Citotoxicidade
A citotoxicidade é a calidade de ser tóxico para as células. Exemplos de axentes tóxicos son unha célula inmunitaria (que exerce a súa citotoxicidade sobre outras células) ou algúns tipos de velenos, por exemplo os da serpe Bitis arietans ou da araña Loxosceles reclusa.
Fisioloxía celular
editarTratar células con compostos citotóxicos pode ter diversos resultados para as células. As células poden sufrir necrose, na cal perden a integridade da membrana e morren rapidamente como resultado da lise celular. As células poden parar de crecer activamente e de dividirse (un decrecemeno da viabilidade c elular), ou poden activar un programa xenético de morte celular programada (apoptose).
As células que sofren necrose tipicamente mostran un rápido inchamento, perda da integridade da membrana, o metabolismo deixa de funcionar e prodúcese a liberación do seu contido no seu ambiente. As células que experimentan unha necrose rápida in vitro non teñen tempo suficiente ou enerxía para activar a maquinaria apoptótica e non expresan marcadores apoptóticos. A apoptose caracteízase por eventos citolóxicos e moleculares ben definidos incluíndo un cambio no índice de refracción da célula, encollemento citoplasmático, condensación nuclear e clivaxe do ADN en fragmentos de tamaño regular. As células en cultivo que están sufrindo apoptose finalmente sofren unha necrose secundaria. Isto desactiva o metabolismo, causa unha perda da integridade da membrana e a lise.[1]
Medición
editarOs ensaios de citotoxicidade son amplamente utilizados pola industria farmacéutica para facer exames de citotoxicidade en bibliotecas compostas. Os investigadores poden buscar compostos citotóxicos, se están interesados no desenvolvemento dunha terapéutica que se dirixe contra as células cancerosas en rápida división, por exemplo; ou poden examinar os "resultados" ("hits") dos exames iniciais de fármacos de alto rendemento polos efectos citotóxicos non desexados antes de investir no seu desenvolvemento farmacéutico.
A avaliación da integridade da membrana plasmática é unha das formas máis comúns de medir a viabilidade celular e os efectos citotóxicos. Os compostos que teñen efectos citotóxicos a miúdo comprometen a integridade da membrana celular. As tinguiduras vitais, como o trypan azul ou ioduro de propidio son excluídos normalmente do interior das células sas; porén, se a membrana plasmática se viu comprometida, cruzan libremente a membrana e tinguen compoñentes intracelulares.[1] Alternativamente, a integridade da membrana pode ser avaliada monitorizando o paso de substancias que normalmente están secuestradas dentro da célula ao exterior das mesmas. A molécula lactato deshidroxenase (LDH) está medida comunmente usando un ensaio de LDH. A LDH reduce o NAD+ a NADH, o que provoca un cambio de cor pola interacción cunha proba específica.[2] Os biomarcadores de protease permiten medir a cantidade relativa de células vivas e mortas dentro dunha mesma poboación celular. A protease das células vivas só é activa nas células que teñen unha membrana plasmática sa, e perde a actividade unha vez que a membrana da célula está comprometida e a protease queda exposta ao ambiente extracelular. A protease das células mortas intactas non pode cruzar a membrana plasmática, e só pode medirse no medio de cultivo despois de que as células perderon a integridade da súa membrana.[3]
A citotoxicidade pode tamén monitorizarse usando o bromuro de 3-(4, 5-dimetil-2-tiazolil)-2, 5-difenil-2H-tetrazolio (MTT) ou con 2,3-bis-(2-metoxi-4-nitro-5-sulfofenil)-2H-tetrazolio-5-carboxaniluro (XTT), que rende un produto hidrosoluble, ou ensaio MTS. Este ensaio mide o potencial redutor da célula usando unha reacción colorimétrica. As células viables reducen o reactivo MTS a un produto formazán coloreado. Un ensaio baseado en redox similar desenvolveuse tamén usando a tinguidura fluorescente resazurina. Ademais de usar tinguiduras para indicar o potencial redox das células para monitorizar a súa viabilidade, desenvolvéronse ensaios que usan o contido de ATP como marcador de viabilidade.[1] Os ensaios baseados en ATP inclúen ensaios bioluminescentes nos cales o ATP é o reactivo limitante para a reacción da luciferase.[4]
A citotoxicidade pode tamén medirse polo ensaio de sulforhodamina B (SRB), o ensaio WST e o ensaio clonoxénico.
Os ensaios adecuados poden combinarse e realizarse secuencialmente nas mesmas células para reducir os resultados falsos negativos ou falsos positivos específicos de ensaio. Unha combinación posible é LDH-XTT-NR (ensaio de vermello neutro)-SRB , que está tamén dispoñible en formato de kit.
Unha aproximación libre de etiquetaxe para seguir a resposta citotóxica de células animais adherentes en tempo real está baseado en medidas de impedancia eléctrica cando as células crecen sobre eléctrodos de película de ouro. Esta tecnoloxía denomínase detección de impedancia célula-substrato eléctrica (ECIS). As técnicas de tempo real libres de etiquetaxe proporcionan a cinética da resposta citotóxica en vez de simplemente unha instantánea dun momento como moitos ensaios de punto final colorimétricos.
Predición
editarUn asunto moi importante é a predición da citotoxicidade dos compostos químicos baseada en medidas previas, é dicir, probas in silico (por computadora).[5] Para este propósito suxeríronse moitos métodos de QSAR e screening virtual. Unha comparación independente destes métodos fíxose no contexto do proxecto Toxicology in the 21st century (Toxicoloxía no século XXI).[6]
No cancro
editarA quimioterapia como tratamento do cancro a miúdo depende da capacidade de axentes citotóxicos para matar ou danar as células que están reproducíndose; estes teñen como obxectivo preferencial as células cancerosas en rápida división.[7][8]
Sistema inmunitario
editarA citotoxicidade mediada por células dependente de anticorpos (ADCC) describe a capacidade de matar células que teñen certos linfocitos, que require que as células diana sexan marcadas por un anticorpo. A citotoxicidade mediada por linfocitos, por outra parte, non necesita ser mediada por anticorpos; nin a citotoxicidade dependente de complemento (CDC), que é mediada polo sistema do complemento.
Distínguense tres grupos de linfocitos citotóxicos que liberan produtos citotóxicos, as cales son:
Notas
editar- ↑ 1,0 1,1 1,2 Riss TL, Moravec RA; Moravec (February 2004). "Use of multiple assay endpoints to investigate the effects of incubation time, dose of toxin, and plating density in cell-based cytotoxicity assays". Assay Drug Dev Technol 2 (1): 51–62. PMID 15090210. doi:10.1089/154065804322966315.
- ↑ Decker T, Lohmann-Matthes ML; Lohmann-Matthes (November 1988). "A quick and simple method for the quantitation of lactate dehydrogenase release in measurements of cellular cytotoxicity and tumor necrosis factor (TNF) activity". J. Immunol. Methods 115 (1): 61–9. PMID 3192948. doi:10.1016/0022-1759(88)90310-9.
- ↑ Niles AL, Moravec RA, Eric Hesselberth P, Scurria MA, Daily WJ, Riss TL (July 2007). "A homogeneous assay to measure live and dead cells in the same sample by detecting different protease markers". Anal. Biochem. 366 (2): 197–206. PMID 17512890. doi:10.1016/j.ab.2007.04.007.
- ↑ Fan F, Wood KV; Wood (February 2007). "Bioluminescent assays for high-throughput screening". Assay Drug Dev Technol 5 (1): 127–36. PMID 17355205. doi:10.1089/adt.2006.053.
- ↑ Dearden, J. C. (2003). "In silico prediction of drug toxicity". Journal of computer-aided molecular design 17 (2–4): 119–27. PMID 13677480. doi:10.1023/A:1025361621494.
- ↑ "Toxicology in the 21st century Data Challenge" https://tripod.nih.gov/tox21/challenge/leaderboard.jsp
- ↑ Ramin Zibaseresht, Photoactivated Cytotoxins, University of Canterbury, 2006.
- ↑ "Chemotherapy Principles" (PDF). American Cancer Society. Arquivado dende o orixinal (PDF) o 13 de decembro de 2016. Consultado o 20 August 2014.
Véxase tamén
editarLigazóns externas
editar- Cytotoxins Medical Subject Headings (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.