celler är den minsta delen av kroppen som kan utföra alla grundläggande livsfunktioner. Varje cell utför specialiserade funktioner och spelar en roll vid upprätthållandet av homeostas. Medan varje cell är en oberoende enhet påverkas den starkt av skador på närliggande celler. Dessa olika celltyper kombineras för att bilda vävnader, som är samlingar av specialiserade celler som utför ett relativt begränsat antal funktioner som är specifika för den typen av vävnad. Flera biljoner celler utgör människokroppen. Dessa celler är av olika slag, som kan skilja sig mycket i storlek, utseende och funktion.

primära cellkomponenter

medan det finns cirka 200 typer av celler, har de alla liknande egenskaper: cellmembran, cytoplasma, organeller och kärna. Det enda undantaget är att den mogna röda blodkroppen inte innehåller en kärna. Toxiner kan skada någon av komponenterna i cellen som orsakar celldöd eller skada och funktionsfel.

Figur 1 visar de olika komponenterna i en sammansatt cell.

Figur 1. Grundläggande cellstruktur
(Bildkälla: anpassad från iStock Photos, Brasilien)

de primära komponenterna i en typisk cell inkluderar följande:

• cellmembran – ett fosfolipid dubbelskikt som också innehåller kolesterol och proteiner; dess funktioner är att ge stöd och att kontrollera ingång och utgång av allt material. Vi kommer att diskutera cellmembranets struktur och mekanismerna genom vilka kemikalier kan tränga in eller absorberas in i eller ut ur cellen i avsnittet introduktion till Absorption senare i ToxTutor.
• cytoplasma-en vattnig lösning av mineraler, organiska molekyler och gaser som finns mellan cellmembranet och kärnan.
• Nucleus-en membranbunden del av en cell som innehåller nukleotider, enzymer och nukleoproteiner; kärnan kontrollerar metabolism, proteinsyntes och lagring och bearbetning av genetisk information.
• Cytosol-den flytande delen av cytoplasman som distribuerar material genom diffusion genom cellen.
• Nucleolus-en tät region av kärnan som innehåller RNA och DNA; det är platsen för rRNA-syntes och montering av ribosomkomponenterna.
• endoplasmatisk retikulum-ett omfattande nätverk av membranliknande kanaler som sträcker sig genom cytoplasman; det syntetiserar sekretoriska produkter och ansvarar för intracellulär lagring och transport.
• ribosomer-mycket små strukturer som består av RNA och proteiner och utför proteinsyntes; vissa ribosomer är fixerade (bundna till endoplasmatisk retikulum) medan andra ribosomer är fria och spridda i cytoplasman.mitokondrier-ovala organeller bundna av ett dubbelmembran med inre veck som omsluter viktiga metaboliska enzymer; de producerar nästan alla (95%) av ATP och energi som krävs av cellen.
• lysosomer-vesiklar som innehåller starka matsmältningsenzymer; lysosomer är ansvariga för intracellulärt avlägsnande av skadade organeller eller patogener.
• peroxisomer-mycket små, membranbundna organeller som innehåller ett stort antal enzymer som utför en mängd olika metaboliska funktioner.
• Golgi-apparat-staplar av platta membran som innehåller kamrar; de syntetiserar, lagrar, ändrar och förpackar sekretoriska produkter.
• centrioler-det finns två centrioler, inriktade i rät vinkel, var och en består av 9 mikrotubuli tripletter; de organiserar specifika fibrer av kromosomer under celldelning, som rör kromosomerna.
• Cilia-trådliknande utsprång av cellmembranets yttre skikt, som tjänar till att flytta ämnen över cellytan.

cellkomponenter som är mest mottagliga för xenobiotika

medan alla komponenter i cellen kan skadas av xenobiotika eller kroppsprodukter som produceras som reaktion på xenobiotika, är de komponenter som mest sannolikt är involverade i cellskador cellmembran, kärna, ribosomer, peroxisomer, lysosomer och mitokondrier.

medel som kan leda till förändringar i membranets permeabilitet och en Cells strukturella integritet kan skada cellmembran. Förflyttningen av ämnen genom cellmembran styrs exakt för att upprätthålla cellens homeostas. Förändringar i toxininducerad cellmembranpermeabilitet kan direkt orsaka celldöd eller göra det mer mottagligt för toxinets ingång eller för andra toxiner som följer. Effekterna i detta fall kan vara celldöd, förändrad cellfunktion eller okontrollerad celldelning (neoplasi).

kärnor innehåller cellens genetiska material (kromosomer eller DNA). Xenobiotika kan skada kärnan, vilket i många fall leder till celldöd, genom att förhindra dess förmåga att dela sig. I andra fall kan cellens genetiska sammansättning förändras så att cellen förlorar normala kontroller som reglerar uppdelningen. Det vill säga det fortsätter att dela och bli en neoplasma. Hur detta händer beskrivs i Canceravsnittet i ToxTutor.

ribosomer använder information som tillhandahålls av kärn-DNA för att tillverka proteiner. Celler skiljer sig åt i vilken typ av protein de tillverkar. Till exempel tillverkar ribosomerna i leverceller blodproteiner medan ribosomerna i fettceller tillverkar triglycerider. Ribosomer innehåller RNA, strukturellt liknar DNA. Medel som kan skada DNA kan också skada RNA. Således kan toxisk skada på ribosomer störa proteinsyntesen. Vid skador på levercellsribosomer kan en minskning av blodalbumin resultera i nedsatt immunförsvar och blodtransport.

lysosomer innehåller matsmältningsenzymer som normalt fungerar i försvaret mot sjukdom. De kan bryta ner bakterier och andra material för att producera sockerarter och aminosyror. När xenobiotika skadar lysosomer kan enzymerna släppas ut i cytoplasman där de snabbt kan förstöra proteinerna i de andra organellerna, en process som kallas autolys. I vissa ärftliga sjukdomar kan lysosomerna hos en individ sakna ett specifikt lysosomalt enzym. Detta kan orsaka en uppbyggnad av cellulära skräp och avfallsprodukter som normalt bortskaffas av lysosomerna. Vid sådana sjukdomar, kända som lysosomala lagringssjukdomar, kan vitala celler (som i hjärta och hjärna) inte fungera normalt vilket resulterar i den sjuka personens död.

peroxisomer, som är mindre än lysosomer, innehåller också enzymer. Peroxisomer absorberar och neutraliserar normalt vissa toxiner såsom väteperoxid (H2O2) och alkohol. Leverceller innehåller betydande peroxisomer som tar bort och neutraliserar toxiner absorberade från tarmkanalen. Vissa xenobiotika kan stimulera vissa celler (särskilt lever) för att öka antalet och aktiviteten hos peroxisomer. Detta kan i sin tur stimulera cellen att dela sig. Xenobiotika som inducerar ökningen av peroxisomer är kända som ” peroxisomproliferatorer.”Deras roll i cancer orsakssamband diskuteras i Cancer avsnitt av ToxTutor.

mitokondrier ger energin för en cell (krävs för överlevnad), genom en process som involverar ATP-syntes. Om en xenobiotisk stör denna process kommer cellens död snabbt att uppstå. Många xenobiotika är mitokondriella gifter.

• exempel på gifter som orsakar celldöd genom att störa mitokondrier inkluderar cyanid, vätesulfid, kokain, DDT och koltetraklorid.