ما هي السمية الخلوية

السمية الخلوية تتسبب بمادة سامة خارجية يمكن أن تؤذي الخلايا، خصوصا أن المادة السامة يمكنها أن تتسبب بموت الخلايا وتسبب اختلال وظيفي خطير بالأعضاء. تأثير المواد السامة يعتمد على الجرعة والنوعية . المواد السامة الخلوية تتضمن العوامل الكيميائية،


البيئة الملوثة


، مستخلصات النباتات الطبيعية والأدوية. آلية السمية الخلوية تم بحثها في عدة عقود ولا تزال تجلب الاهتمام حتى اليوم.

كيف تحدث السمية الخلوية

آلية السمية الخلوية تشارك على نطاق واسع. تم إثبات أن المادة السامة يمكن أن تتضمن إفراط في إنتاج أول أكسيد النتروجين، أنواع الأكسجين التفاعلي والأكسدة اللاحقة. المستوى العالي من أول أكسيد النتروجين وأنواع الأكسجين التفاعلي والأكسدة تم وصفها كالآلية الأساسية من تسمم الخلايا أو حتى اختلال وظيفة الأعضاء. بالإضافة لذلك، خلل الميتوكوندريا يمكن أن يلاحظ كنتيجة للأكسدة، خصوصا في سمية الخلايا العصبية. عوامل السمية يمكن أيضا أن تحرض وتطلق المكونات التي يمكن أن تدمر الحمض النووي، مسببة الموت الخلوي للخلية والسمية.

الجزيئات النانوية التأكسدية التي تحرض سمية الخلايا تم إظهارها بشكل تدريجي وجذبت الاهتمام بتطبيقها الواسع في الطب. الجزيئات النانوية هي جزيئات بين 1 إلى 100 نانو متر في الحجم ويمكن ان يتم امتصاصها من قبل الخلايا البشرية ويمكن أن تزيد التعرض العام وتؤدي إلى مخاطر غير عادية على صحة الإنسان. الجزيئات النانوية التأكسدية في خلايا الإنسان يمكن أن تسبب سلسلة من التغيرات الفيزيولوجية، وهذا يؤدي في النهاية إلى سمية الخلايا. بعض الدراسات أظهرت أن التعرض لهذه الجزيئات المحرضة لسمية الخلايا يتضمن الالتهاب.

المواد السامة للخلايا وآلية السمية يمكن أن تساعدنا للتخفيف من الاختلال الوظيفي للخلية ويحمي الخلايا.[1]

الإفراط في إنتاج أول أكسيد النيتروجين

أول أكسيد النتروجين يلعب دورا هاما في وظيفة الخلايا، إما للحماية أو للضرر. لا يوجد تنظيم يلعب دورا هاما في وظيفة الخلايا، خصوصا في الخلايا البطانية. أول أكسيد النيتروجين يمكن أن ينظم الأوعية الدموية الطبيعية وأي خلل فيه يمكن ان يسبب حالة تكاثرية. على أية حال، الإفراط في إنتاج أول أكسيد النتروجين يمكن أن يسبب خلل وظيفي في الخلية أو حتى سمية الخلايا.

المستوى العالي من أول أكسيد النتروجين وزيادة الأكسدة ذات الصلة تم وصفها كالآلية الأساسية للسمية الخلوية الشديدة. على سبيل المثال، الدوكسوروبيسين يسبب ضعف العضلات الهيكلية والسمية القلبية من خلال أول أوكسيد النتروجين. إدارة الدوكسوروبيسين يمكن أن يسبب زيادة في تراكيز اول أوكسيد النتروجين داخل الخلوية أو بين الخلوية في العضلات الهيكلية، هذا يقود سمية خلوية في العضلات الهيكلية والعضلات القلبية. التركيز العالي من جزيئات كربوكسيل البوليسترين يمكن أن ينشط إطلاق الميلوبيروكسيداز من الخلايا المحببة وزيادة في إنتاج أول أكسيد النتروجين في البالعات، مما يسبب سمية الخلايا.

العديد من الطرق التي تتضمن إفراط في إنتاج أول أكسيد النيتروجين يمكن أن تسبب سمية الخلايا. أول أكسيد النيتروجين يمكن أن يثبط طريق NF-κB، هذا يقوي السمية العصبية المحرضة بTNF-α. أول أكسد النتروجين يمكن ان ينشط أيضا طرقp38 MAPK وp53. وهذا يزيد من كسر للطاق المضاعف من الدنا في الخلايا الدبقية الصغيرة. على أية حال ، قد يؤدي تنشيط كل من  Aktو ERK إلى تخفيف أضرار الدنا المسببة من أول أكسيد النتروجين. في مرض السكر والزهايمر تنظيم اصطناع أول أكسيد النتروجين يربط مع الطرق PPAR-γ, P38، هذه التغيرات في الإشارة يتم إيقافها عن طريق جزيئات الرنا المتداخلة الصغيرة وأيضا بمثبط أول أكسيد النيتروجين.

الأكسجين التفاعلي والأكسدة

الأكسجين التفاعلي يعتبر المغير المحوري في الجهاز المناعي، الجهاز العصبي، الالتهاب وتطور السرطانات. استتباب الأكسجين التفاعلي ضروري للحفاظ على وظائف الخلايا. عوامل السمية تحرض على زيادة إنتاج الأكسجين التفاعلي وزيادة الأكسدة التي يمكن أن تسبب سمية للخلية.

الباحثون أظهروا أن الأكسجين التفاعلي يرتبط بسمية الخلايا التي تحرض بالعديد من المواد السامة الخارجية. على سبيل المثال، أسيتامينوف معروف بأنه سام للكبد. الخلايا الكبدية المعالجة بالأسيتامينوفين تزداد لديها إنتاج الأكسجين التفاعلي واستنفاد الغلوتاثيون. مسببا سمية لخلايا الكبد والموت.

خماسي كلوروفينول ، مبيدات الآفات يمكن ان تسبب تأثير سام في خلايا الكبد وذلك يتضمن إفراط في إنتاج الأكسجين التفاعلي والأكسدة. مضادات الأكسدة كحمض الاسكوربيك والكيرسيتين يمكن أن يعدل تأثيرا سمية خماسي كلوروفينول. التلوث المعدني كالألمونيوم يمكن أن يسبب أكسجين تفاعلي داخل الخلايا ويثير التحولات الاستقلابية إلى توليد الدهون في الخلايا النجمية والخلايا الكبدية.

تفعيل مشتقات الأكسجين التفاعلي يرتبط مع النشاط الميتكوندري ، التحلل اللاهوائي وتوجيه أحماض ألفا كيتو نحو دفاع مضاد للأكسدة. هذه العملية تفود لإنتاج منخفض بصنع الطاقة، وهذا سبب كافي لأمراض الدماغ والكبد. السمية المنتجة عن طريق الأكسجين التفاعلي كشفت عن طريق التصوير المؤقت. أظهر المستشعر البلازمي في خلايا الورم العصبي أن 6-هيدروكسي الدوبامين يسبب الحرمان من الغلوكوز المتواسط بالأكسدة وهذا يسبب سمية الخلايا العصبية.[1]

الخلل المتقدري

المتقدرة ضرورية لاستقلاب الطاقة وتلعب دورا أساسيا في اصطناع المركبات الحيوية، السيطرة على الأكسدة والموت الخلوي. التغيرات في وظيفة المتقدرة تزداد ويتم ربطها كعامل مساعد في الأمراض البشرية.

البروموبنزين هو مادة سامة تسبب الأذى الكبدي والكلوي من خلال الأكسدة. يمكن أيضا أن تسبب خلل في وظيفة المتقدرة بقلة نشاط الأنزيمات المتقدرية.

الفورم ألدهيد المسبب للسمية هو أيضا يسبب الأكيدة وخلل في وظيفة المتقدرة. الفورم ألدهيد يمكن ان يقلل قدرات غشاء المتقدرة، يعيق عمل الأنزيمات الميتكوندرية التنفسية كمعقد NADH  ديهيدروجيناز. السييتوكروم  cويحرض الموت الخلوي من خلال caspase المسبب للموت الخلوي. بعض المواد السامة يمكن أن تسبب خلل في وظيفة المتقدرة، مؤدية إلى الموت الخلوي.[1]

ضرر في الدنا

أذى الدنا هي آلية شائعة من السمية الخلوية. المادة السامة يمكن أن تحرض مكونات تدمر الدنا والدنا غير المصلح يمكن ان يسبب موت الخلية. بالإضافة إلى ذلك، أنماط التغيير يمكن أن ينسخ ويمرر إلى الأجيال اللاحقة. السميات الخلوية يمكن ان تنظم التعبير الجيني وتغيير وظيفة الجين، وهذا يرتبط بتطور السرطان.

الكراتوكسين  Aيمكن ان يحرض أذى الدنا كآلية للتسمم الخلوي. الكاراتوكسين A الذي عالج الخلايا الظهارية أظهر زيادة في الموت الخلوي بزيادة مستوى تضاعف الدنا. غاز الخردل عامل قلوي يزيد من سمية الخلايا وحدوث السرطان بآلية تحريض أذى الدنا. قد يؤدي


غاز الخردل


إلى تضخم الجسيمات المركزية وعدم استقرار الصبغيات في الخلية، مما يسرع من معدل الطفرات اللازمة لحصول الورم. مركبات النفثالميدو يمكن ان تسبب سمية الخلايا عن طريق إقحام الدنا عبر الأخدود الرئيسي مما يسبب ضرر الدنا. التركيز المنخفض من النفثالميدو يؤدي أيضا إلى انخفاض مهم في تصليح أذى الدنا.

بالإضافة إلى ذلك، أذى الدنا يمكن أن يتآزر مع الأكسدة لتحريض السمية الخلوية. التعرض للهيدروكينون في


الهواء الملوث


يسبب سمية جينية في خلايا الرئة البشرية. وقد لوحظ انحراف في الصبغيات وتلف الدنا في الخلايا الرئوية المعالجة بالهيدروكينون.[1]

النتيجة

السمية الخلوية المحرضة بالبيئة السامة والأدوية يمكن أن تؤدي إلى خلل في وظيفة الأعضاء والمرض. الدراسات أظهرت أن آلية التسمم الخلوي الرئيسة تتضمن إفراك في إنتاج اول أوكسيد النتروجين، أنواع الأكسجين التفاعلي، خلل في وظيفة المتقدرة، أذى الدنا. خصوصا، السمية من أكسدة المعادن لوحظت في السنوات الأخيرة. هذا يمكن أن يسمح لنا بتوضيح آلية التسمم الخلوي. لكن طرائق منع السمية الخلوية تتطلب أبحاث أكثر لمنع السمية والمساهمة في علاج المرض.[1]