Podíl:
Lysosomy Funkce, typy a nemoci
lysosomy jsou to membránové částice umístěné mezi mitochondriemi a mikrosomy, které obsahují širokou škálu trávicích enzymů (přibližně 50) používaných hlavně pro trávení a eliminaci nadměrných nebo opotřebovaných organel, potravinových částic a virů nebo bakterií.
Dalo by se říci, že lysosomy jsou jako žaludek buňky.
Lysosomy jsou obklopeny membránou složenou z fosfolipidů, které oddělují vnitřek lysozomů od vnějšího prostředí membrány. Fosfolipidy jsou stejné buněčné molekuly, které tvoří buněčnou membránu, která obklopuje celou buňku. Lysosomy se liší velikostí od 0,1 do 1,2 mikrometrů.
Mezi jeho specifické funkce patří:
- trávení makromolekul z fagocytózy, endocytózy a autofagie.
- trávení bakterií a jiných odpadních materiálů.
- oprava poškození plazmatické membrány působící jako membránová náplast.
- a apoptózu.
Oni jsou často odkazoval se na jak “sebevražedné tašky” protože jejich role v autolysis.
Objev lysozomů
Lysosomy byly objeveny belgickým cytologem a biochemikem Christianem René de Duve v 50. letech. De Duve získal část Nobelovy ceny v medicíně v roce 1974 za jeho objev lysosomes a jiných organelles známý jako peroxisomes..
De Duve objevil lysosomy biochemickými metodami a elektronovou mikroskopií. Tento základní objev vedl k současnému chápání několika dědičných poruch způsobených defektními lysozomálními proteiny, včetně Tay-Sachovy choroby a Gaucherovy choroby.
Typy
Nedávný výzkum naznačuje, že existují dva typy lysosomů: sekreční a konvenční lysosomy.
Sekretory lysosomů
Sekreční lysosomy se nacházejí, ale ne výlučně, v různých buňkách imunitního systému, jako jsou T lymfocyty, odvozené z linie hematopoetických buněk.
Sekreční lysosomy jsou kombinací běžných lysosomů a sekrečních granulí. Liší se od konvenčních lysosomů tím, že obsahují konkrétní sekreční produkt buňky, ve které se nacházejí.
T lymfocyty například obsahují sekreční produkty (perforin a granzymy), které mohou napadat jak infikované, tak nádorové buňky..
"Kombinované buňky" sekrečního lysozomu také obsahují hydrolázy, membránové proteiny a mají regulační snadnost pH běžných lysosomů. Tato regulační funkce udržuje kyselé prostředí, ve kterém jsou sekreční produkty udržovány v neaktivní formě.
Zralé sekreční lysosomy se pohybují v cytoplazmě na plazmatickou membránu. Zde jsou drženi v pohotovostním režimu se silnými sekrecemi "hlavic" neaktivních, ale připravených.
Když je T lymfocytová buňka dokonale zaostřena na cílovou buňku, sekrece je "spouštěna" a environmentální a chemické změny, včetně pH, aktivují sekreci před blokováním cíle.
To vše se provádí s přesnou kontrolou umístění a načasování nejen s cílem maximalizovat účinek na cíl, ale také minimalizovat vedlejší poškození sousedních přátelských buněk.
Geneticky řízené poruchy sekrečních lysosomů mohou vést k narušení syntézy destiček, typu imunodeficience a hypopigmentaci..
Konvenční lysosomy
Lysosomy se nacházejí v buňce jako opakovaně použitelné organely a když dochází k dělení buněk, každá dceřiná buňka dostává sérii lysosomů. To je si myslel, že uložení chemikálií v lysosome může být “doplněn” Golgi aparátem dodává.
Chemikálie jsou vyráběny v endoplazmatickém retikulu, modifikovaném v Golgiho aparátu a transportovány do lysozomů ve váčcích. Modifikace v Golgiho aparátu zahrnuje "cílové značení" na molekulární úrovni, která zajišťuje, že vezikul je dodáván do lysozomu a ne do plazmatické membrány nebo jinde.
"Štítek" je vrácen Golgiho aparátu pro opětovné použití. Materiál ze 3 různých zdrojů vyžaduje demontáž a recyklaci. Substráty dvou z těchto zdrojů vstupují do buňky zvenčí a třetí pochází zevnitř.
Z vnějšku buňky proces endocytózy, včetně pinocytózy, přijímá tekutiny a malé částice prostřednictvím tvorby malých dutin potažených proteiny v plazmatické membráně. Tyto těsnění, dokud nevytvoří váčky potažené proteiny.
Každý vezikul se stává "časným endosomem" a poté "pozdním endosomem". Také z vnějšku buňky fagocytóza (krmení buněk) přináší relativně velké částice (obvykle o velikosti 250 nm), včetně bakterií a buněčných zbytků..
Fagocytóza může být prováděna "obyčejnými buňkami", ale hlavně je prováděna makrofágy, které mohou obsahovat až 1000 lysosomů na buňku. Výsledná struktura fagocytózy se nazývá fagosom. Z vnitřku buňky jsou za eliminaci organel, jako jsou mitochondrie a ribozomy, zodpovědné autofagosomy..
Funkce lysosomů
Hlavní funkce lysosomů jsou:
Intracelulární štěpení
Slovo lysosome pochází z “hladký” (lytic nebo zažívací), a “soma” (tělo). Pinocytové vakuoly, vytvořené jako výsledek absorpce tekuté látky v buněčných vakuolech nebo fagocytech (vzniklých absorpcí pevných částic v buňce), transportují proteinový materiál do lysozomální oblasti.
Tyto proteiny by mohly být podrobeny štěpení v buňce v důsledku endocytózy. Endocytóza zahrnuje procesy fagocytózy, pinocytózy a mikrobocytózy.
Fagocytóza a pinocytóza jsou aktivní mechanismy, ve kterých buňka potřebuje energii k fungování. Během fagocytózy způsobené leukocyty se významně zvyšuje spotřeba kyslíku, příjem glukózy a rozklad glykogenu..
V endocytóze dochází k kontrakci aktinů a myosinových mikrovláken přítomných v periferní cytoplazmě. To způsobuje, že plazmatická membrána se inaginuje a tvoří endocytovou vakuolu. Zbytky částic uzavřených v membránách odvozených z plazmatické membrány a tvořících vakuoly jsou někdy buněčné fagosomy.
Po vstupu velké částice nebo těla do buňky endocytózou a tvorbou fagosomu mohou membrány fagosomu a lysozomu fúzovat do jedné velké vakuoly..
V této vakuole začínají lysozomální enzymy proces štěpení cizího materiálu. Nejprve lysozom, známý jako primární lysozom, obsahuje enzymový komplex v neaktivním stavu, ale po fúzi s fagosomem produkuje sekundární lysozom s odlišnou morfologií a aktivními enzymy..
Po enzymatickém štěpení štěpený materiál difunduje do buněčné hialoplasmy. Některé materiály mohou zůstat ve vakuole zvětšeného lysozomu. Tato zbytková vakuola je zbytkové tělo, protože obsahuje zbytky trávicího procesu.
Během hladovění také lysosomy tráví uložené potravinové materiály, tj. Proteiny, lipidy a glykogen z cytoplazmy a poskytují energii potřebnou pro buňku. Štěpení proteinů obvykle končí na úrovni dipeptidu, který může procházet membránou a poté být štěpen do aminokyselin..
Trávení intracelulárních látek nebo autofagie
Mnoho buněčných složek, jako jsou mitochondrie, je z buňky neustále odstraňováno lysozomálním systémem. Cytoplazmatické organely jsou obklopeny membránami hladkého endoplazmatického retikula, které tvoří vakuoly, pak jsou lysozomální enzymy vypouštěny v autofagických vakuolách a organely jsou štěpeny..
Autofagie je obecná vlastnost eukaryotických buněk. Ty se týkají obnovy buněčných složek.
Trávení mitochondrií nebo jiných buněčných struktur poskytuje zdroj energie pro tyto buňky. Po štěpení buněčné struktury se mohou autofagické vakuoly stát zbytkovými těly.
Mají roli v metamorfóze
V poslední době byla úloha lysozomu objevena v metamorfóze žáby. Zmizení larválního ocasu žabího tadpolu je způsobeno aktivitou lysozomů (působení katepsinů přítomných v lysozomech).
Pomáhají při syntéze proteinů
Vědci Novikoff a Essner (1960) navrhli možnou úlohu lysosomů při syntéze proteinů. V játrech a slinivce některých ptáků se zdá, že lysosomy jsou aktivnější a vyvíjejí se, což ukazuje na možný vztah s buněčným metabolismem..
Pomáhají při hnojení
Během oplodnění, hlava spermií vylučuje některé lysozomální enzymy, které pomáhají při pronikání spermií do vitelínové vrstvy vajíčka..
Akrosom obsahuje proteázu a hyaluronidasu a hojnou fosfatázu. Hyaluronidáza dispergovaná v buňkách kolem oocytu a proteáza štěpí zona pellucida, čímž vytváří kanál, kterým proniká spermatické jádro..
To má roli v osteogenesis
Tvrdilo se, že tvorba kostních buněk a také jejich destrukce závisí na lysozomální aktivitě. Podobně stárnutí buněk a vývoj partenogenetiky souvisí s aktivitou lysosomů.
Osteoklasty (vícejaderné buňky), které odstraňují kost, tak činí uvolněním lysozomálních enzymů, které degradují organickou matrici. Tento proces je aktivován parathormonem.
Malformace lysosomů
Porucha lysosomů může vést k onemocněním. Například, když glykogen absorbovaný lysosomy není stráven, dochází k Pompeho chorobě.
Ruptury lysosomů v kožních buňkách vystavených přímému slunečnímu záření vedou k patologickým změnám po spálení sluncem. Enzymy uvolňované těmito lysozomy zničí buňky epidermis, což způsobuje puchýře a pak oddělení vrstvy epidermis.
Autolýza chrupavky a kostní tkáně
Přebytek vitaminu A způsobuje otravu buněk. Přerušuje lysozomální membránu, což způsobuje uvolňování enzymů v buňce a způsobuje autolýzu v chrupavce a kostní tkáni..
Lysozomální onemocnění
Nemoci Gaucherových typů I, II a III
Gaucherova choroba je nejběžnějším typem poruchy lysozomálního skladování. Výzkumníci identifikovali tři různé typy Gaucherovy choroby na základě absence (typ I) nebo přítomnosti a rozsahu neurologických komplikací typu II a III..
Většina postižených jedinců má typ I, může se objevit modřina, chronická únava a abnormálně zvětšená játra a / nebo slezina (hepatosplenomegálie)..
Gaucherova choroba typu II se vyskytuje u novorozenců a kojenců a je charakterizována neurologickými komplikacemi, které mohou zahrnovat nedobrovolné svalové křeče, potíže s polykáním a ztrátu dříve získaných motorických schopností..
Gaucherova choroba typu III se objevuje během první dekády života. Neurologické komplikace mohou zahrnovat duševní zhoršení, neschopnost koordinovat dobrovolné pohyby a svalové křeče rukou, nohou nebo celého těla..
Typy Niemann-Pickovy choroby A / B, C1 a C2
Niemann-Pickova choroba se skládá ze skupiny dědičných poruch souvisejících s metabolismem tuků. Některé vlastnosti společné pro všechny typy zahrnují zvětšení jater a sleziny. U dětí s Niemann-Pickovou chorobou typu A nebo C dochází také k progresivní ztrátě motorických schopností, potíží s krmením, progresivním poruchám učení a záchvatům..
Fabryho nemoc
Příznaky Fabryho choroby obvykle začínají v raném dětství nebo dospívání, ale nemusí se projevit až ve druhé nebo třetí dekádě života..
Mezi první příznaky patří epizody těžké bolesti pálení rukou a nohou. Další časné příznaky mohou zahrnovat snížení produkce potu, nepříjemné pocity při teplých teplotách a výskyt červeno-tmavě modré kožní vyrážky, zejména v oblasti mezi kyčlí a koleny..
Onemocnění ukládání glykogenu II (Pompeho choroba)
Pompeho choroba má pozdní nástup. Nejvíce jsou postiženi pacienti s kojeneckou formou. Ačkoliv se tato miminka obvykle při narození jeví jako normální, onemocnění se objevuje během prvních dvou až tří měsíců s rychle progredující svalovou slabostí, sníženým svalovým tónem (hypotonií) a typem srdečního onemocnění známého jako hypertrofická kardiomyopatie..
Časté jsou problémy s krmením a potíže s dýcháním. Forma juvenilní / dospělá se vyskytuje mezi první a sedmou dekádou jako progresivně zpomalující svalová slabost nebo se symptomy respiračního selhání.
Gangliosidóza typu I (Tay Sachsova choroba)
Existují dvě hlavní formy Tay Sachsovy choroby: klasická nebo kojenecká forma a pozdní forma.
U jedinců s dětskou nemocí Tay Sachs se příznaky obvykle objevují poprvé mezi třemi až pěti měsíci věku. Ty mohou zahrnovat problémy s krmením, celkovou slabost (letargii) a přehnaný odrazový odraz v reakci na hlasité a náhlé zvuky. Zpoždění motoru a duševní poškození jsou progresivní.
U jedinců s pozdním nástupem se symptomy mohou objevit kdykoliv od dospívání do 30 let. Infantilní forma často postupuje rychle, což vede k významnému duševnímu a fyzickému poškození.
Charakteristickým příznakem onemocnění Tay Sachs, který se vyskytuje v 90% případů, je vývoj červených skvrn na zadní straně očí. Příznaky pozdního nástupu Tay Sachsovy choroby se v jednotlivých případech velmi liší. Tato porucha postupuje mnohem pomaleji než infantilní forma.
Gangliosidóza typu II (Sandhoffova choroba)
První příznaky Sandhoffovy choroby obvykle začínají ve věku od tří do šesti měsíců. Onemocnění je klinicky nerozeznatelné od gangliosidózy I. typu.
Metachromatická leukodystrofie
První příznaky a symptomy mohou být vágní a postupné, takže je obtížné diagnostikovat tuto poruchu. Nestabilita chůze je často prvním pozorovaným symptomem.
Občas je nejčasnějším příznakem zpoždění ve vývoji nebo zhoršení školní výkonnosti. Časem mohou příznaky zahrnovat výraznou spasticitu, záchvaty a hlubokou mentální retardaci.
Skladovací onemocnění mukopolysacharidů (Hurlerova choroba a varianty, typ A, B, C, D, Morquio typy A a B, Maroteaux-Lamy a Sly)
Tato onemocnění jsou způsobena změnami v normálním rozkladu komplexních sacharidů známých jako mukopolysacharidy. Tyto choroby mají určité společné rysy, které zahrnují deformity kostí a kloubů, které narušují pohyblivost a často způsobují osteoartritidu, zejména velké klouby, které podporují hmotnost..
Všechna tato onemocnění, s výjimkou onemocnění Sanfilippo, narušují růst a způsobují krátký vzrůst.
Typy Schindlerovy nemoci I a II
Schindlerova choroba typu I je klasická forma, která se poprvé objevuje v dětství. Zdá se, že postižení jedinci se vyvíjejí normálně až do jednoho roku, kdy začínají ztrácet dříve získané dovednosti, které vyžadují koordinaci fyzických a duševních činností.
Typ II Schindler je forma vzhledu u dospělých. Mezi příznaky může patřit rozvoj diskoloračních shluků podobných bradavicím na kůži, trvalé rozšiřování skupin krevních cév, které způsobují zarudnutí kůže v postižených oblastech, relativní ztluštění rysů obličeje a mírné zhoršení intelektu..
Batten nemoc
Battenova choroba je juvenilní forma skupiny progresivních neurologických poruch známých jako neuronální ceroidní lipofuscinóza. Vyznačuje se akumulací tukové látky v mozku, stejně jako tkáně, která neobsahuje nervové buňky.
Battenova choroba je poznamenána rychle progresivním zrakovým selháním (optická atrofie) a neurologickými poruchami, které mohou začít dříve než osm let. Vyskytuje se hlavně v rodinách skandinávského původu ze severní Evropy a porucha postihuje mozek a může způsobit zhoršení intelektu a neurologických funkcí.
Postižená populace
Jako skupina se předpokládá, že lysozomální skladovací onemocnění mají odhadovanou frekvenci přibližně jednoho z 5000 živě narozených dětí. Ačkoli jsou jednotlivé choroby vzácné, skupina jako celek postihuje mnoho lidí po celém světě.
Některé z těchto onemocnění mají vyšší výskyt u některých populací. Například nemoci Gaucher a Tay-Sachs jsou častější u Ashkenazi židovské populace. Je známo, že mutace spojená s Hurlerovým syndromem se vyskytuje častěji mezi skandinávskými a ruskými národy.
Diagnóza
Prenatální diagnostika je možná pro všechny poruchy lysozomálního skladování. Včasná detekce lysozomálních skladovacích onemocnění, buď před narozením nebo co nejdříve, je důležitá, protože když jsou dostupné terapie, buď pro samotnou nemoc nebo pro související symptomy, mohou významně omezit dlouhodobý průběh léčby. a dopad choroby.
Odkazy
- Biologie-Online. (2008). Lysozom 6-2-2017, z Biology-Online.org Webové stránky: biology-online.org.
- Rockefellerova univerzitní nemocnice. (2004). "Prozkoumání buněk s odstředivkou": Objev Lysozomu. 6-2-2017, z Rockefeller University. Webové stránky: centennial.rucares.org.
- Britská společnost pro buněčnou biologii. (2016). Lysozom 6-2-2017, z BSCB Webové stránky: bscb.org.
- Jain, K. (2016). 8 Hlavní funkce lysosomů. 6-2-2017, z BiologyDiscussion.com Webové stránky: biologydiscussion.com.
- Clark, J. (2003). Poruchy lysozomálního skladování. 6-2-2017, od NORD - Národní organizace pro vzácné poruchy Webové stránky: rarediseases.org.
- Fawcett, W. (1981). Buňky. 6-2-2017, z webu ascb.org: ascb.org.
- Susuki, K. (2016). Lysozomální onemocnění. 7-2-2017, z Národního centra pro biotechnologické informační stránky: ncbi.nlm.nih.gov.
- TutorVista (2017). Funkce lysosomů. 7-2-2017, z webu TutorVista.com: ncbi.nlm.nih.gov.
- Vzdělání přírody. (2014). Endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát a Lysosomy. 7-2-2017, od nature.com Webové stránky: nature.com.