Tsütotoksilisus iseloomustab keemiliste ainete ja elusrakkude toksilisuse mõju keharakkudele. Nende mõju tõttu on inimrakk kahjustatud või isegi tapetud. Selles protsessis palju erinevaid protsesse viima keharakkude hävitamiseni.
Mis on tsütotoksilisus?
Tsütotoksilisus iseloomustab keemiliste ainete ja elusrakkude toksilisust keharakkudele. Termin tsütotoksilisus tuleneb kreeka keelest, kus see tähendab rakumürki. Selles kontekstis on paljud ained organismi rakkudele mürgised ja mõned võivad isegi viima rakusurma. Näiteks on palju kemikaale, mis võivad häirida rakkude ainevahetust ja seeläbi seda muuta. Keemilised rakumürgid hõlmavad teatud orgaanilisi aineid happed, vesinik peroksiid või etanool (alkohol). Igapäevaelust on teada ka palju ohtlikke aineid, näiteks anorgaanilised happed, väga kontsentreeritud leelised, klooritud süsivesinikud ja palju muud. Tuntud on ka paljud bioloogilised mürgid. Näiteks madu mürkidel, seenemürkidel ning paljudel teistel taime- ja loomamürkidel on tsütotoksiline toime. Evolutsiooni käigus toodeti kogu aeg uusi tsütotoksiine. Nad teenivad osaliselt kaitset rünnakute eest ja jahipidamise kontekstis saaklooma tapmist. Kuid arenenud pole mitte ainult keemilised, vaid ka bioloogilised tsütotoksilised ained. Infektsioonide eest kaitsmiseks immuunsüsteemi on välja töötanud keeruka kaitsesüsteemi bakterid, seened või viirused. Selles protsessis tuleb tappa mitte ainult mikroorganismide rakud, vaid ka nende keharakud, mida nad ründavad. Seetõttu hõlmavad tsütotoksilised ained T-rakke, looduslikke tapjarakke, neutrofiilide granulotsüüdid või makrofaagid.
Funktsioon ja ülesanne
Teatud ainete ja rakkude tsütotoksilisusel on bioloogilise arengu kontekstis suur tähtsus. The immuunsüsteemi eriti on välja töötanud mõned strateegiad keha kaitsmiseks mikroobide sissetungijate eest. Need sisaldavad bakterid, seened ja ka viirused. Nakatunud rakud kahjustavad organismi veelgi ja need tuleb tappa organismi kaitsemehhanismide abil immuunsüsteemi. Bakterid on juba enne keha sisenemist ja osaliselt tapetud silmitsi mitmesuguste kaitseainetega. Kui see esimene immuunreaktsioon on bakterite sisenemise peatamiseks piisav, lõpeb siin juba tsütotoksiliste ainete ja immuunrakkude tootmine bakterite vastu. Nakatunud keharakud tuleb siiski kõrvaldada T-rakkude, looduslike tapjarakkude ja makrofaagide mõjul. Lisaks toodab organism antikehade mis seonduvad rakupindadel paiknevate antigeenidega. Nendel juhtudel on immuunrakkude tsütotoksiline toime ja antikehade teenib tervis kogu organismist. Võitlus vastu viirused saab toimida ka ainult nakatunud rakkude hävitamise teel. Selles protsessis tekivad vägivaldsed põletikulised reaktsioonid, mis avalduvad valu ja palavik. Infektsiooni ajal võib kogu haigusprotsessi mõista kui tsütotoksilist reaktsiooni. Millal ravimid kasutatakse sageli ka vastavate ainete tsütotoksilisi omadusi. Sageli on need tsütostaatilised mõjud organismi spetsiifiliste patoloogiliste rakkude hävitamiseks. See kehtib eriti kasvajarakkude kohta, mis jagunevad ilma piiranguteta. Tsütostaatilised ained vahendavad sageli nende tsütotoksilist toimet nende mõju kaudu nukleiinhapete produktsioonile. Kui näiteks moodustumine lämmastik alused on pärsitud, rakkude kasv seiskub nukleiinhapete tootmise puudumise tõttu. See mõjutab peamiselt kiiresti kasvavaid rakke, näiteks kasvajarakke. Seega nende mõju ravimid, mida kasutatakse osana keemiaravi, on konkreetselt suunatud vähk rakke. Kõrvaltoimed põhinevad limaskesta ja immuunrakkude kasvu samaaegsel aeglustumisel.
Haigused ja terviseseisundid
Kuid tsütotoksiinid ei vahenda ainult positiivseid mõjusid. Näiteks on palju bioloogilisi aineid, mis seda suudavad viima kõigi keharakkude tapmise ja seega kogu keha surmani. Näidete hulka kuuluvad ussimürgid, seenemürgid ja paljud muud taimsed ning loomsed toksiinid. Mürki tootvate organismide jaoks tähendab see kahjustatud organismide ees bioloogilist eelist. Lisaks on palju keemilisi aineid, millel on raku ainevahetust häirides rakke kahjustav toime. Mõnedel tsütotoksiinidel on rakumembraanidele juba hävitav mõju. Veel muud toksiinid pärsivad nukleiinhapete ainevahetust ja viivad seega raku hävimiseni. Toimemehhanismid on väga laiad. Tsütotoksilisust saab esindada tsütotoksilisuse skaalaga. Seega on gradatsioonid vahemikus 0 kuni 3. 0-ga ei ole aine toksiline. 1. tasemel on nõrgalt mürgise materjali kerge pärssimine. 2. tase tähendab jällegi mõõdukalt mürgise materjali olulist pärssimist. Tugevalt mürgiseid materjale loetakse 3. tasemeks. Aine tsütotoksilisust saab määrata rakkude nn elujõulisuse järgi. Rakkude elujõulisus tähistab elusrakkude arvu rakupopulatsioonis. Mida vähem on elusrakke, seda madalam on rakkude elujõulisus ja seda mürgisem on aine toksilisuse test. Selles protsessis määratakse rakkude koguarv muude meetodite hulgas loenduskambri või voolutsütomeetri abil. Seejärel võib elusrakkude määramiseks kasutada teatud värvimismeetodeid. Seda meetodit saab kasutada kontsentratsioon ainest, mille rakkude elujõulisus on vähenenud 50 protsenti. See on siis IC50 väärtus. Sel hetkel kontsentratsioon, 50 protsenti rakkudest sureb. Seda väärtust saab kasutada kemoterapeutiliste ainete efektiivsuse hindamiseks või desinfitseerimisvahendid. Kui nende ainete kasutamisel ületatakse IC50 väärtus, domineerib toksilisus kogu kehale. Oluline kahjulik tervis ilmnevad tagajärjed, mis võivad samuti põhjustada surma.
