Эффективное воздействие химических веществ в клеточных системах in vitro: обзор моделей распределения химических веществ

Номинальные эффективные концентрации, полученные в токсикологических испытаниях in vitro, могут приводить к неточной оценке токсических доз in vivo, поскольку номинальная концентрация плохо отражает концентрацию в области молекулярной мишени в клетках in vitro, которая отвечает за инициирование эффектов и может рассматриваться как биологически эффективная доза. Химические вещества могут по-разному распределяться между компартментами тест-системы in vitro, включая компоненты сыворотки в среде экспозиции, пластик микротитровальной планшеты, газовую фазу и внеклеточные матриксы. Распределение исследуемых химических веществ в эти внеклеточные компартменты снижает их концентрацию в области молекулярной мишени. Свободные концентрации в среде и клеточно-ассоциированные концентрации считаются более надежными показателями биологически эффективной дозы. В статье рассматриваются механизмы распределения исследуемых химических веществ между компартментами тест-системы in vitro, а также перечисляются физико-химические свойства, определяющие степень этого распределения. Механизмы и физико-химические свойства, определяющие распределение исследуемых химических веществ in vitro, помогают объяснить структуру моделей материального баланса, предназначенных для оценки свободных и клеточно-ассоциированных концентраций в токсикологических испытаниях in vitro. Глубокое понимание процессов распределения и допущений, лежащих в основе этих моделей материального баланса, помогает определить химические и биологические области применимости отдельных моделей, а также сформировать представление о способах повышения прогностической способности моделей и совершенствования количественной экстраполяции результатов in vitro на условия in vivo.