Tsütotoksilisus näitab keemiliste ainete ja elusrakkude toksiliste mõjude astet keharakkudele. Nende mõju kahjustab või tapab isegi inimraku. Keharakkude hävitamiseni viivad paljud erinevad protsessid.
Mis on tsütotoksilisus?
Mõiste tsütotoksilisus tuleneb kreeka keelest ja tähendab seal rakumürki. Paljud ained on keharakud mürgised, mõned neist võivad rakke isegi tappa. Seal on palju kemikaale, mis võivad häirida rakkude ainevahetust ja muuta seda protsessis.
Keemiliste raku toksiinide hulka kuuluvad teatud orgaanilised happed, vesinikperoksiid ja etanool (alkohol). Igapäevaelust on teada ka palju ohtlikke aineid, näiteks anorgaanilised happed, väga kontsentreeritud leelised, klooritud süsivesinikud ja palju muud. Samuti on teada palju bioloogilisi mürke. Madu mürkidel, seenemürkidel ja paljudel teistel taime- ja loomamürkidel on tsütotoksiline toime.
Evolutsiooni käigus loodi uued raku toksiinid. Need on osaliselt rünnakute ärahoidmiseks ja jahipidamise kontekstis saakloomade tapmiseks. Kuid mitte ainult keemilised, vaid ka bioloogilised tsütotoksikumid on arenenud.
Nakkuste ennetamiseks on immuunsussüsteem välja töötanud keeruka kaitsesüsteemi bakterite, seente ja viiruste vastu. Tapma ei pea mitte ainult mikroorganismide rakud ise, vaid ka keharakud, mida nad ründavad. Seetõttu hõlmavad tsütotoksikumid ka T-rakke, looduslikke tapjarakke, neutrofiile ja makrofaage.
Funktsioon ja ülesanne
Teatavate ainete ja rakkude tsütotoksilisus omab bioloogilise arengu kontekstis suurt tähtsust. Immuunsussüsteem on välja töötanud mõned strateegiad keha kaitsmiseks mikroobsete sissetungijate eest. Nende hulka kuuluvad bakterid, seened ja viirused. Nakatunud rakud kahjustavad organismi veelgi ja neid tuleb tappa immuunsussüsteemi kaitsemehhanismide abil.
Juba enne kehasse sattumist puutuvad bakterid kokku erinevate antikehadega ja mõnel juhul tapetakse. Kui see esimene immuunreaktsioon on piisav bakterite sisenemise peatamiseks, lõpeb siin tsütotoksiliste ainete ja bakterite vastaste immuunrakkude tootmine.
Nakatunud keharakud tuleb elimineerida T-rakkude, looduslike tapjarakkude ja makrofaagide mõjul. Organism toodab ka antikehi, mis kombineeruvad rakupindadel antigeenidega. Nendel juhtudel teenib immuunrakkude ja antikehade tsütotoksiline toime kogu organismi tervist.
Viirustevastane võitlus saab toimida ainult nakatunud rakke hävitades. Tekivad vägivaldsed põletikulised reaktsioonid, mis on märgatavad valu ja palaviku korral. Infektsiooni korral võib kogu haigusprotsessi mõista kui tsütotoksilist reaktsiooni.
Ravimite kasutamisel kasutatakse sageli vastavate ainete tsütotoksilisi omadusi. Sageli on need tsütostaatilised toimed, et tappa keha konkreetsed haiged rakud. See kehtib eriti kasvajarakkude kohta, mis jagunevad tähtajatult.
Tsütostaatilised ained vahendavad sageli nende tsütotoksilist toimet oma mõju kaudu nukleiinhapete tootmisele. Näiteks kui lämmastikaluste moodustumine on pärsitud, siis rakkude kasv seiskub ebapiisava nukleiinhappe tootmise tõttu. See mõjutab peamiselt kiiresti kasvavaid rakke nagu tuumorirakud. Seetõttu on nende kemoteraapia osana kasutatavate ravimite toime suunatud spetsiaalselt vähirakkude vastu. Kõrvaltoimed põhinevad limaskestade ja immuunrakkude kasvu samaaegsel aeglustumisel.
Haigused ja tervisehäired
Kuid tsütotoksiinidel pole ainult positiivset mõju. Seal on palju bioloogilisi toimeaineid, mis võivad tappa kõik keharakud ja seega kogu keha surma.Näited on madude mürgid, seenemürgid ja paljud muud taimede ja loomade mürgid. Mürki tootvate organismide jaoks tähendab see bioloogilist eelist kahjustatud organismide ees. Lisaks on palju keemilisi aineid, millel on raku kahjustav toime, häirides raku ainevahetust. Mõnel rakumürgil on juba rakumembraanidele hävitav mõju. Teised mürgid pärsivad nukleiinhapete metabolismi ja viivad seega raku hävitamiseni.
Toimemehhanismid on väga laiad. Tsütotoksilisust saab näidata tsütotoksilisuse skaala abil. Aste on vahemikus 0 kuni 3. 0 juures on aine mittetoksiline. 1. tasemel on kerge toksilise materjali toimel väike pärssimine. 2. tase tähendab jällegi mõõdukalt toksilise materjali olulist pärssimist. Väga mürgiseid materjale arvestatakse 3. tasemel.
Aine tsütotoksilisust saab määrata niinimetatud raku elujõulisuse järgi. Rakkude elujõulisus tähistab elusrakkude arvu rakupopulatsioonis. Mida vähem elusrakke on, seda madalam on rakkude elujõulisus ja seda toksilisem on uuritav aine. Rakkude koguarv määratakse muu hulgas loenduskambri või voolutsütomeetri abil. Seejärel saab elusaid rakke tuvastada, kasutades teatud värvimismeetodeid. Selle meetodi abil saab määrata sellise aine kontsentratsiooni, milles rakkude elujõulisus väheneb 50 protsenti. See on siis IC50 väärtus. Selle kontsentratsiooni korral sureb 50 protsenti rakkudest. Selle väärtuse abil saab hinnata kemoterapeutikumide või desinfektsioonivahendite tõhusust. Kui nende ainete kasutamisel ületatakse IC50 väärtus, kaalub toksilisus kogu keha üles. Esinevad olulised tervisekahjustused, mis võivad samuti lõppeda surmaga.
