Cytotoksyczność

Plik Cytotoksyczność wskazuje stopień toksycznego działania substancji chemicznych i żywych komórek na komórki organizmu. Ich wpływ niszczy, a nawet zabija ludzką komórkę. Wiele różnych procesów prowadzi do zniszczenia komórek ciała.

Jaka jest cytotoksyczność?

Termin cytotoksyczność pochodzi z języka greckiego i oznacza tam truciznę komórkową. Wiele substancji jest toksycznych dla komórek organizmu, z których niektóre mogą nawet je zabić. Istnieje wiele substancji chemicznych, które mogą zakłócać metabolizm komórek i zmieniać go w trakcie.

Chemiczne toksyny komórkowe obejmują określone kwasy organiczne, nadtlenek wodoru i etanol (alkohol). Z życia codziennego znanych jest również wiele niebezpiecznych substancji, takich jak kwasy nieorganiczne, silnie stężone zasady, chlorowane węglowodory i wiele innych. Znanych jest również wiele biologicznych trucizn. Trucizny wężowe, grzybowe i wiele innych trucizn roślinnych i zwierzęcych mają działanie cytotoksyczne.

W procesie ewolucji powstały nowe toksyny komórkowe. Służą po części do odpierania ataków oraz w kontekście polowania na zabicie ofiary. Jednak rozwinęły się nie tylko chemiczne, ale także biologiczne cytotoksyny.

Aby zapobiec infekcjom, układ odpornościowy opracował wyrafinowany system obrony przed bakteriami, grzybami i wirusami. Nie tylko same komórki mikroorganizmów muszą zostać zabite, ale także komórki ciała, które atakują. Dlatego cytotoksyny obejmują również komórki T, komórki NK, neutrofile i makrofagi.

Funkcja i zadanie

Cytotoksyczność niektórych substancji i komórek ma ogromne znaczenie w kontekście rozwoju biologicznego. W szczególności układ odpornościowy opracował pewne strategie ochrony organizmu przed najeźdźcami mikrobiologicznymi. Należą do nich bakterie, grzyby i wirusy. Zainfekowane komórki dodatkowo uszkadzają organizm i muszą zostać zabite przez mechanizmy obronne układu odpornościowego.

Bakterie jeszcze przed dostaniem się do organizmu są konfrontowane z różnymi przeciwciałami, aw niektórych przypadkach zabijane. Jeśli ta pierwsza reakcja immunologiczna wystarczy, aby powstrzymać przedostawanie się bakterii, na tym kończy się produkcja substancji cytotoksycznych i komórek odpornościowych przeciwko bakteriom.

Jednak zainfekowane komórki ciała muszą zostać wyeliminowane pod wpływem komórek T, komórek NK i makrofagów. Organizm wytwarza również przeciwciała, które łączą się z antygenami na powierzchni komórek. W takich przypadkach cytotoksyczne działanie komórek odpornościowych i przeciwciał służy zdrowiu całego organizmu.

Walka z wirusami może działać tylko poprzez zniszczenie zainfekowanych komórek. Rozwijają się gwałtowne reakcje zapalne, objawiające się bólem i gorączką. Cały proces chorobowy w przypadku infekcji można rozumieć jako reakcję cytotoksyczną.

Podczas stosowania produktów leczniczych często wykorzystuje się właściwości cytotoksyczne odpowiednich substancji. Często są to efekty cytostatyczne, które zabijają określone chore komórki w organizmie. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku komórek nowotworowych, które dzielą się w nieskończoność.

Cytostatyki często pośredniczą w swoim działaniu cytotoksycznym poprzez wpływ na produkcję kwasu nukleinowego. Na przykład, jeśli zahamowane zostanie tworzenie zasad azotowych, wzrost komórek zostaje zatrzymany z powodu niewystarczającej produkcji kwasu nukleinowego. Dotyczy to głównie szybko rosnących komórek, takich jak komórki nowotworowe. Dlatego działanie tych leków, które są stosowane w ramach chemioterapii, jest szczególnie skierowane przeciwko komórkom nowotworowym. Efekty uboczne polegają na jednoczesnym spowolnieniu wzrostu komórek śluzówki i komórek odpornościowych.

Choroby i dolegliwości

Jednak cytotoksyny mają nie tylko pozytywne działanie. Istnieje wiele czynników biologicznych, które mogą zabić wszystkie komórki ciała, a tym samym spowodować śmierć całego organizmu. Przykładami są trucizny dla węży, grzybów i wiele innych trucizn roślinnych i zwierzęcych. Dla organizmów trujących oznacza to biologiczną przewagę nad uszkodzonymi organizmami. Ponadto istnieje wiele substancji chemicznych, które uszkadzają komórki, zakłócając ich metabolizm. Niektóre trucizny komórkowe już mają destrukcyjny wpływ na błony komórkowe. Jeszcze inne trucizny hamują metabolizm kwasów nukleinowych, a tym samym prowadzą do zniszczenia komórki.

Mechanizmy działania są bardzo szerokie. Cytotoksyczność można wykazać za pomocą skali cytotoksyczności. Istnieją gradacje od 0 do 3. Przy 0 substancja jest nietoksyczna. Na poziomie 1 występuje lekkie zahamowanie przez lekko toksyczny materiał. Poziom 2 ponownie oznacza znaczące hamowanie przez umiarkowanie toksyczny materiał. Materiały wysoce toksyczne są liczone na poziomie 3.

Cytotoksyczność substancji można określić na podstawie tzw. Żywotności komórek. Żywotność komórek oznacza liczbę żywych komórek w populacji komórek. Im mniej żywych komórek, tym niższa żywotność komórek i bardziej toksyczna substancja badana pod kątem toksyczności. Całkowita liczba komórek jest określana między innymi za pomocą komory zliczającej lub cytometru przepływowego. Żywe komórki można następnie zidentyfikować za pomocą pewnych metod barwienia. Metodę tę można wykorzystać do określenia stężenia substancji, w której żywotność komórek jest zmniejszona o 50 procent. To jest wtedy wartość IC50. Przy tym stężeniu 50 procent komórek umiera. Na podstawie tej wartości można oszacować skuteczność środków chemioterapeutycznych lub dezynfekujących. Jeśli wartość IC50 zostanie przekroczona podczas stosowania tych środków, toksyczność przeważa nad całym organizmem. Dochodzi do znacznego uszczerbku na zdrowiu, który może również prowadzić do śmierci.