Цитотоксичность
Цитотоксичность – это качество токсичности для клеток . Примерами токсичных агентов являются токсичные металлы, токсичные химические вещества, микробные нейротоксины, радиационные частицы и даже специфические нейротрансмиттеры, когда система вышла из равновесия. Также некоторые виды яда , например, яда слоеной гадюки ( Bitis arietans ) или коричневого паука-отшельника ( Loxosceles reclusa ), токсичны для клеток.
Клеточная физиология
[ редактировать ]Обработка клеток цитотоксическим соединением может привести к различным прогнозам. Клетки могут подвергаться некрозу , при котором они теряют целостность мембраны и быстро погибают в результате лизиса клеток . Клетки могут перестать активно расти и делиться (снижение жизнеспособности клеток), либо 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 механизма апоптоза и не экспрессируют маркеры апоптоза. 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, подвергающиеся апоптозу, в конечном итоге подвергаются вторичному некрозу. Они отключат метаболизм, потеряют целостность мембран и лизируются. [1]
Измерение
[ редактировать ]Анализы цитотоксичности широко используются в фармацевтической промышленности для проверки цитотоксичности в библиотеках соединений. Исследователи могут либо искать цитотоксические соединения, если они заинтересованы в разработке терапевтического препарата, нацеленного, например, на быстро делящиеся раковые клетки; или они могут проверять «попадания» в ходе первоначального высокопроизводительного скрининга лекарств на предмет нежелательных цитотоксических эффектов, прежде чем инвестировать в их разработку в качестве фармацевтического препарата. [2]
Оценка целостности клеточных мембран является одним из наиболее распространенных способов измерения жизнеспособности клеток и цитотоксических эффектов. Соединения, обладающие цитотоксическим действием, часто нарушают целостность клеточных мембран. Жизненно важные красители, такие как трипановый синий или йодид пропидия, обычно не попадают внутрь здоровых клеток; однако, если клеточная мембрана повреждена, они свободно пересекают мембрану и окрашивают внутриклеточные компоненты. [1] Альтернативно, целостность мембраны можно оценить путем мониторинга прохождения веществ, которые обычно секвестрируются внутри клеток, наружу. Одну молекулу, лактатдегидрогеназу (ЛДГ), обычно измеряют с помощью анализа ЛДГ . ЛДГ восстанавливает НАД до НАДН, что вызывает изменение цвета при взаимодействии со специфическим зондом. [3] 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 со здоровой клеточной мембраной и теряет активность, когда клетка подвергается риску и протеаза подвергается воздействию внешней среды. Протеаза мертвых клеток не может проникнуть через клеточную мембрану, и ее можно измерить только в культуральной среде после того, как клетки потеряли целостность мембраны. [4]
Цитотоксичность также можно контролировать с помощью 3-(4,5-диметил-2-тиазолил)-2,5-дифенил-2Н-тетразолия бромида ( МТТ ) или 2,3-бис-(2-метокси-4-нитро-) 5-сульфофенил)-2H-тетразолий-5-карбоксанилид (ХТТ), который дает водорастворимый продукт, или анализ MTS. Этот анализ измеряет восстановительный потенциал клетки с помощью колориметрической реакции. Жизнеспособные клетки восстанавливают реагент MTS до окрашенного формазанового продукта. Аналогичный окислительно-восстановительный анализ был также разработан с использованием флуоресцентного красителя резазурина . 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. [1] Такие анализы на основе АТФ включают биолюминесцентные анализы, в которых АТФ является лимитирующим реагентом для реакции люциферазы . [5]
Цитотоксичность также можно измерить с помощью анализа сульфородамина B (SRB), анализа WST и клоногенного анализа .
Подходящие анализы можно комбинировать и проводить последовательно на одних и тех же клетках, чтобы уменьшить количество ложноположительных или ложноотрицательных результатов для конкретного анализа. Возможная комбинация — LDH-XTT-NR (анализ нейтрального красного)-SRB, которая также доступна в виде набора.
Подход без использования меток для отслеживания цитотоксической реакции прикрепившихся клеток животных в режиме реального времени основан на измерениях электрического импеданса, когда клетки выращиваются на электродах из золотой пленки. Эта технология называется измерением импеданса подложки электрического элемента (ECIS). Методы реального времени без использования меток позволяют оценить кинетику цитотоксического ответа, а не просто моментальный снимок, как многие колориметрические анализы конечных точек.
Материал, который был определен как цитотоксический (обычно биомедицинские отходы ), часто обозначается символом, состоящим из заглавной буквы «С» внутри треугольника. [6] [7]
Прогноз
[ редактировать ]Очень важной темой является прогнозирование цитотоксичности химических соединений на основе предыдущих измерений, то есть in silico . испытаний [8] Для этой цели QSAR и виртуального скрининга было предложено множество методов . Независимое сравнение этих методов проведено в рамках проекта «Токсикология XXI века». [9]
Рак
[ редактировать ]Некоторые химиотерапевтические препараты содержат цитотоксические препараты, целью которых является вмешательство в деление клеток. Эти препараты не могут отличить нормальные клетки от злокачественных, но они подавляют общий процесс деления клеток с целью уничтожить раковые клетки раньше хозяев. [10] [11]
Иммунная система
[ редактировать ]Антителозависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность убивать клетки (ADCC) описывает способность определенных лимфоцитов , что требует маркировки клетки-мишени антителом . С другой стороны, цитотоксичность, опосредованная лимфоцитами, не обязательно должна быть опосредована антителами; не влияет и комплементзависимая цитотоксичность (CDC), опосредованная системой комплемента .
три группы цитотоксических лимфоцитов Выделяют :
См. также
[ редактировать ]- Антиретикулярная цитотоксическая сыворотка
- Взаимодействие хозяина и патогена
- Торговля мембранными пузырьками
- Змеиные токсины
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Рисс Т.Л., Моравец Р.А. (февраль 2004 г.). «Использование нескольких конечных точек анализа для изучения влияния времени инкубации, дозы токсина и плотности посева в клеточных анализах цитотоксичности». Технология разработки лекарств для анализа . 2 (1): 51–62. дои : 10.1089/154065804322966315 . ПМИД 15090210 .
- ^ Гаванджи С., Бахтари А., Фамурева А.С., Отман Э.М. (январь 2023 г.). «Цитотоксическая активность растительных лекарственных средств, оцененная in vitro: обзор» . Химия и биоразнообразие . 20 (2): 3–27. дои : 10.1002/cbdv.202201098 . ПМИД 36595710 . S2CID 255473013 .
- ^ Декер Т., Ломанн-Маттес М.Л. (ноябрь 1988 г.). «Быстрый и простой метод количественного определения высвобождения лактатдегидрогеназы при измерении клеточной цитотоксичности и активности фактора некроза опухоли (TNF)». Дж. Иммунол. Методы . 115 (1): 61–9. дои : 10.1016/0022-1759(88)90310-9 . ПМИД 3192948 .
- ^ Найлз А.Л., Моравец Р.А., Эрик Хессельберт П., Скуррия М.А., Daily WJ, Рисс Т.Л. (июль 2007 г.). «Гомогенный анализ для измерения живых и мертвых клеток в одном и том же образце путем обнаружения различных маркеров протеаз». Анальный. Биохим . 366 (2): 197–206. дои : 10.1016/j.ab.2007.04.007 . ПМИД 17512890 .
- ^ Фан Ф, Вуд КВ (февраль 2007 г.). «Биолюминесцентные анализы для высокопроизводительного скрининга». Технология разработки лекарств для анализа . 5 (1): 127–36. дои : 10.1089/adt.2006.053 . ПМИД 17355205 . S2CID 10261888 .
- ^ Исти, AC; Коакли, Н.; Ченг, Р.; Чивидино, М.; Сэвидж, П.; Тозер, Р.; Уайт, RE (февраль 2015 г.). «Безопасное обращение с цитотоксическими веществами: рекомендации» . Современная онкология . 22 (1): е27–е37. дои : 10.3747/co.21.2151 . ISSN 1198-0052 . ПМЦ 4324350 . ПМИД 25684994 .
- ^ Капур, Малини Р.; Бхоумик, Кумар Тапас (2017). «Распространение цитотоксических препаратов, цитотоксическая безопасность и обращение с цитотоксичными отходами: практика и предлагаемые рекомендации для Индии» . Индийский журнал медицинской и детской онкологии . 38 (2): 190–197. doi : 10.4103/ijmpo.ijmpo_174_16 (неактивен 11 июля 2024 г.). ISSN 0971-5851 . ПМК 5582558 . ПМИД 28900329 .
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на июль 2024 г. ( ссылка ) - ^ Дирден, Дж. К. (2003). «In silico прогнозирование токсичности лекарств». Журнал компьютерного молекулярного дизайна . 17 (2–4): 119–127. Бибкод : 2003JCAMD..17..119D . дои : 10.1023/А:1025361621494 . ПМИД 13677480 . S2CID 21518449 .
- ^ «Токсикология в вызове данных XXI века» https://tripod.nih.gov/tox21/challenge/leaderboard.jsp
- ^ Пристман, Ти Джей (1989). Химиотерапия рака: введение . дои : 10.1007/978-1-4471-1686-8 . ISBN 978-3-540-19551-1 . S2CID 20058092 .
- ^ «Как химиотерапия используется для лечения рака?» . www.cancer.org . Проверено 28 июня 2021 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Цитотоксины Национальной медицинской библиотеки США в медицинских предметных рубриках (MeSH)