Cytotoxicitet
Cytotoxicitet är egenskapen att vara giftig för celler . Exempel på giftiga ämnen är en immuncell eller vissa typer av gift , t.ex. från puffaddern ( Bitis arietans ) eller brun enstöringsspindel ( Loxosceles reclusa ).
Cellfysiologi
Att behandla celler med den cytotoxiska föreningen kan resultera i en mängd olika cellöden. Cellerna kan genomgå nekros , där de förlorar membranintegritet och dör snabbt till följd av cellys . Cellerna kan sluta aktivt växa och dela sig (en minskning av cellviabiliteten), eller så kan cellerna aktivera ett genetiskt program för kontrollerad celldöd ( apoptos ).
Celler som genomgår nekros uppvisar vanligtvis snabb svullnad, förlorar membranintegritet, stänger av ämnesomsättningen och släpper ut sitt innehåll i miljön. Celler som genomgår snabb nekros in vitro har inte tillräckligt med tid eller energi för att aktivera apoptotiska maskineri och kommer inte att uttrycka apoptotiska markörer. Apoptos kännetecknas av väldefinierade cytologiska och molekylära händelser inklusive en förändring i cellens brytningsindex , cytoplasmatisk krympning, kärnkondensering och klyvning av DNA till fragment av regelbunden storlek. Celler i kultur som genomgår apoptos genomgår så småningom sekundär nekros. De kommer att stänga av ämnesomsättningen, förlora membranintegritet och lysera.
Mått
Cytotoxicitetsanalyser används i stor utsträckning av läkemedelsindustrin för att screena för cytotoxicitet i föreningsbibliotek. Forskare kan antingen leta efter cytotoxiska föreningar, om de är intresserade av att utveckla ett läkemedel som riktar sig mot snabbt delande cancerceller, till exempel; eller så kan de screena "träffar" från initiala läkemedelsscreeningar med hög genomströmning för oönskade cytotoxiska effekter innan de investerar i deras utveckling som ett läkemedel.
Att bedöma cellmembranets integritet är ett av de vanligaste sätten att mäta cellviabilitet och cytotoxiska effekter. Föreningar som har cytotoxiska effekter äventyrar ofta cellmembranintegriteten. Vitala färgämnen, såsom trypanblått eller propidiumjodid, är normalt uteslutna från insidan av friska celler; men om cellmembranet har äventyrats passerar de fritt membranet och färgar intracellulära komponenter. Alternativt kan membranintegriteten bedömas genom att övervaka passagen av ämnen som normalt är sekvestrerade inuti celler till utsidan. En molekyl, laktatdehydrogenas (LDH), mäts vanligtvis med LDH-analys. LDH reducerar NAD till NADH vilket framkallar en färgförändring genom interaktion med en specifik sond. Proteasbiomarkörer har identifierats som gör det möjligt för forskare att mäta relativa antal levande och döda celler inom samma cellpopulation. Det levande cellproteaset är endast aktivt i celler som har ett friskt cellmembran, och förlorar aktivitet när cellen väl har äventyrats och proteaset exponeras för den yttre miljön. Det döda cellproteaset kan inte passera cellmembranet och kan endast mätas i odlingsmedia efter att celler har förlorat sin membranintegritet.
Cytotoxicitet kan också övervakas med användning av 3-(4,5-dimetyl-2-tiazolyl)-2, 5-difenyl-2H-tetrazoliumbromid (MTT) eller med 2,3-bis-(2-metoxi-4-nitro) -5-sulfofenyl)-2H-tetrazolium-5-karboxanilid (XTT), som ger en vattenlöslig produkt, eller MTS-analysen. Denna analys mäter cellens reducerande potential med hjälp av en kolorimetrisk reaktion. Livskraftiga celler kommer att reducera MTS-reagenset till en färgad formazanprodukt . En liknande redoxbaserad analys har också utvecklats med användning av det fluorescerande färgämnet resazurin . Förutom att använda färgämnen för att indikera redoxpotentialen hos celler för att övervaka deras livsduglighet, har forskare utvecklat analyser som använder ATP- innehåll som en markör för livsduglighet. Sådana ATP-baserade analyser inkluderar bioluminiscenta analyser där ATP är det begränsande reagenset för luciferasreaktionen .
Cytotoxicitet kan också mätas med sulforhodamin B (SRB)-analysen, WST-analysen och klonogen analys .
Lämpliga analyser kan kombineras och utföras sekventiellt på samma celler för att reducera analysspecifika falskt positiva eller falskt negativa resultat. En möjlig kombination är LDH-XTT-NR (Neutral red assay)-SRB som också finns i ett kitformat.
Ett etikettfritt tillvägagångssätt för att följa det cytotoxiska svaret från vidhäftande djurceller i realtid är baserat på elektriska impedansmätningar när cellerna odlas på guldfilmselektroder. Denna teknik kallas elektrisk cell-substratimpedansavkänning (ECIS). Etikettfria realtidstekniker ger kinetiken för det cytotoxiska svaret snarare än bara en ögonblicksbild som många kolorimetriska slutpunktsanalyser.
Förutsägelse
Ett mycket viktigt ämne är förutsägelsen av kemiska föreningars cytotoxicitet baserat på tidigare mätningar, dvs in-silico-testning. För detta ändamål har många QSAR och virtuella screeningmetoder föreslagits. En oberoende jämförelse av dessa metoder har gjorts inom projektet "Toxicology in the 21st century".
Cancer
Vissa kemoterapier innehåller cellgifter, vars syfte är att störa celldelningen. Dessa läkemedel kan inte skilja mellan normala och maligna celler, men de hämmar den övergripande celldelningsprocessen med syftet att döda cancerformer före värdarna.
Immunförsvar
Antikroppsberoende cellmedierad cytotoxicitet (ADCC) beskriver celldödande förmåga hos vissa lymfocyter , vilket kräver att målcellen märks av en antikropp . Lymfocytförmedlad cytotoxicitet, å andra sidan, behöver inte förmedlas av antikroppar; inte heller komplementberoende cytotoxicitet (CDC), som förmedlas av komplementsystemet .
Tre grupper av cytotoxiska lymfocyter särskiljs:
Se även
externa länkar
- Cytotoxiner vid US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)