Jaga:
Lüsosoomide funktsioonid, tüübid ja haigused
The lüsosoomid need on membraaniosakesed, mis asuvad mitokondrite ja mikrosoomide vahel, mis sisaldavad laia valikut seedetrakti ensüüme (ligikaudu 50), mida kasutatakse peamiselt liigsete või kulunud organellide, toiduosakeste ja viiruste või bakterite seedimiseks ja kõrvaldamiseks..
Kasutades rohkem kõnekeelset terminit, võib öelda, et lüsosoomid on nagu raku kõht.
Lüsosoome ümbritseb membraan, mis koosneb fosfolipiididest, mis eraldavad lüsosoomide sisemuse membraani väliskeskkonnast. Fosfolipiidid on samad rakumolekulid, mis moodustavad kogu raku ümbritseva rakumembraani. Lüsosoomid varieeruvad suuruses 0,1 kuni 1,2 mikromeetrit.
Selle konkreetsed funktsioonid on järgmised:
- makromolekulide seedimist fagotsütoosist, endotsütoosist ja autofagiast.
- bakterite ja muude jäätmematerjalide seedimist.
- membraani plaastrina toimiva plasmamembraani kahjustuste parandamine.
- ja apoptoos.
Neid nimetatakse sageli "enesetapukottideks" nende rolli tõttu autolüüsil.
Lüsosoomide avastamine
Lüsosoomid avastas Belgia tsütoloog ja biokeemik Christian René de Duve 1950. aastatel. De Duve sai 1974. aastal osa meditsiini Nobeli preemiast lüsosoomide ja teiste peroksisoomidena tuntud organellide avastamise eest..
De Duve avastas lüsosoome biokeemiliste meetoditega ja kasutades elektronmikroskoopiat. See põhiline avastus on toonud kaasa praeguse arusaama mitmetest pärilikest häiretest, mis on põhjustatud defektsetest lüsosomaalsetest valkudest, kaasa arvatud Tay-Sachi tõbi ja Gaucheri tõbi.
Tüübid
Hiljutised uuringud näitavad, et lüsosoome on kahte tüüpi: sekretoorsed ja tavalised lüsosoomid.
Lüsosoomide sekretorid
Sekreteerivad lüsosoomid leitakse, kuid mitte ainult, immuunsüsteemi erinevates rakkudes, nagu T-lümfotsüüdid, mis on tuletatud vereloome rakuliinist.
Sekretoorsed lüsosoomid on tavaliste lüsosoomide ja sekretoorse graanulite kombinatsioon. Need erinevad tavapärastest lüsosoomidest, kuna need sisaldavad selle raku erilist sekretsiooni saadust, milles nad asuvad.
T-lümfotsüüdid sisaldavad näiteks sekretoorseid tooteid (perforiin ja graniidid), mis võivad rünnata nii nakatunud kui ka kasvajarakke.
Sekretoorse lüsosoomi "kombineeritud rakud" sisaldavad ka hüdrolaase, membraanvalke ja neil on tavapäraste lüsosoomide pH reguleerimise lihtsus. See reguleeriv funktsioon säilitab happelise keskkonna, milles sekretoorseid tooteid hoitakse inaktiivses vormis.
Küpsed sekretoorsed lüsosoomid liiguvad tsütoplasmas plasmamembraani. Siin hoitakse neid ooterežiimil, kui "sõjapeade" tugevad eritised on mitteaktiivsed, kuid valmis.
Kui T-lümfotsüütide rakk on täielikult suunatud sihtrakule, eritub "eritumine" ning keskkonna- ja keemilised muutused, kaasa arvatud pH, aktiveerivad sekretsioone enne sihtmärgi blokeerimist..
Kõik see toimub täpselt asukoha kontrollimise ja ajastamise abil, et mitte ainult maksimeerida sihtmärgile avalduvat mõju, vaid ka minimaalsete kõrvaltoimete kahjustamist naabruses asuvatele sõbralikele rakkudele.
Sekretoorsete lüsosoomide geneetiliselt kontrollitud häired võivad põhjustada trombotsüütide sünteesi halvenemist, immuunpuudulikkuse ja hüpopigmentatsiooni tüüpi..
Tavalised lüsosoomid
Lüsosoomid asuvad rakus korduvkasutatavate organellidena ja kui rakkude jagunemine toimub, saab iga tütarrakk mitmeid lüsosoome. Arvatakse, et kemikaalide ladestumist lüsosoomi saab "Golgi" varustuse "uuesti täita".
Kemikaalid valmistatakse endoplasmaatilises retiikulumis, modifitseeritakse Golgi aparaadis ja transporditakse vesiikulite lüsosoomidesse. Golgi seadmes modifitseerimine sisaldab "sihtmärgistust" molekulaarsel tasemel, mis tagab, et vesiikuli toimetatakse lüsosoomi, mitte plasma membraani või mujale.
"Märgis" tagastatakse uuesti Golgi seadmele. Kolme erineva allika materjal nõuab demonteerimist ja ringlussevõttu. Nende kahe allika substraadid sisenevad rakku väljastpoolt ja kolmas pärineb seestpoolt.
Rakust väljapoole võtab endotsütoosi protsess, kaasa arvatud pinotsütoos, vedelikud ja väikesed osakesed, moodustades plasmamembraani väikeste valkudega kaetud õõnsused. Need tihendid, kuni nad moodustavad valkudega kaetud vesiikulid.
Iga vesiikuli saab "varajase endosoomi" ja seejärel "hilise endosoomi". Ka väljaspool rakku toob fagotsütoos (rakkude toitmine) kaasa suhteliselt suured osakesed (tavaliselt 250 nm), kaasa arvatud bakterid ja rakujäätmed.
Fagotsütoosi võib läbi viia "tavaliste rakkude" abil, kuid seda teostavad peamiselt makrofaagid, mis võivad sisaldada kuni 1000 lüsosoomi raku kohta. Saadud fagotsütoosi struktuuri nimetatakse fagosoomiks. Raku sisemusest on autofagosoomid vastutavad organellide, nagu mitokondrid ja ribosoomid, kõrvaldamise eest..
Lüsosoomide funktsioonid
Lüsosoomide peamised funktsioonid on:
Rakusisene seedimine
Sõna lysosoom pärineb "siledast" (lüütilisest või seedetraktist) ja "soma" (keha). Pinotsüütilised vakuoolid, mis on tekkinud vedeliku imendumise tulemusena rakulistes vakuoolides või fagotsüütides (moodustunud rakus sisalduvate tahkete osakeste imendumise teel), transpordivad valgumaterjali lüsosomaalsesse piirkonda.
Need valgud võivad endotsütoosi tulemusel rakus läbi lõhustada. Endotsütoos hõlmab fagotsütoosi, pinotsütoosi ja mikropotsütoosi protsesse.
Fagotsütoos ja pinotsütoos on aktiivsed mehhanismid, milles rakk vajab energiat. Leukotsüütidest tingitud fagotsütoosi ajal suureneb oluliselt hapniku tarbimine, glükoosi omastamine ja glükogeeni lagunemine.
Endotsütoosil esineb perifeerses tsütoplasmas esineva aktiini ja müosiinmikrofilamentide kokkutõmbumine. See põhjustab plasma membraani invaginaadi ja moodustab endotsüütilise vacuole. Plasma membraanist tuletatud membraanidesse suletud ja vacuole moodustavad neelatud osakesed on mõnikord rakulised fagosoomid.
Pärast suure osakese või keha sisenemist rakku endotsütoosi ja fagosoomi moodustumise teel võivad fagosoomi ja lüsosoomi membraanid ühendada ühe suure vakuooliga..
Selles vakuolis alustavad lüsosomaalsed ensüümid võõrmaterjali seedimist. Esialgu sisaldab lüsosoom, tuntud kui primaarne lüsosoom, ensüümikompleksi inaktiivses olekus, kuid pärast fagosoomiga liitumist tekitab see sekundaarse lüsosoomi, millel on erinev morfoloogia ja aktiivsed ensüümid..
Pärast ensümaatilist lagundamist hajub digereeritud materjal raku hialoplasmasse. Mõned materjalid võivad jääda suurenenud lüsosoomi vaakumisse. See jääk-vacuole on jääkkeha, kuna see sisaldab seedetrakti jääki.
Ka nälga ajal lagundavad lüsosoomid säilitatud toiduaineid, st valke, lipiide ja glükogeeni tsütoplasmas ning tagavad raku poolt vajaliku energia. Valkude lagundamine lõpeb tavaliselt dipeptiidi tasemel, mis võib läbida membraani ja seejärel lagundada aminohapeteks.
Intratsellulaarsete ainete või autofagia seedimine
Paljud rakulised komponendid, nagu mitokondrid, eemaldatakse rakust pidevalt lüsosomaalse süsteemiga. Tsütoplasmaatilised organellid ümbritsevad sile endoplasmaatilise retiikulumi membraane, moodustades vakuoole, seejärel lüsosomaalsed ensüümid vabastatakse autofagilistes vakuolides ja organellid lagundatakse.
Autofagia on eukarüootsete rakkude üldine omadus. Need on seotud rakuliste komponentide uuendamisega.
Mitokondrite või teiste rakustruktuuride seedimine annab nendele rakkudele energiaallika. Pärast rakustruktuuri lagundamist võivad autofagilised vaakumid muutuda jääkkehadeks.
Neil on roll metamorfoosis
Hiljuti on lüsosoomi roll avastatud konna metamorfoosist. Konnarõõsa larva saba kadumine on tingitud lüsosomaalsest aktiivsusest (lüsosoomides esinevate katepsiinide toime).
Nad aitavad kaasa valkude sünteesile
Teadlased Novikoff ja Essner (1960) on näidanud lüsosoomide võimalikku rolli valgusünteesis. Mõnede lindude maksas ja kõhunäärmes näivad lüsosoomid olevat aktiivsemad ja arenenud, näidates seda võimalikku seost rakulise ainevahetusega.
Nad aitavad viljastada
Viljastamise ajal eraldab sperma pea mõned lüsosomaalsed ensüümid, mis aitavad kaasa spermatosoidide tungimisele munarakkude vitelliinikihti..
Akrosoom sisaldab proteaasi ja hüaluronidaasi ning rikkalikku happefosfataasi. Ootsüüdi ümbruses olevates rakkudes ja proteaasis dispergeerunud hüaluronidaas digereerib zona pellucida, tehes kanali, mille kaudu spermaatne tuum tungib läbi.
See omab rolli osteogeneesis
On väidetud, et luurakkude moodustumine ja ka nende hävimine sõltub lüsosomaalsest aktiivsusest. Sarnaselt on rakkude vananemine ja partenogeneetiline areng seotud lüsosoomide aktiivsusega.
Luust eemaldavad osteoklastid (multinukleeritud rakud) teevad seda, vabastades lüsosomaalsed ensüümid, mis lagundavad orgaanilist maatriksit. Seda protsessi aktiveerib parathormoon.
Lüsosoomide väärareng
Lüsosoomide talitlushäire võib põhjustada haigusi. Näiteks kui lüsosoomide poolt absorbeeritud glükogeeni ei seedu, esineb Pompe tõbi.
Lüsosoomide purunemine otsese päikesevalguse käes olevates naharakkudes põhjustab pärast päikesepõletust patoloogilisi muutusi. Nende lüsosoomide poolt vabanenud ensüümid hävitavad epidermise rakud, põhjustades mullid ja seejärel epidermise kihi eraldumise..
Kõhre ja luukoe autolüüs
Liigne vitamiin A põhjustab rakumürgistust. See katkestab lüsosomaalse membraani, põhjustades ensüümide vabanemise rakus ja põhjustades autolüüsi kõhre ja luukoe puhul..
Lüsosomaalsed haigused
Gaucher I, II ja III tüübi haigused
Gaucher 'tõbi on kõige tavalisem lüsosomaalsete ladustamishäirete tüüp. Teadlased on tuvastanud kolme erinevat tüüpi Gaucher 'tõbe, mis põhinevad (II ja III tüübi) neuroloogiliste tüsistuste puudumisel (I tüüp) või esinemissagedusel..
Enamikul haigestunud isikutest on I tüüpi, võivad tekkida verevalumid, krooniline väsimus ja ebanormaalselt suurenenud maks ja / või põrn (hepatosplenomegaalia)..
II tüüpi Gaucher 'tõbi esineb vastsündinutel ja imikutel ning sellele on iseloomulikud neuroloogilised tüsistused, mis võivad hõlmata tahtmatuid lihaste spasme, neelamisraskusi ja varem omandatud motoorsete oskuste kadu..
III tüüpi Gaucher 'tõbi ilmneb esimese elukümne jooksul. Neuroloogilised tüsistused võivad hõlmata vaimset seisundi halvenemist, võimetust koordineerida vabatahtlikke liigutusi ja käte, jalgade või kogu keha lihasspasme..
Niemann-Picki haiguse tüübid A / B, C1 ja C2
Niemann-Picki haigus koosneb rühmadest pärilikke häireid, mis on seotud rasvade ainevahetusega. Mõnede tüüpide ühised omadused hõlmavad maksa ja põrna laienemist. Niemann-Picki tõvega, A- või C-tüüpi lastel, esineb ka liikumisoskuste, toitumisraskuste, progressiivsete õpiraskuste ja krampide progresseeruv kadu..
Fabry tõbi
Fabry haiguse sümptomid algavad tavaliselt varases lapsepõlves või noorukieas, kuid ei pruugi ilmneda enne teise või kolmanda eluaasta algust.
Esimesed sümptomid on käte ja jalgade raske põletustunne. Teised varased sümptomid võivad hõlmata higi tootmise vähenemist, ebamugavustunnet sooja temperatuuri ilmnemisel ja punaka kuni tumepruuni nahalööbe ilmnemist, eriti puusade ja põlvede vahel..
Glükogeeni säilitamise haigus II (Pompe tõbi)
Pompe tõve vorm on hiline. Imiku vormiga patsiendid on kõige tugevamini mõjutatud. Kuigi need lapsed ilmnevad tavaliselt sünnil normaalsetena, esineb see haigus esimese kahe kuni kolme kuu jooksul, kus esineb kiiresti progresseeruv lihasnõrkus, vähenenud lihastoonus (hüpotoonia) ja teatud tüüpi südamehaigused, mida nimetatakse hüpertroofiliseks kardiomüopaatiaks..
Söötmise probleemid ja hingamisraskused on tavalised. Juveniilne / täiskasvanu vorm esineb esimese ja seitsmenda aastakümne vahel, kuna see on järk-järgult aeglane lihasnõrkus või hingamispuudulikkuse sümptomid..
I tüüpi gangliosidoos (Tay Sachsi haigus)
Tay Sachsi haiguse peamised vormid on kaks: klassikaline või imiku vorm ja hilinenud vorm.
Tay Sachsi lastehaigusega isikutel esineb sümptomeid tavaliselt esimest korda kolm kuni viis kuud. Nendeks võivad olla toitumisprobleemid, üldine nõrkus (letargia) ja liialdatud hämmastav refleks vastuseks valjudele ja äkilistele müradele. Mootori viivitused ja vaimne halvenemine on progressiivsed.
Hilise algusega isikutel võivad sümptomid ilmneda igal ajal noorukieas kuni 30 aastani. Infantiilne vorm areneb sageli kiiresti, mille tulemuseks on oluline vaimne ja füüsiline halvenemine.
Tay Sachsi tõve iseloomulik sümptom, mis esineb 90 protsendil juhtudest, on punaste laigude teke silmade tagaküljel. Hilise algusega Tay Sachsi tõve sümptomid varieeruvad väga erinevalt. See häire areneb palju aeglasemalt kui infantiilne vorm.
II tüüpi gangliosidoos (Sandhoffi tõbi)
Sandhoffi tõve esimesed sümptomid algavad tavaliselt kolm kuni kuus kuud. See haigus on I tüüpi gangliosidoosist kliiniliselt eristamatu.
Metakromaatiline leukodüstroofia
Esimesed nähud ja sümptomid võivad olla ebamäärased ja järkjärgulised, mistõttu seda häire on raske diagnoosida. Jalgsi ebastabiilsus on sageli esimene täheldatud sümptom.
Vahel on kõige varasem sümptom koolihariduse edasilükkamine või halvenemine. Aja jooksul võivad sümptomid hõlmata märgatavat spastilisust, krampe ja sügavat vaimset pidurdust.
Mukopolüsahhariidide (Hurleri tõbi ja variandid, A-, B-, C-, D-, A- ja B-tüüpi Morquio tüübid, Maroteaux-Lamy ja Sly haigused) hoiuhaigused
Need haigused on tingitud komplekssete süsivesikute normaalsest lagunemisest, mida tuntakse mukopolüsahhariididena. Nendel haigustel on teatavad ühised omadused, mis hõlmavad luude ja liigeste deformatsioone, mis häirivad liikuvust ja põhjustavad sageli osteoartriiti, eriti suuri liigeseid, mis toetavad kehakaalu..
Kõik need haigused, välja arvatud Sanfilippo tõbi, häirivad kasvu, põhjustades lühikest kasvu.
Schindleri tõve tüübid I ja II
Schindleri I tüüpi haigus on klassikaline vorm, mis esineb esimest korda lapsepõlves. Mõjutatud isikud näivad arenevat normaalselt, kuni nad on ühe aasta vanused, kui nad hakkavad kaotama varem omandatud oskusi, mis nõuavad füüsilise ja vaimse tegevuse koordineerimist..
II tüüpi Schindler on täiskasvanute välimus. Sümptomiteks võivad olla naha tüükadega sarnanevate värvimuutuste klastrite teke, kahjustatud piirkondades naha punetust põhjustavate veresoonte rühmade pidev laienemine, näoomaduste suhteline paksenemine ja kerge intellektuaalne halvenemine.
Batteni tõbi
Batteni tõbi on progressiivsete neuroloogiliste häirete rühma noorte vorm, mida nimetatakse neuronaalseks ceroid lipofuscinosis. Sellele on iseloomulik rasva aine kogunemine ajus, samuti närvirakke mitte sisaldavas koes.
Batteni tõve iseloomustab kiire progresseeruv nägemishäire (optiline atroofia) ja neuroloogilised häired, mis võivad alata enne kaheksa-aastast vanust. See toimub peamiselt Põhja-Euroopa Skandinaavia päritolu perekondades ja haigus mõjutab aju ja võib põhjustada intellekti ja neuroloogiliste funktsioonide halvenemist.
Mõjutatud elanikkond
Rühmana arvatakse, et lüsosomaalsete hoiuste haiguste hinnanguline sagedus on ligikaudu üks 5000 elussündist. Kuigi üksikud haigused on haruldased, mõjutab grupp tervikuna paljusid inimesi kogu maailmas.
Mõnedel haigustel esineb teatud populatsioonides suurem esinemissagedus. Näiteks Gaucheri ja Tay-Sachsi haigused on sagedamini Ashkenazi juutide seas. On teada, et Hurleri sündroomiga seotud mutatsioon esineb sagedamini Skandinaavia ja Vene rahvaste vahel.
Diagnoos
Prenataalne diagnoos on võimalik kõigi lüsosomaalsete säilitamishäirete korral. Lüsosomaalsete säilitamishaiguste varajane avastamine kas enne sündi või niipea kui võimalik on oluline, sest kui on olemas ravimeetodid kas haiguse või sellega seotud sümptomite kohta, võivad nad oluliselt piirata pikaajalist ravi haiguse mõju.
Viited
- Bioloogia-Online. (2008). Lüsosoom 6-2-2017, alates Biology-Online.org Veebisait: biology-online.org.
- Rockefelleri ülikooli haigla. (2004). "Tsentrifuugiga rakkude uurimine": Lüsosoomi avastus. 6-2-2017, Rockefelleri ülikoolist. Veebisait: centennial.rucares.org.
- Briti rakubioloogia ühiskond. (2016). Lüsosoom 6-2-2017, BSCB veebisaidilt: bscb.org.
- Jain, K. (2016). 8 Lüsosoomide peamised funktsioonid. 6-2-2017, alates BiologyDiscussion.com Veebisait: biologydiscussion.com.
- Clark, J. (2003). Lüsosomaalsed häired. 6-2-2017, NORD - Haruldaste häirete riiklik organisatsioon Veebileht: rarediseases.org.
- Fawcett, W. (1981). Rakud. 6-2-2017, alates ascb.org Veebisait: ascb.org.
- Susuki, K. (2016). Lüsosomaalne haigus. 7-2-2017, riiklikust biotehnoloogia teabekeskusest Veebileht: ncbi.nlm.nih.gov.
- TutorVista (2017). Lüsosoomide funktsioon. 7-2-2017, TutorVista.com veebisaidilt: ncbi.nlm.nih.gov.
- Loodusharidus. (2014). Endoplasmaatiline retikuliit, Golgi aparaat ja lüsosoomid. 7-2-2017 loodusest.com Veebileht: nature.com.