Цитотоксическое действие: определение, общие механизмы, формы токсического процесса (на уровне клетки, органов и систем, целостного организма)

Если токсический эффект изучают на уровне клетки (как правило в опытах in vitro), то судят прежде всего о цитотоксичности вещества. Цитотоксичность выявляется при непосредственном действии соединения на структурные элементы клетки.

На практике к изучению цитотоксичности прибегают:

- при использовании культур клеток для оценки токсичности новых веществ в опытах in vitro;

- при исследовании механизмов токсического действия веществ;

- при проведении процедуры биотестирования (выявления токсикантов) объектов окружающей среды и т.д.

Токсический процесс на клеточном уровне проявляется:

- обратимыми структурно-функциональными изменениями клетки (изменение формы, сродства к красителям, подвижности и т.д.);

- преждевременной гибелью клетки (некроз, апоптоз);

- мутациями (генотоксичность).

Механизмы:

- нарушение энергетического обмена;

- нарушение гомеостаза внутриклеточного кальция;

- активация свободно-радикальных процессов в клетке;

- нарушение процессов синтеза белка и клеточного деления;

- повреждение клеточных мембран;

1. Нарушение процессов биоэнергетики

2. Нарушение гомеостаза внутриклеточного кальция

- Повреждение цитоскелета

- Активация фосфолипаз

- Активация протеаз

- Активация эндонуклеаз

3. Активация свободно-радикальных процессов в клетке

4. Повреждение мембранных структур

- Прямое действие на мембраны

- Активация перекисного окисления липидов

- Активация фосфолипаз

5. Повреждение процессов синтеза белка и клеточного деления.

- Синтез ДНК. Репликация

- изменение структуры (конформации) ДНК

- нарушение процесса полимеризации ДНК

- нарушение синтеза нуклеотидов

- разрушение ДНК

- нарушение процесса репарации ДНК

- нарушение механизмов регуляции синтеза ДНК

- Синтез РНК. Транскрипция

- нарушение полимеризации РНК

- нарушение процессии РНК

- нарушение синтеза нуклеотидов

- разрушение РНК

- нарушение механизмов регуляции синтеза РНК

- Синтез белка. Трансляция

- нарушение организации и процессии рибосом и полисом

- нарушение полимеризации аминокислот

- нарушение образования аминоацетил-tРНК

- нарушение формирования конформации белка и его третичной и четвертичной структур

- нарушение механизмов регуляции трансляции

Необходимо отметить, что все эти механизмы тесно связаны друг с другом. Порой один из них является пусковым, но в дальнейшем особую значимость для судьбы поврежденной клетки приобретают другие. Очень часто два или несколько из упомянутых механизмов связаны между собой по типу "порочного круга".

Токсический процесс со стороны органа или системы проявляется:

- функциональными реакциями (спазм гортани, кратковременное падение артериального давления, учащение дыхания, усиление диуреза, лейкоцитоз и т.д.);

- заболеваниями органа;

- неопластическими процессами.

Токсический процесс на уровне целостного организма проявляться:

- болезнями химической этиологии (интоксикации, отравления);

- транзиторными токсическими реакциями

- аллобиозом (аллергия, иммуносупрессия, повышенная утомляемость и т.д.);

- специальными токсическими процессами (действие дополнительных веществ; в определенный период жизнедеятельности организма и т.д.) и характеризующимися продолжительным скрытым периодом (канцерогенез, эмбриотоксичность, нарушение репродуктивных функций и т.д.).