Citotoksičnost označuje stopnjo toksičnega učinka kemičnih snovi in živih celic na telesne celice. Z njihovim vplivom se človeška celica poškoduje ali celo ubije. V tem procesu je veliko različnih procesov vodi do uničenja telesnih celic.
Kaj je citotoksičnost?
Citotoksičnost je značilna stopnja toksičnosti kemijskih snovi in živih celic na telesne celice. Izraz citotoksičnost izhaja iz grščine, kjer pomeni celični strup. V tem kontekstu je veliko snovi strupenih za telesne celice, nekatere pa tudi vodi do celične smrti. Na primer, obstaja veliko kemikalij, ki lahko motijo metabolizem celic in ga s tem spremenijo. Kemični celični strupi vključujejo nekatere organske snovi kisline, vodik peroksid oz Etanol (alkohol). Veliko nevarnih snovi je znanih tudi iz vsakdanjega življenja, na primer anorganske kisline, visoko koncentrirane alkalije, klorirani ogljikovodiki in še veliko več. Znanih je tudi veliko bioloških strupov. Kačji strup, glivični toksini in številni drugi rastlinski in živalski toksini imajo na primer citotoksične učinke. V procesu evolucije so ves čas nastajali novi citotoksini. Delno služijo za obrambo pred napadom in v okviru lova za ubijanje plena. Vendar se niso razvile samo kemične, ampak tudi biološke citotoksičnosti. Za obrambo pred okužbami imunski sistem je razvil dovršen sistem obrambe pred bakterije, glive oz virusi. V tem procesu je treba ubiti ne samo celice samih mikroorganizmov, temveč tudi celice telesa, ki jih napadajo. Zato citotoksiki vključujejo celice T, naravne celice ubijalke, nevtrofilni granulociti ali makrofagi.
Funkcija in naloga
Citotoksičnost nekaterih snovi in celic ima v kontekstu biološkega razvoja velik pomen. The imunski sistem je zlasti razvil nekaj strategij za zaščito telesa pred vsiljivci mikrobov. Tej vključujejo bakterije, glive in tudi virusi. Okužene celice še poškodujejo organizem in jih morajo obrambni mehanizmi ubiti imunski sistem. Bakterije se že soočajo z različnimi obrambnimi snovmi, preden vstopijo v telo in so delno usmrčeni. Če ta prva imunska reakcija zadostuje za zaustavitev vstopa bakterij, se tu že konča tvorba citotoksičnih snovi in imunskih celic proti bakterijam. Vendar pa je treba okužene telesne celice odstraniti z vplivom celic T, naravnih celic ubijalk in makrofagov. Poleg tega organizem proizvaja protitelesa ki se vežejo z antigeni, ki se nahajajo na celičnih površinah. V teh primerih je citotoksično delovanje imunskih celic in protitelesa služi zdravje celotnega organizma. Boj proti virusi lahko deluje tudi samo z uničenjem okuženih celic. V tem procesu se razvijejo burne vnetne reakcije, ki se kažejo z bolečina in povišana telesna temperatura. Celoten proces bolezni med okužbo lahko razumemo kot citotoksično reakcijo. Kdaj droge pogosto uporabljajo tudi citotoksične lastnosti ustreznih snovi. Pogosto gre za citostatične učinke za ubijanje določenih patoloških celic v telesu. To velja zlasti za tumorske celice, ki se delijo brez omejitev. Citostatiki pogosto posredujejo svoje citotoksične učinke s svojim vplivom na proizvodnjo nukleinske kisline. Če na primer nastane dušik baze zavira, rast celic ustavi zaradi pomanjkanja proizvodnje nukleinske kisline. To prizadene predvsem hitro rastoče celice, kot so tumorske celice. Zato učinek teh droge, ki se uporabljajo kot del kemoterapija, je posebej usmerjeno proti rak celic. Neželeni učinki temeljijo na sočasnem upočasnjevanju rasti sluzničnih in imunskih celic.
Bolezni in zdravstvena stanja
Vendar citotoksini ne posredujejo le pozitivnih učinkov. Na primer, obstaja veliko bioloških dejavnikov, ki lahko vodi do ubijanja vseh telesnih celic in s tem do smrti celotnega telesa. Primeri vključujejo kačji strup, glivične toksine in številne druge rastlinske ter živalske toksine. Za organizme, ki proizvajajo strupe, to pomeni biološko prednost pred poškodovanimi organizmi. Poleg tega obstajajo številne kemične snovi, ki vplivajo na presnovo celic in imajo škodljive učinke na celice. Nekateri citotoksini že imajo uničujoč učinek na celične membrane. Spet drugi toksini zavirajo presnovo nukleinske kisline in tako vodijo do uničenja celice. Mehanizmi delovanja so zelo široki. Citotoksičnost lahko predstavimo z lestvico citotoksičnosti. Tako obstajajo stopnjevanja od 0 do 3. Pri 0 snov ni strupena. Na 1. stopnji rahlo zavira šibko strupen material. Stopnja 2 spet pomeni znatno zaviranje z zmerno strupenim materialom. Močno toksični materiali se štejejo za stopnjo 3. Citotoksičnost snovi lahko določimo s tako imenovano sposobnost preživetja celic. Preživetje celic predstavlja število živih celic v celični populaciji. Manj kot je živih celic, manjša je sposobnost preživetja celic in bolj strupena je snov, ki se preskuša na strupenost. V tem postopku se skupno število celic med drugimi metodami določi s števcem ali pretočnim citometrom. Nato se lahko določijo žive metode za določanje živih celic. S to metodo lahko določimo koncentracija snovi, pri kateri se sposobnost preživetja celic zmanjša za 50 odstotkov. To je potem vrednost IC50. Pri tem koncentracija, 50 odstotkov celic umre. S to vrednostjo lahko ocenimo učinkovitost kemoterapevtskih sredstev oz razkužila. Če je pri uporabi teh snovi vrednost IC50 presežena, prevlada strupenost za celo telo. Pomemben škodljiv učinek zdravje pojavijo se učinki, ki lahko vodijo tudi do smrti.
