Войти
Цитотоксичность - это качество токсичности до ячейки. Примерами токсичных агентов являются иммунная клетка или некоторые типы яда, например от гадюки (Bitis arietans) или паука-отшельника (Loxosceles reclusa).
Обработка клеток цитотоксическим соединением может привести к различным клеточным судьбам. Клетки могут подвергаться некрозу, при котором они теряют целостность мембраны и быстро умирают в результате лизиса клеток. Клетки могут перестать активно расти и делиться (снижение жизнеспособности клеток) или клетки могут активировать генетическую программу контролируемой гибели клеток (апоптоз ).
Клетки, подвергающиеся некрозу, обычно быстро набухают, теряют целостность мембран, прекращают метаболизм и выделяют свое содержимое в окружающую среду. Клетки, которые подвергаются быстрому некрозу in vitro, не имеют достаточно времени или энергии для активации апоптотического аппарата и не будут экспрессировать апоптотические маркеры. Апоптоз характеризуется четко определенными цитологическими и молекулярными событиями, включая изменение показателя преломления клетки, сокращение цитоплазмы, ядерную конденсацию и расщепление ДНК на фрагменты регулярного размера. Клетки в культуре, которые подвергаются апоптозу, в конечном итоге подвергаются вторичному некрозу. Они будут отключать метаболизм, терять целостность мембран и лизировать.
Анализы цитотоксичности широко используются в фармацевтической промышленности для скрининга цитотоксичности в библиотеках соединений. Исследователи могут либо искать цитотоксические соединения, например, если они заинтересованы в разработке терапевтического средства, нацеленного на быстро делящиеся раковые клетки; или они могут отсеивать «попадания» на начальном этапе высокопроизводительного скрининга лекарств на предмет нежелательных цитотоксических эффектов, прежде чем вкладывать средства в свою разработку в качестве фармацевтического препарата.
Оценка целостности клеточной мембраны - один из наиболее распространенных способов измерения жизнеспособности клеток и цитотоксических эффектов. Соединения, обладающие цитотоксическим действием, часто нарушают целостность клеточной мембраны. Жизненно важные красители, такие как трипановый синий или иодид пропидия, обычно не попадают в здоровые клетки; однако, если клеточная мембрана повреждена, они свободно пересекают мембрану и окрашивают внутриклеточные компоненты. В качестве альтернативы целостность мембраны можно оценить, наблюдая за прохождением веществ, которые обычно изолированы внутри клеток, наружу. Одна молекула, лактатдегидрогеназа (LDH), обычно измеряется с использованием. ЛДГ восстанавливает НАД до НАДН, что вызывает изменение цвета при взаимодействии с определенным зондом. Были идентифицированы биомаркеры протеазы, которые позволяют исследователям измерять относительное количество живых и мертвых клеток в одной и той же клеточной популяции. Протеаза живых клеток активна только в клетках, которые имеют здоровую клеточную мембрану, и теряет активность, когда клетка подвергается риску и протеаза подвергается воздействию внешней среды. Протеаза мертвых клеток не может проникать через клеточную мембрану, и ее можно измерить в культуральной среде только после того, как клетки потеряли целостность мембраны.
Цитотоксичность также можно контролировать с помощью 3- (4, 5-диметил-2 -тиазолил) -2,5-дифенил-2H-тетразолий бромид (MTT ) или с 2,3-бис- (2-метокси-4-нитро-5-сульфофенил) -2H-тетразолий-5 -карбоксанилид (XTT), который дает водорастворимый продукт, или анализ MTS. В этом анализе измеряется восстанавливающий потенциал клетки с помощью колориметрической реакции. Жизнеспособные клетки будут восстанавливать реагент MTS до окрашенного продукта формазан. Аналогичный анализ на основе окислительно-восстановительного потенциала был также разработан с использованием флуоресцентного красителя резазурин. Помимо использования красителей для определения окислительно-восстановительного потенциала клеток с целью мониторинга их жизнеспособности, исследователи разработали анализы, которые используют содержание АТФ в качестве маркера жизнеспособности. Такие анализы на основе АТФ включают биолюминесцентные анализы, в которых АТФ является ограничивающим реагентом для реакции люциферазы.
Цитотоксичность также можно измерить с помощью сульфородамина B (SRB) анализ, анализ WST и клоногенный анализ.
Подходящие анализы можно комбинировать и проводить последовательно на одних и тех же клетках, чтобы уменьшить ложноположительные или ложноотрицательные результаты, характерные для конкретного анализа. Возможной комбинацией является LDH-XTT-NR (анализ нейтрального красного) -SRB, которая также доступна в виде набора.
Безмаркированный подход к отслеживанию цитотоксической реакции прикрепившихся клеток животных в режиме реального времени основан на измерениях электрического импеданса при выращивании клеток на электродах с золотой пленкой. Эта технология называется измерением импеданса электрического элемента и подложки (ECIS). Методы без метки в реальном времени обеспечивают кинетику цитотоксического ответа, а не просто снимок, как многие колориметрические анализы конечных точек.
Очень важной темой является прогнозирование цитотоксичности химических соединений на основе предыдущих измерений, то есть тестирования in-silico. Для этой цели было предложено множество методов QSAR и виртуального скрининга. Независимое сравнение этих методов было проведено в рамках проекта «Токсикология в 21 веке».
Химиотерапия как лечение рака часто полагается на способность цитотоксических агентов убивать или повреждать воспроизводящиеся клетки; это преимущественно нацелено на быстро делящиеся раковые клетки.
Антителозависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность (ADCC) описывает способность некоторых лимфоцитов убивать клетки, что требует клетка-мишень маркируется антителом. С другой стороны, цитотоксичность, опосредованная лимфоцитами, не обязательно должна опосредоваться антителами; также не выделяется комплемент-зависимая цитотоксичность (CDC), которая опосредована системой комплемента.
Три группы цитотоксических лимфоцитов :
