Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Цитотоксичность - это качество токсичности для клеток . Примерами ядовитых агентов являются иммунные клетки или некоторые типы ядов , например, ядовитая гадюка ( Bitis arietans ) или коричневый паук-отшельник ( Loxosceles reclusa ).

Клеточная физиология [ править ]

Обработка клеток цитотоксическим соединением может привести к различным клеточным судьбам. Клетки могут подвергнуться некрозу , при котором они теряют целостность мембран и быстро погибают 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, останавливают 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, сжатие цитоплазмы, ядерную конденсацию и расщепление ДНК на фрагменты регулярного размера. Клетки в культуре, которые подвергаются апоптозу, в конечном итоге подвергаются вторичному некрозу. Они отключат обмен веществ, потеряют целостность мембран и разлагаются. [1]

Измерение [ править ]

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» из начальных высокопроизводительных проверок 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 йодид пропидия , обычно не попадают внутрь здоровых клеток; однако, если клеточная мембрана была нарушена, они свободно пересекают мембрану и окрашивают внутриклеточные компоненты. [1] В качестве альтернативы целостность мембраны может быть оценена путем наблюдения за прохождением веществ, которые обычно изолированы внутри клеток, наружу. Одна молекула, лактатдегидрогеназа (ЛДГ), обычно измеряется с помощью анализа ЛДГ.. LDH восстанавливает NAD до NADH, что вызывает изменение цвета при взаимодействии с определенным зондом. [2] 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 опасности и протеаза подвергается воздействию внешней среды. Протеаза мертвых клеток не может пересекать клеточную мембрану и может быть измерена в культуральной среде только после того, как клетки потеряли целостность своей мембраны. [3]

Цитотоксичность также можно контролировать с помощью 3- (4, 5-диметил-2-тиазолил) -2,5-дифенил-2H-тетразолия бромида ( МТТ ) или 2,3-бис- (2-метокси-4-нитро). -5-сульфофенил) -2H-тетразолий-5-карбоксанилид (XTT), который дает водорастворимый продукт, или анализ MTS. Этот анализ измеряет восстанавливающий потенциал клетки с помощью колориметрической реакции. Жизнеспособные клетки будут восстанавливать реагент MTS до окрашенного формазанового продукта. Аналогичный анализ на основе окислительно-восстановительного потенциала 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, в которых содержание АТФ используется в качестве маркера жизнеспособности. [1]Такие анализы на основе АТФ включают биолюминесцентные анализы, в которых АТФ является ограничивающим реагентом для люциферазной реакции. [4]

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 ложноположительные или ложноотрицательные результаты, характерные для конкретного анализа. Возможной комбинацией является 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 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.

Прогноз [ править ]

Очень важной темой является прогнозирование цитотоксичности химических соединений на основе предыдущих измерений, то есть тестирования in-silico. [5] Для этой цели было предложено множество методов QSAR и виртуального скрининга . Независимое сравнение этих методов было проведено в рамках проекта «Токсикология в 21 веке». [6]

В раке [ править ]

Химиотерапия как лечение рака часто зависит от способности цитотоксических агентов убивать или повреждать воспроизводящиеся клетки; это преимущественно нацелено на быстро делящиеся раковые клетки. [7] [8]

Иммунная система [ править ]

Антителозависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность (ADCC) описывает способность определенных лимфоцитов убивать клетки , что требует, чтобы клетка-мишень была помечена антителом . С другой стороны, цитотоксичность, опосредованная лимфоцитами, не обязательно должна опосредоваться антителами; также не зависит от комплемент-зависимой цитотоксичности (CDC), которая опосредуется системой комплемента .

Выделяют три группы цитотоксических лимфоцитов :

  • Цитотоксические Т-клетки
  • Естественные клетки-киллеры
  • Природные Т-клетки-киллеры

См. Также [ править ]

  • Антиретикулярная цитотоксическая сыворотка
  • Интерфейс "хозяин-патоген"
  • Транспортировка мембранных везикул
  • Змеиные токсины

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Рис Т.Л., Моравец Р.А.; Моравец (февраль 2004 г.). «Использование нескольких конечных точек анализа для исследования влияния времени инкубации, дозы токсина и плотности посева в анализах цитотоксичности на основе клеток». Assay Drug Dev Technol . 2 (1): 51–62. DOI : 10.1089 / 154065804322966315 . PMID  15090210 .
  2. ^ Декер Т., Ломанн-Маттес ML; Ломанн-Маттес (ноябрь 1988 г.). «Быстрый и простой метод количественного определения высвобождения лактатдегидрогеназы при измерении клеточной цитотоксичности и активности фактора некроза опухоли (TNF)». J. Immunol. Методы . 115 (1): 61–9. DOI : 10.1016 / 0022-1759 (88) 90310-9 . PMID 3192948 . 
  3. ^ Niles А.Л., Moravec Р.А., Эрик Hesselberth P, Scurria М.А., Daily WJ, Рисс TL (июль 2007). «Гомогенный анализ для измерения живых и мертвых клеток в одном образце путем обнаружения различных маркеров протеазы». Анальный. Биохим . 366 (2): 197–206. DOI : 10.1016 / j.ab.2007.04.007 . PMID 17512890 . 
  4. ^ Вентилятор F, Дерево KV; Вуд (февраль 2007 г.). «Биолюминесцентные анализы для высокопроизводительного скрининга». Assay Drug Dev Technol . 5 (1): 127–36. DOI : 10.1089 / adt.2006.053 . PMID 17355205 . S2CID 10261888 .  
  5. ^ Dearden, JC (2003). «Прогнозирование токсичности лекарств in silico». Журнал компьютерного молекулярного дизайна . 17 (2–4): 119–27. Bibcode : 2003JCAMD..17..119D . DOI : 10,1023 / A: 1025361621494 . PMID 13677480 . S2CID 21518449 .  
  6. ^ «Токсикология в вызове данных 21 века» https://tripod.nih.gov/tox21/challenge/leaderboard.jsp
  7. ^ Рамин Зибасерешт, Фотоактивированные цитотоксины, Кентерберийский университет, 2006.
  8. ^ «Принципы химиотерапии» (PDF) . Американское онкологическое общество . Проверено 20 августа 2014 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Цитотоксины в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)