celulele sunt cea mai mică componentă a corpului care poate îndeplini toate funcțiile de bază ale vieții. Fiecare celulă îndeplinește funcții specializate și joacă un rol în menținerea homeostaziei. În timp ce fiecare celulă este o entitate independentă, este foarte afectată de deteriorarea celulelor vecine. Aceste tipuri diferite de celule se combină pentru a forma țesuturi, care sunt colecții de celule specializate care îndeplinesc un număr relativ limitat de funcții specifice acelui tip de țesut. Câteva trilioane de celule alcătuiesc corpul uman. Aceste celule sunt de diferite tipuri, care pot diferi foarte mult ca mărime, aspect și funcție.

componente celulare primare

deși există aproximativ 200 de tipuri de celule, toate au caracteristici similare: membrana celulară, citoplasma, organele și nucleul. Singura excepție este că celulele roșii din sânge mature nu conțin un nucleu. Toxinele pot răni oricare dintre componentele celulei provocând moartea celulelor sau deteriorarea și funcționarea defectuoasă.

Figura 1 prezintă diferitele componente ale unei celule compozite.

Figura 1. Structura celulară de bază
(sursa imaginii: adaptat de la iStock Photos, inksct)

componentele primare ale unei celule tipice includ următoarele:

• membrana celulară-o bistrat fosfolipidic care conține, de asemenea, colesterol și proteine; funcțiile sale sunt de a oferi sprijin și de a controla intrarea și ieșirea tuturor materialelor. Vom discuta structura membranei celulare și mecanismele prin care substanțele chimice pot pătrunde sau pot fi absorbite în sau din celulă în secțiunea Introducere în absorbție mai târziu în ToxTutor.
• citoplasma — o soluție apoasă de minerale, molecule organice și gaze găsite între membrana celulară și nucleu.
• nucleu — o parte legată de membrană a unei celule care conține nucleotide, enzime și nucleoproteine; nucleul controlează metabolismul, sinteza proteinelor și stocarea și prelucrarea informațiilor genetice.
• citosol — partea lichidă a citoplasmei care distribuie materiale prin difuzie în întreaga celulă.
• nucleol — o regiune densă a nucleului care conține ARN și ADN; este locul pentru sinteza ARNr și asamblarea componentelor ribozomale.
• reticulul endoplasmatic — o rețea extinsă de canale asemănătoare membranei care se extinde în întreaga citoplasmă; sintetizează produse secretoare și este responsabil pentru depozitarea și transportul intracelular.
• ribozomi-structuri foarte mici care constau din ARN și proteine și efectuează sinteza proteinelor; unii ribozomi sunt fixați (legați de reticulul endoplasmatic), în timp ce alți ribozomi sunt liberi și împrăștiați în citoplasmă.mitocondriile-organite ovale legate de o membrană dublă cu pliuri interioare care cuprind enzime metabolice importante; ele produc aproape toate (95%) din ATP și energia necesară celulei.
• lizozomi — vezicule care conțin enzime digestive puternice; lizozomii sunt responsabili pentru îndepărtarea intracelulară a organelor sau agenților patogeni deteriorați.
• peroxizomi – organite foarte mici, legate de membrană, care conțin o mare varietate de enzime care îndeplinesc un set divers de funcții metabolice.
• Aparate Golgi-stive de membrane aplatizate care conțin camere; ele sintetizează, stochează, modifică și ambalează produse secretoare.
• Centrioles — există două centrioles, aliniate în unghi drept, fiecare compus din 9 tripleti microtubuli; ei organizează fibre specifice de cromozomi în timpul diviziunii celulare, care mișcă cromozomii.
• Cilia-proiecții asemănătoare firului stratului exterior al membranei celulare, care servesc la deplasarea substanțelor pe suprafața celulei.

componentele celulare cele mai sensibile la xenobiotice

în timp ce toate componentele celulei pot fi deteriorate de xenobiotice sau produse corporale produse ca reacție la xenobiotice, componentele cele mai susceptibile de a fi implicate în deteriorarea celulară sunt membrana celulară, nucleul, ribozomii, peroxizomii, lizozomii și mitocondriile.

agenții care pot duce la modificări ale permeabilității membranei și ale integrității structurale a unei celule pot deteriora membranele celulare. Mișcarea substanțelor prin membranele celulare este controlată cu precizie pentru a menține homeostazia celulei. Modificările permeabilității membranei celulare induse de toxine pot provoca direct moartea celulelor sau o pot face mai susceptibilă la intrarea toxinei sau la alte toxine care urmează. Efectele în acest caz pot fi moartea celulară, funcția celulară modificată sau diviziunea celulară necontrolată (neoplazie).

nucleele conțin materialul genetic al celulei (cromozomi sau ADN). Xenobioticele pot deteriora nucleul, care în multe cazuri duce la moartea celulelor, prin prevenirea capacității sale de divizare. În alte cazuri, structura genetică a celulei poate fi modificată astfel încât celula să piardă controale normale care reglează diviziunea. Adică continuă să se împartă și să devină un neoplasm. Cum se întâmplă acest lucru este descris în secțiunea de cancer a ToxTutor.

ribozomii folosesc informațiile furnizate de ADN-ul nuclear pentru a produce proteine. Celulele diferă în funcție de tipul de proteine pe care le produc. De exemplu, ribozomii celulelor hepatice produc proteine din sânge, în timp ce ribozomii celulelor grase produc trigliceride. Ribozomii conțin ARN, structural similar cu ADN-ul. Agenții capabili să deterioreze ADN – ul pot deteriora și ARN-ul. Astfel, deteriorarea toxică a ribozomilor poate interfera cu sinteza proteinelor. În cazul deteriorării ribozomilor celulelor hepatice, o scădere a albuminei din sânge poate duce la afectarea sistemului imunitar și a transportului de sânge.

lizozomii conțin enzime digestive care funcționează în mod normal în apărarea împotriva bolilor. Ele pot descompune bacteriile și alte materiale pentru a produce zaharuri și aminoacizi. Când xenobioticele afectează lizozomii, enzimele pot fi eliberate în citoplasmă, unde pot distruge rapid proteinele din celelalte organite, proces cunoscut sub numele de autoliză. În unele boli ereditare, lizozomii unui individ pot lipsi de o enzimă lizozomală specifică. Acest lucru poate provoca acumularea de resturi celulare și produse reziduale care sunt eliminate în mod normal de lizozomi. În astfel de boli, cunoscute sub numele de boli de stocare lizozomale, celulele vitale (cum ar fi inima și creierul) pot să nu funcționeze în mod normal, ducând la moartea persoanei bolnave.

peroxizomii, care sunt mai mici decât lizozomii, conțin, de asemenea, enzime. Peroxizomii absorb și neutralizează în mod normal anumite toxine, cum ar fi peroxidul de hidrogen (H2O2) și alcoolul. Celulele hepatice conțin peroxizomi considerabili care elimină și neutralizează toxinele absorbite din tractul intestinal. Unele xenobiotice pot stimula anumite celule (în special ficatul) pentru a crește numărul și activitatea peroxizomilor. Aceasta, la rândul său, poate stimula celula să se împartă. Xenobioticele care induc creșterea peroxizomilor sunt cunoscute sub numele de „proliferatori peroxizomi.”Rolul lor în cauzalitatea cancerului sunt discutate în secțiunea Cancer de ToxTutor.

mitocondriile furnizează energia pentru o celulă (necesară supraviețuirii), printr-un proces care implică sinteza ATP. Dacă un xenobiotic interferează cu acest proces, moartea celulei va rezulta rapid. Multe xenobiotice sunt otrăvuri mitocondriale.Exemple de otrăvuri care provoacă moartea celulelor prin interferența cu mitocondriile includ cianura, hidrogenul sulfurat, cocaina, DDT și tetraclorura de carbon.