Жасушаларға уытты әсер және цитотоксикалық талдаулар
Cytotoxicity
Цитотоксикалық – жасушаларға зиянды заттар туралы мақал. Металдар, химиялық заттар, нейротоксиндер, радиация, улар жасушаларды зақымдайды. Жасуша өліміне әкеледі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жасушаларға уытты әсер ететін қасиет. Цитотоксикалық – жасушаларға уытты әсер ететін қасиет. Уытты заттардың мысалдары: уытты металдар, уытты химиялық заттар, микробтық нейротоксиндер, сәулелену бөлшектері және жүйе тепе-теңдігі бұзылған кездегі кейбір нейротрансмиттерлер. Сонымен қатар, кейбір улар, мысалы, сопақша жыланның (Bitis arietans) немесе қоңыр шегірткесінің (Loxosceles reclusa) уыты жасушаларға зиян келтіреді.
Quality of being toxic to cells
Cytotoxicity is the quality of being toxic to cells. Examples of toxic agents are toxic metals, toxic chemicals, microbe neurotoxins, radiation particles and even specific neurotransmitters when the system is out of balance. Also some types of venom, e. g. from the puff adder (Bitis arietans) or brown recluse spider (Loxosceles reclusa) are toxic to cells.
Жасуша физиологиясы
Жасушаларды цитотоксикалық заттармен емдеу әртүрлі жасуша тағдырларына алып келуі мүмкін. Жасушалар некрозға ұшырауы мүмкін, онда олар мембраналық тұтастығын жоғалтады және жасуша лизі нәтижесінде жылдам өледі. Жасушалар белсенді өсу мен бөлінуді тоқтатуы (жасушаның тірі қалу қабілетінің төмендеуі) немесе бақыланатын жасуша өлімінің (апоптоз) генетикалық бағдарламасын іске қосуы мүмкін. Некрозға ұшыраған жасушалар әдетте тез ісінеді, мембраналық тұтастығын жоғалтады, метаболизмді тоқтатады және құрамын қоршаған ортаға шығарады. In vitro жағдайында жылдам некрозға ұшыраған жасушаларда апоптоз механизмін іске қосу үшін жеткілікті уақыт және энергия болмайды, сондықтан олар апоптоз маркерлерін көрсетпейді. Апоптоз жақсы анықталған цитологиялық және молекулалық оқиғалармен сипатталады, оның ішінде жасушаның жарық сыну индексінің өзгеруі, цитоплазманың қысқаруы, ядроның конденсациялануы және ДНҚ-ның белгілі бір өлшемдегі фрагменттерге бөлінуі кіреді. Мәдениетте апоптозға ұшыраған жасушалар ақырында екіншілік некрозға ұшырайды. Олар метаболизмді тоқтатады, мембраналық тұтастығын жоғалтады және лизаланады.
Treating cells with the cytotoxic compound can result in a variety of cell fates. The cells may undergo necrosis, in which they lose membrane integrity and die rapidly as a result of cell lysis. The cells can stop actively growing and dividing (a decrease in cell viability), or the cells can activate a genetic program of controlled cell death (apoptosis). Cells undergoing necrosis typically exhibit rapid swelling, lose membrane integrity, shut down metabolism, and release their contents into the environment. Cells that undergo rapid necrosis in vitro do not have sufficient time or energy to activate apoptotic machinery and will not express apoptotic markers. Apoptosis is characterized by well defined cytological and molecular events including a change in the refractive index of the cell, cytoplasmic shrinkage, nuclear condensation and cleavage of DNA into regularly sized fragments. Cells in culture that are undergoing apoptosis eventually undergo secondary necrosis. They will shut down metabolism, lose membrane integrity and lyse.
Өлшем
Цитотоксикалық талдаулар фармацевтикалық индустрияда қосылыстардың кітапханаларында цитотоксикалық белсенділікті тексеру үшін кеңінен қолданылады. Зерттеушілер цитотоксикалық қосылыстарды іздеуге тырысады, мысалы, егер олар тез бөлінетін қатерлі жасушаларды бағыттайтын терапиялық препаратты жасауға мүдделі болса; немесе олар фармацевтикалық препарат ретінде дамыруға инвестиция жасамас бұрын, бастапқы жоғары өнімділіктегі скринингтерден алынған "жетістіктерді" жағымсыз цитотоксикалық әсерлерге тексеруі мүмкін. Жасуша мембранасының тұтастығын бағалау – жасушаның тірі қалғандығын және цитотоксикалық әсерлерді өлшеудің ең көп таралған тәсілдерінің бірі. Цитотоксикалық әсер ететін қосылыстар көбінесе жасуша мембранасының тұтастығын бұзады. Трипан көк немесе пропидиум йоди сияқты маңызды бояулар әдетте сау жасушалардың ішіне өтпейді; бірақ, егер жасуша мембранасы зақымдалса, олар мембранадан еркін өтіп, ішкі жасуша компоненттерін бояйды. Зерттеушілерге бір жасуша популяциясындағы тірі және өлген жасушалардың салыстырмалы санын өлшеуге мүмкіндік беретін протеаза биомаркерлері анықталды. Тірі жасуша протеазасы тек қана сау жасуша мембранасы бар жасушаларда ғана белсенді болады және жасуша зақымдалғанда және протеаза сыртқы ортаға шыққанда белсенділігін жоғалтады. Өлген жасуша протеазасы жасуша мембранасынан өте алмайды және жасушалар мембраналық тұтастығын жоғалтқаннан кейін ғана культуралық ортада өлшенеді. Цитотоксикалық әсерді 3-(4,5-диметил-2-тиазолил)-2,5-дифенил-2H-тетразолий бромиді (MTT) немесе 2,3-бис(2-метокси-4-нитро-5-сульфофенил)-2H-тетразолий-5-карбоксанилиді (XTT) (суда еритін өнім береді) немесе MTS талдауы арқылы бақылауға болады. Бұл талдау колориметриялық реакция арқылы жасушаның тотығу-тотықсыздану әлеуетін өлшейді. Тірі жасушалар MTS реагентін түсті формазан өніміне дейін тотықсыздандырады. Флуоресцентті бояу резазурин қолданылатын ұқсас тотығу-тотықсыздану негізіндегі талдау да жасалған. Жасушалардың тірі қалғандығын бақылау үшін олардың тотығу-тотықсыздану әлеуетін көрсету үшін бояуларды қолданудан басқа, зерттеушілер АТФ мазмұнын тірі қалғандықтың маркері ретінде пайдаланатын талдаулар жасады. Цитотоксикалық әсерді сульфорходамин B (SRB) талдауы, WST талдауы және клоногендік талдау арқылы да өлшеуге болады. Қажетті талдаулар біріктіріліп, бір жасушада тізбекпен орындалуы мүмкін, бұл талдауға тән жалған оң немесе жалған теріс нәтижелерді азайтуға көмектеседі. Мүмкін комбинация – LDH, XTT, NR (нейтралды қызыл талдауы), SRB, сонымен қатар бұл жиынтық түрінде де қол жетімді. Жанама жануар жасушаларының цитотоксикалық жауабын нақты уақытта бақылау үшін белгісіз әдіс жасушаларды алтын пленкалық электродтарда өсіргенде электрлік кедергінің өлшеулеріне негізделген. Бұл технология электрлік жасуша субстратының импедансын сезіктеу (ECIS) деп аталады. Белгісіз, нақты уақыт әдістері көптеген колориметриялық соңғы талдаулар сияқты бір сәтте емес, цитотоксикалық жауаптың кинетикасын қамтамасыз етеді.
Cytotoxicity assays are widely used by the pharmaceutical industry to screen for cytotoxicity in compound libraries. Researchers can either look for cytotoxic compounds, if they are interested in developing a therapeutic that targets rapidly dividing cancer cells, for instance; or they can screen "hits" from initial high throughput drug screens for unwanted cytotoxic effects before investing in their development as a pharmaceutical. Assessing cell membrane integrity is one of the most common ways to measure cell viability and cytotoxic effects. Compounds that have cytotoxic effects often compromise cell membrane integrity. Vital dyes, such as trypan blue or propidium iodide are normally excluded from the inside of healthy cells; however, if the cell membrane has been compromised, they freely cross the membrane and stain intracellular components. Protease biomarkers have been identified that allow researchers to measure relative numbers of live and dead cells within the same cell population. The live cell protease is only active in cells that have a healthy cell membrane, and loses activity once the cell is compromised and the protease is exposed to the external environment. The dead cell protease cannot cross the cell membrane, and can only be measured in culture media after cells have lost their membrane integrity. Cytotoxicity can also be monitored using the 3 (4, 5 Dimethyl 2 thiazolyl) 2, 5 diphenyl 2H tetrazolium bromide (MTT) or with 2,3 bis (2 methoxy 4 nitro 5 sulfophenyl) 2H tetrazolium 5 carboxanilide (XTT), which yields a water soluble product, or the MTS assay. This assay measures the reducing potential of the cell using a colorimetric reaction. Viable cells will reduce the MTS reagent to a colored formazan product. A similar redox based assay has also been developed using the fluorescent dye, resazurin. In addition to using dyes to indicate the redox potential of cells in order to monitor their viability, researchers have developed assays that use ATP content as a marker of viability. Cytotoxicity can also be measured by the sulforhodamine B (SRB) assay, WST assay and clonogenic assay. Suitable assays can be combined and performed sequentially on the same cells in order to reduce assay specific false positive or false negative results. A possible combination is LDH XTT NR (Neutral red assay) SRB which is also available in a kit format. A label free approach to follow the cytotoxic response of adherent animal cells in real time is based on electric impedance measurements when the cells are grown on gold film electrodes. This technology is referred to as electric cell substrate impedance sensing (ECIS). Label free real time techniques provide the kinetics of the cytotoxic response rather than just a snapshot like many colorimetric endpoint assays.
Болжам
Өте маңызды тақырып – химиялық қосылыстардың цитотоксикалық әсерін бұрынғы өлшемдер негізінде болжау, яғни in silico сынақтан өткізу. Осы мақсатта көптеген QSAR және виртуалды скрининг әдістері ұсынылған. Бұл әдістер "21 ғасырдағы токсикология" жобасы шеңберінде тәуелсіз салыстырылды.
A highly important topic is the prediction of cytotoxicity of chemical compounds based on previous measurements, i. e. in silico testing. For this purpose many QSAR and virtual screening methods have been suggested. An independent comparison of these methods has been done within the "Toxicology in the 21st century" project.
Қатерлі ісіктер
Кейбір химиотерапиялық емдерде цитотоксикалық дәрілер болады, олардың мақсаты жасуша бөлінуіне араласу. Бұл дәрілер қалыпты және қатерлі жасушаларды ажырата алмайды, бірақ олар жасуша бөлінуінің жалпы процесін тежейді, мақсат – қатерлі ісіктерді организмге зиян келтіру алдында жою.
Some chemotherapies contain cytotoxic drugs, whose purpose is interfering with the cell division. These drugs cannot distinguish between normal and malignant cells, but they inhibit the overall process of cell division with the purpose to kill the cancers before the hosts.