Cytotoxicita je vlastnost, která je toxická pro buňky. Příkladem toxických látek je imunitní buňka nebo některé druhy jedu (např. ze zmije listnáče nebo pavouka samotářského).
Léčba buněk cytotoxickou sloučeninou může mít za následek celou řadu buněčných osudů. Buňky mohou podstoupit nekrózu, při které v důsledku rozpadu buněk ztratí celistvost membrány a rychle odumírají. Buňky mohou přestat aktivně růst a dělit se (pokles životaschopnosti buněk), nebo mohou aktivovat genetický program řízené buněčné smrti (apoptóza).
Buňky podstupující nekrózu obvykle vykazují rychlé otoky, ztrácejí integritu membrány, zastavují metabolismus a uvolňují svůj obsah do životního prostředí. Buňky, které podstupují rychlou nekrózu in vitro, nemají dostatek času ani energie k aktivaci apoptotického aparátu a nevykazují apoptotické markery. Apoptóza je charakterizována přesně definovanými cytologickými a molekulárními ději včetně změny indexu lomu buňky, smršťování cytoplazmy, jaderné kondenzace a štěpení DNA na pravidelně velké fragmenty. Buňky v kultuře, které podstupují apoptózu, nakonec podstupují sekundární nekrózu. Vypnou metabolismus, ztratí integritu membrány a rozpadnou se.
Testy cytotoxicity jsou hojně využívány farmaceutickým průmyslem k vyšetření cytotoxicity v knihovnách sloučenin. Výzkumníci mohou buď hledat cytotoxické sloučeniny, pokud mají zájem vyvinout léčivo, které se zaměřuje například na rychle se dělící nádorové buňky, nebo mohou prověřit „hity“ z počátečních vysoce výkonných testů léků na nežádoucí cytotoxické účinky, než investují do jejich vývoje jako farmaceutického přípravku.
Hodnocení integrity buněčné membrány je jedním z nejběžnějších způsobů měření životaschopnosti buněk a cytotoxických účinků. Sloučeniny, které mají cytotoxické účinky, často narušují integritu buněčné membrány. Vitální barviva, jako je trypanová modř nebo jodid propiditý, jsou obvykle z vnitřku zdravých buněk vyloučena; pokud však byla buněčná membrána narušena, volně procházejí membránou a barví intracelulární složky. Alternativně může být integrita membrány hodnocena sledováním průchodu látek, které jsou normálně zachyceny uvnitř buněk směrem ven. Jedna molekula, laktátdehydrogenáza (LDH), se běžně měří pomocí LDH testu. Byly identifikovány proteinázové biomarkery, které výzkumníkům umožňují měřit relativní počty živých a mrtvých buněk v rámci stejné buněčné populace. Živá buněčná proteáza je aktivní pouze v buňkách, které mají zdravou buněčnou membránu, a ztrácí aktivitu, jakmile je buňka narušena a proteáza je vystavena vnějšímu prostředí. Proteáza z mrtvých buněk nemůže projít buněčnou membránou a může být měřena v kultivačních médiích až poté, co buňky ztratí integritu membrány.
Cytotoxicitu lze rovněž monitorovat pomocí testu 3-(4, 5-Dimethyl-2-thiazolyl)-2, 5-difenyl-2H-tetrazolium bromid (MTT) nebo MTS. Tento test měří redukční potenciál buňky pomocí kolorimetrické reakce. Životaschopné buňky redukují činidlo MTS na barevný formazanový produkt. Podobný test na bázi redoxu byl rovněž vyvinut za použití fluorescenčního barviva, resazurinu. Kromě použití barviv k označení redoxního potenciálu buněk za účelem sledování jejich životaschopnosti vyvinuli vědci testy, které používají obsah ATP jako ukazatel životaschopnosti. Takové testy na bázi ATP zahrnují bioluminiscenční testy, ve kterých je ATP limitujícím činidlem pro luciferázovou reakci.
Cytotoxicita může být také měřena pomocí sulforhodaminu B (SRB) assay, WST assay a klonogenní assay.
Bezznačený přístup pro sledování cytotoxické odezvy přilnavých živočišných buněk v reálném čase je založen na měření elektrické impedance při pěstování buněk na elektrodách se zlatým filmem. Tato technologie se označuje jako snímání impedance substrátu elektrických buněk (ECIS). Bezznačené techniky v reálném čase poskytují kinetiku cytotoxické odezvy spíše než pouhý snímek jako mnoho kolorimetrických analýz koncových bodů.
Cytotoxicita imunitního systému
Protilátkově závislá buňkami zprostředkovaná cytotoxicita (ADCC) popisuje schopnost některých lymfocytů zabíjet buňky, což vyžaduje, aby byla cílová buňka označena protilátkou. Na druhou stranu cytotoxicita zprostředkovaná lymfocyty nemusí být zprostředkována protilátkami, stejně jako cytotoxicita závislá na komplementu (CDC), která je zprostředkována komplementovým systémem.
Rozlišují se tři skupiny cytotoxických lymfocytů: