Lizosomu funkcijas, veidi un slimības

The lizosomas tās ir membrānas daļiņas, kas atrodas starp mitohondrijām un mikrosomām, kas satur plašu gremošanas fermentu klāstu (aptuveni 50), ko izmanto galvenokārt pārmērīgu vai lietotu organelu, pārtikas daļiņu un vīrusu vai baktēriju sagremošanai un likvidēšanai..

Izmantojot vairāk sarunvalodu, varētu teikt, ka lizosomas ir līdzīgas šūnas kuņģim.

Lizosomas ieskauj membrāna, kas sastāv no fosfolipīdiem, kas atdala lizosomu iekšpusi no membrānas ārējās vides. Fosfolipīdi ir tādas pašas šūnu molekulas, kas veido šūnu membrānu, kas ieskauj visu šūnu. Lizosomi atšķiras no 0,1 līdz 1,2 mikrometriem.

Tās īpašās funkcijas ietver:

• makromolekulu sagremošanu no fagocitozes, endocitozes un autofagijas.
• baktēriju un citu atkritumu materiālu sagremošanu.
• plazmas membrānas bojājumu, kas darbojas kā membrānas plāksteris, labošana. 
• un apoptozi.

Tie bieži tiek saukti par "pašnāvību maisiņiem", ņemot vērā to lomu autolīzē.

Lizosomu atklāšana

1950. gados lizosomas atklāja Beļģijas citologs un bioķīmiķis Christian René de Duve. De Duve 1974. gadā ieguva daļu no Nobela prēmijas medicīnā, par atklāšanu lizosomām un citām organelēm, kas pazīstamas kā peroksisomi..

De Duve atklāja lizosomas ar bioķīmiskām metodēm un izmantojot elektronu mikroskopiju. Šis galvenais atklājums ir novedis pie pašreizējās izpratnes par vairākiem iedzimtiem traucējumiem, ko izraisa bojāti lizosomu proteīni, tostarp Tay-Sach slimība un Gošē slimība..

Veidi

Nesenie pētījumi liecina, ka ir divu veidu lizosomi: sekrēcijas un parastās lizosomas.

Lizosomu sekrēteri

Sekrēcijas lizosomi atrodami, bet ne tikai, dažādās imūnsistēmas šūnās, piemēram, T limfocītos, kas iegūti no asinsrades šūnu līnijas..

Sekretārie lizosomi ir tradicionālo lizosomu un sekrēciju granulu kombinācija. Tie atšķiras no parastajiem lizosomiem, jo ​​tie satur īpašo šūnu sekrēciju, kurā tie atrodas.

Piemēram, T limfocīti satur sekrēcijas produktus (perforīnu un granzīmus), kas var uzbrukt gan inficētām, gan audzēja šūnām..

Sekrētā lizosoma "kombinētās šūnas" satur arī hidrolāzes, membrānas proteīnus un regulējošo vieglumu parasto lizosomu pH. Šī reglamentējošā funkcija saglabā skābu vidi, kurā sekrēcijas produkti tiek uzturēti neaktīvā formā.

Nobriedušās sekrēcijas lizosomas citoplazmā pārvietojas uz plazmas membrānu. Šeit tie tiek turēti gaidīšanas režīmā ar spēcīgiem "kaujas galviņu" izdalījumiem neaktīviem, bet gataviem.

Kad T limfocītu šūna ir pilnībā koncentrēta uz mērķa šūnu, sekrēcija tiek "aktivizēta", un vides un ķīmiskās izmaiņas, ieskaitot pH, aktivizē sekrēcijas pirms mērķa bloķēšanas..

Tas viss tiek darīts, precīzi kontrolējot atrašanās vietu un laiku, ne tikai, lai maksimāli palielinātu ietekmi uz mērķi, bet arī līdz minimumam samazinātu blakus bojājumus blakus esošajām draudzīgajām kamerām..

Sekundārā lizosomu ģenētiski kontrolēti traucējumi var izraisīt trombocītu sintēzes traucējumus, imūndeficīta un hipopigmentācijas veidu..

Parastie lizosomi

Lizosomi dzīvo šūnā kā atkārtoti izmantojami organeli un, kad notiek šūnu dalīšanās, katra meitas šūna saņem virkni lizosomu. Domājams, ka Golgi aparātu izejmateriālus var atkārtoti uzpildīt ķimikāliju lizosomā.

Ķimikālijas tiek ražotas endoplazmatiskā retikulā, modificētas Golgi aparātā un transportētas uz lizosomām vezikulās. Golgi aparāta modifikācija ietver "mērķa marķēšanu" molekulārā līmenī, kas nodrošina, ka vezikulas tiek nogādātas lizosomā, nevis plazmas membrānā vai citur.

"Etiķete" tiek atgriezta Golgi aparātam atkārtotai izmantošanai. Materiālam no 3 dažādiem avotiem ir nepieciešama demontāža un pārstrāde. Divu šo avotu substrāti iekļūst šūnā no ārpuses un trešais ir no iekšpuses.

No ārpuses šūnu endocitozes process, ieskaitot pinocitozi, uzņem šķidrumus un mazas daļiņas, veidojot plazmas membrānā mazus dobumus ar proteīniem. Šīs plombas tiek veidotas, līdz tās veidojas ar proteīniem.

Katra vezikula kļūst par "agrīnu endosomu" un pēc tam "vēlu endosomu". Arī ārpus šūnas, fagocitoze (šūnu barošana) rada salīdzinoši lielas daļiņas (parasti 250 nm), ieskaitot baktērijas un šūnu atliekas..

Fagocitozi var veikt "parastās šūnas", bet galvenokārt veic makrofāgi, kas vienā šūnā var saturēt līdz 1000 lizosomu. Iegūto fagocitozes struktūru sauc par fagosomu. No šūnas iekšpuses autofagosomas ir atbildīgas par organelu, piemēram, mitohondriju un ribosomu, izvadīšanu.

Lizosomu funkcijas

Lizosomu galvenās funkcijas ir:

Intracelulārā gremošana

Vārds lysosome rodas no "gludas" (lītisks vai gremošanas) un "soma" (ķermenis). Pinocītiskie vakuoli, kas veidojas šķidrās vielas uzsūkšanās rezultātā šūnu vakuolos vai fagocītos (ko veido cieto daļiņu absorbcija šūnā), proteīnmateriālu transportē uz lizosomu reģionu..

Šīs olbaltumvielas endocitozes rezultātā var noritēt šūnās. Endocitoze ietver fagocitozes, pinocitozes un mikropinocitozes procesus.

Fagocitoze un pinocitoze ir aktīvi mehānismi, kuros šūnai ir nepieciešama enerģija, lai darbotos. Leukocītu izraisītā fagocitozes laikā ievērojami palielinās skābekļa patēriņš, glikozes uzņemšana un glikogēna sadalīšanās..

Endocitozē notiek perifēro citoplazmā esošā aktīna un mikosfilamentu kontrakcija. Tas izraisa plazmas membrānas invagināciju un veido endocītisko vakuolu. Dažreiz šūnu fagosomas veido norītas daļiņas, kas atrodas plazmas membrānas membrānās un veido vakulus.

Pēc lielas daļiņas vai ķermeņa iekļūšanas šūnā ar endocitozi un fagosomas veidošanos, fagosomas un lizosomas membrānas var saplūst, veidojot vienu lielu vakuolu..

Šajā vakuolī lizosomu enzīmi sāk svešķermeņu sagremošanas procesu. Sākotnēji lizosome, kas pazīstama kā primārā lizosoma, satur enzīmu kompleksu neaktīvā stāvoklī, bet pēc saplūšanas ar fagosomu tā rada sekundāru lizosomu ar atšķirīgu morfoloģiju un aktīviem enzīmiem..

Pēc fermentatīvas fermentācijas sagremoto materiālu izkliedē šūnas hialoplazmā. Daži materiāli var palikt paplašinātās lizosomas vakuolī. Šis atlikušais vakuols ir atlikušais ķermenis, jo tas satur gremošanas procesa atlikumu.

Arī bada laikā lizosomas sagremo uzglabātos pārtikas materiālus, ti, proteīnus, lipīdus un glikogēnu no citoplazmas un nodrošina enerģiju, kas nepieciešama šūnai. Olbaltumvielu sagremošana parasti beidzas ar dipeptīda līmeni, kas var šķērsot membrānu un pēc tam sagremojams aminoskābēs..

Intracelulāras vielas vai autofagija

Daudzus šūnu komponentus, piemēram, mitohondrijus, pastāvīgi izņem no šūnas ar lizosomu sistēmu. Citoplazmas organellus ieskauj gludas endoplazmas tīklenes membrānas, veidojot vakuolus, tad lizosomu fermenti tiek izvadīti autofagiskos vakuolos, un organellas tiek sagremotas.

Autofagija ir eukariotu šūnu vispārēja īpašība. Tie ir saistīti ar šūnu sastāvdaļu atjaunošanu.

Mitohondriju vai citu šūnu struktūru sagremošana nodrošina šo šūnu enerģijas avotu. Pēc šūnu struktūras sagremošanas autofagiskie vakuoli var kļūt par atlikušajiem ķermeņiem. 

Viņiem ir loma metamorfozē

Nesen lizosoma loma ir atklāta vardes metamorfozē. Vardes spārnu kāpuru izzušana ir saistīta ar lizosomu aktivitāti (lizosomās esošo katepīnu iedarbība)..

Tie palīdz proteīnu sintēzi

Zinātnieki Novikoff un Essner (1960) ir ierosinājuši iespējamo lizosomu lomu olbaltumvielu sintēzē. Dažu putnu aknās un aizkuņģa dziedzerī šķiet, ka lizosomas ir aktīvākas un attīstījušās, parādot šo iespējamo saistību ar šūnu metabolismu..

Tie palīdz mēslot

Mēslošanas laikā spermas galva izdalās daži lizosomu fermenti, kas palīdz spermatozoīdu iekļūšanai olnīcu vitellīna slānī..

Acrosome satur proteāzes un hialuronidāzes un bagātīgu skābes fosfatāzes līmeni. Hialuronidāze, kas izkliedēta šūnās ap oocītu un proteāzi, sagriež zona pellucida, veidojot kanālu, caur kuru spermātiskais kodols iekļūst.

Tam ir nozīme osteogenesē

Ir apgalvots, ka kaulu šūnu veidošanās un arī to iznīcināšana ir atkarīga no lizosomālās aktivitātes. Līdzīgi, šūnu novecošana un partenogenētiskā attīstība ir saistīta ar lizosomu aktivitāti.

Osteoklastus (daudzslāņainas šūnas), kas izņem kaulu, to dara, atbrīvojot lizosomu fermentus, kas degradē organisko matricu. Šo procesu aktivizē parathormons.

Lizosomu malformācija

Lizosomu darbības traucējumi var izraisīt slimības. Piemēram, ja lizosomu absorbētais glikogēns nav sagremots, rodas Pompes slimība.

Lizosomu plīsumi ādas šūnās, kas pakļautas tiešiem saules stariem, izraisa patoloģiskas izmaiņas pēc saules apdeguma. Šo lizosomu izdalītie fermenti iznīcina epidermas šūnas, izraisot blisterus un pēc tam atdalot epidermas slāni..

Skrimšļa un kaulu audu autolīze

Pārmērīgs A vitamīns izraisa saindēšanos ar šūnām. Tas pārtrauc lizosomu membrānu, izraisot fermentu izdalīšanos šūnā un izraisot autolīzi skrimšļa un kaulu audos..

Lizosomu slimības

Gaucher I, II un III tipa slimības

Gošē slimība ir visizplatītākais lizosomu uzglabāšanas traucējumu veids. Pētnieki ir identificējuši trīs dažādus Gošē slimības veidus, pamatojoties uz (II un III tipa) neiroloģisko komplikāciju klātbūtni (I tipa) vai klātbūtni un apjomu..

Lielākā daļa skarto personu ir I tipa, var rasties zilumi, hronisks nogurums un neparasti palielināta aknas un / vai liesa (hepatosplenomegālija)..

II tipa Gošē slimība notiek jaundzimušajiem un zīdaiņiem, un to raksturo neiroloģiskas komplikācijas, kas var ietvert piespiedu muskuļu spazmas, rīšanas grūtības un iepriekš iegūto motorisko prasmju zudumu..

III tipa Gošē slimība parādās pirmajā dzīves desmitgadē. Neiroloģiskās komplikācijas var ietvert garīgo stāvokļa pasliktināšanos, nespēju koordinēt brīvprātīgas kustības un muskuļu spazmas, kas saistītas ar rokām, kājām vai visu ķermeni..

Niemann-Pick slimības veidi A / B, C1 un C2

Niemann-Pick slimība sastāv no iedzimtu traucējumu grupas, kas saistīta ar tauku metabolismu. Dažas visu tipu pazīmes ir aknu un liesas palielināšanās. Bērni ar A vai C tipa Niemann-Pick slimību arī piedzīvo progresīvu motorisko prasmju zudumu, barošanas grūtības, progresīvas mācīšanās grūtības un krampjus..

Fabry slimība

Fabry slimības simptomi parasti sākas agrā bērnībā vai pusaudža vecumā, bet var nebūt redzami līdz dzīves otrajai vai trešajai desmitgadei..

Pirmie simptomi ir smagas dedzināšanas sāpes rokās un kājās. Citas agrīnās pazīmes var būt sviedru ražošanas samazināšanās, diskomforta sajūta siltās temperatūrās un sarkanīgas vai tumši zilas ādas izsitumi, īpaši zonā starp gurniem un ceļiem..

Glikogēna uzglabāšanas slimība II (Pompes slimība)

Pompes slimībai ir novēlota forma. Pacienti ar zīdaiņu formu ir visnopietnākie. Lai gan šie bērni parasti parādās normāli dzimšanas brīdī, slimība notiek pirmo divu līdz trīs mēnešu laikā ar strauju progresējošu muskuļu vājumu, samazinātu muskuļu tonusu (hipotoniju) un sirds slimības veidu, ko sauc par hipertrofisku kardiomiopātiju..

Barošanas problēmas un elpošanas grūtības ir bieži sastopamas. Juvenīlo / pieaugušo forma notiek starp pirmo un septīto gadu desmitiem kā pakāpeniski lēnu muskuļu vājumu vai ar elpošanas mazspējas simptomiem.. 

I tipa gangliozidoze (Tay Sachs slimība)

Ir divas galvenās Tay Sachs slimības formas: klasiskā vai zīdaiņu forma un vēla sākuma forma.

Indivīdiem ar Tay Sachs bērnu slimību simptomi parasti parādās pirmo reizi no trim līdz pieciem mēnešiem. Tie var būt barošanas problēmas, vispārējs vājums (letarģija) un pārspīlēts pārsteiguma reflekss, reaģējot uz skaļiem un pēkšņiem trokšņiem. Motoru aizkavēšanās un garīgā stāvokļa pasliktināšanās ir progresīva.

Indivīdiem ar novēlotu formu simptomi var parādīties jebkurā laikā no pusaudža līdz 30 gadiem. Infantilā forma bieži progresē strauji, izraisot būtisku garīgo un fizisko bojāšanos.

Tay Sachs slimības raksturīgais simptoms, kas rodas 90% gadījumu, ir sarkano plankumu veidošanās acu aizmugurē. Vēlīnās Tay Sachs slimības simptomi katrā gadījumā ir ļoti atšķirīgi. Šis traucējums progresē daudz lēnāk nekā infantilā forma.

II tipa gangliozidoze (Sandhoff slimība)

Pirmie Sandhoff slimības simptomi parasti sākas no trīs līdz sešiem mēnešiem. Slimība ir klīniski neatšķirama no I tipa gangliosidozes.

Metakromatiska leikotstrofija

Pirmās pazīmes un simptomi var būt neskaidri un pakāpeniski, tāpēc šo traucējumu ir grūti diagnosticēt. Kājāmgājēju nestabilitāte bieži ir pirmais novērotais simptoms.

Reizēm agrākais simptoms ir skolas attīstības kavēšanās vai pasliktināšanās. Laika gaitā simptomi var būt izteikti spastiskums, krampji un dziļa garīga atpalicība.

Mukopolizaharīdu (Hurler slimības un A, B, C, D tipa, A un B tipa, Maroteaux-Lamy un Sly slimības) uzglabāšanas slimības \ t

Šīs slimības izraisa izmaiņas komplekso ogļhidrātu normālā sadalījumā, kas pazīstams kā mukopolisaharīdi. Šīm slimībām ir kopīgas iezīmes, kas ietver kaulu un locītavu deformācijas, kas traucē mobilitāti un bieži izraisa osteoartrītu, īpaši lielus locītavas, kas atbalsta svaru..

Visas šīs slimības, izņemot Sanfilippo slimību, traucē augšanai, izraisot īsu augumu.

Šindlera slimība I un II

Šindlera I tipa slimība ir klasiska forma, kas pirmo reizi parādās bērnībā. Ietekmētās personas, šķiet, attīstās normāli, līdz tās ir viena gada vecumā, kad tās sāk zaudēt iepriekš iegūtās prasmes, kas prasa fiziskās un garīgās darbības koordinēšanu..

II tipa Schindler ir izskatu veids pieaugušajiem. Simptomi var ietvert krāsas izmaiņas klasterus, kas līdzīgi kārpām uz ādas, pastāvīgu asinsvadu grupu paplašināšanos, kas izraisa ādas apsārtumu skartajās teritorijās, reljefu sejas īpašību sabiezināšanos un vieglu intelektuālo pasliktināšanos.

Batten slimība

Battenas slimība ir progresējošu neiroloģisku traucējumu grupas jauniešu forma, kas pazīstama kā neironu ceroid lipofuscinosis. To raksturo tauku vielas uzkrāšanās smadzenēs, kā arī audos, kas nesatur nervu šūnas.

Battenas slimību raksturo strauja progresējoša redzes mazspēja (optiskā atrofija) un neiroloģiski traucējumi, kas var sākties pirms astoņu gadu vecuma. Tas notiek galvenokārt Skandināvijas izcelsmes ģimenēs no Ziemeļeiropas, un traucējumi ietekmē smadzenes un var izraisīt intelektu un neiroloģisko funkciju pasliktināšanos..

Ietekmētie iedzīvotāji

Tiek uzskatīts, ka lizosomu uzglabāšanas slimības grupā ir aptuveni viena no 5000 dzīviem dzimušajiem. Lai gan atsevišķas slimības ir reti sastopamas, grupa kopumā ietekmē daudzus cilvēkus visā pasaulē.

Dažām slimībām dažās populācijās ir lielāka saslimstība. Piemēram, Gauchera un Tay-Sachs slimības ir biežākas starp Ashkenazi ebreju iedzīvotājiem. Ir zināms, ka mutācijas, kas saistītas ar Hurlera sindromu, biežāk sastopamas starp Skandināvijas un Krievijas tautām.

Diagnoze

Pirmsdzemdību diagnoze ir iespējama visiem lizosomu uzglabāšanas traucējumiem. Ļoti svarīga ir lizosomu uzglabāšanas slimību agrīna atklāšana pirms dzimšanas vai pēc iespējas ātrāk, jo, ja ir pieejamas terapijas vai nu pašas slimības, vai arī ar to saistīto simptomu dēļ, tās var būtiski ierobežot ilgstošo terapijas kursu. un slimības ietekmi.

Atsauces

1. Bioloģija-Online. (2008). Lizosome 6-2-2017, no Biology-Online.org Mājas lapa: biology-online.org.
2. Rockefeller Universitātes slimnīca. (2004). "Izpētīt šūnas ar centrifūgu": Lizosoma atklāšana. 6-2-2017 no The Rockefeller University. Tīmekļa vietne: centennial.rucares.org.
3. Britu šūnu bioloģijas biedrība. (2016). Lizosome 6-2-2017, no BSCB tīmekļa vietnes: bscb.org.
4. Jain, K. (2016). 8 Lizosomu galvenās funkcijas. 6-2-2017, no BiologyDiscussion.com Tīmekļa vietne: biologydiscussion.com.
5. Clark, J. (2003). Lizosomu uzglabāšanas traucējumi. 6-2-2017 no NORD - reto slimību valsts organizācija Mājas lapa: rarediseases.org.
6. Fawcett, W. (1981). Šūnas. 6-2-2017, no ascb.org Mājas lapa: ascb.org.
7. Susuki, K. (2016). Lizosomu slimība. 7-2-2017, no Nacionālā biotehnoloģijas informācijas centra tīmekļa vietnes: ncbi.nlm.nih.gov.
8. TutorVista (2017). Lizosomu darbība. 7-2-2017 no TutorVista.com Mājas lapa: ncbi.nlm.nih.gov.
9. Dabas izglītība. (2014). Endoplazmas retikuls, Golgi aparāts un lizosomas. 7-2-2017 no dabas.com Mājas lapa: nature.com.