A citotoxicitás egy anyag azon képessége, hogy toxikus hatást gyakoroljon a sejtre. A mérgező anyagok közé tartoznak az immunsejtek és bizonyos típusú állati mérgek , például a zajos vipera ( Bitis arietans ) vagy a barna remetepók ( Loxosceles reclusa ) mérge.
A citotoxikus anyagok hatására a sejtek sorsa különböző módon alakul. A nekrózis kialakulása során a sejtek elvesztik membránintegritásukat és a lízis következtében gyorsan elpusztulnak . Egy másik esetben a sejtek leállítják az aktív növekedést és osztódást (a sejtek életképessége csökken), vagy a programozott sejthalál ( apoptózis ) genetikailag szabályozott folyamata aktiválódik bennük.
A nekrózis folyamatában a sejtek gyorsan megduzzadnak, elveszítik a membrán integritását, leállítják az anyagcsere -folyamatot , és tartalmukat a külső környezetbe engedik. Az in vitro gyors nekrózison átmenő sejteknek nincs elegendő ideje és energiája az apoptotikus mechanizmusok elindításához és az apoptotikus halál markereinek expresszálásához. Az apoptózist számos jellegzetes esemény jellemzi celluláris és molekuláris szinten, beleértve a sejt törésmutatójának változásait , a citoplazmatikus zsugorodást, a magkondenzációt és a DNS azonos méretű fragmentumokra való hasadását. Az apoptózis folyamatába belépett sejttenyészet a végső szakaszban másodlagos nekrózison megy keresztül . A sejtekben leáll az anyagcsere , elvesztik a membrán integritását és lizálnak [1] .
A gyógyszeriparban széles körben alkalmazzák a citotoxicitás-vizsgálati módszereket a vegyületkönyvtárak citotoxicitásának szűrésére. A kutatók citotoxikus vegyületet keresnek, ha például olyan terápiás szer kifejlesztése iránt érdeklődnek, amely gyorsan osztódó rákos sejteket céloz meg. Vagy elemezze az „eredményül kapott” vegyületeket a nagy hatású gyógyszerek kezdeti szűrésén a nemkívánatos citotoxikus hatások szempontjából, mielőtt a rajtuk alapuló gyógyszerkészítmény kifejlesztése mellett döntene.
A sejtmembrán integritásának felmérése a sejtek életképességének és citotoxikus hatásainak vizsgálatának leggyakoribb módja. Általában a citotoxikus hatású anyagok megsértik a sejtmembrán integritását. A sejtek életképességének felmérésére szolgáló festékek - a tripánkék (tripánkék) és a propidium-jodid (propídium-jodid) - általában nem tudnak behatolni az egészséges sejtbe. De ha a sejtmembrán megsérül, akkor áteresztővé válik a festékek számára, és az intracelluláris komponensek megfestődnek [1] . Ezzel szemben a membrán integritásának egy másik értékelése magában foglalja azoknak az enzimeknek a felszabadulását, amelyek normális esetben izolálódnak a sejtben a külső környezetből. A citotoxicitás értékelése a laktát-dehidrogenáz aktivitásának meghatározásával (LDH-teszt) az LDH-molekula vizsgálatán alapul. Az LDH a NAD-t (nikotinamid-adenin-dinukleotid) NADH-vá (redukált nikotinamidadenin-dinukleotid) redukálja, ami színváltozáshoz vezet, amikor egy bizonyos szondával kölcsönhatásba lép [2] . Azt találták, hogy a proteáz biomarkerek lehetővé teszik a kutatók számára, hogy kiszámítsák az élő és elhalt sejtek relatív számát egyetlen sejtpopulációban. Az élő sejt proteáz csak az egészséges membránnal rendelkező sejtekben aktív, de elveszíti aktivitását, amint a sejt permeábilissá válik, és a proteáz ki van téve a külső környezetnek. Az elhalt sejt proteáz nem tud kijutni a sejtmembránból, és csak a membrán integritásának elvesztése után mérhető tápközegben [3] .
A citotoxicitást 2-(4,5-dimetil-2-tiazolil)-3,5-difenil-2H-tetrazólium-bromiddal (MTT) és 2,3-bisz-(2-metoxi-4-nitro-5-tel) is követhetjük. -szulfofenil)-2H-tetrazólium-5-karboxanilid (XTT), amely vízoldható terméket képez (MTS teszt). Ez a teszt értékeli a sejt redukciós potenciálját egy kolorimetriás reakció során. Az életképes sejtek az MTS-reagenst színes formazán-származékokká redukálják. Hasonló redox vizsgálatot is kifejlesztettek a resazurin fluoreszcens festékkel. Amellett, hogy színezékeket használnak a sejtek redoxpotenciáljának jelzésére annak érdekében, hogy meghatározzák életképességüket, a kutatók kifejlesztettek egy tesztet, amelyben az ATP életképességi markerként szolgál [1] . Az ilyen ATP-tesztek közé tartoznak a biolumineszcencia tesztek, ahol az ATP a korlátozó reagens a luciferáz reakcióban [4] .
Ezenkívül a citotoxicitás értékelhető a szulforodamin-B (SRB) teszt, a WST teszt és a klonogenitási teszt segítségével.
A megfelelő tesztek kombinálhatók és egymás után is elvégezhetők ugyanazon a sejten, hogy csökkentsék a tesztspecifikus álpozitív és hamis negatívok kockázatát. Például használhatja a készletben található LDH-XTT-NK (semleges vörös analízis)-SRB tesztek kombinációját.
A tapadó állati sejtekben a citotoxikus válasz valós idejű monitorozásának markermentes megközelítése az elektromos ellenállás mérésén alapul, amikor a sejteket aranyozott elektródákon tenyésztik. Ezt a technológiát Cell Substrate Electrical Impedance Sensitivity-nek (ECIS) nevezik. A markermentes valós idejű módszerek lehetővé teszik a citotoxikus válasz kinetikájának tanulmányozását, és nem korlátozódnak a képre, mint például a kolorimetriás végponttesztek.
Nagyon fontos a vegyi anyagok citotoxicitásának előrejelzése korábbi értékelések, azaz in silico tesztelés alapján [5] . Erre a célra QSAR módszereket és virtuális szűrést javasoltak. E módszerek független összehasonlítását a "Toxikológia a 21. században" [6] projekt keretében végezték el .
A kemoterápia bizonyos típusai olyan citotoxikus gyógyszereket tartalmaznak, amelyek kifejezetten gátolják a sejtosztódást. Ezek a gyógyszerek nem tudnak különbséget tenni a normál és a rosszindulatú sejtek között, így teljesen blokkolják a sejtosztódás folyamatát, hogy legyen idejük elpusztítani a rákos sejteket a beteg halála előtt [7] [8] .
Az antitest-függő sejt-közvetített citotoxicitás (ADCC) bizonyos limfociták sejtpusztító képességét méri fel, amelyhez a célsejteket antitestekkel kell jelölni . Ugyanakkor a limfocita által közvetített citotoxicitás nem igényel antitest közvetítést, ahogy a komplement - dependens citotoxicitás (CDC), amelyet a komplementrendszer közvetít.
A citotoxikus limfociták három csoportja létezik: