cellen zijn de kleinste lichaamscomponent die alle basisfuncties van het leven kan vervullen. Elke cel voert gespecialiseerde functies uit en speelt een rol in het onderhoud van homeostase. Hoewel elke cel een onafhankelijke entiteit is, wordt deze sterk beïnvloed door schade aan naburige cellen. Deze Diverse celtypes combineren om weefsels te vormen, die verzamelingen van gespecialiseerde cellen zijn die een vrij beperkt aantal functies specifiek voor dat type van weefsel uitvoeren. Verscheidene triljoen cellen vormen het menselijk lichaam. Deze cellen zijn van verschillende soorten, die sterk kunnen verschillen in grootte, uiterlijk en functie.

primaire celcomponenten

hoewel er ongeveer 200 soorten cellen zijn, hebben ze allemaal vergelijkbare kenmerken: celmembraan, cytoplasma, organellen en nucleus. De enige uitzondering is dat de rijpe rode bloedcel geen kern bevat. Toxines kunnen verwonden een van de componenten van de cel veroorzaken celdood of schade en storing.

figuur 1 toont de verschillende componenten van een samengestelde cel.

figuur 1. Basiscelstructuur
(Afbeeldingsbron: aangepast aan foto ‘ s van iStock,©)

de primaire componenten van een typische cel omvatten het volgende:

• celmembraan – een fosfolipide bilaag die ook cholesterol en eiwitten bevat; de functies zijn om ondersteuning te bieden en de in-en uitgang van alle materialen te controleren. We zullen de structuur van het celmembraan en de mechanismen waardoor chemicaliën kunnen doordringen of worden geabsorbeerd in of uit de cel bespreken in de inleiding tot absorptie sectie later in ToxTutor.
• cytoplasma-een waterige oplossing van mineralen, organische moleculen en gassen gevonden tussen het celmembraan en de kern.
• Nucleus-een membraangebonden deel van een cel dat nucleotiden, enzymen en nucleoproteïnen bevat; de kern controleert metabolisme, eiwitsynthese, en de opslag en verwerking van genetische informatie.
• Cytosol-het vloeibare deel van het cytoplasma dat materialen verspreidt door diffusie door de cel.
• Nucleolus-een dicht gebied van de kern dat RNA en DNA bevat; het is de plaats voor rRNA synthese en assemblage van de ribosoomcomponenten.
• endoplasmatisch reticulum – een uitgebreid netwerk van membraanachtige kanalen dat zich door het cytoplasma uitstrekt; het synthetiseert secretorische producten en is verantwoordelijk voor intracellulaire opslag en transport.
• ribosomen – zeer kleine structuren die bestaan uit RNA en eiwitten en eiwitsynthese uitvoeren; sommige ribosomen zijn gefixeerd (gebonden aan het endoplasmatisch reticulum) terwijl andere ribosomen vrij zijn en verspreid zijn binnen het cytoplasma.
• Mitochondria-ovale organellen gebonden door een dubbel membraan met binnenplooien die belangrijke metabole enzymen omsluiten; zij produceren bijna alle (95%) ATP en energie die de cel nodig heeft.
• lysosomen-blaasjes die sterke spijsverteringsenzymen bevatten; lysosomen zijn de oorzaak van de intracellulaire verwijdering van beschadigde organellen of ziekteverwekkers.
• peroxisomen-zeer kleine, membraangebonden organellen die een grote verscheidenheid aan enzymen bevatten die een diverse reeks metabole functies uitvoeren.Golgi-apparaten-stapels van afgeplatte membranen die kamers bevatten; zij synthetiseren, bewaren, veranderen en verpakken secretieprodukten.
• centriolen – er zijn twee centriolen, loodrecht uitgelijnd, elk samengesteld uit 9 microtubule triplets; zij organiseren specifieke vezels van chromosomen tijdens celdeling, die de chromosomen bewegen.
• Trilgarenachtige projecties van de buitenlaag van het celmembraan, die dienen om stoffen over het celoppervlak te verplaatsen.

celcomponenten die het meest gevoelig zijn voor xenobiotica

hoewel alle componenten van de cel kunnen worden beschadigd door xenobiotica of lichaamsproducten die worden geproduceerd in reactie op de xenobiotica, zijn de componenten die het meest waarschijnlijk betrokken zijn bij cellulaire schade het celmembraan, de kern, ribosomen, peroxisomen, lysosomen en mitochondriën.

stoffen die kunnen leiden tot veranderingen in de permeabiliteit van het membraan en de structurele integriteit van een cel kunnen celmembranen beschadigen. De beweging van stoffen door celmembranen wordt nauwkeurig geregeld om de homeostase van de cel te handhaven. Veranderingen in toxine-geïnduceerde celmembraan permeabiliteit kan direct celdood veroorzaken of maken het gevoeliger voor de ingang van de toxine of andere toxines die volgen. De effecten kunnen in dit geval celdood, veranderde celfunctie of ongecontroleerde celdeling (neoplasie) zijn.

kernen bevatten het genetische materiaal van de cel (chromosomen of DNA). Xenobiotica kunnen de kern beschadigen, wat in veel gevallen leidt tot celdood, door te voorkomen dat de kern kan delen. In andere gevallen, kan de genetische samenstelling van de cel worden veranderd zodat de cel normale controles verliest die afdeling regelen. Dat wil zeggen, het blijft verdelen en wordt een neoplasma. Hoe dit gebeurt wordt beschreven in het gedeelte kanker van ToxTutor.

ribosomen gebruiken informatie van het nucleaire DNA om eiwitten te produceren. Cellen verschillen in het type eiwit dat ze produceren. Bijvoorbeeld, produceren de ribosomen van levercellen bloedeiwitten terwijl de ribosomen van vetcellen triglyceriden produceren. Ribosomen bevatten RNA, structureel gelijkend op DNA. Agenten die DNA kunnen beschadigen kunnen ook RNA beschadigen. Zo kan toxische schade aan ribosomen interfereren met eiwitsynthese. In het geval van schade aan de levercelribosomen, kan een daling van bloedalbumine resulteren met aantasting van het immuunsysteem en bloedtransport.

lysosomen bevatten spijsverteringsenzymen die normaal functioneren in de verdediging tegen ziekte. Ze kunnen bacteriën en andere materialen afbreken om suikers en aminozuren te produceren. Wanneer xenobiotics lysosomes beschadigen, kunnen de enzymen in het cytoplasma worden vrijgegeven waar zij de proteã nen in de andere organellen, een proces snel kunnen vernietigen dat als autolyse wordt bekend. In sommige erfelijke ziekten, kunnen de lysosomen van een individu een specifiek lysosomaal enzym missen. Dit kan een opeenhoping van cellulair puin en afvalproducten veroorzaken die normaal door de lysosomes worden verwijderd. Bij dergelijke ziekten, bekend als lysosomale opslagziekten, vitale cellen (zoals in hart en hersenen) kan niet normaal functioneren wat resulteert in de dood van de zieke persoon.

peroxisomen, die kleiner zijn dan lysosomen, bevatten ook enzymen. Peroxisomen absorberen en neutraliseren normaal bepaalde toxines zoals waterstofperoxide (H2O2) en alcohol. Levercellen bevatten aanzienlijke peroxisomen die verwijderen en neutraliseren toxines geabsorbeerd uit het darmkanaal. Sommige xenobiotica kunnen bepaalde cellen (met name de lever) stimuleren om het aantal en de activiteit van peroxisomen te verhogen. Dit kan op zijn beurt de cel stimuleren om te delen. De xenobiotica die de toename van peroxisomen veroorzaken staan bekend als ” peroxisome proliferators.”Hun rol in het veroorzaken van kanker worden besproken in de kanker sectie van ToxTutor.

mitochondriën leveren de energie voor een cel (vereist voor overleving), door een proces waarbij ATP synthese. Als een xenobiotische interfereert met dit proces, zal de dood van de cel snel volgen. Veel xenobiotica zijn mitochondriale vergiften.

• voorbeelden van vergiften die celdood veroorzaken door interfereren met mitochondriën zijn cyanide, waterstofsulfide, cocaïne, DDT en tetrachloorkoolstof.