Lizosomų funkcijos, tipai ir ligos

The lizosomos jie yra membraninės dalelės, esančios tarp mitochondrijų ir mikrosomų, kurių sudėtyje yra daug virškinimo fermentų (maždaug 50), daugiausia naudojami pernelyg didelio ar nusidėvėjusio organelio, maisto dalelių ir virusų ar bakterijų virškinimui ir pašalinimui..

Naudojant daugiau kalbų, galima sakyti, kad lizosomos yra panašios į ląstelės skrandį.

Lizosomas supa membrana, sudaryta iš fosfolipidų, kurie atskiria lizosomų vidų nuo išorinės membranos aplinkos. Fosfolipidai yra tos pačios ląstelių molekulės, kurios sudaro ląstelių membraną, supančią visą ląstelę. Lizosomos yra nuo 0,1 iki 1,2 mikrometrų dydžio.

Jo specifinės funkcijos:

• makromolekulių virškinimą iš fagocitozės, endocitozės ir autofagijos.
• bakterijų ir kitų atliekų medžiagų virškinimą.
• plazmos membranos pažeidimų, veikiančių kaip membranos pleistras, taisymas. 
• ir apoptozė.

Jie dažnai vadinami „savižudžių maišais“ dėl jų vaidmens autolizėje.

Lizosomų atradimas

Lizosomas 1950-aisiais atrado Belgijos citologas ir biochemikas Christian René de Duve. De Duve 1974 m. Gavo Nobelio medicinos premijos dalį už atradimą lizosomomis ir kitais organeliais, vadinamais peroksisomais..

„De Duve“ biocheminiais metodais atrado lizosomų ir naudojo elektronų mikroskopiją. Šis pagrindinis atradimas leido suprasti keletą paveldimų sutrikimų, kuriuos sukelia defektiniai lizosomų baltymai, įskaitant Tay-Sach liga ir Gošė liga.

Tipai

Naujausi tyrimai rodo, kad yra dviejų tipų lizosomų: sekrecinės ir įprastinės lizosomos.

Lizosomų sekretoriai

Sekrecinės lizosomos randamos, bet ne išimtinai, skirtingose ​​imuninės sistemos ląstelėse, tokiose kaip T limfocitai, gauti iš kraujo ląstelių linijos.

Sekretorinės lizosomos yra įprastinių lizosomų ir sekrecinių granulių derinys. Jie skiriasi nuo įprastinių lizosomų, nes juose yra konkretus ląstelės, kurioje jie gyvena, sekrecijos produktas.

Pavyzdžiui, T limfocituose yra sekrecinių preparatų (perforino ir granzimų), kurie gali užkrėsti ir užkrėstas, ir naviko ląsteles..

Sekrecinės lizosomos "kombinuotos ląstelės" taip pat turi hidrolazių, membraninių baltymų ir reguliuojančių paprastųjų lizosomų pH. Ši reguliavimo funkcija palaiko rūgštinę aplinką, kurioje sekrecijos produktai yra neveikli.

Brandžios sekrecijos lizosomos perkelia citoplazmą į plazmos membraną. Čia jie laikomi laukimo režimu, kai „galvos“ galingos sekos yra neaktyvios, bet pasirengusios.

Kai T limfocitų ląstelė puikiai sutelkta į tikslinę ląstelę, sekrecija „sukelia“, o aplinkos ir cheminiai pokyčiai, įskaitant pH, aktyvuoja sekrecijas prieš blokuojant tikslą.

Visa tai daroma tiksliai kontroliuojant vietą ir laiką, siekiant ne tik padidinti poveikį tikslui, bet ir sumažinti grėsmę kaimyninėms draugiškoms ląstelėms.

Genetiškai kontroliuojami sekreto lizosomų sutrikimai gali sutrikdyti trombocitų sintezę, imunodeficito ir hipopigmentacijos tipą..

Įprastinės lizosomos

Lizosomos gyvena ląstelėje kaip daugkartinio naudojimo organeliai ir, kai vyksta ląstelių dalijimasis, kiekviena dukra ląstelė gauna lizosomų seriją. Manoma, kad cheminių medžiagų deponavimą lizosomoje gali „papildyti“ „Golgi“ aparatų reikmenys.

Cheminės medžiagos gaminamos endoplazminiame tinklelyje, modifikuotos Golgi aparate ir gabenamos į lizosomas vezikulėse. Modifikacija Golgi aparate apima „tikslinį ženklinimą“ molekuliniu lygiu, kuris užtikrina, kad vezikulė būtų tiekiama į lizosomą, o ne į plazmos membraną ar kitur.

"Etiketė" grąžinama Golgi aparatui pakartotiniam naudojimui. 3 skirtingų šaltinių medžiagai reikia išmontuoti ir perdirbti. Dviejų iš šių šaltinių substratai patenka į kamerą iš išorės, o trečiasis - iš vidaus.

Iš išorės ląstelės, endocitozės procesas, įskaitant pinocitozę, leidžia skysčius ir mažas daleles, susidarančias plazminėje membranoje mažų ertmių, padengtų proteinais. Šie sandarikliai, kol jie suformuoja baltymus padengtus pūslelius.

Kiekviena pūslelė tampa „ankstyvuoju endosomu“ ir tada „vėlyvuoju endosomu“. Taip pat iš išorės, fagocitozė (ląstelių šėrimas) duoda palyginti didelių dalelių (paprastai 250 nm), įskaitant bakterijas ir ląstelių šiukšles.

Fagocitozę gali atlikti "paprastos ląstelės", bet daugiausia atlieka makrofagai, kuriuose ląstelėje gali būti iki 1000 lizosomų. Fagocitozės struktūrą vadina phagosome. Iš ląstelės viduje autofagosomos yra atsakingos už organelių, pvz., Mitochondrijų ir ribosomų, pašalinimą.

Lizosomų funkcijos

Pagrindinės lizosomų funkcijos yra:

Intracelinis virškinimas

Žodis lysosome kyla iš „lygaus“ (lytinio ar virškinimo) ir „soma“ (kūno). Pinocitinės vakuolės, susidariusios dėl skysčio absorbcijos ląstelių vakuoluose arba fagocituose (susidariusios dėl kietų dalelių absorbcijos ląstelėje), baltymų medžiagą transportuoja į lizosominį regioną.

Šie baltymai gali patirti virškinimą ląstelėje dėl endocitozės. Endocitozė apima fagocitozės, pinocitozės ir mikropinocitozės procesus.

Fagocitozė ir pinocitozė yra aktyvūs mechanizmai, kuriuose ląstelė turi veikti energijai. Fagocitozės metu dėl leukocitų, deguonies suvartojimas, gliukozės įsisavinimas ir glikogeno skilimas žymiai padidėja.

Endocitozės metu vyksta periferinės citoplazmos aktino ir mikozio mikrofilmų susitraukimas. Tai sukelia plazmos membraną invaginuoti ir formuoti endocitinę vakuolę. Prarijus daleles, uždengtas membranose, gautose iš plazmos membranos ir formuojančios vakuolius, kartais yra ląstelių fagosomų.

Įvedus didelę dalelę ar kūną į ląstelę endocitozės ir fagosomo susidarymo, fagosomos ir lizosomos membranos gali sujungti į vieną didelę vakuolę..

Šiame vakuume lizosominiai fermentai pradeda svetimkūnio virškinimo procesą. Iš pradžių lizosomas, žinomas kaip pirminis lizosomas, yra fermento kompleksas neaktyvioje būsenoje, bet susiliejus su fagosomu, jis gamina antrinę lizosomą su skirtinga morfologija ir aktyviais fermentais..

Po fermentinio virškinimo virškinama medžiaga difuzija į ląstelės hialoplazmą. Kai kurios medžiagos gali likti padidinto lizosomo vakuume. Šis likutinis vakuolas yra liekamasis kūnas, nes jame yra virškinimo proceso likučių.

Be bado taip pat lizosomomis kaupiami saugomi maisto produktai, ty baltymai, lipidai ir glikogenas iš citoplazmos ir užtikrinama ląstelei reikalinga energija. Baltymų virškinimas paprastai baigiasi dipeptido lygiu, kuris gali prasiskverbti pro membraną ir tada virškinti į aminorūgštis.

Intracelulinių medžiagų ar autofagijos virškinimas

Daugeliui ląstelių komponentų, pvz., Mitochondrijų, lizosomų sistema nuolat pašalina iš ląstelės. Citoplazminiai organeliai yra apsupti sklandaus endoplazminio tinklelio membranomis, sudarančiomis vakuolius, o lizosominiai fermentai išsiskiria autofaginiuose vakuoluose, o organeliai yra suardomi.

Autofagija yra bendra eukariotinių ląstelių savybė. Tai susiję su ląstelių komponentų atnaujinimu.

Mitochondrijų ar kitų ląstelių struktūrų virškinimas suteikia šiems ląstelėms energijos šaltinį. Po ląstelių struktūros virškinimo autofaginės vakuolės gali tapti liekanomis. 

Jie turi vaidmenį metamorfozėje

Pastaruoju metu lizosomo vaidmuo buvo aptiktas varlės metamorfozėje. Varlių erškėčių uodegos išnykimas yra dėl lizosominio aktyvumo (lizosomose esančių katepinų poveikis)..

Jie padeda baltymų sintezei

Mokslininkai Novikoff ir Essner (1960) pasiūlė galimą lizosomų vaidmenį baltymų sintezėje. Kai kurių paukščių kepenyse ir kasoje lizosomos pasirodo esančios aktyvesnės ir išsivysčiusios, o tai rodo galimą ryšį su ląstelių metabolizmu..

Jie padeda tręšti

Tręšimo metu spermos galva išskiria kai kuriuos lizosomų fermentus, kurie padeda įsiskverbti į spermatozoidus kiaušintakio viduje..

Acrosome sudėtyje yra proteazės ir hialuronidazės bei gausios rūgšties fosfatazės. Hialuronidazė, disperguota ląstelėse aplink oocitą ir proteazę, suyra zona pellucida ir sudaro kanalą, per kurį spermatinis branduolys įsiskverbia.

Jis vaidina osteogenezę

Buvo teigiama, kad kaulų ląstelių susidarymas ir jų sunaikinimas priklauso nuo lizosominio aktyvumo. Panašiai ląstelių senėjimas ir partenogenetinis vystymasis yra susiję su lizosomų aktyvumu.

Osteoklastai (daugiasluoksnės ląstelės), pašalinantys kaulus, tai daro atleidžiant lizosominius fermentus, kurie degraduoja organinę matricą. Šį procesą aktyvuoja parathormonas.

Lizosomų malformacija

Lizosomų sutrikimas gali sukelti ligas. Pavyzdžiui, kai lizosomų absorbuotas glikogenas nėra virškinamas, atsiranda Pompe liga.

Lizosomų plyšimas odos ląstelėse, veikiamose tiesioginių saulės spindulių, sukelia patologinius pokyčius po saulės nudegimo. Šių lizosomų išsiskiriantys fermentai sunaikina epidermio ląsteles, sukelia pūslelius ir po to išsiskiria epidermio sluoksnis..

Kremzlės ir kaulų audinių autolizė

Perteklinis vitaminas A sukelia apsinuodijimą ląstelėmis. Jis nutraukia lizosomų membraną, sukelia ląstelių fermentų išsiskyrimą ir sukelia autolizę kremzlės ir kaulų audiniuose..

Lizosomų ligos

Gaucher I, II ir III tipų ligos

Gošė liga yra labiausiai paplitęs lizosomų saugojimo sutrikimo tipas. Mokslininkai nustatė tris skirtingus Gošė ligos tipus, pagrįstus (II tipo ir II tipo) neurologinių komplikacijų nebuvimu (I tipo) arba buvimu ir mastu..

Dauguma paveiktų asmenų yra I tipo, gali atsirasti mėlynės, lėtinis nuovargis ir neįprastai padidėjęs kepenys ir (arba) blužnis (hepatosplenomegalija)..

II tipo Gošė liga pasireiškia naujagimiams ir kūdikiams, o joms būdingos neurologinės komplikacijos, kurios gali apimti priverstinius raumenų spazmus, rijimo sunkumus ir anksčiau įgytų motorinių įgūdžių praradimą..

III tipo Gošė liga pasireiškia per pirmąjį gyvenimo dešimtmetį. Neurologinės komplikacijos gali apimti psichinį pablogėjimą, nesugebėjimą koordinuoti savanoriškų judesių ir raumenų spazmų rankose, kojose ar viso kūno..

Niemann-Pick ligos tipai A / B, C1 ir C2

Niemann-Pick liga susideda iš paveldėtų sutrikimų, susijusių su riebalų metabolizmu. Kai kurios visų tipų savybės yra kepenų ir blužnies padidėjimas. Vaikams, sergantiems A arba C tipo Niemann-Pick liga, taip pat atsiranda laipsniškas motorinių įgūdžių, maitinimo sunkumų, progresuojančių mokymosi sunkumų ir traukulių praradimas..

Fabry liga

Fabry ligos simptomai dažniausiai prasideda ankstyvoje vaikystėje ar paauglystėje, tačiau gali pasireikšti ne anksčiau kaip antrąjį ar trečiąjį gyvenimo dešimtmetį.

Pirmuosius simptomus sudaro sunkūs degimo skausmai rankose ir kojose. Kiti ankstyvieji požymiai gali būti prakaito gamybos sumažėjimas, diskomfortas patiriant šiltas temperatūras ir rausvos iki tamsiai mėlynos odos išbėrimas, ypač tarp klubų ir kelių..

Glikogeno saugojimo liga II (Pompe liga)

Pompe liga pasireiškia pavėluotai. Pacientai, kuriems yra kūdikių forma, yra labiausiai paveikti. Nors šie kūdikiai paprastai gimsta normaliai, liga pasireiškia per pirmuosius du – tris mėnesius, sparčiai progresuojanti raumenų silpnumas, sumažėjęs raumenų tonusas (hipotonija) ir širdies liga, vadinama hipertrofine kardiomiopatija..

Maitinimo problemos ir kvėpavimo sunkumai yra dažni. Nepilnamečių / suaugusiųjų forma atsiranda tarp pirmojo ir septintojo dešimtmečių, nes tai yra laipsniškai lėtas raumenų silpnumas arba kvėpavimo nepakankamumo simptomai.. 

I tipo gangliozidozė (Tay Sachs liga)

Yra dvi pagrindinės Tay Sachs ligos formos: klasikinė arba kūdikių forma ir vėlyva pradžia.

Asmenims, sergantiems Tay Sachs vaikystės liga, simptomai paprastai pasireiškia pirmą kartą nuo trijų iki penkių mėnesių amžiaus. Tai gali būti maitinimo problemos, bendras silpnumas (letargija) ir pernelyg didelis priešpriešinis refleksas, reaguojant į garsų ir staigius triukšmus. Motoriniai vėlavimai ir psichikos pablogėjimas yra progresyvūs.

Pavėluotai atsiradusiems asmenims simptomai gali pasireikšti bet kuriuo metu nuo paauglystės iki 30 metų. Infantilinė forma dažnai sparčiai progresuoja, todėl labai pablogėja psichinė ir fizinė būklė.

Tipiškas Tay Sachs ligos požymis, atsirandantis 90 proc. Atvejų, yra raudonų dėmių atsiradimas akių gale. Vėlyvos pradžios Tay Sachs ligos simptomai labai skiriasi. Šis sutrikimas progresuoja daug lėčiau nei infantilinė forma.

II tipo gangliozidozė (Sandhoffo liga)

Pirmieji Sandhoffo ligos simptomai paprastai prasideda nuo trijų iki šešių mėnesių amžiaus. Liga yra kliniškai neatskiriama nuo I tipo gangliozidozės.

Metachromatinė leukodistrofija

Pirmieji požymiai ir simptomai gali būti neaiškūs ir laipsniški, todėl šį sutrikimą sunku diagnozuoti. Vaikščiojimo nestabilumas dažnai yra pirmasis pastebėtas simptomas.

Kartais anksčiausias požymis yra mokyklos veiklos v ÷ lavimas ar blog ÷ jimas. Laikui bėgant simptomai gali būti žymūs spazmas, traukuliai ir gilus protinis atsilikimas.

Mucopolysacharidų (Hurlerio liga ir A, B, C, D, A ir B tipų, Maroteaux-Lamy ir Sly ligos) saugojimo ligos

Šias ligas sukelia normalių kompleksinių angliavandenių, vadinamų mukopolisacharidais, suskirstymas. Šios ligos turi tam tikrų bendrų savybių, tarp kurių yra kaulų ir sąnarių deformacijos, trukdančios judumui ir dažnai sukelia osteoartritą, ypač didelius sąnarius, kurie palaiko svorį..

Visos šios ligos, išskyrus Sanfilippo ligą, trukdo augimui, sukelia trumpą augimą.

Schindlerio liga, I ir II tipai

Schindlerio I tipo liga yra klasikinė forma, kuri pirmą kartą pasirodo vaikystėje. Atrodo, kad paveikti asmenys paprastai vystosi iki vienerių metų amžiaus, kai jie pradeda prarasti anksčiau įgytus įgūdžius, kuriems reikia koordinuoti fizinę ir psichinę veiklą..

II tipo Schindler yra išvaizda suaugusiems. Simptomai gali apimti spalvos pakitimus, panašius į karpas ant odos, nuolatinį kraujagyslių grupių išplitimą, kuris sukelia odos paraudimą paveiktose vietose, santykinį veido bruožų sutirštėjimą ir lengvas intelektinės būklės pablogėjimą..

Batten liga

„Batten“ liga yra progresuojančių neurologinių sutrikimų grupės, vadinamos neuroniniu ceroid lipofuscinosis, jauniklių forma. Jam būdingas riebalinės medžiagos kaupimasis smegenyse, taip pat audiniuose, kuriuose nėra nervų ląstelių.

Batteno liga pasižymi sparčiai progresuojančiu regėjimo nepakankamumu (optiniu atrofija) ir neurologiniais sutrikimais, kurie gali prasidėti prieš aštuonerius metus. Tai daugiausia skandinaviškos kilmės iš Šiaurės Europos šeimų, o sutrikimas paveikia smegenis ir gali pažeisti intelektą ir neurologines funkcijas..

Susiję gyventojai

Manoma, kad lizosomų saugojimo ligų dažnumas yra maždaug vienas iš 5 000 gyvų gimimų. Nors atskiros ligos yra retos, visa grupė veikia daugelį žmonių visame pasaulyje.

Kai kurios ligos dažniau pasireiškia tam tikrose populiacijose. Pavyzdžiui, Gaucherio ir Tay-Sacho ligos dažniau pasitaiko tarp Ashkenazi žydų. Yra žinoma, kad su Hurlerio sindromu susijusi mutacija dažniau pasitaiko tarp Skandinavijos ir Rusijos tautų.

Diagnozė

Prenatalinė diagnozė yra įmanoma visiems lizosomų saugojimo sutrikimams. Ankstyvas lizosomų saugojimo ligų nustatymas prieš gimimą arba kuo greičiau yra svarbus, nes, kai yra gydymo būdų, susijusių su pačia liga arba dėl susijusių simptomų, jie gali žymiai apriboti ilgalaikį gydymą ligos poveikį.

Nuorodos

1. Biologija-Online. (2008). Lizosomas 6-2-2017, iš Biology-Online.org Interneto svetainė: biology-online.org.
2. Rokfelerio universiteto ligoninė. (2004). „Ląstelių tyrimas su centrifuga“: Lizosomo atradimas. 6-2-2017 m., Iš Rockefeller universiteto. Tinklalapis: centennial.rucares.org.
3. Britų ląstelių biologijos draugija. (2016). Lizosomas 6-2-2017 m., Iš BSCB svetainės: bscb.org.
4. Jain, K. (2016). 8 pagrindinės lizosomų funkcijos. 6-2-2017 m., Iš BiologyDiscussion.com Interneto svetainė: biologydiscussion.com.
5. Clark, J. (2003). Lizosomų saugojimo sutrikimai. 6–2017 m., NORD - Nacionalinė retųjų sutrikimų organizacija Svetainė: rarediseases.org.
6. Fawcett, W. (1981). Ląstelės. 6-2-2017, iš ascb.org Interneto svetainė: ascb.org.
7. Susuki, K. (2016). Lizosomų liga. 7-2-2017 m. Iš Nacionalinės biotechnologijos informacijos centro Tinklalapis: ncbi.nlm.nih.gov.
8. TutorVista (2017). Lizosomų funkcija. 7-2-2017 m., Iš TutorVista.com Interneto svetainė: ncbi.nlm.nih.gov.
9. Gamtos mokymas. (2014). Endoplazminis retikulitas, Golgi aparatas ir lizosomos. 7-2-2017 m. Iš gamtos.com Svetainė: nature.com.