Lysoszómák funkciói, típusai és betegségei

az lizoszómákat ezek a membránszemcsék a mitokondriumok és a mikroszómák között helyezkednek el, amelyek az emésztőenzimek széles körét tartalmazzák (kb. 50), amelyeket főleg a túlzott vagy kopott organellák, az élelmiszer-részecskék és a vírusok vagy baktériumok emésztésére és eltávolítására használnak..

Többnyelvű kifejezéssel azt mondhatjuk, hogy a lizoszómák olyanok, mint a sejt gyomrája.

A lizoszómákat egy olyan membrán veszi körül, amely foszfolipidekből áll, amelyek elválasztják a lizoszómák belsejét a membrán külső környezetétől. A foszfolipidek ugyanazok a sejtmolekulák, amelyek a teljes sejtet körülvevő sejtmembránt alkotják. A lizoszómák mérete 0,1-1,2 mikrométer.

Különleges funkciói:

• makromolekulák emésztése fagocitózisból, endocitózisból és autofágiából.
• baktériumok és egyéb hulladékanyagok emésztése.
• a membrán tapaszként fellépő plazmamembrán károsodásának javítása. 
• és apoptózis.

Az autolízisben betöltött szerepük miatt gyakran nevezik "öngyilkos táskáknak".

A lizoszómák felfedezése

A lizoszómákat a belga citológus és a Christian René de Duve biokémikus fedezte fel az 1950-es években. De Duve 1974-ben kapta meg a Nobel-díjat az orvostudományban, a lizoszómák és más peroxiszóma néven ismert organellák felfedezéséért..

De Duve biokémiai módszerekkel és elektronmikroszkóppal fedezte fel a lizoszómákat. Ez az alapvető felfedezés a lizoszómás hibás fehérjék által okozott számos örökletes betegség jelenlegi megértéséhez vezetett, beleértve a Tay-Sach-betegséget és a Gaucher-kórt..

típus

A legújabb kutatások szerint a lizoszómáknak két típusa van: szekréciós és hagyományos lizoszómák.

Lizoszómák szekretorai

A szekréciós lizoszómákat, de nem kizárólag, az immunrendszer különböző sejtjeiben, például a hematopoetikus sejtvonalból származó T-limfocitákban találjuk meg..

A szekréciós lizoszomák a hagyományos lizoszómák és szekréciós granulumok kombinációja. Ezek különböznek a hagyományos lizoszómáktól abban az esetben, ha az adott sejt specifikus szekréciós termékét tartalmazzák.

A T-limfociták például szekréciós termékeket (perforint és granzimeket) tartalmaznak, amelyek megtámadhatják mind a fertőzött, mind a tumorsejteket..

A szekréciós lizoszóma "kombinációs sejtjei" a hidrolázokat, a membránfehérjéket is tartalmazzák, és a hagyományos lizoszómák pH-ját szabályozzák. Ez a szabályozó funkció olyan savas környezetet tart fenn, amelyben a szekréciós termékek inaktív formában maradnak.

Az érett szekréciós lizoszomák a citoplazmában a plazmamembránra mozognak. Itt készenléti állapotban tartják őket, és a "harci fejek" erőteljes váladékai inaktívak, de készek.

Amikor a T-limfocita sejt tökéletesen összpontosul a célsejtre, a szekréció "kivált" és a környezeti és kémiai változások, beleértve a pH-t, aktiválják a szekréciókat, mielőtt blokkolják a célt.

Mindez a helyszín pontos és pontos ellenőrzésével történik, nemcsak a célpontra gyakorolt ​​hatás maximalizálása érdekében, hanem a szomszédos baráti sejtek károsodásának minimálisra csökkentése érdekében..

A szekréciós lizoszómák genetikailag szabályozott rendellenességei a vérlemezkék szintézisének romlásához, az immunhiány és a hipopigmentáció típusához vezethetnek..

Hagyományos lizoszómák

A lizoszómák a sejtben újrahasznosítható szervekként helyezkednek el, és amikor a sejtek megoszlása ​​megtörténik, minden leánysejt egy sor lizoszómát kap. Úgy gondoljuk, hogy a vegyszereknek a lizoszómába történő lerakódását a Golgi készülékellátók "újratölthetik".

A vegyi anyagokat az endoplazmatikus retikulumban állítják elő, módosítva a Golgi készülékben és szállítják a vezikulák lizoszómáiba. A Golgi-berendezés módosítása egy "célcímkézést" tartalmaz olyan molekuláris szinten, amely biztosítja, hogy a vezikulumot lizoszómába juttassák, és nem a plazmamembránba vagy máshol.

A "címke" visszajuttatásra kerül a Golgi készülékhez újrafelhasználás céljából. A három különböző forrásból származó anyag szétszerelést és újrafeldolgozást igényel. E két forrásból származó szubsztrátok kívülről bejutnak a cellába, a harmadik pedig belülről származik.

A sejten kívül az endocitózis, beleértve a pinocitózist is, folyadékokat és kis részecskéket vesz fel a plazmamembránban a fehérjékkel bevont kis üregek kialakításával. Ezek a tömítések addig maradnak, amíg fehérjékkel bevont vezikulumokat képeznek.

Mindegyik vezikulum "korai endoszómává", majd "késői endoszómává" válik. A sejten kívül a fagocitózis (sejt-táplálás) viszonylag nagy részecskéket (általában 250 nm-es) hoz létre, beleértve a baktériumokat és a sejttörmeléket..

A fagocitózist "szokásos sejtek" végezhetik, de főleg olyan makrofágok végeznek, amelyek sejtenként legfeljebb 1000 lizoszómát tartalmazhatnak. A fagocitózis eredő szerkezetét fagoszómának nevezzük. A sejt belsejéből az autofagoszómák felelősek az organellák, például a mitokondriumok és a riboszómák eliminálásáért..

A lizoszómák funkciói

A lizoszómák fő funkciói:

Intracelluláris emésztés

A lysosome szó "sima" (lytikus vagy emésztő) és "soma" (test) eredetű. A pinocitikus vakuolok, amelyek a folyékony anyag felszívódása következtében alakultak ki a celluláris vakuolokban vagy a fagocitákban (a sejtben lévő szilárd részecskék abszorpciója által képződnek), a fehérjeanyagot a lizoszomális régióba szállítják..

Ezek a fehérjék az endocitózis következtében a sejten belüli emésztést végezhetnek. Az endocitózis magában foglalja a fagocitózis, a pinocitózis és a mikropinocitózis folyamatát.

A fagocitózis és a pinocitózis olyan aktív mechanizmusok, amelyekben a sejtnek energiára van szüksége a működéshez. A leukociták okozta fagocitózis során az oxigénfogyasztás, a glükózfelvétel és a glikogén-bomlás jelentősen nő.

Az endocitózisban a perifériás citoplazmában jelenlévő aktin és miozin mikroszálak összehúzódása következik be. Ez azt eredményezi, hogy a plazma membrán invaginál és képezi az endocitikus vacuolát. A plazmamembránból származó membránokban lezárt és vakuolokat képező részecskék néha sejtfagoszómák.

A nagy részecskék vagy testek endocitózissal történő bejuttatása és a fagoszóma képződése után a fagoszóma és a lizoszóma membránjai egyetlen nagy vakuolé alakulhatnak ki..

Ebben a vakuoliban a lizoszomális enzimek megkezdik az idegen anyag emésztésének folyamatát. Kezdetben az elsődleges lizoszóma néven ismert lizoszóma inaktív állapotban tartalmazza az enzimkomplexet, de a fagoszómával való fúzió után egy másodlagos lizoszómát termel, amely más morfológiával és aktív enzimekkel rendelkezik..

Az enzimes emésztés után az emésztett anyag a sejt hialoplazmájába diffundál. Néhány anyag a megnövelt lizoszóma vakuoljában maradhat. Ez a maradék vakuole a maradék test, mivel az emésztési folyamat maradékát tartalmazza.

Az éhezés során a lizoszómák megemésztik a tárolt élelmiszereket, azaz a citoplazmából származó fehérjéket, lipideket és glikogéneket, és biztosítják a sejt által igényelt energiát. A fehérjék emésztése általában a dipeptid szintjén végződik, amely áthaladhat a membránon, majd aminosavakká emészthető.

Intracelluláris anyagok vagy autofágia emésztése

Sok sejtkomponens, például a mitokondriumok, a lizoszomális rendszer folyamatosan eltávolítja a sejtből. A citoplazmatikus organellákat sima endoplazmatikus retikulum membránja veszi körül, és vakuolusokat képez, majd a lizoszomális enzimeket autofágos vakuolokba engedjük, és az organellákat emésztjük.

Az autofágia az eukarióta sejtek általános tulajdonsága. Ezek a sejtkomponensek megújulásával kapcsolatosak.

A mitokondriumok vagy más sejtstruktúrák emésztése energiaforrást biztosít ezeknek a sejteknek. A sejtstruktúra emésztése után az autofágos vakuolok maradványtestekké válhatnak. 

A metamorfózisban szerepet játszanak

Nemrégiben a lizoszóma szerepét a béka metamorfózisában fedezték fel. A béka tátongó lárva farka eltűnése a lizoszomális aktivitásnak (a lizoszómákban jelen lévő katepszinek hatása) következménye..

Segítenek a fehérjék szintézisében

A tudósok Novikoff és Essner (1960) javasolják a lizoszómák lehetséges szerepét a fehérjeszintézisben. Néhány madár májjában és hasnyálmirigyében a lizoszómák sokkal aktívabbak és fejlettebbek, és ez azt mutatja, hogy ez lehetséges kapcsolatot mutat a celluláris anyagcserével..

Segítenek a megtermékenyítésben

A megtermékenyítés során a sperma feje bizonyos lizoszomális enzimeket választ ki, amelyek segítenek a spermiumok behatolásában az ovulus rétegben..

Az akroszómában proteáz és hialuronidáz és bőséges savfoszfatáz található. Az oocita körül a sejtekben diszpergált hialuronidáz a zona pellucidát emeli, és egy olyan csatornát képez, amelyen keresztül a spermatikus mag behatol..

Ez szerepet játszik az osteogenesisben

Azt állították, hogy a csontsejtek kialakulása és megsemmisülése a lizoszomális aktivitástól függ. Hasonlóképpen, a sejtek öregedése és a partenogenetikus fejlődés összefügg a lizoszómák aktivitásával.

Az oszteoklasztok (multinukleáris sejtek), amelyek eltávolítják a csontot, ezt a lizoszomális enzimeket felszabadítják, amelyek lebontják a szerves mátrixot. Ezt a folyamatot a mellékpajzsmirigy hormon aktiválja.

A lizoszómák malformációja

A lizoszómák meghibásodása betegségekhez vezethet. Például, ha a lizoszómák által felszívódó glikogén nem emészthető, Pompe-betegség fordul elő.

A közvetlen napfénynek kitett bőrsejtekben a lizoszómák megrepedése kóros változásokat eredményez a leégés után. A lizoszómák által kibocsátott enzimek elpusztítják az epidermisz sejtjeit, hólyagokat okozva, majd egy epidermiszréteg leválását..

A porc és a csontszövet autolízise

A felesleges A-vitamin sejtmérgezést okoz. Megszakítja a lizoszomális membránt, ami enzimek felszabadulását okozza a sejtben és autolízist okoz a porcban és a csontszövetben..

Lizoszomális betegségek

Gaucher I, II és III típusú betegségek

A Gaucher-betegség a lysoszómális tárolási rendellenesség leggyakoribb típusa. A kutatók három különböző típusú Gaucher-betegséget azonosítottak (II. És III. Típusú) neurológiai szövődmények hiánya (I. típus) vagy jelenléte és mértéke alapján..

A legtöbb érintett személy I. típusú, véraláfutást, krónikus fáradtságot és abnormálisan megnövekedett máj- és / vagy lépsejtet (hepatosplenomegalia) tapasztalhat..

A II. Típusú Gaucher-betegség újszülötteknél és csecsemőknél fordul elő, és neurológiai szövődmények jellemzik, amelyek magukban foglalhatják a nem kívánt izomgörcsöket, nyelési nehézséget és a korábban szerzett motoros képességek elvesztését..

A III. Típusú Gaucher-betegség az élet első évtizedében jelenik meg. A neurológiai szövődmények magukban foglalhatják a mentális romlást, az önkéntes mozgások koordinációjának hiányát és a karok, lábak vagy egész test izomgörcsét..

A Niemann-Pick-betegség típusai A / B, C1 és C2

A Niemann-Pick betegség a zsírok anyagcseréjével kapcsolatos örökletes betegségekből áll. Egyes típusok közös jellemzői közé tartozik a máj és a lép növekedése. Az A vagy C típusú Niemann-Pick-betegségben szenvedő gyermekek fokozatosan elvesztik a motoros készségeket, a táplálkozási nehézségeket, a progresszív tanulási nehézségeket és a rohamokat..

Fabry-betegség

A Fabry-betegség tünetei általában a korai gyermekkorban vagy serdülőkorban kezdődnek, de előfordulhatnak az élet második vagy harmadik évtizedéig..

Az első tünetek közé tartoznak a kezek és lábak súlyos égési fájdalma. Más korai tünetek közé tartozik az izzadság termelésének csökkenése, a meleg hőmérsékleteknél tapasztalható kellemetlenségek és a vöröses-sötétkék bőrkiütés megjelenése, különösen a csípő és a térd közötti területen..

Glikogén tárolási betegség II (Pompe-betegség)

Pompe-betegség későn kezdődik. A csecsemőformájú betegek a legsúlyosabban érintettek. Bár ezek a csecsemők általában normálisnak tűnnek a születéskor, a betegség az első két-három hónapon belül jelentkezik, gyorsan fejlődő izomgyengeséggel, csökkent izomtónussal (hypotonia) és egyfajta hipertrófiai kardiomiopátia néven ismert szívbetegséggel..

Gyakori a táplálkozási problémák és a légzési nehézségek. A juvenilis / felnőtt forma az első és a hetedik évtized között fokozatosan lassú izomgyengeség vagy légzési elégtelenség tünetei között fordul elő.. 

I. típusú gangliozidózis (Tay Sachs-betegség)

A Tay Sachs-betegség két fő formája: a klasszikus vagy a csecsemőforma és a késői megjelenés.

A Tay Sachs gyermekkori betegségben szenvedő betegeknél a tünetek általában először három és öt hónapos kor között jelentkeznek. Ezek magukban foglalhatják a táplálkozási problémákat, az általános gyengeséget (letargia) és a túlzott meglepő reflexet a hangos és hirtelen zajok hatására. A motor késedelme és a mentális romlás progresszív.

Azoknál a betegeknél, akik későn kezdődnek, a tünetek a serdülőkortól 30 évig bármikor megjelenhetnek. A csecsemőforma gyakran gyorsan fejlődik, ami jelentős mentális és fizikai romlást eredményez.

A Tay Sachs-kór egyik jellemző tünete, amely az esetek 90% -ában fordul elő, a vörös foltok kialakulása a szem hátulján. A késői megjelenésű Tay Sachs-betegség tünetei nagymértékben eltérőek. Ez a betegség sokkal lassabban halad, mint az infantilis forma.

II. Típusú gangliozidózis (Sandhoff-betegség)

A Sandhoff-betegség első tünetei általában három és hat hónapos kor között kezdődnek. A betegség klinikailag nem különbözik az I. típusú gangliozidózistól.

Metakromatikus leukodystrophia

Az első jelek és tünetek homályosak és fokozatosak lehetnek, ezért ezt a rendellenességet nehéz diagnosztizálni. A sétáló instabilitás gyakran az első megfigyelt tünet.

Esetenként a legkorábbi tünet az iskolai teljesítmény késedelme vagy romlása. Idővel a tünetek közé tartozik a szignifikáns spaszticitás, a rohamok és a mély mentális retardáció.

Mucopoliszacharidok tárolási betegségei (Hurler-kór és variánsok, A, B, C, D típusú, A és B típusú morquio-típusok, Maroteaux-Lamy és Sly-betegségek)

Ezeket a betegségeket a komplex szénhidrátok mucopoliszacharidokként történő normál lebomlása okozza. Ezeknek a betegségeknek vannak közös jellemzői, amelyek magukban foglalják a csontok és ízületek deformitásait, amelyek akadályozzák a mobilitást, és gyakran osteoarthritist, különösen nagy tömegű ízületeket okoznak..

Mindezek a betegségek, a Sanfilippo-kór kivételével, zavarják a növekedést, ami rövid termést okoz.

Schindler-betegség I. és II

A Schindler-féle I. típusú betegség a klasszikus forma, amely először a gyermekkorban jelenik meg. Úgy tűnik, hogy az érintett személyek normálisan fejlődnek mindaddig, amíg egy évesek, amikor elkezdenek elveszíteni a korábban szerzett készségeket, amelyek a fizikai és szellemi tevékenységek összehangolását igénylik..

A II. Típusú Schindler a felnőttek megjelenésének formája. A tünetek magukban foglalhatják a bőr szemölcsökhöz hasonló elszíneződési klaszterek kialakulását, az érintett területeken a bőrvörösséget okozó vérerek csoportjainak állandó kiterjesztését, az arc jellemzőinek relatív sűrűségét és az enyhe szellemi romlást.

Batten-betegség

Batten-betegség a progresszív neurológiai rendellenességek csoportjának fiatalkori formája, amelyet neuronális ceroid lipofuscinosisnak neveznek. Jellemzője az agyban lévő zsíranyag felhalmozódása, valamint az idegsejteket nem tartalmazó szövetekben.

A Batten-betegséget gyorsan látó látáskárosodás (optikai atrófia) és neurológiai rendellenességek jellemzik, amelyek nyolc éves korig kezdődhetnek. Ez főként az észak-európai skandináv származású családokban fordul elő, és a betegség az agyat érinti, és az intellektus és a neurológiai funkciók romlását okozhatja..

Érintett népesség

Csoportként úgy véljük, hogy a lizoszomális tárolási megbetegedések becsült gyakorisága megközelítőleg egy az 5000 élő születésből. Bár az egyes betegségek ritkák, a csoport egésze sok embert érint világszerte.

Néhány betegség bizonyos populációkban nagyobb gyakorisággal rendelkezik. Például Gaucher és Tay-Sachs betegségei gyakoribbak az Ashkenazi zsidó lakosság körében. Ismert, hogy a Hurler-szindrómához kapcsolódó mutáció gyakrabban fordul elő a skandináv és az orosz népek között.

diagnózis

A prenatális diagnózis minden lizoszómális tárolási zavar esetén lehetséges. A lizoszómális tárolási betegségek korai felismerése, akár születés előtt, akár a lehető leghamarabb, fontos, mert ha rendelkezésre állnak terápiák, akár a betegség, akár a kapcsolódó tünetek tekintetében, jelentősen korlátozhatják a hosszú távú kurzust és a betegség hatása.

referenciák

1. Biológia-Online. (2008). Lizoszóma. 6-2-2017, a Biology-Online.org weboldalról: biology-online.org.
2. A Rockefeller Egyetemi Kórház. (2004). "Cellák feltárása centrifugával": A lizoszóma felfedezése. A Rockefeller Egyetemen. Honlap: centennial.rucares.org.
3. A British Cell of Biology. (2016). Lizoszóma. 6-2-2017, a BSCB honlapjáról: bscb.org.
4. Jain, K. (2016). 8 A lizoszómák fő funkciói. 6-2-2017, a BiologyDiscussion.com weboldalról: biologydiscussion.com.
5. Clark, J. (2003). Lizoszomális tárolási zavarok. 6-2-2017, NORD - Ritka Betegségek Országos Szervezete honlapja: rarediseases.org.
6. Fawcett, W. (1981). A sejtek. 6-2-2017, az ascb.org webhelyről: ascb.org.
7. Susuki, K. (2016). Lizoszomális betegség. 7-2-2017, a Nemzeti Biotechnológiai Információs Központ honlapjáról: ncbi.nlm.nih.gov.
8. TutorVista (2017). A lizoszómák működése. 7-2-2017, a TutorVista.com weboldalról: ncbi.nlm.nih.gov.
9. Természetoktatás. (2014). Endoplazmatikus retikulum, Golgi készülékek és lizoszómák. 7-2-2017, a természet.com oldalról: nature.com.