Zdieľam:
Lysozómy Funkcie, typy a choroby
lysozomy sú to membránové častice umiestnené medzi mitochondriami a mikrozómami, ktoré obsahujú širokú škálu tráviacich enzýmov (približne 50), ktoré sa používajú hlavne na trávenie a elimináciu nadmerných alebo opotrebovaných organel, potravinových častíc a vírusov alebo baktérií..
Dalo by sa povedať, že lyzozómy sú ako žalúdok bunky.
Lyzozómy sú obklopené membránou zloženou z fosfolipidov, ktoré oddeľujú vnútro lyzozómov od vonkajšieho prostredia membrány. Fosfolipidy sú rovnaké bunkové molekuly, ktoré tvoria bunkovú membránu, ktorá obklopuje celú bunku. Lyzozómy sa líšia veľkosťou od 0,1 do 1,2 mikrometra.
Medzi jeho špecifické funkcie patrí:
- štiepenie makromolekúl z fagocytózy, endocytózy a autofágie.
- trávenie baktérií a iných odpadových materiálov.
- oprava poškodenia plazmatickej membrány pôsobiacej ako membránová náplasť.
- a apoptózu.
Oni sú často označovaní ako "samovražedné tašky", pretože ich úloha v autolýze.
Objav lyzozómov
Lysozómy boli objavené belgickým cytologom a biochemikom Christianom René de Duve v 50. rokoch. De Duve získal časť Nobelovej ceny za medicínu v roku 1974 za objav lyzozómov a iných organel známych ako peroxizómy..
De Duve objavil lyzozómy biochemickými metódami a použitím elektrónovej mikroskopie. Tento základný objav viedol k súčasnému chápaniu niekoľkých dedičných porúch spôsobených defektnými lyzozomálnymi proteínmi, vrátane Tay-Sachovej choroby a Gaucherovej choroby..
typ
Nedávny výskum naznačuje, že existujú dva typy lyzozómov: sekrečné a konvenčné lyzozómy.
Sekretory lyzozómov
Sekrečné lyzozómy sa nachádzajú, ale nie výlučne, v rôznych bunkách imunitného systému, ako sú T lymfocyty, odvodené z línie hematopoetických buniek.
Sekrečné lyzozómy sú kombináciou konvenčných lyzozómov a sekrečných granúl. Líšia sa od konvenčných lyzozómov tým, že obsahujú konkrétny sekrečný produkt bunky, v ktorej sa nachádzajú.
T lymfocyty napríklad obsahujú sekrečné produkty (perforín a granzýmy), ktoré môžu napadnúť infikované aj nádorové bunky..
"Kombinované bunky" sekrečného lyzozómu tiež obsahujú hydrolázy, membránové proteíny a majú regulačnú ľahkosť pH bežných lyzozómov. Táto regulačná funkcia si zachováva kyslé prostredie, v ktorom sú sekrečné produkty udržiavané v neaktívnej forme.
Zrelé sekrečné lyzozómy sa pohybujú v cytoplazme na plazmatickú membránu. Tu sú v pohotovostnom režime so silnými sekrétmi "hlavíc" neaktívnych, ale pripravených.
Keď je T lymfocytová bunka dokonale zameraná na cieľovú bunku, sekrécia je "spustená" a environmentálne a chemické zmeny, vrátane pH, aktivujú sekrécie pred blokovaním cieľa..
To všetko sa vykonáva s presnou kontrolou umiestnenia a načasovania nielen s cieľom maximalizovať účinok na cieľ, ale aj minimalizovať vedľajšie poškodenia susedných priateľských buniek..
Geneticky kontrolované poruchy sekrečných lyzozómov môžu viesť k zhoršenej syntéze krvných doštičiek, typu imunodeficiencie a hypopigmentácii..
Konvenčné lyzozómy
Lyzozómy sa nachádzajú v bunke ako opakovane použiteľné organely a keď dôjde k bunkovému deleniu, každá dcérska bunka dostane sériu lyzozómov. Predpokladá sa, že uloženie chemikálií v lyzozóme môže byť "doplnené" zásobami Golgiho aparátu.
Chemikálie sa vyrábajú v endoplazmatickom retikule, modifikujú sa v Golgiho aparáte a transportujú sa do lyzozómov vo vezikulách. Modifikácia v Golgiho aparáte zahŕňa "cieľové značenie" na molekulárnej úrovni, ktorá zaisťuje, že vezikula sa dodáva do lyzozómu a nie na plazmatickú membránu alebo inde..
"Štítok" sa vracia Golgiho aparátu na opätovné použitie. Materiál z 3 rôznych zdrojov vyžaduje demontáž a recykláciu. Substráty dvoch z týchto zdrojov vstupujú do bunky zvonku a tretí pochádza zvnútra.
Z vonkajšej strany bunky, proces endocytózy, vrátane pinocytózy, pripúšťa tekutiny a malé častice prostredníctvom tvorby malých dutín potiahnutých proteínmi v plazmatickej membráne tvorbou v plazmatickej membráne. Tieto zapečatenia až do vytvorenia vezikúl potiahnutých proteínmi.
Každý vezikul sa stáva "skorým endozómom" a potom "neskorým endozómom". Tiež fagocytóza (kŕmenie buniek) prináša z vonkajšej strany bunky relatívne veľké častice (zvyčajne 250 nm), vrátane baktérií a bunkových zvyškov..
Fagocytóza môže byť uskutočňovaná "obyčajnými bunkami", ale je hlavne vykonávaná makrofágmi, ktoré môžu obsahovať až 1000 lyzozómov na bunku. Výsledná štruktúra fagocytózy sa nazýva fagozóm. Z vnútra bunky sú autofagozómy zodpovedné za elimináciu organel, ako sú mitochondrie a ribozómy..
Funkcie lyzozómov
Hlavné funkcie lyzozómov sú:
Intracelulárne štiepenie
Slovo lysozóm pochádza z "hladkého" (lytického alebo tráviaceho) a "soma" (tela). Pinocytové vakuoly, vytvorené ako výsledok absorpcie tekutej látky v bunkových vakuolách alebo fagocytoch (tvorených absorpciou pevných častíc v bunke), transportujú proteínový materiál do lyzozomálnej oblasti.
Tieto proteíny sa môžu podrobiť štiepeniu v bunke ako výsledok endocytózy. Endocytóza zahŕňa procesy fagocytózy, pinocytózy a mikroinocytózy.
Fagocytóza a pinocytóza sú aktívne mechanizmy, pri ktorých bunka potrebuje energiu na fungovanie. Počas fagocytózy v dôsledku leukocytov sa významne zvyšuje spotreba kyslíka, absorpcia glukózy a rozklad glykogénu.
V endocytóze dochádza k kontrakcii aktínových a myozínových mikrovlákien prítomných v periférnej cytoplazme. To spôsobuje, že plazmatická membrána sa inaginuje a vytvára endocytovú vakuolu. Požité častice uzavreté v membránach odvodených z plazmatickej membrány a tvoriace vakuoly sú niekedy bunkové fagozómy.
Po vstupe veľkej častice alebo tela do bunky endocytózou a vytvorením fagozómu sa membrány fagozómu a lyzozómu môžu fúzovať, aby vytvorili jednu veľkú vakuolu.
V tomto vakuole začínajú lyzozomálne enzýmy proces trávenia cudzieho materiálu. Najprv lyzozóm, známy ako primárny lyzozóm, obsahuje enzýmový komplex v neaktívnom stave, ale po fúzii s fagozómom produkuje sekundárny lyzozóm s odlišnou morfológiou a aktívnymi enzýmami..
Po enzymatickom štiepení rozštiepený materiál difunduje do bunkovej hialoplazmy. Niektoré materiály môžu zostať vo vakuole zväčšeného lyzozómu. Tento zvyšok vakuola je zvyškové telo, pretože obsahuje zvyšky zažívacieho procesu.
Počas hladovania tiež lyzozómy trávia uložené potravinové materiály, tj proteíny, lipidy a glykogén z cytoplazmy a poskytujú energiu potrebnú bunkou. Štiepenie proteínov zvyčajne končí na úrovni dipeptidu, ktorý môže prechádzať cez membránu a potom sa štiepi na aminokyseliny..
Trávenie intracelulárnych látok alebo autofagia
Mnohé bunkové zložky, ako sú mitochondrie, sú z bunky nepretržite odstraňované lyzozomálnym systémom. Cytoplazmatické organely sú obklopené membránami hladkého endoplazmatického retikula, vytvárajúc vakuoly, potom sú lyzozomálne enzýmy vypustené v autofagických vakuolách a organely sú štiepené..
Autofagia je všeobecnou vlastnosťou eukaryotických buniek. Súvisia s obnovou bunkových komponentov.
Štiepenie mitochondrií alebo iných bunkových štruktúr poskytuje zdroj energie pre tieto bunky. Po trávení bunkovej štruktúry sa autofagické vakuoly môžu stať reziduálnymi telieskami.
Majú úlohu v metamorfóze
Nedávno bola úloha lyzozómu objavená v metamorfóze žaby. Vymiznutie larválneho chvosta žabieho tadpolu je spôsobené aktivitou lyzozómov (účinok katepsínov prítomných v lyzozómoch).
Pomáhajú pri syntéze proteínov
Vedci Novikoff a Essner (1960) navrhli možnú úlohu lyzozómov pri syntéze proteínov. V pečeni a pankrease niektorých vtákov sa zdá, že lyzozómy sú aktívnejšie a vyvíjajú sa, čo ukazuje možný vzťah s bunkovým metabolizmom..
Pomáhajú pri hnojení
Počas oplodnenia, hlava spermií vylučuje niektoré lyzozomálne enzýmy, ktoré pomáhajú pri prenikaní spermií do vitelínovej vrstvy vajíčka..
Akrozóm obsahuje proteázu a hyaluronidázu a bohatú kyslú fosfatázu. Hyaluronidáza dispergovaná v bunkách okolo oocytu a proteáza trávia zona pellucida, čím vytvárajú kanál, cez ktorý preniká spermatické jadro..
Má úlohu v osteogenéze
Tvrdilo sa, že tvorba kostných buniek a tiež ich deštrukcia závisí od aktivity lyzozómov. Podobne, starnutie buniek a vývoj partenogenetiky súvisia s aktivitou lyzozómov.
Osteoklasty (viacjadrové bunky), ktoré odstraňujú kosti, tak robia uvoľňovaním lyzozomálnych enzýmov, ktoré degradujú organickú matricu. Tento proces je aktivovaný parathormónom.
Malformácia lyzozómov
Porucha lyzozómov môže viesť k chorobám. Napríklad, keď glykogén absorbovaný lyzozómami nie je strávený, dochádza k Pompeho chorobe.
Ruptúry lyzozómov v kožných bunkách vystavených priamemu slnečnému žiareniu vedú k patologickým zmenám po spálení slnkom. Enzýmy uvoľňované týmito lyzozómmi ničia bunky epidermy, čo spôsobuje pľuzgiere a potom oddelenie vrstvy epidermy.
Autolýza chrupavky a kostného tkaniva
Nadbytok vitamínu A spôsobuje otravu buniek. Prerušuje lyzozomálnu membránu, čo spôsobuje uvoľňovanie enzýmov v bunke a spôsobuje autolýzu v chrupavke a kostnom tkanive..
Lyzozomálne ochorenia
Choroby Gaucherových typov I, II a III
Gaucherova choroba je najbežnejším typom poruchy lyzozomálneho ukladania. Vedci identifikovali tri rôzne typy Gaucherovej choroby na základe neprítomnosti (typu I) alebo prítomnosti a rozsahu neurologických komplikácií typu II a III..
Väčšina postihnutých jedincov má typ I, môže sa vyskytnúť podliatina, chronická únava a abnormálne zväčšená pečeň a / alebo slezina (hepatosplenomegália)..
Gaucherova choroba typu II sa vyskytuje u novorodencov a dojčiat a je charakterizovaná neurologickými komplikáciami, ktoré môžu zahŕňať nedobrovoľné svalové kŕče, ťažkosti s prehĺtaním a stratu predtým získaných motorických zručností..
Gaucherova choroba typu III sa objavuje počas prvého desaťročia života. Neurologické komplikácie môžu zahŕňať mentálne zhoršenie, neschopnosť koordinovať dobrovoľné pohyby a svalové kŕče rúk, nôh alebo celého tela..
Typy Niemann-Pickovej choroby A / B, C1 a C2
Niemann-Pickova choroba sa skladá zo skupiny dedičných porúch súvisiacich s metabolizmom tukov. Niektoré vlastnosti spoločné pre všetky typy zahŕňajú zväčšenie pečene a sleziny. Deti s Niemann-Pickovou chorobou typu A alebo C tiež zaznamenávajú progresívnu stratu motorických schopností, ťažkosti s kŕmením, progresívne ťažkosti s učením a záchvaty..
Fabryho choroba
Symptómy Fabryho choroby zvyčajne začínajú v ranom detstve alebo adolescencii, ale nemusia sa prejaviť až v druhej alebo tretej dekáde života..
Prvé príznaky zahŕňajú epizódy ťažkej pálivej bolesti v rukách a nohách. Ďalšie skoré príznaky môžu zahŕňať zníženie tvorby potu, nepríjemné pocity pri teplých teplotách a výskyt červenkastej až tmavomodrej kožnej vyrážky, najmä v oblasti medzi boky a kolenami..
Ochorenie ukladajúce glykogén II (Pompeho choroba)
Pompeho choroba má neskorú formu. Pacienti s kojeneckou formou sú najviac postihnutí. Hoci sa tieto deti zvyčajne pri narodení javia ako normálne, ochorenie sa vyskytuje v priebehu prvých dvoch až troch mesiacov s progresívnou svalovou slabosťou, zníženým svalovým tonusom (hypotónia) a typom srdcovej choroby známej ako hypertrofická kardiomyopatia..
Časté sú problémy s kŕmením a ťažkosti s dýchaním. Forma mladistvých / dospelých sa vyskytuje medzi prvou a siedmou dekádou ako progresívne spomaľujúca svalová slabosť alebo symptómy respiračného zlyhania.
Gangliosidóza typu I (Tay Sachsova choroba)
Existujú dve hlavné formy Tay Sachsovej choroby: klasická alebo dojčenská forma a forma neskorého nástupu.
U jedincov s detskou chorobou Tay Sachs sa príznaky zvyčajne objavujú prvýkrát vo veku od troch do piatich mesiacov. Môžu to zahŕňať problémy s kŕmením, celkovú slabosť (letargiu) a prehnaný odrazový reflex v reakcii na hlasné a náhle zvuky. Oneskorenia motora a mentálne poškodenie sú progresívne.
U jedincov s neskorým nástupom sa symptómy môžu objaviť kedykoľvek od dospievania do 30 rokov. Infantilná forma často postupuje rýchlo, čo má za následok významné psychické a fyzické poškodenie.
Charakteristickým príznakom ochorenia Tay Sachs, ktorý sa vyskytuje v 90 percentách prípadov, je vývoj červených škvŕn na zadnej strane očí. Symptómy neskorého nástupu Tay Sachsovej choroby sa v jednotlivých prípadoch značne líšia. Táto porucha postupuje oveľa pomalšie ako infantilná forma.
Gangliosidóza typu II (Sandhoffova choroba)
Prvé príznaky Sandhoffovej choroby zvyčajne začínajú vo veku od troch do šiestich mesiacov. Táto choroba je klinicky nerozoznateľná od gangliosidózy typu I.
Metachromatická leukodystrofia
Prvé príznaky a symptómy môžu byť nejasné a postupné, takže je ťažké diagnostikovať túto poruchu. Nestabilita chôdze je často prvým pozorovaným symptómom.
Občas najčastejším príznakom je oneskorenie vývoja alebo zhoršenie školského výkonu. Časom môžu príznaky zahŕňať výraznú spasticitu, záchvaty a hlbokú mentálnu retardáciu.
Skladovacie ochorenia mukopolysacharidov (Hurlerova choroba a varianty, typ A, B, C, D, Morquio typy A a B, Maroteaux-Lamy a choroby Sly)
Tieto ochorenia sú spôsobené zmenami v normálnom rozklade komplexných sacharidov známych ako mukopolysacharidy. Tieto ochorenia majú určité spoločné znaky, ktoré zahŕňajú deformity kostí a kĺbov, ktoré narúšajú pohyblivosť a často spôsobujú osteoartritídu, najmä veľké kĺby, ktoré podporujú hmotnosť..
Všetky tieto ochorenia, s výnimkou Sanfilippo choroby, interferujú s rastom, čo spôsobuje krátky vzrast.
Typy Schindlerovej choroby I a II
Schindlerova choroba typu I je klasická forma, ktorá sa prvýkrát objavuje v detstve. Zdá sa, že postihnutí jednotlivci sa vyvíjajú normálne až do veku jedného roka, keď začínajú strácať skôr nadobudnuté zručnosti, ktoré si vyžadujú koordináciu fyzických a psychických aktivít..
Schindler typu II je forma vzhľadu u dospelých. Symptómy môžu zahŕňať vznik zhlukov zafarbenia podobných bradaviciam na koži, trvalé rozširovanie skupín krvných ciev, ktoré spôsobujú sčervenanie kože v postihnutých oblastiach, relatívne zhrubnutie rysov tváre a mierne zhoršenie intelektu..
Batten choroba
Battenova choroba je juvenilnou formou skupiny progresívnych neurologických porúch známych ako neuronálna ceroidná lipofuscinóza. Vyznačuje sa akumuláciou tukovej látky v mozgu, ako aj v tkanive, ktoré neobsahuje nervové bunky.
Battenova choroba je poznačená rýchlo progresívnym zlyhaním zraku (optická atrofia) a neurologickými poruchami, ktoré môžu začať pred ôsmimi rokmi veku. Vyskytuje sa najmä v rodinách škandinávskeho pôvodu zo severnej Európy a porucha postihuje mozog a môže spôsobiť zhoršenie intelektu a neurologických funkcií..
Postihnutá populácia
Predpokladá sa, že lyzozomálne ukladacie ochorenia majú odhadovanú frekvenciu približne jedného z 5000 živonarodených detí. Hoci sú jednotlivé choroby zriedkavé, skupina ako celok postihuje mnohých ľudí na celom svete.
Niektoré z týchto ochorení majú vyšší výskyt u niektorých populácií. Napríklad choroby Gaucher a Tay-Sachs sú častejšie u Ashkenazi židovskej populácie. Je známe, že mutácia spojená s Hurlerovým syndrómom sa vyskytuje častejšie medzi škandinávskymi a ruskými národmi.
diagnóza
Prenatálna diagnostika je možná pre všetky poruchy lyzozomálneho ukladania. Včasná detekcia lyzozomálnych skladovacích ochorení, buď pred pôrodom alebo čo najskôr, je dôležitá, pretože keď sú dostupné terapie, buď pre samotnú chorobu alebo pre súvisiace symptómy, môžu významne obmedziť dlhodobý priebeh liečby. a vplyv choroby.
referencie
- Biology-Online. (2008). Lysosom. 6-2-2017, z Biology-Online.org Webová stránka: biology-online.org.
- Rockefeller University Hospital. (2004). "Prieskum buniek s odstredivkou": objav lyzozómu. 6-2-2017, z Rockefeller University. Webová stránka: centennial.rucares.org.
- Britská spoločnosť pre bunkovú biológiu. (2016). Lysosom. 6-2-2017, z BSCB Webová stránka: bscb.org.
- Jain, K. (2016). 8 Hlavné funkcie lyzozómov. 6-2-2017, z BiologyDiscussion.com Webová stránka: biologydiscussion.com.
- Clark, J. (2003). Poruchy lyzozomálneho ukladania. 6-2-2017, od NORD - Národná organizácia pre zriedkavé poruchy Internetová stránka: rarediseases.org.
- Fawcett, W. (1981). Bunky. 6-2-2017, z webu ascb.org: ascb.org.
- Susuki, K. (2016). Lyzozomálna choroba. 7-2-2017, z Národného centra pre biotechnologické informačné stránky: ncbi.nlm.nih.gov.
- TutorVista (2017). Funkcia lyzozómov. 7-2-2017, z webovej stránky TutorVista.com: ncbi.nlm.nih.gov.
- Prírodné vzdelávanie. (2014). Endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát a lyzozómy. 7-2-2017, z nature.com Webová stránka: nature.com.