Lysosomes פונקציות, סוגי ומחלות

ה ליזוזומים חלקיקים קרומיים ממוקמים בין מיטוכונדריה microsomes המכילה מגוון רחב של אנזימי עיכול (כ 50) משמשים בעיקר לעיכול חיסול של אברונים מוגזם או צחוקים, חלקיקי מזון וחיידקים או וירוסים.

באמצעות המונח המדובר יותר, ניתן לומר כי lysosomes הם כמו הבטן של התא.

הליזומים מוקפים בקרום המורכב מפוספוליפידים המפרידים בין פנים הליזוזום לבין הסביבה החיצונית של הממברנה. פוספוליפידים הם אותם מולקולות התא אשר יוצרים את קרום התא המקיף את התא כולו. Lysosomes להשתנות בגודל 0.1-1.2 מיקרומטר.

פונקציות ספציפיות שלה כוללים:

• העיכול של מקרומולקולות מ phagocytosis, אנדוציטוזה ו autophagy.
• עיכול של חיידקים וחומרי פסולת אחרים.
• תיקון הנזק לקרום הפלסמה המתפקד כתיקון ממברנה. 
• ו apoptosis.

הם מכונים לעתים קרובות "שקיות התאבדות" בגלל התפקיד שלהם אוטוליזה.

גילוי ליזוזומים

הליזוזומים התגלו על ידי הציטולוג הבלגי והביוכיסטי כריסטיאן רנה דה דוב בשנות החמישים. דה דוב קיבל חלק של פרס נובל לרפואה בשנת 1974 על גילויו של lysosomes ואברונים אחרים הידועים בשם peroxisomes..

De Duve גילה ליזוזומים בשיטות ביוכימיות באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים. תגלית בסיסית זו הובילה להבנה הנוכחית של מספר הפרעות בירושה שנגרמו על ידי חלבונים ליזוזומלים פגומים, כולל מחלת טיי-סאך ומחלת גושה.

סוגים

מחקרים אחרונים מצביעים על כך שישנם שני סוגים של ליזוזומים: ליזוזומים מפרישים וקונבנציונאליים.

ליזוזומים

ליזוזומים ממשיים נמצאים, אך לא באופן בלעדי, בתאים שונים של המערכת החיסונית, כגון לימפוציטים מסוג T, שמקורם בקו התא ההמטופואיטי.

הליזוזומים הפרשניים הם שילוב של ליזוזומים קונבנציונאליים וגרגירים מפרידים. הם שונים מן הליזוזום קונבנציונאלי בכך שהם מכילים את המוצר הפרשני של התא שבו הם מתגוררים.

T לימפוציטים, למשל, מכילים מוצרים פרפורטיביים (perforin ו granzymes) שיכולים לתקוף את שני תאים נגועים ותאים.

"תאי קומבי" של lysosome הפרשה גם מכילים את hydrolases, חלבונים הממברנה ויש להם את הקלות הרגולציה של ה- pH של ליזוזומים קונבנציונאלי. פונקציה רגולטורית זו שומרת על סביבה חומצית בה נשמרים המוצרים הפרשניים בצורה לא פעילה.

הליזוזומים הפרשניים הבוגרים נעים בתוך הציטופלסמה לקרום הפלסמה. הנה הם נשמרים במצב המתנה עם הפרשות חזקות של "ראשי נפץ" לא פעיל אבל מוכן.

כאשר תא T לימפוציטים הוא ממוקד לחלוטין על תא היעד, הפרשת "מופעלת" ושינויים סביבתיים וכימיים, כולל pH, להפעיל את ההפרשות לפני חסימת היעד.

כל זה נעשה עם שליטה מדויקת של מיקום ועיתוי לא רק כדי למקסם את ההשפעה על המטרה, אלא גם כדי למזער נזק בטחוני לתאים ידידותיים שכנים.

הפרעות מבוקרות גנטית של ליזוזומים מפרישים עלולות להוביל לסימפטומים של טסיות טסיות, סוג של חוסר חיסוני והיפופיגמנטציה.

ליזוזומים קונבנציונליים

הליזוזמות מתגוררות בתא כאבירונים לשימוש חוזר, וכאשר חלוקת התא מתרחשת, כל תא הבת מקבל סדרה של ליזוזומים. הוא חשב כי ההפקדה של כימיקלים הליזוזום יכול להיות "מילא" על ידי המנגנון Golgi אספקה.

הכימיקלים מיוצרים ברטייקולום האנדופלאסמי, משתנים במנגנון Golgi ומועברים לליזוזומים שלפוחית. שינוי במנגנון Golgi כולל "תיוג מטרה" ברמה המולקולרית המבטיחה כי שלפוחית ​​מועבר lysosome ולא אל קרום פלזמה או במקום אחר.

"התווית" מוחזרת למנגנון Golgi לשימוש חוזר. חומר מ 3 מקורות שונים דורש פירוק ומיחזור. מצעיהם של שני מקורות אלה נכנסים לתא מבחוץ, והשלישי נובע מבפנים.

מחוץ לתא, תהליך של אנדוציטוזה, כולל Pinocytosis, מודה נוזלים וחלקיקים קטנים דרך היווצרות, בממברנה פלזמה, של חללים קטנים מצופים חלבונים. חותמות אלה עד שהם יוצרים שלפוחית ​​מצופה חלבונים.

כל שלפוחית ​​הופכת ל"אידיום מוקדם "ולאחר מכן ל"אנדוזום מאוחר". גם מחוץ לתא, phagocytosis (התא האכלה) מביא חלקיקים גדולים יחסית (בדרך כלל 250 ננומטר בגודל), כולל חיידקים ופסולת התא.

Phagocytosis יכול להתבצע על ידי "תאים רגילים", אבל מבוצעת בעיקר על ידי מקרופאגים שיכול להכיל עד 1000 lysosomes לכל תא. המבנה המתקבל של phagocytosis נקרא phagosome. מבפנים של התא, autophagosomes אחראים על חיסול האברונים, כגון המיטוכונדריה והריבוזומים.

פונקציות של ליזוזומים

הפונקציות העיקריות של הליזוזומים הן:

עיכול תאיים

המילה lysosome נובע "חלקה" (lytic או העיכול), ו "soma" (גוף). וקואולות pinocytotic, נוצרו כתוצאה של הקליטה של ​​החומר הנוזל וקואולות תא או phagocytic (שהוקמו על ידי קליטת חלקיקים מוצקים בתא), להעביר את החומר באזור החלבון ליזוזומלית.

חלבונים אלה יכולים לעבור עיכול בתוך התא כתוצאה של אנדוציטוזה. אנדוציטוזה כוללת את התהליכים של phagocytosis, pinocytosis ו micropinocytosis.

Phagocytosis ו Pinocytosis הם מנגנונים פעילים בהם התא זקוק אנרגיה לתפקוד. במהלך phagocytosis עקב leukocytes, צריכת חמצן, ספיגת גלוקוז ואת הפירוק הגליקוגן להגדיל באופן משמעותי.

ב אנדוציטוזה, הצטמקות של אקטין microfilaments myocin נוכח הציטופלסמה הפריפריה מתרחשת. זה גורם קרום פלזמה כדי לדלג וליצור את vacuole endocytic. החלקיקים המושרשים בקרומים הנגזרים מממברנת הפלזמה ומניפולציה הם לפעמים פגומים של תאים סלולאריים.

לאחר כניסתו של חלקיק או גוף גדול בתא ידי אנדוציטוזה ואת היווצרות קרום phagosome phagosome ו הליזוזום עלול להתיך כדי ליצור vacuole גדול בודד.

בתוך vacuole זה, אנזימים lysosomal להתחיל את תהליך העיכול של החומר הזר. בתחילה הליזוזום, המכונה הליזוזום ראשוני, מכיל את האנזים המורכב במצב לא פעיל, אך לאחר היתוך עם phagosome מייצר הליזוזום משנית עם מורפולוגיה שונה ואנזימים פעילים.

לאחר עיכול אנזימטי, החומר מתעכל מתפזר לתוך hialoplasm של התא. חומרים מסוימים עשויים להישאר vacuole של lysosome מוגדל. שריר ריק זה הוא הגוף השיורי, שכן הוא מכיל את שאריות תהליך העיכול.

במהלך רעב גם, lysosomes לעכל חומרי מזון מאוחסן, כלומר, חלבונים, שומנים וגליקוגן מן הציטופלסמה ולספק את האנרגיה הדרושה על ידי התא. העיכול של חלבונים בדרך כלל מסתיים ברמה של dypptide, אשר יכול לעבור דרך הממברנה ולאחר מכן להיות מתעכל חומצות אמינו.

עיכול של חומרים תאיים או autophagy

מרכיבים סלולריים רבים, כגון מיטוכונדריה, מוסרים כל הזמן מן התא על ידי המערכת הליזוזומלית. אברונים cytoplasmic מוקפים ממברנות חלקה reticulum endoplasmic, וקואולות להרכיב, אז אנזימים ליזוזומלית משתחררים ב וקואולות autophagic האברונים מתעכלים.

Autophagy הוא מאפיין כללי של תאים אוקריוטים. אלה קשורים לחידוש המרכיבים הסלולריים.

העיכול של המיטוכונדריה או מבנים תאיים אחרים מספק מקור אנרגיה לתאים אלה. לאחר העיכול של המבנה הסלולרי, vacuoles autophagic יכול להיות גופים שיורית. 

יש להם תפקיד במטמורפוזה

לאחרונה, התפקיד של lysosome התגלה מטמורפוזה של הצפרדע. היעלמות זנב הזחל של ראשן הצפרדע נובעת מהפעילות הליזוזומלית (פעולת הקתפסין הנמצאת בליזוזום).

הם מסייעים בסינתזה של חלבונים

המדענים נוביקוף ואסנר (1960) הציעו את התפקיד האפשרי של הליזוזומים בסינתזת החלבון. בכבד ובלבלב של כמה ציפורים, הליזוזום נראה פעיל יותר ופיתח מראה זה קשר אפשרי עם מטבוליזם הסלולר.

הם עוזרים בהפריה

במהלך ההפריה, ראש הזרע מפריש כמה אנזימים ליזוזומליים המסייעים בחדירה של זרע הזרע בשכבת הוויטלינה של הביצית.

Acrosome מכיל פרוטאז ו hyaluronidase ושפע חומצה phosphatase. Hyaluronidase מפוזרים בתאים סביב הביצית הפרוטאז מתעכל zell pellucida יצירת ערוץ שדרכו הגרעין הזרע חודר.

יש לו תפקיד באוסטאוגנזה

נטען כי היווצרות של תאי עצם וגם הרס שלהם תלוי בפעילות הליזוזומלית. באופן דומה, הזדקנות התא התפתחות parthenogenetic קשורים לפעילות של lysosomes.

Osteoclasts (תאים רב גרעיניים) כי להסיר עצם, לעשות זאת על ידי שחרור אנזימים lysosomal כי לבזות את המטריצה ​​האורגנית. תהליך זה מופעל על ידי הורמון הפרהתירואיד.

מומים של ליזוזומים

תקלה בליזוזום יכולה להוביל למחלות. לדוגמה, כאשר גליקוגן נספג על ידי ליזוזומים אינו מתעכל, מתרחשת מחלת פומפה.

קרעים של ליזוזומים בתאי עור שנחשפים לאור שמש ישיר להוביל לשינויים פתולוגיים לאחר כוויות שמש. האנזימים המשתחררים על ידי הליזוזומים הללו הורסים את תאי האפידרמיס, גורמים לשלפוחיות ולאחר מכן ניתוק של שכבת האפידרמיס.

אוטוליזה של רקמת סחוס ועצם

עודף ויטמין A גורם להרעלת תאים. זה קוטע את הממברנה הליזוזומלית, גורם לשחרור של אנזימים בתא ולגרום אוטוליזה של סחוס סחוס.

מחלות ליזוזומליות

מחלות גושה מסוגים I, II ו- III

מחלת גושה היא הסוג הנפוץ ביותר של הפרעת אחסון lysosomal. החוקרים זיהו שלושה סוגים שונים של מחלת גושה על בסיס היעדר (סוג I) או נוכחות והיקף של (II ו III) סיבוכים נוירולוגיים.

רוב האנשים מושפעים יש סוג אני, עלול להיתקל חבורות, עייפות כרונית כבד מוגדל באופן חריג ו / או טחול (hepatosplenomegaly).

מחלת גושה מסוג II מתרחשת אצל תינוקות ותינוקות ומאופיינת בסיבוכים נוירולוגיים שעלולים לכלול התכווצויות שרירים לא רצוניות, קשיי בליעה ואובדן מיומנויות מוטוריות שנרכשו בעבר..

סוג III מחלת גושה מופיעה בעשור הראשון של החיים. סיבוכים נוירולוגיים עשויים לכלול הידרדרות נפשית, חוסר יכולת לתאם תנועות והתנדבות שרירים של הזרועות, הרגליים או כל הגוף.

סוגי מחלת נימאן-פיק A / B, C1 ו- C2

מחלת נימאן-פיק מורכבת מקבוצה של הפרעות בירושה הקשורות בחילוף החומרים של השומנים. כמה מאפיינים משותפים לכל סוגי כוללים הגדלת הכבד וטחול. ילדים עם מחלת נימאן-פיק, סוגים A או C, סובלים גם מאובדן מתמשך של מיומנויות מוטוריות, קשיי האכלה, קשיי למידה מתקדמת והתקפים.

מחלת פאברי

הסימפטומים של מחלת פאברי מתחילים בדרך כלל במהלך הילדות המוקדמת או ההתבגרות, אך ייתכן שלא יתברר עד לעשור השני או השלישי של החיים.

התסמינים הראשונים כוללים פרקים של כאב שריפה חמור בידיים וברגליים. סימנים מוקדמים אחרים עשויים לכלול ירד ייצור של זיעה, נסערו כאשר טמפרטורות חמות ואת המראה של אדמדם פריחה לכחול כהה, במיוחד באזור שבין הירכיים והברכיים מנוסות.

מחלת גליקוגן השנייה (מחלת פומפה)

למחלת פומפה יש צורת התחלה מאוחרת. חולים עם טופס התינוק הם הנפגעים ביותר. למרות תינוקות אלה לעתים קרובות נראים תקינים בלידה, המחלה מתרחשת בתוך חודשיים-שלושה הראשונים עם חולשת שרירים מתקדמת במהירות, ירד טונוס שרירים (hypotonia) ואת סוג של מחלת לב המכונה קרדיומיופתיה היפרטרופית.

בעיות האכלה וקשיי נשימה נפוצים. צורת נעורים / מבוגר מתרחשת בין השנים הראשונה והשביעית כמו חולשת שרירים איטית בהדרגה או עם תסמינים של כשל נשימתי. 

סוג אני Gangliosidosis (מחלת טיי זקס)

ישנן שתי צורות עיקריות של מחלת טיי זקס: הצורה הקלאסית או התינוקת וצורת ההתפתחות המאוחרת.

אצל אנשים עם מחלת ילדות טיי זקס, הסימפטומים מופיעים בדרך כלל לראשונה בין שלושה לחמישה חודשים. אלה עשויים לכלול בעיות האכלה, חולשה כללית (עייפות) ו רפלקס להדהים מוגזם בתגובה רעשים חזקים ופתאומיים. עיכובים מוטוריים והידרדרות נפשית הם פרוגרסיביים.

אצל אנשים עם צורה מאוחרת, הסימפטומים יכולים להופיע בכל עת, החל בגיל ההתבגרות ועד 30 שנה. הצורה האינפנטילית מתפתחת לעיתים קרובות במהירות, וכתוצאה מכך הידרדרות נפשית ופיזית משמעותית.

סימפטום אופייני למחלת טיי זקס, המתרחשת ב -90% מהמקרים, הוא התפתחות כתמים אדומים בחלק האחורי של העיניים. הסימפטומים של מחלת טיי זאקס המאוחרת משתנים במידה ניכרת ממקרה למקרה. הפרעה זו מתקדמת הרבה יותר לאט מאשר הצורה האינפנטילית.

סוג Gangliosidosis II (מחלת Sandhoff)

הסימפטומים הראשונים של מחלתו של סנדהוף מתחילים בדרך כלל בין שלושה לשישה חודשים. המחלה אינה ניתנת לזיהוי קלינית מסוג gangliosidosis מסוג I.

לוקודיסטרופיה מטכרומטית

הסימנים הראשונים והסימפטומים יכולים להיות מעורפלים והדרגתית, ולכן ההפרעה הזו קשה לאבחן. אי יציבות הליכה היא לעתים קרובות התסמין הראשון שנצפה.

לעיתים, הסימפטום המוקדם ביותר הוא העיכוב בפיתוח או בהידרדרות בביצועי בית הספר. עם הזמן, הסימפטומים עשויים לכלול spasticity מסומנים, התקפים, ופיגור שכלי עמוק.

מחלת מחלות של מוקופוליסכרידים (מחלת הורלר וריאציות, סוג A, B, C, D, סוגי Morquio A ו- B, מחלות Maruteaux-Lamy ו- Sly)

מחלות אלה נגרמות על ידי שינויים בהתפלגות נורמלית של פחמימות מורכבות המכונה mucopolysaccharides. מחלות אלה יש מאפיינים מסוימים במשותף, הכוללים עיוותים של העצמות והמפרקים להפריע ניידות ולעיתים קרובות לגרום osteoarthritis, במיוחד מפרקים גדולים התומכים במשקל.

כל המחלות האלה, למעט המחלה Sanfilippo, להפריע לצמיחה, גורם קומה קומתה.

סוגי המחלות של שינדלר I ו- II

סוג המחלה של שינדלר הוא הצורה הקלאסית, המופיעה לראשונה בילדות. אנשים מושפעים נראה לפתח בדרך כלל עד שהם שנה אחת, כאשר הם מתחילים לאבד מיומנויות שנרכשו בעבר הדורש תיאום של פעילויות פיזיות ונפשיות.

סוג II שינדלר הוא צורה של מראה אצל מבוגרים. הסימפטומים יכולים לכלול פיתוח של אשכולות של כתמי דומה על יבלות העור, הרחבת קבע קבוצות של כלי דם הגורמות לאדמומיות העור באזורים הנגועים, עיבוי היחסי של תווי פנים וירידת ערך רוחני מתון.

מחלת באטן

מחלת באטן היא הצורה הצעירה של קבוצת הפרעות נוירולוגיות מתקדמות הידועות בשם lipofuscinosis נוירונים. הוא מאופיין על ידי הצטברות של חומר שומני במוח, כמו גם ברקמה שאינה מכילה תאי עצב.

מחלת באטן מסומנת על ידי כישלון ראייה מתקדם (ניוון אופטי) והפרעות נוירולוגיות, אשר יכולות להתחיל לפני שמונה שנים. זה קורה בעיקר במשפחות ממוצא סקנדינבי מצפון אירופה והפרעה משפיעה על המוח ויכולה לגרום להידרדרות האינטלקט והפונקציות הנוירולוגיות.

האוכלוסייה המושפעת

כקבוצה, הוא האמין כי מחלות אחסון lysosomal יש תדירות משוער של כ 1 מתוך 5,000 לידות חי. למרות מחלות בודדות הן נדירות, הקבוצה כולה משפיעה על אנשים רבים ברחבי העולם.

בחלק מהמחלות יש שכיחות גבוהה יותר באוכלוסיות מסוימות. לדוגמה, מחלות הגושה וטיי זקס שכיחות יותר בקרב האוכלוסייה היהודית האשכנזית. ידוע כי מוטציה הקשורה לתסמונת הורלר מתרחשת לעתים קרובות יותר בין עמים סקנדינביים ורוסים.

אבחון

אבחון טרום לידתי אפשרי עבור כל הפרעות האחסון ליזוזומלית. גילוי מוקדם של מחלות אגירה ליזוזומליות, או לפני הלידה או כמה שיותר מהר חשוב כי כאשר טיפולים זמינים, או המחלה עצמה או בסימפטומים הקשורים, עשויה להגביל באופן משמעותי לטווח ארוך כמובן ואת ההשפעה של המחלה.

הפניות

1. ביולוגיה באינטרנט. (2008). ליזוזום 6-2-2017, מתוך Biology-Online.org אתר אינטרנט: biology-online.org.
2. בית החולים של אוניברסיטת רוקפלר. (2004). "חקר תאים עם צנטריפוגה": גילוי של Lysosome. 6-2-2017, מאוניברסיטת רוקפלר. אתר: Centennial.rucares.org.
3. האגודה הבריטית לביולוגיה של התא. (2016). ליזוזום 6-2-2017, מתוך אתר BSCB: bscb.org.
4. Jain, ק (2016). 8 תפקידים מרכזיים של ליזוזומים. 6-2-2017, מ BiologyDiscussion.com אתר: biologydiscussion.com.
5. קלארק, י. (2003). הפרעות אחסון ליזוזומליות. 6-2-2017, מאת NORD - הארגון הלאומי להפרעות נדירות אתר: rarediseases.org.
6. Fawcett, W. (1981). התאים. 6-2-2017, מאת ascb.org אתר אינטרנט: ascb.org.
7. Susuki, ק (2016). מחלה ליזוזומלית. 7-2-2017, מהמרכז הארצי למידע ביוטכנולוגי אתר: ncbi.nlm.nih.gov.
8. TutorVista (2017). פונקציה של ליזוזומים. 7-2-2017, מאת TutorVista.com אתר אינטרנט: ncbi.nlm.nih.gov.
9. חינוך טבע. (2014). רפלקסולוגיה אנדופלסמית, מכשיר גולגי וליזוזומים. 7-2-2017, מאת nature.com אתר: nature.com.