Citotoxicidad
Cualidad de ser tóxico para las células.

La citotoxicidad es la cualidad de ser tóxico para las células . Algunos ejemplos de agentes tóxicos son los metales tóxicos, los productos químicos tóxicos, las neurotoxinas microbianas, las partículas de radiación e incluso los neurotransmisores específicos cuando el sistema está desequilibrado. También algunos tipos de veneno , por ejemplo, el de la víbora bufadora ( Bitis arietans ) o la araña reclusa parda ( Loxosceles reclusa ), son tóxicos para las células.

Fisiología celular

El tratamiento de las células con el compuesto citotóxico puede dar lugar a diversos pronósticos. 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 pueden activar un programa genético de muerte celular controlada ( apoptosis ).

Las células que sufren necrosis suelen presentar una hinchazón rápida, pierden la integridad de la membrana, detienen el metabolismo y liberan su contenido al medio ambiente. Las células que sufren una necrosis rápida in vitro no tienen tiempo ni energía suficientes 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 sufren apoptosis eventualmente sufren una necrosis secundaria. Detendrán el metabolismo, perderán la integridad de la membrana y se lisarán. [1]

Medición

Los ensayos de citotoxicidad son ampliamente utilizados por 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 analizar los "resultados" de los análisis iniciales de fármacos de alto rendimiento para detectar efectos citotóxicos no deseados antes de invertir en su desarrollo como producto farmacéutico. [2]

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 colorantes 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, atraviesan libremente la membrana y tiñen los componentes intracelulares. [1] Alternativamente, la integridad de la membrana se puede evaluar monitoreando el paso de sustancias que normalmente están secuestradas dentro de las células al exterior. Una molécula, la lactato deshidrogenasa (LDH), se mide comúnmente utilizando el ensayo LDH. La LDH reduce NAD a NADH, lo que provoca un cambio de color por interacción con una sonda específica. [3] 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. [4]

La citotoxicidad también se puede controlar utilizando 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 utilizando 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 colorante fluorescente, resazurina . Además de utilizar colorantes 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] Estos ensayos basados ​​en ATP incluyen ensayos bioluminiscentes en los que el ATP es el reactivo limitante para la reacción de la luciferasa . [5]

La citotoxicidad también se puede medir mediante el ensayo de sulforodamina B (SRB), el ensayo WST y el ensayo clonogénico .

Se pueden combinar y realizar ensayos adecuados de forma secuencial en las mismas células para reducir los resultados falsos positivos o falsos negativos específicos del ensayo. Una posible combinación es LDH-XTT-NR (ensayo de rojo neutro)-SRB, que también está disponible en formato de kit.

Un método 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 eléctrica célula-sustrato (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.

El material que se ha determinado como citotóxico, generalmente desechos biomédicos , a menudo se marca con un símbolo que consiste en una letra "C" mayúscula dentro de un triángulo. [6] [7]

Predicción

Un tema de gran importancia es la predicción de la citotoxicidad de compuestos químicos a partir de mediciones previas, es decir, pruebas in silico . [8] Para este propósito se han sugerido muchos métodos de detección QSAR y virtuales . Se ha realizado una comparación independiente de estos métodos en el marco del proyecto "Toxicología en el siglo XXI". [9]

Cánceres

Algunas quimioterapias contienen fármacos citotóxicos, cuyo objetivo es interferir en la división celular. Estos fármacos no pueden distinguir entre células normales y malignas, pero inhiben el proceso general de división celular con el fin de matar los cánceres antes que los huéspedes. [10] [11]

Sistema inmunitario

La citotoxicidad mediada por células dependiente de anticuerpos (ADCC) describe la capacidad de ciertos linfocitos para matar células , lo 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 lo hace la citotoxicidad dependiente del complemento (CDC), que está mediada por el sistema del complemento .

Se distinguen tres grupos de linfocitos citotóxicos:

Véase también

Referencias

  1. ^ abc Riss TL, Moravec RA (febrero de 2004). "Uso de múltiples puntos finales de ensayo para investigar los efectos del tiempo de incubación, la dosis de toxina y la densidad de siembra en ensayos de citotoxicidad basados ​​en células". Assay Drug Dev Technol . 2 (1): 51–62. doi :10.1089/154065804322966315. PMID  15090210.
  2. ^ Gavanji S, Bakhtari A, Famurewa AC, Othman EM (enero de 2023). "Actividad citotóxica de medicamentos a base de hierbas evaluada in vitro: una revisión". Química y biodiversidad . 20 (2): 3–27. doi : 10.1002/cbdv.202201098 . PMID  36595710. S2CID  255473013.
  3. ^ Decker T, Lohmann-Matthes ML (noviembre de 1988). "Un método rápido y simple para la cuantificación de la liberación de lactato deshidrogenasa en mediciones de citotoxicidad celular y actividad del factor de necrosis tumoral (TNF)". J. Immunol. Methods . 115 (1): 61–9. doi :10.1016/0022-1759(88)90310-9. PMID  3192948.
  4. ^ 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 la 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.
  5. ^ Fan F, Wood KV (febrero de 2007). "Ensayos bioluminiscentes para el cribado de alto rendimiento". Assay Drug Dev Technol . 5 (1): 127–36. doi :10.1089/adt.2006.053. PMID  17355205. S2CID  10261888.
  6. ^ Easty, AC; Coakley, N.; Cheng, R.; Cividino, M.; Savage, P.; Tozer, R.; White, RE (febrero de 2015). "Manejo seguro de citotóxicos: recomendaciones de guía". Oncología actual . 22 (1): e27–e37. doi :10.3747/co.21.2151. ISSN  1198-0052. PMC 4324350 . PMID  25684994. 
  7. ^ Capoor, Malini R; Bhowmik, Kumar Tapas (2017). "Dispersión de fármacos citotóxicos, seguridad citotóxica y gestión de residuos citotóxicos: prácticas y directrices propuestas específicas para la India". Indian Journal of Medical and Paediatric Oncology . 38 (2): 190–197. doi : 10.4103/ijmpo.ijmpo_174_16 (inactivo 2024-07-11). ISSN  0971-5851. PMC 5582558 . PMID  28900329. {{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactivo a partir de julio de 2024 ( enlace )
  8. ^ Dearden, JC (2003). "Predicción in silico de la toxicidad de fármacos". Journal of Computer-aided Molecular Design . 17 (2–4): 119–127. Bibcode :2003JCAMD..17..119D. doi :10.1023/A:1025361621494. PMID  13677480. S2CID  21518449.
  9. ^ "Desafío de datos sobre toxicología en el siglo XXI" https://tripod.nih.gov/tox21/challenge/leaderboard.jsp
  10. ^ Priestman, TJ (1989). Quimioterapia contra el cáncer: una introducción . doi :10.1007/978-1-4471-1686-8. ISBN 978-3-540-19551-1. Número de identificación del sujeto  20058092.
  11. ^ "¿Cómo se utiliza la quimioterapia para tratar el cáncer?". www.cancer.org . Consultado el 28 de junio de 2021 .
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