Del:
Lysosomer Funktioner, Typer og Sygdomme
den lysosomer membranøse partikler er placeret mellem mitokondrier og mikrosomer indeholder en lang række fordøjelsesenzymer (ca. 50), der hovedsagelig anvendes til fordøjelse og eliminering af store organeller eller slidte, madrester og bakterier eller vira.
Ved hjælp af et mere kollokvalt udtryk kan man sige, at lysosomer er som maven i cellen.
Lysosomerne er omgivet af en membran sammensat af phospholipider, som adskiller lysosomernes indre fra membranets ydre miljø. Fosfolipider er de samme cellemolekyler, der danner cellemembranen, som omgiver hele cellen. Lysosomer varierer i størrelse fra 0,1 til 1,2 mikrometer.
Dets specifikke funktioner omfatter:
- fordøjelsen af makromolekyler fra phagocytose, endocytose og autofagi.
- fordøjelsen af bakterier og andre affaldsmaterialer.
- reparationen af skaden på plasmamembranen, der virker som et membranplaster.
- og apoptose.
De kaldes ofte "selvmordsposer" på grund af deres rolle i autolyse.
Opdagelse af lysosomer
Lysosomer blev opdaget af den belgiske cytolog og biokemist Christian René de Duve i 1950'erne. De Duve opnåede en del af Nobelprisen i medicin i 1974 for sin opdagelse af lysosomer og andre organeller kendt som peroxisomer..
De Duve opdagede lysosomer ved biokemiske metoder og ved anvendelse af elektronmikroskopi. Denne grundlæggende opdagelse har ført til den nuværende forståelse af flere arvelige lidelser forårsaget af defekte lysosomale proteiner, herunder Tay-Sach-sygdom og Gauchers sygdom.
typen
Nylig forskning tyder på, at der er to typer lysosomer: sekretoriske og konventionelle lysosomer.
Lysosomernes sekretorer
Sekretoriske lysosomer findes, men ikke udelukkende, i forskellige celler i immunsystemet, såsom T-lymfocytter, der er afledt fra den hæmatopoietiske cellelinie.
De sekretoriske lysosomer er en kombination af konventionelle lysosomer og sekretoriske granuler. De adskiller sig fra konventionelle lysosomer, idet de indeholder det specifikke sekretoriske produkt af cellen, hvori de ligger.
T-lymfocytter indeholder for eksempel sekretoriske produkter (perforin og granzymes), som kan angribe både inficerede og tumorceller.
"Kombi-cellerne" af det sekretoriske lysosom indeholder også hydrolaserne, membranproteinerne og har den regulerende lethed af pH i konventionelle lysosomer. Denne regulerende funktion opretholder et surt miljø, hvori de sekretoriske produkter opretholdes i en inaktiv form.
De modne sekretoriske lysosomer bevæger sig i cytoplasmaet til plasmamembranen. Her holdes de i standby-tilstand med kraftige sekretioner af "warheads" inaktive men klar.
Når T-lymfocytcellen er perfekt fokuseret på målcellen, udskilles sekretionen, og miljømæssige og kemiske forandringer, herunder pH, aktiverer sekretionerne før blokering af målet.
Alt dette gøres med præcis kontrol af placering og timing, ikke kun for at maksimere effekten på målet, men også for at minimere sikkerhedsskade til nabo venlige celler.
Genetisk kontrollerede lidelser i sekretoriske lysosomer kan føre til nedsat blodpladesyntese, en type immundefekt og hypopigmentering.
Konventionelle lysosomer
Lysosomerne opholder sig i cellen som genanvendelige organeller, og når celledeling sker, modtager hver dattercelle en række lysosomer. Det menes at deponering af kemikalier i lysosomet kan "genopfyldes" af Golgi-apparatets forsyninger.
Kemikalierne fremstilles i det endoplasmatiske retikulum, modificeret i Golgi-apparatet og transporteres til lysosomer i vesiklerne. Modifikation i Golgi-apparatet indbefatter en "målmærkning" på et molekylært niveau, der sikrer, at vesiklen leveres til et lysosom og ikke til plasmamembranen eller andetsteds.
"Mærket" returneres til Golgi apparatet til genbrug. Materiale fra 3 forskellige kilder kræver demontering og genbrug. Substraterne af to af disse kilder kommer ind i cellen udefra og den tredje kommer fra indersiden.
Fra uden for cellen tillader processen med endocytose, herunder pinocytose, væsker og små partikler gennem dannelsen i plasmamembranen af små hulrum overtrukket med proteiner. Disse forsegler, indtil de danner vesikler belagt med proteiner.
Hver vesikel bliver et "tidligt endosom" og derefter et "sent endosom". Også fra uden for cellen bringer phagocytose (cellefoder) relativt store partikler (sædvanligvis 250 nm i størrelse), herunder bakterier og celleaffald.
Phagocytose kan udføres af "almindelige celler", men udføres hovedsageligt af makrofager, som kan indeholde op til 1000 lysosomer pr. Celle. Den resulterende struktur af fagocytose kaldes fagosom. Fra inde i cellen er autophagosomer ansvarlige for eliminering af organeller, såsom mitokondrier og ribosomer.
Funktioner af lysosomer
Lysosomernes hovedfunktioner er:
Intracellulær fordøjelse
Ordet lysosom stammer fra "glat" (lytisk eller fordøjelses) og "soma" (krop). Vakuoler pinocytotisk, der dannes som følge af absorptionen af den flydende masse i celle- eller fagocytiske vakuoler (dannet ved absorptionen af faste partikler i cellen), transportere materialet til det lysosomale protein region.
Disse proteiner kunne undergå fordøjelse i cellen som et resultat af endocytose. Endocytose indbefatter processer af fagocytose, pinocytose og mikropinocytose.
Fagocytose og pinocytose er aktive mekanismer, hvor cellen har brug for energi til at fungere. Under fagocytose på grund af leukocytter øges iltforbruget, glukoseoptagelsen og glycogen dekomponeringen signifikant.
I endocytosen forekommer kontraktionen af actin og myosinmikrofilamenter, der er til stede i den perifere cytoplasma. Dette får plasmamembranen til at invaginere og danne den endocytiske vacuol. Indsatte partikler indesluttet i membraner afledt fra plasmamembranen og dannelse af vakuoler er undertiden cellulære fagosomer.
Efter indtastning af en partikel eller stor mængde i cellen ved endocytose og dannelsen af en fagosomet membran fagosom og lysosom kan fusionere til dannelse af en enkelt stor vakuole.
Inden for denne vacuole begynder lysosomale enzymer processen med fordøjelse af det fremmede materiale. Oprindeligt lysosomet, kendt som primær lysosom indeholder den komplekse enzym i en inaktiv tilstand, men efter fusion med fagosomet frembringer en sekundær lysosom med en anden morfologi og aktive enzymer.
Efter enzymatisk fordøjelse diffunderer det fordøjede materiale i cellens hialoplasma. Nogle materialer kan forblive i vakuolen i det forstørrede lysosom. Denne rester vacuole er den resterende krop, da den indeholder resten af fordøjelsesprocessen.
Under sult fordøjes lysosomer også oplagrede fødevarematerialer, dvs. proteiner, lipider og glycogen fra cytoplasmaet og tilvejebringer den energi, der kræves af cellen. Fordøjelsen af proteiner slutter sædvanligvis ved dipeptidets niveau, som kan passere gennem membranen og derefter fordøjes til aminosyrer.
Fordøjelse af intracellulære stoffer eller autofagi
Mange cellulære komponenter, såsom mitokondrier, fjernes konstant fra cellen ved hjælp af lysosomsystemet. Cytoplasmatiske organeller er omgivet af membraner glat endoplasmatiske reticulum, vakuoler formning, derefter lysosomale enzymer udledes i autophagic vakuoler og organeller fordøjes.
Autophagy er en generel egenskab af eukaryote celler. Disse er relateret til fornyelsen af cellulære komponenter.
Fordøjelsen af mitokondrier eller andre cellulære strukturer giver en kilde til energi til disse celler. Efter fordøjelsen af den cellulære struktur kan de autophagiske vakuoler blive tilbageværende legemer.
De har en rolle i metamorfosen
For nylig er lysosoms rolle blevet opdaget i frøens metamorfose. Forsvigelsen af larvens hale af froskens tadpole skyldes den lysosomale aktivitet (virkning af de cathepsiner, der er til stede i lysosomerne).
De hjælper med syntese af proteiner
Forskerne Novikoff og Essner (1960) har foreslået den mulige rolle lysosomer i proteinsyntese. I lever og bukspyttkjertel hos nogle fugle ser lysosomer ud til at være mere aktive og udviklede, hvilket viser dette et mulig forhold til cellulær metabolisme.
De hjælper med befrugtning
Under befrugtningen udskiller sædets hoved nogle lysosomale enzymer, som hjælper med spermatoserens indtrængning i æggelens vitellinlag.
Akrosomet indeholder protease og hyaluronidase og rigelig syrephosphatase. Hyaluronidasen dispergeret i cellerne omkring oocyten og proteasen fordøjer zona pellucida, hvilket gør en kanal, gennem hvilken den spermatiske kerne trænger ind.
Det har en rolle i osteogenese
Det er blevet hævdet, at dannelsen af knogleceller og også deres ødelæggelse afhænger af lysosomaktiviteten. Tilsvarende er celledannelse og parthenogenetisk udvikling relateret til lysosomernes aktivitet.
Osteoklaster (multinukleerede celler), der fjerner knogler, gør det ved at frigive lysosomale enzymer, der nedbryder den organiske matrix. Denne proces aktiveres af parathyroidhormon.
Misdannelse af lysosomer
En fejl i lysosomer kan føre til sygdomme. For eksempel, når glycogen absorberet af lysosomer ikke fordøjes, forekommer Pompe sygdom.
Rupturer af lysosomer i hudceller udsat for direkte sollys fører til patologiske ændringer efter solskoldning. De enzymer, der frigives af disse lysosomer, ødelægger cellerne i epidermis, hvilket forårsager blærer og derefter en løsgørelse af et lag af epidermis.
Autolyse af brusk og knoglevæv
Overskydende vitamin A forårsager celleforgiftning. Det afbryder lysosomalmembranen, hvilket forårsager frigivelse af enzymer i cellen og forårsager autolyse i brusk og knoglevæv.
Lysosomale sygdomme
Sygdomme af Gaucher Typer I, II og III
Gauchers sygdom er den mest almindelige type lysosomal lagringsforstyrrelse. Forskere har identificeret tre forskellige typer Gauchers sygdom baseret på fraværet (type I) eller tilstedeværelsen og omfanget af neurologiske komplikationer (type II og III).
De mest berørte personer har type I, kan opleve mærker, kronisk træthed og en abnormt forstørret lever og / eller milt (hepatosplenomegali).
Type II Gauchers sygdom forekommer hos nyfødte og spædbørn og er præget af neurologiske komplikationer, der kan omfatte ufrivillige muskelspasmer, sværhedsbesvær og tab af tidligere erhvervede motoriske evner..
Type III Gauchers sygdom fremkommer i løbet af det første årti af livet. Neurologiske komplikationer kan omfatte mental forringelse, manglende evne til at koordinere frivillige bevægelser og muskelspasmer i arme, ben eller hele kroppen.
Typer af Niemann-Pick sygdom A / B, C1 og C2
Niemann-Pick-sygdommen består af en gruppe af arvelige lidelser relateret til fedtstofets metabolisme. Nogle karakteristika, der er fælles for alle typer omfatter forstørrelse af leveren og milten. Børn med Niemann-Pick-sygdom, type A eller C, oplever også progressivt tab af motoriske færdigheder, fodringsproblemer, progressive læringsproblemer og anfald.
Fabry sygdom
Symptomerne på Fabry-sygdommen begynder normalt under tidlig barndom eller ungdomsår, men kan ikke blive tydelige før andet eller tredje årti af livet.
De første symptomer omfatter episoder med alvorlig brændende smerte i hænder og fødder. Andre tidlige tegn kan omfatte nedsat produktion af sved, forstyrret, når varme temperaturer og fremkomsten af et udslæt rødlig til mørk blå, især i området mellem hofter og knæ er erfarne.
Glycogen storage disease II (Pompe sygdom)
Pompes sygdom har en forsinket form. Patienter med spædbarnsform er hårdest ramt. Selv om disse babyer ofte synes normale ved fødslen, sygdommen opstår inden for de første to til tre måneder med hurtigt progredierende muskelsvaghed, nedsat muskelspænding (hypotoni) og en type hjertesygdom kendt som hypertrofisk kardiomyopati.
Fedingsproblemer og vejrtrækningsbesvær er almindelige. Den unge / voksne form forekommer mellem de første og syvende årtier som en progressivt langsom muskel svaghed eller med symptomer på åndedrætssvigt.
Type I Gangliosidose (Tay Sachs sygdom)
Der er to hovedformer af Tay Sachs sygdom: den klassiske eller spædbarnsform og den forsinkede form.
Hos personer med Tay Sachs barndomssygdom forekommer symptomer for første gang mellem tre og fem måneders alder. Disse kan omfatte foderproblemer, generel svaghed (letargi) og en overdrevet glidende refleks som reaktion på høje og pludselige lyde. Motorforsinkelser og mental forringelse er progressive.
Hos personer med forsinket form kan symptomer til enhver tid ses fra ungdomsår til 30 år. Den infantile form udvikler sig ofte hurtigt, hvilket resulterer i betydelig mental og fysisk forringelse.
Et karakteristisk symptom på Tay Sachs sygdom, som forekommer i 90 procent af tilfældene, er udviklingen af røde pletter på bagsiden af øjnene. Symptomerne på forsinket Tay Sachs sygdom varierer meget fra sag til sag. Denne lidelse skrider langt langsommere ud end den infantile form.
Gangliosidose type II (Sandhoff's sygdom)
De første symptomer på Sandhoffs sygdom starter normalt mellem tre og seks måneder. Sygdommen er klinisk uadskillelig fra type I gangliosidose.
Metakromatisk leukodystrofi
De første tegn og symptomer kan være vage og gradvise, så denne lidelse er svært at diagnosticere. Walking ustabilitet er ofte det første observerede symptom.
Lejlighedsvis er det tidligste symptom forsinkelsen i udviklingen eller forringelsen af skolens ydeevne. Over tid kan symptomer omfatte markant spasticitet, anfald og dyb mental retardation.
Mucopolysaccharid storage sygdomme (Hurler sygdom og varianter, type A, B, C, D, Morquio type A og B, Maroteaux-Lamy sygdom og Sly)
Disse sygdomme er forårsaget af ændringer i den normale sammenbrud af komplekse kulhydrater kendt som mucopolysaccharider. Disse sygdomme har visse karakteristika, herunder knogle deformiteter og led, som interfererer med mobilitet og ofte forårsager slidgigt, navnlig store vægtbærende led.
Alle disse sygdomme, undtagen Sanfilippo-sygdommen, forstyrrer væksten, hvilket forårsager kort statur.
Schindlers sygdomstyper I og II
Schindlers sygdom type I er den klassiske form, der fremstår for første gang i barndommen. Berørte personer synes at udvikle sig normalt, indtil de er et år gammel, når de begynder at miste tidligere erhvervede færdigheder, der kræver koordinering af fysiske og mentale aktiviteter.
Type II Schindler er form for udseende hos voksne. Symptomerne kan omfatte udviklingen af klynger af lignende misfarvninger på huden vorter, permanent udvidelse af grupper af blodkar, der forårsager rødmen i de berørte områder, den relative fortykkelse af ansigtstræk og mild intellektuel svækkelse.
Batten sygdom
Bats sygdom er den unge form af en gruppe af progressive neurologiske lidelser kendt som neuronal ceroid lipofuscinose. Det er karakteriseret ved ophobning af et fedtstof i hjernen såvel som i væv, som ikke indeholder nerveceller.
Bats sygdom er præget af hurtigt progressiv synsfejl (optisk atrofi) og neurologiske lidelser, som kan begynde før otte år. Det forekommer hovedsageligt i familier af skandinavisk afstamning fra Nordeuropa, og forstyrrelsen påvirker hjernen og kan forårsage forværring af intellekt og neurologiske funktioner.
Berørte befolkning
Som en gruppe menes det, at lysosomale lagringssygdomme har en estimeret frekvens på ca. en ud af 5.000 levendefødte. Selv om individuelle sygdomme er sjældne, påvirker gruppen som helhed mange mennesker rundt om i verden.
Nogle af sygdommene har en højere forekomst hos visse populationer. For eksempel er sygdomme hos Gaucher og Tay-Sachs hyppigere blandt Ashkenazi-jødiske befolkninger. Det er kendt, at en mutation i forbindelse med Hurlers syndrom forekommer hyppigere mellem skandinaviske og russiske folk.
diagnose
Prænatal diagnose er mulig for alle lysosomale opbevaringsforstyrrelser. Tidlig påvisning af lysosomale opbevaring sygdomme, enten før fødslen eller snarest muligt er vigtigt, fordi når de behandlinger er til rådighed, enten selve sygdommen eller de tilknyttede symptomer, kan i væsentlig grad begrænse langsigtet kursus og virkningen af sygdommen.
referencer
- Biologi-Online. (2008). Lysosomer. 6-2-2017, fra Biology-Online.org Hjemmeside: biology-online.org.
- Rockefeller Universitetshospital. (2004). "Exploring Cells With a Centrifuge": Discovery of the Lysosome. 6-2-2017, fra The Rockefeller University. Hjemmeside: centennial.rucares.org.
- British Society for Cell Biology. (2016). Lysosomer. 6-2-2017, fra BSCBs hjemmeside: bscb.org.
- Jain, K. (2016). 8 Hovedfunktioner af lysosomer. 6-2-2017, fra BiologyDiscussion.com Hjemmeside: biologydiscussion.com.
- Clark, J. (2003). Lysosomale opbevaringsforstyrrelser. 6-2-2017, fra NORD - National Organization for Rare Disorders Website: rarediseases.org.
- Fawcett, W. (1981). Cellerne. 6-2-2017, fra ascb.org Hjemmeside: ascb.org.
- Susuki, K. (2016). Lysosomal sygdom. 7-2-2017, fra National Center for Bioteknologi Information hjemmeside: ncbi.nlm.nih.gov.
- TutorVista (2017). Funktion af lysosomer. 7-2-2017, fra TutorVista.com Hjemmeside: ncbi.nlm.nih.gov.
- Naturuddannelse. (2014). Endoplasmisk Retikulum, Golgi Apparater og Lysosomer. 7-2-2017, fra nature.com Websted: nature.com.