buňky jsou nejmenší složkou těla, která může vykonávat všechny základní životní funkce. Každá buňka provádí specializované funkce a hraje roli při udržování homeostázy. Zatímco každá buňka je nezávislá entita, je vysoce ovlivněna poškozením sousedních buněk. Tyto různé typy buněk se kombinují a vytvářejí tkáně, což jsou sbírky specializovaných buněk, které vykonávají relativně omezený počet funkcí specifických pro tento typ tkáně. Lidské tělo tvoří několik bilionů buněk. Tyto buňky jsou různých typů, které se mohou velmi lišit velikostí, vzhledem a funkcí.

primární buněčné složky

i když existuje přibližně 200 typů buněk, všechny mají podobné vlastnosti: buněčnou membránu, cytoplazmu, organely a jádro. Jedinou výjimkou je, že zralé červené krvinky neobsahují jádro. Toxiny mohou poškodit kteroukoli ze složek buňky, což způsobuje buněčnou smrt nebo poškození a poruchu.

Obrázek 1 ukazuje různé složky složené buňky.

Obrázek 1. Základní buňka struktury
(Zdroj Obrázku: upraveno z iStock Fotografie, ©)

hlavní součásti typické buňky zahrnují následující:

• Buněčné membrány — fosfolipidové dvojvrstvy, která obsahuje také cholesterol a proteiny; jeho funkcí je poskytovat podporu a řídit vstup a výstup všech materiálů. Budeme diskutovat o struktuře buněčné membrány a mechanismech, kterými mohou chemikálie proniknout nebo být absorbovány do nebo z buňky v sekci Úvod do absorpce později v ToxTutor.
• cytoplazma-vodnatý roztok minerálů, organických molekul a plynů nalezených mezi buněčnou membránou a jádrem.
• Nucleus-membránově vázaná část buňky, která obsahuje nukleotidy, enzymy a nukleoproteiny; jádro řídí metabolismus, syntézu bílkovin a ukládání a zpracování genetické informace.
• Cytosol-kapalná část cytoplazmy, která distribuuje materiály difúzí v celé buňce.
• Nucleolus-hustá oblast jádra, která obsahuje RNA a DNA; je místem pro syntézu rRNA a sestavení složek ribozomu.
• Endoplasmatické retikulum — rozsáhlá síť membrány-jako kanály, které rozšiřuje po celé cytoplazmě; syntetizuje sekreční produkty a je zodpovědný za intracelulární skladování a přepravy.
• Ribozomy — velmi malé struktury, které se skládají z RNA a bílkovin a provádět syntézu bílkovin; některé ribozomy jsou pevné (vázané na endoplazmatické retikulum), zatímco jiné ribozomy jsou zdarma a rozptýlené v cytoplazmě.
• mitochondrie — oválné organely vázané dvojitou membránou s vnitřními záhyby obklopujícími důležité metabolické enzymy; produkují téměř všechny (95%) ATP a energie potřebné buňkou.
• lysosomy-vezikuly, které obsahují silné trávicí enzymy; lysosomy jsou zodpovědné za intracelulární odstranění poškozených organel nebo patogenů.
• Peroxizómech — velmi malé, membrány vázané organely, které obsahují velké množství enzymů, které vykonávají různé metabolické funkce.
• Golgiho přístroje-stohy zploštělých membrán obsahujících Komory; syntetizují, ukládají, mění a balí sekreční produkty.
• centrioly — existují dva centrioly, zarovnané v pravém úhlu, každý složený z 9 mikrotubulových trojic; organizují specifická vlákna chromozomů během buněčného dělení, které pohybují chromozomy.
• Cilia-vláknité projekce vnější vrstvy buněčné membrány, které slouží k pohybu látek po povrchu buňky.

Mobilní Komponenty Nejvíce Náchylné k Xenobiotik

Zatímco všechny komponenty buňky mohou být poškozeny xenobiotik nebo tělové produkty vyrobené v reakci na xenobiotik, komponenty pravděpodobné, že být zapojen do buněčného poškození buněčné membrány, jádro, ribozomy, peroxizómech, lyzosomů, a mitochondrií.

činidla, která mohou vést ke změnám permeability membrány a strukturální integrity buňky, mohou poškodit buněčné membrány. Pohyb látek přes buněčné membrány je přesně řízen, aby se udržela homeostáza buňky. Změny permeability buněčné membrány vyvolané toxinem mohou přímo způsobit buněčnou smrt nebo zvýšit citlivost na vstup toxinu nebo na jiné toxiny, které následují. Účinky v tomto případě mohou být buněčná smrt, změněná funkce buněk nebo nekontrolované dělení buněk (neoplazie).

jádra obsahují genetický materiál buňky (chromozomy nebo DNA). Xenobiotika mohou poškodit jádro, které v mnoha případech vede k buněčné smrti tím, že brání jeho schopnosti dělit se. V jiných případech může být genetické složení buňky změněno tak, aby buňka ztratila normální kontroly, které regulují dělení. To znamená, že se nadále dělí a stává se novotvarem. Jak se to stane, je popsáno v sekci rakoviny ToxTutor.

ribozomy používají informace poskytnuté jadernou DNA k výrobě proteinů. Buňky se liší typem proteinu, který vyrábějí. Například ribozomy jaterních buněk produkují krevní proteiny, zatímco ribozomy tukových buněk produkují triglyceridy. Ribozomy obsahují RNA, strukturálně podobné DNA. Látky schopné poškodit DNA mohou také poškodit RNA. Toxické poškození ribozomů tak může interferovat s syntézou bílkovin. V případě poškození ribozomů jaterních buněk může dojít ke snížení hladiny albuminu v krvi se zhoršením imunitního systému a transportem krve.

lysosomy obsahují trávicí enzymy, které normálně fungují při obraně proti nemocem. Mohou rozkládat bakterie a další materiály za vzniku cukrů a aminokyselin. Když xenobiotik poškození lysozomů, enzymy, mohou být uvolněny do cytoplazmy, kde se mohou rychle zničit proteiny v ostatních organel, což je proces známý jako autolýza. U některých dědičných onemocnění mohou lysozomy jedince postrádat specifický lysozomální enzym. To může způsobit nahromadění buněčných zbytků a odpadních produktů, které jsou normálně likvidovány lysozomy. U takových onemocnění, známých jako onemocnění lysozomálního skladování, nemusí životně důležité buňky (například v srdci a mozku) normálně fungovat, což má za následek smrt nemocné osoby.

peroxizomy, které jsou menší než lysozomy, také obsahují enzymy. Peroxizomy normálně absorbují a neutralizují určité toxiny, jako je peroxid vodíku (H2O2) a alkohol. Jaterní buňky obsahují značné peroxizomy, které odstraňují a neutralizují toxiny absorbované ze střevního traktu. Některá xenobiotika mohou stimulovat určité buňky (zejména játra) ke zvýšení počtu a aktivity peroxizomů. To zase může stimulovat dělení buňky. Xenobiotika, která indukují zvýšení peroxizomů, jsou známá jako “ proliferátory peroxizomu.“Jejich role v příčinné souvislosti s rakovinou jsou diskutovány v sekci rakoviny ToxTutor.

mitochondrie poskytují energii pro buňku (potřebnou pro přežití) procesem zahrnujícím syntézu ATP. Pokud xenobiotikum zasahuje do tohoto procesu, rychle dojde ke smrti buňky. Mnoho xenobiotik jsou mitochondriální jedy.

• Příklady jedy, které způsobují buněčnou smrt tím, že manipulují s mitochondrie patří kyanidy, sirovodík, kokain, DDT, a tetrachlormethan.