Funcțiile, tipurile și bolile lizozomilor

lizozomi Particulele membranoase sunt situate între mitocondrii și microzomi care conțin o gamă largă de enzime digestive (aproximativ 50), utilizat în principal pentru digestie și eliminarea organite excesive sau uzate, particule alimentare si bacterii sau virusuri.

Folosind un termen mai colocvial, se poate spune că lizozomii sunt ca stomacul celulei.

Lizozomii sunt înconjurați de o membrană compusă din fosfolipide care separă interiorul lizozomilor de mediul exterior al membranei. Fosfolipidele sunt aceleași molecule celulare care formează membrana celulară care înconjoară întreaga celulă. Lizozomii variază în mărime de la 0,1 la 1,2 microni.

Funcțiile sale specifice includ:

• digestia macromoleculelor din fagocitoză, endocitoză și autofagie.
• digestia bacteriilor și a altor deșeuri.
• repararea deteriorării membranei plasmatice care acționează ca un plasture membranar.
• și apoptoza.

Acestea sunt deseori denumite "saculete suicidare" din cauza rolului lor în autoliza.

Descoperirea lizozomilor

Lizozomii au fost descoperiți de citologul și biochimistul belgian Christian René de Duve în anii '50. De Duve a obținut o parte din Premiul Nobel pentru Medicină în 1974 pentru descoperirea lizozomilor și a altor organele cunoscute ca peroxizomi.

De Duve a descoperit lizozomii prin metode biochimice și prin utilizarea microscopiei electronice. Această descoperire de bază a condus la înțelegerea actuală a mai multor tulburări moștenite cauzate de proteine ​​lizozomale defecte, inclusiv boala Tay-Sach și boala Gaucher.

tip

Studiile recente sugerează că există două tipuri de lizozomi: lizozomii secretori și convenționali.

Secretorii de lizozomi

lizozomii secretorii sunt, dar nu exclusiv, în diferite celule ale sistemului imunitar, cum ar fi derivate din linia de celule hematopoietice limfocite T sistem.

Lizozomii secretori sunt o combinație de lizozomi convenționali și granule secretoare. Ele diferă de lizozomii convenționali prin faptul că conțin produsul specific secretor al celulei în care locuiesc.

T limfocitele T, de exemplu, conțin produse secretoare (perforină și granmiame) care pot ataca atât celulele infectate cât și cele tumorale.

"Celulele combinate" ale lizozomului secretor conțin, de asemenea, hidrolazele, proteinele membranare și au ușurința de reglare a pH-ului lizozomilor convenționali. Această funcție de reglementare menține un mediu acid în care produsele secretoare sunt menținute într-o formă inactivă.

Lizozomii secretori maturi se deplasează în interiorul citoplasmei până la membrana plasmatică. Aici sunt păstrate în modul standby cu secreții puternice de "focoase" inactive, dar gata.

Când limfocitele de celule T este perfect axat pe celula țintă, descărcarea este „concediat“ și schimbările de mediu și chimice, inclusiv pH-ul, activat secrețiilor înaintea blocului țintă.

Toate acestea se fac cu un control precis al localizării și al sincronizării nu numai pentru a maximiza efectul asupra țintei, dar și pentru a minimiza daunele colaterale ale celulelor prietenoase din vecinătate.

Tulburările controlate genetic ale lizozomilor secretori pot duce la sinteza plachetară afectată, un tip de imunodeficiență și hipopigmentare.

Lizozomi convenționali

Lizozomii locuiesc în celulă ca organele reutilizabile și, atunci când are loc diviziunea celulară, fiecare celulă fiică primește o serie de lizozomi. Se crede că depunerea de substanțe chimice în lizozom poate fi "reumplută" de către aparatele aparatului Golgi.

Produsele chimice sunt fabricate în reticulul endoplasmatic, modificate în aparatul Golgi și transportate la lizozomii din vezicule. Modificarea în aparatul Golgi include o "etichetare țintă" la un nivel molecular care asigură faptul că vezicula este transmisă la un lizozom și nu la membrana plasmatică sau în altă parte.

"Eticheta" este returnată la aparatul Golgi pentru refolosire. Materialul din 3 surse diferite necesită dezasamblare și reciclare. Substraturile a două dintre aceste surse intră în celulă din exterior, iar cea de-a treia provine din interior.

Din afara celulei, endocitoză, pinocitoză inclusiv admite particulele de fluid și mici prin formarea în membrana plasmatică a cavităților mici de proteine ​​acoperite. Se sigilează pentru a forma vezicule acoperite cu proteine.

Fiecare vezicul devine un "endosom timpuriu" și apoi un "endosom târziu". De asemenea, în afara celulei, fagocitoza (alimentarea celulară) aduce particule relativ mari (de obicei de 250 nm), inclusiv bacterii și resturi celulare.

Fagocitoza poate fi efectuată prin "celule obișnuite", dar este efectuată în principal prin macrofage care pot conține până la 1.000 lizozomi per celulă. Structura rezultată a fagocitozei se numește fagozom.Din interiorul celulei, autofagozomii sunt responsabili pentru îndepărtarea organelilor, cum ar fi mitocondriile și ribozomii.

Funcțiile lizozomilor

Principalele funcții ale lizozomilor sunt:

Digestia intracelulară

Cuvântul lizozom derivă din "netedă" (litice sau digestive) și "soma" (corp). Vacuole pinocytotic, formate ca urmare a absorbției substanței fluid în celulă sau fagocitare vacuolelor (formate prin absorbtia particulelor solide in celula), transporta materialul regiunii de proteine ​​lizozomale.

Aceste proteine ​​pot suferi digestie în interiorul celulei ca urmare a endocitozei. Endocitoza include procesele de fagocitoză, pinocitoză și micropinocitoză.

Fagocitoza și pinocitoza sunt mecanisme active în care celulele au nevoie de energie pentru a funcționa. În timpul fagocitozelor de către leucocite, absorbția oxigenului, absorbția glucozei și defalcarea glicogenului crește semnificativ.

În endocitoză, apare contracția microfilamentelor actinice și myosin prezente în citoplasma periferică. Acest lucru face ca membrana plasmatică să se invagneze și să formeze vacuolul endocitar. Particulele injectate, închise în membranele derivate din membrana plasmatică și care formează vacuole, sunt uneori fagozomi celulari.

După intrarea unei particule sau organism mare în celulă prin endocitoză și formarea unei membrane phagosome phagosome și lizozomi pot fuziona pentru a forma o singură vacuolă mare.

În acest vacuol, enzimele lizozomale încep procesul de digestie a materialului străin. Inițial Lizozom, cunoscut sub numele de lizozomi primar, conține enzima complexă într-o stare inactivă, dar după fuziunea cu phagosome produce un lizozomi secundar cu o morfologie diferită și enzime active.

După digestia enzimatică, materialul digerat difuzează în hialoplasma celulei. Unele materiale pot rămâne în vacuolul lizozomului mărit. Acest vacuol rezidual este corpul rezidual, deoarece conține restul procesului digestiv.

De asemenea, în timpul foametei, lizozomii digeră materialele alimentare stocate, adică proteine, lipide și glicogen din citoplasmă și furnizează energia necesară celulei. Digestia proteinelor se termină, de obicei, la nivelul dipeptidei, care poate trece prin membrană și apoi se digeră în aminoacizi.

Digestia substanțelor intracelulare sau autofagia

Multe componente celulare, cum ar fi mitocondriile, sunt îndepărtate constant din celulă prin sistemul lizozomial. organite citoplasmatice sunt înconjurate de membrane netede reticulului endoplasmatic, vacuole de formare, atunci enzimele lizozomale sunt evacuate în vacuole autofagie si organite sunt digerate.

Autofagia este o proprietate generală a celulelor eucariote. Acestea sunt legate de reînnoirea componentelor celulare.

Digestia mitocondriilor sau a altor structuri celulare oferă o sursă de energie pentru aceste celule. După digestia structurii celulare, vacuolele autofagice pot deveni corpuri reziduale.

Ele au un rol în metamorfoza

Recent, rolul lizozomului a fost descoperit în metamorfoza broaștei. Dispariția cozii larva broasca mormoloc se datorează activității lizozomale (catepsine acțiune prezente în lizozomi).

Ele ajută la sinteza proteinelor

Oamenii de știință Novikoff și Essner (1960) au sugerat rolul posibil al lizozomilor în sinteza proteinelor. În ficat și pancreasul unor păsări, lizozomii par a fi mai activi și mai evoluați, arătând o posibilă relație cu metabolismul celular.

Ele ajuta la fertilizare

În timpul fertilizării, capul spermei secretă unele enzime lizozomale care ajută la penetrarea spermatozoizilor în stratul vitelline al ovulei.

Acrozomul conține protează și hialuronidază și fosfatază acidă abundentă. Hialuronidaza dispersată în celulele din jurul oocitului și proteaza digeră zona pellucida făcând un canal prin care nucleul spermei penetrează.

Are un rol în osteogeneză

S-a susținut că formarea celulelor osoase și distrugerea acestora depind de activitatea lizozomală. În mod similar, îmbătrânirea celulară și dezvoltarea parthenogenetică sunt legate de activitatea lizozomilor.

Osteoclastele (celule multinucleate) care îndepărtează osul, fac acest lucru prin eliberarea enzimelor lizozomale care degradează matricea organică. Acest proces este activat de hormonul paratiroidian.

Malformația lizozomilor

O defecțiune a lizozomilor poate duce la boli. De exemplu, când glicogenul absorbit de lizozomi nu este digerat, apare boala Pompe.

Ruptura de lizozomi în celulele pielii expuse la lumina directă a soarelui duce la modificări patologice după arsurile solare.Enzimele eliberate de aceste lizozomi distrug celulele epidermei, provocând blistere și apoi apare o detașare a unui strat de epidermă.

Autoliza cartilajului și a țesutului osos

Excesul de vitamina A provoacă otrăvirea celulară. Aceasta întrerupe membrana lizozomală, provocând eliberarea de enzime în celulă și determinând autoliza în cartilaj și țesutul osos.

Lizozomale

Boli de tip Gaucher I, II și III

Boala Gaucher este cel mai frecvent tip de tulburare de stocare lizozomală. Cercetătorii au identificat trei tipuri diferite de boala Gaucher bazate pe absența (tip I) sau prezența și amploarea (tipurile II și III) complicații neurologice.

cele mai multe persoane afectate au de tip I, pot prezenta echimoze, oboseală cronică și ficatului și / sau splina marita anormal (hepatosplenomegalie).

Boala Gaucher de tip II apare la nou-născuți și sugari, și este caracterizat prin complicatii neurologice pot include spasme musculare involuntare, dificultăți la înghițire și pierderea de noi abilități motorii.

Boala Gaucher de tip III apare în prima decadă a vieții. Complicațiile neurologice pot include deteriorarea mentală, incapacitatea de a coordona mișcările voluntare și spasmele musculare ale brațelor, picioarelor sau întregului corp.

Tipuri de boală Niemann-Pick A / B, C1 și C2

Boala Niemann-Pick constă dintr-un grup de tulburări moștenite legate de metabolizarea grăsimilor. Unele caracteristici comune pentru toate tipurile includ mărirea ficatului și a splinei. Copiii cu boală Niemann-Pick, tip A sau C, au de asemenea o pierdere progresivă de abilități motorii, dificultăți de hrănire, dificultăți de învățare progresive și crize convulsive.

Boala Fabry

Simptomele bolii Fabry incepe de obicei in timpul copilariei sau adolescentei, dar nu pot aparea pana in a doua sau a treia decada a vietii.

Primele simptome includ episoade de durere severă de arsură la nivelul mâinilor și picioarelor. Alte semne timpurii pot include scăderea producției de sudoare, când temperaturile calde supărat și apariția unei erupții cutanate roșiatică la albastru inchis, mai ales în zona dintre solduri si genunchi sunt cu experiență.

Boala de stocare a glicogenului II (boala Pompe)

Boala Pompe are o formă de debut târziu. Pacienții cu formă infantilă sunt cel mai grav afectați. Cu toate că aceste copii apar adesea normala la nastere, boala apare în primele două-trei luni, cu slăbiciune musculară rapid progresiva, scaderea tonusului muscular (hipotonie) și un tip de boli de inima cunoscut sub numele de cardiomiopatie hipertrofică.

Problemele de alimentare și dificultățile de respirație sunt frecvente. Forma juvenilă / adult se produce între prima și a șaptea decadă ca o slăbire musculară progresivă lentă sau cu simptome de insuficiență respiratorie.

Gangliozidoza de tip I (boala Tay Sachs)

Există două forme principale ale bolii Tay Sachs: forma clasică sau infantilă și forma debutului târziu.

La persoanele cu boala Tay Sachs din copilărie, simptomele apar de obicei pentru prima dată între trei și cinci luni. Acestea pot include probleme de hrănire, slăbiciune generală (letargie) și un reflex exagerat de șoc în răspuns la zgomote puternice și puternice. Întârzierile motorii și deteriorarea psihică sunt progresive.

La persoanele cu formă de debut tardiv, simptomele pot apărea în orice moment, de la adolescență la 30 de ani. Forma infantilă progresează adesea rapid, ducând la o deteriorare semnificativă mentală și fizică.

Un simptom caracteristic al bolii Tay Sachs, care apare în 90% din cazuri, este dezvoltarea de pete roșii pe spatele ochilor. Simptomele bolii Tay Sachs cu debut târziu variază de la un caz la altul. Această tulburare progresează mult mai lent decât forma infantilă.

Gangliozidoza de tip II (boala Sandhoff)

Primele simptome ale maladiei Sandhoff încep de obicei între trei și șase luni. Boala este indistinguizabilă din punct de vedere clinic de gangliozidoza de tip I.

Leucodistrofie metachromatică

Primele semne și simptome pot fi vagi și treptate, astfel încât această tulburare este dificil de diagnosticat. Instabilitatea în timpul mersului este adesea primul simptom observat.

Ocazional, cel mai vechi simptom este întârzierea în dezvoltarea sau deteriorarea performanțelor școlare. În timp, simptomele pot include spasticitate marcată, convulsii și întârzierea mentală profundă.

boli de stocare a mucopolizaharidelor (boala Hurler și variante, de tip A, B, C, D, Morquio de tip A și B, boala Maroteaux-Lamy și Sly)

Aceste boli sunt cauzate de alterarea distrugerii normale a carbohidraților complexi cunoscuți sub denumirea de mucopolizaharide.Aceste boli au anumite caracteristici, inclusiv deformari osoase și a articulațiilor care interferează cu mobilitatea și adesea cauza osteoartritei, in special mari articulatii greutate purtatoare.

Toate aceste boli, cu excepția bolii Sanfilippo, interferează cu creșterea, provocând statură scurtă.

Bolile Schindler de tip I și II

Boala Schindler de tip I este forma clasică, care apare pentru prima dată în copilărie. Persoanele afectate par să se dezvolte în mod normal până când au un an, când încep să-și piardă abilitățile dobândite anterior, care necesită coordonarea activităților fizice și mentale.

Tipul II Schindler este forma de apariție la adulți. Simptomele pot include dezvoltarea de clustere de decolorarea pielii condiloame, cum ar fi, lărgirea permanentă a grupurilor de vaselor de sânge care provoacă înroșirea pielii în zonele afectate, înăsprire relativă de caracteristici faciale și insuficiență intelectuală ușoară.

Boala Batten

Boala Batten este forma juvenila a unui grup de tulburări neurologice progresive cunoscut sub numele de lipofuscinosis ceroid neuronale. Se caracterizează prin acumularea unei substanțe grase în creier, precum și în țesutul care nu conține celule nervoase.

Boala lui Batten este marcată de o eșec rapid de progresie a vederii (atrofie optică) și tulburări neurologice, care pot începe înainte de opt ani. Ea apare mai ales în familiile de origine scandinavă din nordul Europei și tulburarea afectează creierul și poate cauza deteriorarea intelectului și a funcțiilor neurologice.

Populația afectată

Ca grup, se crede că bolile de stocare lizozomale au o frecvență estimată de aproximativ unu din 5.000 de nașteri vii. Deși bolile individuale sunt rare, grupul în ansamblu afectează mulți oameni din întreaga lume.

Unele dintre aceste boli au o incidență mai mare la anumite populații. De exemplu, bolile lui Gaucher și Tay-Sachs sunt mai frecvente printre populația evreiască Ashkenazi. Se știe că o mutație asociată cu sindromul Hurler apare mai frecvent între popoarele scandinave și rusești.

diagnostic

Diagnosticul prenatal este posibil pentru toate tulburările de stocare lizozomale. depistarea precoce a bolilor lizozomale de stocare, fie înainte de naștere sau cât mai curând posibil, este important, deoarece, atunci când terapiile sunt disponibile, fie boala in sine sau simptome asociate, poate limita în mod semnificativ pe termen lung curs și impactul bolii.

referințe

1. Biologie-Online. (2008). Lizozom. 6-2-2017, de la Biology-Online.org Website: biology-online.org.
2. Spitalul Universității Rockefeller. (2004). "Explorarea celulelor cu o centrifugă": descoperirea lizozomului. 6-2-2017, de la Universitatea Rockefeller. Site-ul web: centennial.rucares.org.
3. Societatea britanică pentru biologie celulară. (2016). Lizozom. 6-2-2017, de pe site-ul BSCB: bscb.org.
4. Jain, K. (2016). 8 Funcții principale ale lizozomilor. 6-2-2017, de la BiologyDiscussion.com Website: biologydiscussion.com.
5. Clark, J. (2003). Tulburări de stocare a lizozomilor. 6-2-2017, de la NORD - Organizația Națională pentru Tulburări Rare Website: rarediseases.org.
6. Fawcett, W. (1981). Celulele. 6-2-2017, de la ascb.org Website: ascb.org.
7. Susuki, K. (2016). Lizozomale. 7-2-2017, de la Centrul National pentru Biotehnologie Information Website: ncbi.nlm.nih.gov.
8. TutorVista (2017). Funcția de lizozomi 7-2-2017, de la TutorVista.com Website: ncbi.nlm.nih.gov.
9. Educație în natură. (2014). Reticulul endoplasmic, Aparatul Golgi și Lizozomii. 7-2-2017, de la nature.com Website: nature.com.