La citotoxicidad es la cualidad de ser tóxico para las células . Ejemplos de agentes tóxicos son una célula inmunitaria o algunos tipos de veneno , por ejemplo, de la víbora ( Bitis arietans ) o la araña reclusa parda ( Loxosceles reclusa ).
El tratamiento de las células con el compuesto citotóxico puede resultar en una variedad de destinos celulares. Las células pueden sufrir necrosis , en la que pierden la integridad de la membrana y mueren rápidamente como resultado de la lisis celular . Las células pueden dejar de crecer y dividirse activamente (una disminución de la viabilidad celular), o las células pueden activar un programa genético de muerte celular controlada ( apoptosis ).
Las células que experimentan necrosis típicamente exhiben una hinchazón rápida, pierden la integridad de la membrana, detienen el metabolismo y liberan su contenido al medio ambiente. Las células que experimentan una necrosis rápida in vitro no tienen suficiente tiempo o energía para activar la maquinaria apoptótica y no expresarán marcadores apoptóticos. La apoptosis se caracteriza por eventos citológicos y moleculares bien definidos que incluyen un cambio en el índice de refracción de la célula, contracción citoplasmática, condensación nuclear y escisión del ADN en fragmentos de tamaño regular. Las células en cultivo que están sufriendo apoptosis eventualmente sufren una necrosis secundaria. Apagarán el metabolismo, perderán la integridad de la membrana y se lisarán. [1]
La industria farmacéutica utiliza ampliamente los ensayos de citotoxicidad para detectar la citotoxicidad en bibliotecas de compuestos. Los investigadores pueden buscar compuestos citotóxicos, si están interesados en desarrollar un tratamiento que se dirija a las células cancerosas que se dividen rápidamente, por ejemplo; o pueden seleccionar "resultados" de las pruebas iniciales de fármacos de alto rendimiento en busca de efectos citotóxicos no deseados antes de invertir en su desarrollo como producto farmacéutico.
La evaluación de la integridad de la membrana celular es una de las formas más comunes de medir la viabilidad celular y los efectos citotóxicos. Los compuestos que tienen efectos citotóxicos a menudo comprometen la integridad de la membrana celular. Los tintes vitales, como el azul de tripán o el yoduro de propidio normalmente se excluyen del interior de las células sanas; sin embargo, si la membrana celular se ha visto comprometida, cruzan libremente la membrana y tiñen los componentes intracelulares. [1] Alternativamente, la integridad de la membrana se puede evaluar controlando el paso de sustancias que normalmente se encuentran secuestradas dentro de las células hacia el exterior. Una molécula, la lactato deshidrogenasa (LDH), se mide comúnmente mediante el ensayo de LDH.. LDH reduce NAD a NADH, lo que provoca un cambio de color por interacción con una sonda específica. [2] Se han identificado biomarcadores de proteasa que permiten a los investigadores medir números relativos de células vivas y muertas dentro de la misma población celular. La proteasa de células vivas solo está activa en células que tienen una membrana celular sana y pierde actividad una vez que la célula se ve comprometida y la proteasa se expone al entorno externo. La proteasa de células muertas no puede atravesar la membrana celular y solo se puede medir en medios de cultivo después de que las células hayan perdido la integridad de su membrana. [3]
La citotoxicidad también se puede controlar usando el bromuro de 3- (4, 5-dimetil-2-tiazolil) -2, 5-difenil-2H-tetrazolio ( MTT ) o con 2,3-bis- (2-metoxi-4-nitro -5-sulfofenil) -2H-tetrazolio-5-carboxanilida (XTT), que produce un producto soluble en agua, o el ensayo MTS. Este ensayo mide el potencial reductor de la célula mediante una reacción colorimétrica. Las células viables reducirán el reactivo MTS a un producto de formazán coloreado . También se ha desarrollado un ensayo similar basado en redox utilizando el tinte fluorescente, resazurina . Además de utilizar tintes para indicar el potencial redox de las células con el fin de controlar su viabilidad, los investigadores han desarrollado ensayos que utilizan el contenido de ATP como marcador de viabilidad. [1]Dichos ensayos basados en ATP incluyen ensayos bioluminiscentes en los que el ATP es el reactivo limitante de la reacción de luciferasa . [4]