Citotoksiškumas nurodo cheminių medžiagų ir gyvų ląstelių toksinio poveikio organizmo ląstelėms laipsnį. Jų įtaka sugadina ar net žudo žmogaus ląstelę. Kūno ląstelės sunaikinamos dėl daugybės skirtingų procesų.
Koks yra citotoksiškumas?
Terminas citotoksiškumas kildinamas iš graikų kalbos ir reiškia ląstelių nuodus. Daugybė medžiagų yra toksiškos organizmo ląstelėms, kai kurios iš jų netgi gali nužudyti ląsteles. Yra daug cheminių medžiagų, kurios gali sutrikdyti ląstelių metabolizmą ir pakeisti ją procese.
Cheminiai ląstelių toksinai apima tam tikras organines rūgštis, vandenilio peroksidą ir etanolį (alkoholį). Iš kasdienio gyvenimo taip pat žinoma daug pavojingų medžiagų, tokių kaip neorganinės rūgštys, labai koncentruoti šarmai, chlorinti angliavandeniliai ir daugelis kitų. Taip pat žinoma daug biologinių nuodų. Gyvačių nuodai, grybų nuodai ir daugelis kitų augalų ir gyvūnų nuodų turi citotoksinį poveikį.
Evoliucijos metu buvo sukurti nauji ląstelių toksinai. Jie iš dalies tarnauja siekiant užkirsti kelią išpuoliams ir medžioklei užmušti grobį. Tačiau išsivystė ne tik cheminė, bet ir biologinė citotoksika.
Norėdami užkirsti kelią infekcijoms, imuninė sistema sukūrė modernią apsaugos nuo bakterijų, grybelių ir virusų sistemą. Turi būti nužudytos ne tik pačių mikroorganizmų ląstelės, bet ir kūno ląstelės, kurias jos puola. Todėl citotoksikai taip pat apima T ląsteles, natūralias žudikines ląsteles, neutrofilus ir makrofagus.
Funkcija ir užduotis
Tam tikrų medžiagų ir ląstelių citotoksiškumas yra labai svarbus biologinio vystymosi kontekste. Visų pirma, imuninė sistema yra sukūrusi tam tikras strategijas, kaip apsaugoti kūną nuo mikrobų įsibrovėlių. Tai apima bakterijas, grybelius ir virusus. Užkrėstos ląstelės dar labiau pažeidžia organizmą ir turi būti sunaikintos imuninės sistemos gynybos mechanizmais.
Dar prieš patenkant į organizmą, bakterijos susiduria su įvairiais antikūnais ir kai kuriais atvejais žūva. Jei šios pirmosios imuninės reakcijos pakanka, kad bakterijos nepatektų, čia baigiasi citotoksinių medžiagų ir imuninių ląstelių gamyba prieš bakterijas.
Užkrėstos kūno ląstelės turi būti pašalintos veikiant T ląstelėms, natūralioms žudikėms ir makrofagams. Organizmas taip pat gamina antikūnus, kurie ląstelių paviršiuose dera su antigenais. Tokiais atvejais citotoksinis imuninių ląstelių ir antikūnų poveikis tarnauja viso organizmo sveikatai.
Kova su virusais gali būti veiksminga tik sunaikinant užkrėstas ląsteles. Išsivysto smarkios uždegiminės reakcijos, kurios pastebimos esant skausmui ir karščiavimui. Visas ligos procesas infekcijos atveju gali būti suprantamas kaip citotoksinė reakcija.
Vartojant vaistinius preparatus, dažnai naudojamos atitinkamų medžiagų citotoksinės savybės. Dažnai tai yra citostatinis poveikis, kuris sunaikina specifines sergančias organizmo ląsteles. Tai ypač pasakytina apie navikines ląsteles, kurios dalijasi neribotą laiką.
Citostatiniai agentai dažnai daro įtaką citotoksiniam poveikiui, veikdami nukleorūgščių gamybą. Pvz., Jei slopinamas azoto bazių formavimasis, ląstelių augimas sustabdomas dėl nepakankamo nukleino rūgšties gaminimo. Tai daugiausia daro įtaką greitai augančioms ląstelėms, tokioms kaip navikinės ląstelės. Todėl šių vaistų, kurie naudojami kaip chemoterapijos dalis, poveikis yra specialiai nukreiptas prieš vėžio ląsteles. Šalutinis poveikis pagrįstas tuo pačiu sulėtėjusiu gleivinės ir imuninių ląstelių augimu.
Ligos ir negalavimai
Tačiau citotoksinai daro ne tik teigiamą poveikį. Yra daugybė biologinių veiksnių, galinčių nužudyti visas kūno ląsteles, taigi ir viso kūno mirtį. Pavyzdžiai yra gyvačių nuodai, grybų nuodai ir daugelis kitų augalų ir gyvūnų nuodų. Nuodus gaminantiems organizmams tai reiškia biologinį pranašumą prieš pažeistus organizmus. Be to, yra daug cheminių medžiagų, kurios, pažeisdamos ląstelės metabolizmą, daro žalą ląstelėms. Kai kurie ląstelių nuodai jau daro destruktyvų poveikį ląstelių membranoms. Dar kiti nuodai slopina nukleorūgščių metabolizmą ir tokiu būdu sunaikina ląstelę.
Veikimo mechanizmai yra labai platūs. Citotoksiškumą galima parodyti naudojant citotoksiškumo skalę. Gradacijos yra nuo 0 iki 3. Esant 0 lygiui, medžiaga nėra toksiška. 1 lygyje šiek tiek slopina silpnai toksiška medžiaga. 2 lygis vėl reiškia reikšmingą vidutiniškai toksiškos medžiagos slopinimą. Labai toksiškos medžiagos priskiriamos 3 lygiui.
Medžiagos citotoksiškumą galima nustatyti pagal vadinamąjį ląstelių gyvybingumą. Ląstelių gyvybingumas parodo gyvų ląstelių skaičių ląstelių populiacijoje. Kuo mažiau gyvų ląstelių, tuo mažesnis ląstelių gyvybingumas ir tuo labiau toksiška tiriama medžiaga dėl toksiškumo. Bendras ląstelių skaičius, be kita ko, nustatomas naudojant skaičiavimo kamerą arba srauto citometrą. Gyvosios ląstelės gali būti identifikuojamos tam tikrais dažymo būdais. Šis metodas gali būti naudojamas nustatyti tokios medžiagos koncentraciją, kurioje ląstelių gyvybingumas sumažėja 50 procentų. Tai tada yra IC50 vertė. Esant tokiai koncentracijai, 50 procentų ląstelių žūsta. Chemoterapinių ar dezinfekavimo priemonių veiksmingumas gali būti įvertintas naudojant šią vertę. Jei naudojant šias medžiagas IC50 vertė viršijama, toksiškumas nusveria visą kūną. Atsiranda didelis sveikatos sutrikimas, kuris taip pat gali baigtis mirtimi.
