo-2H-tetrazoliowego (MTT) lub za pomocą 2,3-bis-(2-metoksy-4-nitro -5-sulfofenylo)-2H-tetrazolio-5-karboksyanilid (XTT), który daje rozpuszczalny w wodzie produkt lub test MTS. Ten test mierzy potencjał redukujący komórki za pomocą reakcji kolorymetrycznej. Żywe komórki zredukują odczynnik MTS do barwnego formazanowego . Podobny test oparty na redoks został również opracowany przy użyciu barwnika fluorescencyjnego, resazuryny . Oprócz stosowania barwników do określania potencjału redoks komórek w celu monitorowania ich żywotności, naukowcy opracowali testy wykorzystujące ATP jako marker żywotności. Takie testy oparte na ATP obejmują testy bioluminescencyjne, w których ATP jest reagentem ograniczającym lucyferazy .

Cytotoksyczność można również zmierzyć za pomocą testu sulforodaminy B (SRB), testu WST i testu klonogennego .

Odpowiednie testy można łączyć i przeprowadzać sekwencyjnie na tych samych komórkach w celu zmniejszenia specyficznych dla testu wyników fałszywie dodatnich lub fałszywie ujemnych. Możliwą kombinacją jest LDH-XTT-NR (oznaczenie czerwieni neutralnej)-SRB, która jest również dostępna w postaci zestawu.

Podejście bez etykiet do śledzenia odpowiedzi cytotoksycznej adherentnych komórek zwierzęcych w czasie rzeczywistym opiera się na pomiarach impedancji elektrycznej, gdy komórki są hodowane na elektrodach ze złotej folii. Technologia ta jest określana jako wykrywanie impedancji ogniwa elektrycznego z podłożem (ECIS). Techniki czasu rzeczywistego bez etykiet zapewniają kinetykę odpowiedzi cytotoksycznej, a nie tylko migawkę, jak wiele kolorymetrycznych testów punktu końcowego.

Prognoza

Bardzo ważnym tematem jest prognozowanie cytotoksyczności związków chemicznych na podstawie wcześniejszych pomiarów, czyli badań in silico. W tym celu zaproponowano wiele metod QSAR i wirtualnych badań przesiewowych . Niezależne porównanie tych metod zostało przeprowadzone w ramach projektu „Toksykologia w XXI wieku”.

Raki

Niektóre chemioterapie zawierają leki cytotoksyczne, których celem jest ingerencja w podziały komórkowe. Leki te nie rozróżniają komórek normalnych od złośliwych, ale hamują ogólny proces podziału komórek w celu zabicia raka przed gospodarzem.

Układ odpornościowy

Cytotoksyczność komórkowa zależna od przeciwciał (ADCC) opisuje zdolność niektórych limfocytów do zabijania komórek , co wymaga oznaczenia komórki docelowej przez przeciwciało . Z drugiej strony, cytotoksyczność zależna od limfocytów nie musi być zależna od przeciwciał; podobnie jak cytotoksyczność zależna od dopełniacza (CDC), w której pośredniczy układ dopełniacza .

Wyróżnia się trzy grupy limfocytów cytotoksycznych:

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Cytotoxicity&oldid=1139721513 ”