Citotoksicitāte

Citotoksicitāte norāda ķīmisko vielu un dzīvo šūnu toksiskās iedarbības pakāpi uz ķermeņa šūnām. Viņu ietekme sabojā vai pat nogalina cilvēka šūnu. Daudz dažādu procesu rezultātā tiek iznīcinātas ķermeņa šūnas.

Kāda ir citotoksicitāte?

Citotoksicitātes termins ir cēlies no grieķu valodas un nozīmē tur esošo šūnu indi. Daudzas vielas ir toksiskas ķermeņa šūnām, dažas no tām var pat iznīcināt šūnas. Ir daudz ķīmisku vielu, kas var traucēt šūnu metabolismu un mainīt to procesā.

Ķīmiskie šūnu toksīni ietver noteiktas organiskās skābes, ūdeņraža peroksīdu un etanolu (spirtu). Arī no ikdienas dzīves ir zināmas daudzas bīstamas vielas, piemēram, neorganiskās skābes, ļoti koncentrēti sārmi, hlorēti ogļūdeņraži un daudzas citas. Ir zināmi arī daudzi bioloģiski indi. Čūsku indēm, sēņu indēm un daudzām citām augu un dzīvnieku indēm ir citotoksiska iedarbība.

Evolūcijas procesā tika izveidoti jauni šūnu toksīni. Daļēji viņi kalpo uzbrukumu novēršanai un medību kontekstā, lai nogalinātu laupījumu. Tomēr ir izveidojusies ne tikai ķīmiska, bet arī bioloģiska citotoksika.

Lai novērstu infekcijas, imūnsistēma ir izstrādājusi izsmalcinātu aizsardzības sistēmu pret baktērijām, sēnītēm un vīrusiem. Jānogalina ne tikai pašu mikroorganismu šūnas, bet arī ķermeņa šūnas, kurām tās uzbrūk. Tāpēc citotoksikā ietilpst arī T šūnas, dabiskās slepkavas šūnas, neitrofīli un makrofāgi.

Funkcija un uzdevums

Dažu vielu un šūnu citotoksicitātei ir liela nozīme bioloģiskās attīstības kontekstā. Īpaši imūnsistēma ir izstrādājusi dažas stratēģijas, lai aizsargātu ķermeni no mikrobu iebrucējiem. Tajos ietilpst baktērijas, sēnītes un vīrusi. Inficētās šūnas vēl vairāk kaitē organismam, un tās jānogalina ar imūnsistēmas aizsardzības mehānismu palīdzību.

Pat pirms to nonākšanas ķermenī baktērijas saskaras ar dažādām antivielām un dažos gadījumos tos nogalina. Ja šī pirmā imūnreakcija ir pietiekama, lai apturētu baktēriju iekļūšanu, šeit beidzas citotoksisko vielu un imūno šūnu veidošanās pret baktērijām.

Inficētās ķermeņa šūnas tomēr ir jālikvidē, izmantojot T šūnas, dabiskās slepkavas šūnas un makrofāgus. Organisms ražo arī antivielas, kas apvienojas ar antigēniem uz šūnu virsmām. Šajos gadījumos imūno šūnu un antivielu citotoksiskā iedarbība kalpo visa organisma veselībai.

Cīņa pret vīrusiem var darboties tikai iznīcinot inficētās šūnas. Attīstās vardarbīgas iekaisuma reakcijas, kas ir pamanāmas sāpēs un drudzis. Visu slimības procesu infekcijas gadījumā var saprast kā citotoksisku reakciju.

Lietojot zāles, bieži tiek izmantotas atbilstošo vielu citotoksiskās īpašības. Bieži vien tas ir citostatisks efekts, lai iznīcinātu specifiskas slimās šūnas organismā. Īpaši tas attiecas uz audzēja šūnām, kuras dalās bezgalīgi.

Citostatiskie līdzekļi bieži meditē citotoksisko iedarbību, ietekmējot nukleīnskābju ražošanu. Piemēram, ja tiek kavēta slāpekļa bāzu veidošanās, šūnu augšana apstājas nepietiekamas nukleīnskābes ražošanas dēļ. Tas galvenokārt ietekmē strauji augošās šūnas, piemēram, audzēja šūnas. Tādēļ šo zāļu, kuras tiek izmantotas kā ķīmijterapijas daļa, iedarbība ir īpaši vērsta pret vēža šūnām. Blakusparādības ir balstītas uz vienlaicīgu gļotādu un imūno šūnu augšanas palēnināšanos.

Slimības un kaites

Tomēr citotoksīniem nav tikai pozitīva ietekme. Ir daudz bioloģisko aģentu, kas var nogalināt visas ķermeņa šūnas un līdz ar to visa ķermeņa nāvi. Piemēri ir čūsku indes, sēņu indes un daudzas citas augu un dzīvnieku indes. Indes producējošajiem organismiem tas nozīmē bioloģiskas priekšrocības salīdzinājumā ar bojātajiem organismiem. Turklāt ir daudz ķīmisku vielu, kurām ir šūnas bojājoša iedarbība, traucējot šūnas metabolismu. Dažām šūnu indēm jau ir iznīcinoša ietekme uz šūnu membrānām. Vēl citi indi kavē nukleīnskābju metabolismu un tādējādi noved pie šūnas iznīcināšanas.

Darbības mehānismi ir ļoti plaši. Citotoksicitāti var parādīt, izmantojot citotoksicitātes skalu. Ir gradācijas no 0 līdz 3. Pie 0 viela nav toksiska. 1. līmenī viegli toksisks materiāls to nedaudz kavē. 2. līmenis atkal nozīmē būtisku mēreni toksiska materiāla kavēšanu. Ļoti toksiski materiāli tiek skaitīti 3. līmenī.

Vielas citotoksicitāti var noteikt ar tā saukto šūnu dzīvotspēju. Šūnu dzīvotspēja atspoguļo dzīvo šūnu skaitu šūnu populācijā. Jo mazāk dzīvo šūnu, jo zemāka ir šūnu dzīvotspēja un jo toksiskāka ir vielas toksicitāte. Kopējo šūnu skaitu cita starpā nosaka, izmantojot skaitīšanas kameru vai plūsmas citometru. Pēc tam dzīvās šūnas var identificēt, izmantojot noteiktas krāsošanas metodes. Šo metodi var izmantot, lai noteiktu vielas koncentrāciju, kurā šūnu dzīvotspēja ir samazināta par 50 procentiem. Tad tā ir IC50 vērtība. Šajā koncentrācijā 50 procenti šūnu mirst. Izmantojot šo vērtību, var novērtēt ķīmijterapijas līdzekļu vai dezinfekcijas līdzekļu efektivitāti. Ja, lietojot šos līdzekļus, tiek pārsniegta IC50 vērtība, toksicitāte pārsniedz visu ķermeni. Notiek ievērojami veselības traucējumi, kas var izraisīt arī nāvi.