La citotoxicidad es la cualidad de ser tóxico para las células . 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 fármacos, por ejemplo, el alcohol , [1] y algunos venenos , por ejemplo, el de la víbora bufadora ( Bitis arietans ) o la araña reclusa parda ( Loxosceles reclusa ) son tóxicos para las células.
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. [2]
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. [3]
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. [2] 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. [4] 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. [5]
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. [2] Estos ensayos basados en ATP incluyen ensayos bioluminiscentes en los que el ATP es el reactivo limitante para la reacción de la luciferasa . [6]
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. [7] [8]
Un tema de gran importancia es la predicción de la citotoxicidad de compuestos químicos a partir de mediciones previas, es decir, pruebas in silico . [9] 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". [10]
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. [11] [12]
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:
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactivo a partir de noviembre de 2024 ( enlace )