细胞毒性

细胞毒性测试。原图链接

细胞毒性（英语：Cytotoxicity），是指对细胞有毒性的性质细胞受到释放出的有毒物质而引起的细胞毒性反应。毒性剂的例子是免疫细胞或某些类型的毒液，例如来自粉扑加药器（Bitis arietans）或棕色隐士蜘蛛（Loxosceles reclusa）的毒液。

目录

学理

细胞生理学

用细胞毒性化合物处理细胞会导致多种细胞命运。细胞可能发生坏死，细胞溶解导致膜完整性丧失并迅速死亡。细胞可以停止活跃的生长和分裂（细胞活力降低），或者细胞可以激活控制细胞死亡（凋亡）的遗传程序。

经历坏死的细胞通常表现出快速肿胀，丧失膜完整性，关闭新陈代谢并将其内含物释放到环境中。在体外经历快速坏死的细胞没有足够的时间或能量来激活凋亡机制，并且不会表达凋亡标记物。凋亡的特征是定义明确的细胞学和分子事件，包括细胞折射率的变化，细胞质收缩，核浓缩和将DNA切割成规则大小的片段。培养中正在进行凋亡的细胞最终会发生继发性坏死。它们将关闭新陈代谢，丧失膜的完整性和溶解性。

测定法

细胞毒性测定法已被制药工业广泛用于筛选化合物文库中的细胞毒性。例如，如果研究人员对开发靶向快速分裂的癌细胞的疗法感兴趣，他们可以寻找细胞毒性化合物。或者，他们可以在最初将其作为药物开发之前，从最初的高通量药物筛选中筛选出“不良反应”，以检测有害的细胞毒作用。

评估细胞膜完整性是衡量细胞活力和细胞毒性作用的最常见方法之一。具有细胞毒性作用的化合物通常会损害细胞膜的完整性。通常从健康细胞内部排除重要的染料，例如锥虫蓝或碘化丙啶。

目前常用于细胞毒性/存活率的分析方法，诸如 MTT、MTS、CCK-8等，皆是利用侦测细胞的代谢活性来反应细胞存活率，因此无法分辨出细胞毒性的造成是因为活细胞数量减少或是代谢活性降低。反之，LDH Assay利用侦测细胞破损后释放于培养基中的乳酸脱氢酶来反应细胞的死亡率，仅会侦测到死亡细胞。透过使用不同测量原理的多个指数进行评估，可以互相验证，综合评估细胞毒性，确认实验结果。

变化机制

如果细胞膜受损，它们会自由穿过膜并染色细胞内组分。或者，可以通过监测通常隔离在细胞内部的物质向外部的传递来评估膜的完整性。一分子乳酸脱氢酶（LDH）通常使用LDH分析进行测量。 LDH将NAD还原为NADH，NADH通过与特定探针的相互作用引起颜色变化。

蛋白酶生物标志物已被鉴定，这些标志物使研究人员能够测量同一细胞群内活细胞和死细胞的相对数量。活细胞蛋白酶仅在具有健康细胞膜的细胞中具有活性，一旦细胞受损并且蛋白酶暴露于外部环境，它就会失去活性。死细胞蛋白酶不能穿过细胞膜，只能在细胞失去膜完整性后在培养基中测量。

分析应用

细胞毒性也可以使用3-（4，5-二甲基-2-噻唑基）-2、5-二苯基-2H-溴化四唑（MTT）或与2,3-双-（2-甲氧基-4-硝基-5-磺基苯基）-2H-四唑基-5-甲酰苯胺（XTT），生成水溶性产物，或进行MTS分析。该测定法使用比色反应测量细胞的还原电位。活细胞会将MTS试剂还原为有色的甲maz产品。还已经使用荧光染料刃天青开发了类似的基于氧化还原的测定法。除了使用染料来指示细胞的氧化还原电位以监测其生存能力外，研究人员还开发了使用ATP含量作为生存能力标记的检测方法。 这种基于ATP的测定包括生物发光测定，其中ATP是荧光素酶反应的限制性试剂。

限制性试剂

细胞毒性也可以通过磺基罗丹明B（SRB）测定，WST测定和克隆形成测定来测量。

为了减少特定于测定的假阳性或假阴性结果，可以合并合适的测定并在相同细胞上依次进行。可能的组合是LDH-XTT-NR（中性红分析）-SRB，也可以试剂盒形式提供。

实时跟踪粘附动物细胞的细胞毒性反应的无标记方法是基于当细胞在金膜电极上生长时的电阻抗测量结果。这项技术被称为单电池-基板阻抗感测（ECIS）。无标记的实时技术提供了细胞毒性反应的动力学，而不仅仅是像许多比色终点试验一样的快照。

评估

MTS assay普遍应用于毒理中测试某些毒性化学物质对于细胞毒性强弱的方法，其原理为在活细胞内之粒线体中所含之NAPDH去氢 (NAPDH dehydrogenase) 能使化学药剂MTS转化成可溶性且可经由吸收光定量的formazan染剂，因为死掉的细胞无此酵素活性，所以可作为细胞存活率的指标，当使用细胞培养技术进行MTS assay，则可测试由医疗器材或其萃取物引起之细胞死亡、抑制细胞生长及其它效应。

技术优势-MTS assay与传统MTT细胞存活试验不同，无需清洗和溶解细胞，可直接观察结果，无须加入任何试剂，如DMSO，操作时间和实验成本可减少，有较稳定的实验结果。应用范围-可快速筛选试验物质对于正常细胞是否有毒性，或是对于癌症细胞是否可引起之细胞死亡、抑制细胞生长。

预测

一个非常重要的主题是根据先前的测量（即计算机内测试）预测化合物的细胞毒性。为此，已经提出了许多 QSAR和虚拟筛选方法。这些方法的独立比较已在“ 21世纪的毒理学”项目中完成。

研究领域

在癌症中

化学疗法作为癌症的治疗方法，通常依赖于细胞毒性剂杀死或破坏正在繁殖的细胞的能力。这优先针对迅速分裂的癌细胞。

免疫系统

抗体依赖性细胞介导的细胞毒性（ADCC）描述了某些淋巴细胞的细胞杀伤能力，这要求靶细胞被抗体标记。另一方面，淋巴细胞介导的细胞毒性不必由抗体介导。补体系统介导的补体依赖性细胞毒性（CDC）也没有。区分三类细胞毒性淋巴细胞：

1. 细胞毒性T细胞
2. 自然杀伤细胞
3. 自然杀伤T细胞

影片

2015台湾学者针对莱克多巴胺细胞毒性与长期效应之研究