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 ).
Fisiología celular [ editar ]
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 sufren necrosis típicamente exhiben un rápido hinchamiento, 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]
Medida [ editar ]
Los ensayos de citotoxicidad se utilizan ampliamente en la industria farmacéutica 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 para detectar 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 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 la 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]
La citotoxicidad también se puede medir mediante el ensayo de sulforrodamina B (SRB), ensayo WST y ensayo clonogénico .
Los ensayos adecuados se pueden combinar y realizar secuencialmente en las mismas células para reducir los resultados falsos positivos o negativos falsos específicos del ensayo. Una posible combinación es LDH-XTT-NR (ensayo de rojo neutro) -SRB, que también está disponible en formato de kit.
Un enfoque sin etiquetas para seguir la respuesta citotóxica de las células animales adherentes en tiempo real se basa en mediciones de impedancia eléctrica cuando las células se cultivan en electrodos de película de oro. Esta tecnología se conoce como detección de impedancia de sustrato de celda eléctrica (ECIS). Las técnicas en tiempo real sin etiquetas proporcionan la cinética de la respuesta citotóxica en lugar de solo una instantánea como muchos ensayos colorimétricos de punto final.
Predicción [ editar ]
Un tema de gran importancia es la predicción de la citotoxicidad de compuestos químicos basada en mediciones previas, es decir, pruebas in silico. [5] Con este fin , se han sugerido muchos métodos QSAR y de cribado virtual . Se ha realizado una comparación independiente de estos métodos dentro del proyecto "Toxicología en el siglo XXI". [6]
En cáncer [ editar ]
La quimioterapia como tratamiento del cáncer a menudo se basa en la capacidad de los agentes citotóxicos para matar o dañar las células que se están reproduciendo; esto se dirige preferentemente a las células cancerosas que se dividen rápidamente. [7] [8]
Sistema inmunológico [ editar ]
La citotoxicidad mediada por células dependiente de anticuerpos (ADCC) describe la capacidad de destrucción celular de ciertos linfocitos , que requiere que la célula diana esté marcada por un anticuerpo . La citotoxicidad mediada por linfocitos, por otro lado, no tiene que estar mediada por anticuerpos; tampoco la citotoxicidad dependiente del complemento (CDC), que está mediada por el sistema del complemento .
Se distinguen tres grupos de linfocitos citotóxicos :
- Células T citotóxicas
- Células asesinas naturales
- Células T asesinas naturales
Ver también [ editar ]
- Suero citotóxico antirreticular
- Interfaz huésped-patógeno
- Tráfico de vesículas de membrana
- Toxinas de serpientes
Referencias [ editar ]
- ^ a b c Riss TL, Moravec RA; Moravec (febrero de 2004). "Uso de múltiples criterios de valoración del ensayo para investigar los efectos del tiempo de incubación, la dosis de toxina y la densidad de la siembra en placas en ensayos de citotoxicidad basados en células". Assay Drug Dev Technol . 2 (1): 51–62. doi : 10.1089 / 154065804322966315 . PMID 15090210 .
- ^ Decker T, Lohmann-Matthes ML; Lohmann-Matthes (noviembre de 1988). "Un método rápido y sencillo para la cuantificación de la liberación de lactato deshidrogenasa en medidas de citotoxicidad celular y actividad del factor de necrosis tumoral (TNF)". J. Immunol. Métodos . 115 (1): 61–9. doi : 10.1016 / 0022-1759 (88) 90310-9 . PMID 3192948 .
- ^ Niles AL, Moravec RA, Eric Hesselberth P, Scurria MA, Daily WJ, Riss TL (julio de 2007). "Un ensayo homogéneo para medir células vivas y muertas en una misma muestra mediante la detección de diferentes marcadores de proteasa". Anal. Biochem . 366 (2): 197–206. doi : 10.1016 / j.ab.2007.04.007 . PMID 17512890 .
- ^ Ventilador F, Madera KV; Wood (febrero de 2007). "Ensayos bioluminiscentes para cribado de alto rendimiento". Assay Drug Dev Technol . 5 (1): 127–36. doi : 10.1089 / adt.2006.053 . PMID 17355205 . S2CID 10261888 .
- ^ Dearden, JC (2003). "Predicción in silico de toxicidad de fármacos". Revista de diseño molecular asistido por computadora . 17 (2–4): 119–27. Código bibliográfico : 2003JCAMD..17..119D . doi : 10.1023 / A: 1025361621494 . PMID 13677480 . S2CID 21518449 .
- ^ "Toxicología en el desafío de datos del siglo XXI" https://tripod.nih.gov/tox21/challenge/leaderboard.jsp
- ^ Ramin Zibaseresht, Citotoxinas fotoactivadas, Universidad de Canterbury, 2006.
- ^ "Principios de la quimioterapia" (PDF) . Sociedad Americana del Cáncer . Consultado el 20 de agosto de 2014 .
Enlaces externos [ editar ]
- Citotoxinas en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
