Lysosome Chức năng, loại và bệnh

các lysosome Chúng là các hạt màng nằm giữa ty thể và các microsome có chứa một loạt các enzyme tiêu hóa (khoảng 50) được sử dụng chủ yếu để tiêu hóa và loại bỏ các bào quan quá mức hoặc mòn, các hạt thức ăn và vi rút hoặc vi khuẩn.

Sử dụng một thuật ngữ thông tục hơn, người ta có thể nói rằng lysosome giống như dạ dày của tế bào.

Các lysosome được bao quanh bởi một màng bao gồm các phospholipid ngăn cách phần bên trong của lysosome với môi trường bên ngoài của màng. Phospholipids là cùng các phân tử tế bào tạo thành màng tế bào bao quanh toàn bộ tế bào. Lysosome có kích thước khác nhau từ 0,1 đến 1,2 micromet.

Chức năng cụ thể của nó bao gồm:

• sự tiêu hóa của các đại phân tử từ thực bào, endocytosis và autophagy.
• sự tiêu hóa của vi khuẩn và các chất thải khác.
• Sửa chữa các thiệt hại cho màng plasma hoạt động như một miếng vá màng. 
• và apoptosis.

Chúng thường được gọi là "túi tự sát" vì vai trò của chúng trong tự động.

Khám phá về lysosome

Các lysosome được phát hiện bởi nhà tế bào học và nhà hóa sinh người Bỉ Christian René de Duve vào những năm 1950. De Duve đã giành được một phần giải thưởng Nobel về y học năm 1974 nhờ khám phá về lysosome và các bào quan khác được gọi là peroxisomes..

De Duve đã phát hiện ra lysosome bằng phương pháp sinh hóa và sử dụng kính hiển vi điện tử. Khám phá cơ bản này đã dẫn đến sự hiểu biết hiện tại về một số rối loạn di truyền gây ra bởi các protein lysosomal bị khiếm khuyết, bao gồm bệnh Tay-Sach và bệnh Gauker..

Các loại

Nghiên cứu gần đây cho thấy có hai loại lysosome: lysosome thông thường và lysosome.

Thư ký lysosome

Các lysosome tiết được tìm thấy, nhưng không độc quyền, trong các tế bào khác nhau của hệ thống miễn dịch, chẳng hạn như tế bào lympho T, có nguồn gốc từ dòng tế bào tạo máu.

Các lysosome bài tiết là sự kết hợp của lysosome thông thường và các hạt bài tiết. Chúng khác với các lysosome thông thường ở chỗ chúng chứa sản phẩm bài tiết đặc biệt của tế bào mà chúng cư trú.

Ví dụ, tế bào lympho T có chứa các sản phẩm bài tiết (perforin và granzymes) có thể tấn công cả tế bào khối u và tế bào bị nhiễm bệnh.

Các "tế bào combi" của lysosome bài tiết cũng chứa các hydrolase, protein màng và có khả năng điều chỉnh độ pH của lysosome thông thường. Chức năng điều tiết này duy trì môi trường axit trong đó các sản phẩm bài tiết được duy trì ở dạng không hoạt động.

Các lysosome bài tiết trưởng thành di chuyển trong tế bào chất đến màng sinh chất. Ở đây, chúng được giữ ở chế độ chờ với các "đầu đạn" mạnh mẽ không hoạt động nhưng sẵn sàng.

Khi tế bào lympho T tập trung hoàn hảo vào tế bào đích, sự bài tiết được "kích hoạt" và thay đổi môi trường và hóa học, bao gồm pH, kích hoạt dịch tiết trước khi chặn mục tiêu.

Tất cả điều này được thực hiện với sự kiểm soát chính xác vị trí và thời gian không chỉ để tối đa hóa hiệu quả trên mục tiêu, mà còn để giảm thiểu thiệt hại tài sản thế chấp cho các tế bào thân thiện lân cận.

Rối loạn kiểm soát di truyền của lysosome bài tiết có thể dẫn đến suy yếu tổng hợp tiểu cầu, một loại suy giảm miễn dịch và giảm sắc tố.

Lysosome thông thường

Các lysosome cư trú trong tế bào như các bào quan có thể tái sử dụng và khi quá trình phân chia tế bào diễn ra, mỗi tế bào con nhận được một loạt các lysosome. Người ta cho rằng tiền gửi hóa chất trong lysosome có thể được "nạp lại" bởi nguồn cung cấp thiết bị Golgi.

Các hóa chất được sản xuất trong mạng lưới nội chất, được sửa đổi trong bộ máy Golgi và vận chuyển đến các lysosome trong các túi. Sửa đổi trong bộ máy Golgi bao gồm "ghi nhãn đích" ở cấp độ phân tử để đảm bảo rằng túi được chuyển đến một lysosome và không đến màng plasma hoặc ở nơi khác.

"Nhãn" được trả lại cho bộ máy Golgi để sử dụng lại. Vật liệu từ 3 nguồn khác nhau đòi hỏi phải tháo gỡ và tái chế. Chất nền của hai trong số các nguồn này xâm nhập vào tế bào từ bên ngoài và nguồn thứ ba bắt nguồn từ bên trong.

Từ bên ngoài tế bào, quá trình endocytosis, bao gồm pinocytosis, thừa nhận chất lỏng và các hạt nhỏ thông qua sự hình thành, trong màng plasma, của các khoang nhỏ được phủ protein. Những con dấu này cho đến khi chúng hình thành các túi bọc protein.

Mỗi túi trở thành một "endosome sớm" và sau đó là "endosome muộn". Cũng từ bên ngoài tế bào, thực bào (nuôi dưỡng tế bào) mang lại các hạt tương đối lớn (thường có kích thước 250nm), bao gồm cả vi khuẩn và mảnh vụn tế bào.

Phagocytosis có thể được thực hiện bởi "các tế bào thông thường", nhưng chủ yếu được thực hiện bởi các đại thực bào có thể chứa tới 1.000 lysosome trên mỗi tế bào. Cấu trúc kết quả của thực bào được gọi là phagosome. Từ bên trong tế bào, autophagosome chịu trách nhiệm loại bỏ các bào quan, chẳng hạn như ty thể và ribosome.

Chức năng của lysosome

Các chức năng chính của lysosome là:

Tiêu hóa nội bào

Từ lysosome bắt nguồn từ "mịn" (lytic hoặc tiêu hóa) và "soma" (cơ thể). Các không bào pinocytic, được hình thành như là kết quả của sự hấp thụ chất lỏng trong không bào tế bào hoặc thực bào (được hình thành bởi sự hấp thụ các hạt rắn trong tế bào), vận chuyển vật liệu protein đến vùng lysosomal.

Những protein này có thể trải qua quá trình tiêu hóa trong tế bào do hậu quả của bệnh nội tiết. Endocytosis bao gồm các quá trình thực bào, pinocytosis và micropinocytosis.

Phagocytosis và pinocytosis là các cơ chế hoạt động trong đó tế bào cần năng lượng để hoạt động. Trong quá trình thực bào do tăng bạch cầu, tiêu thụ oxy, hấp thu glucose và phân hủy glycogen tăng đáng kể.

Trong endocytosis, sự co lại của các vi chất Actin và myosin có trong tế bào chất ngoại vi xảy ra. Điều này làm cho màng plasma xâm lấn và hình thành không bào nội tiết. Các hạt ăn vào được bao bọc trong màng có nguồn gốc từ màng plasma và hình thành không bào đôi khi là các phagơ tế bào.

Sau sự xâm nhập của một hạt lớn hoặc cơ thể vào trong tế bào bởi endocytosis và sự hình thành của một phagosome, màng của phagosome và lysosome có thể hợp nhất để tạo thành một không bào lớn duy nhất.

Trong không bào này, các enzyme lysosomal bắt đầu quá trình tiêu hóa vật chất lạ. Ban đầu lysosome, được gọi là lysosome chính, chứa phức hợp enzyme ở trạng thái không hoạt động, nhưng sau khi hợp nhất với phagosome, nó tạo ra một lysosome thứ cấp với một hình thái và enzyme hoạt động khác nhau.

Sau khi tiêu hóa enzyme, vật liệu được tiêu hóa khuếch tán vào màng tế bào của tế bào. Một số vật liệu có thể vẫn còn trong không bào của lysosome mở rộng. Không bào còn sót lại này là cơ thể còn lại, vì nó chứa dư lượng của quá trình tiêu hóa.

Trong quá trình chết đói, lysosome tiêu hóa các nguyên liệu thực phẩm được lưu trữ, tức là protein, lipid và glycogen từ tế bào chất và cung cấp năng lượng theo yêu cầu của tế bào. Quá trình tiêu hóa protein thường kết thúc ở mức độ dipeptide, có thể đi qua màng và sau đó được tiêu hóa thành axit amin.

Tiêu hóa các chất nội bào hoặc autophagy

Nhiều thành phần tế bào, chẳng hạn như ty thể, liên tục được loại bỏ khỏi tế bào bởi hệ thống lysosomal. Các bào quan tế bào chất được bao quanh bởi màng của mạng lưới nội chất trơn, tạo thành không bào, sau đó các enzyme lysosomal được thải ra trong không bào autophagic và các bào quan được tiêu hóa.

Autophagy là một tài sản chung của các tế bào nhân chuẩn. Những điều này có liên quan đến việc đổi mới các thành phần tế bào.

Sự tiêu hóa của ty thể hoặc các cấu trúc tế bào khác cung cấp một nguồn năng lượng cho các tế bào này. Sau khi tiêu hóa cấu trúc tế bào, không bào autophagic có thể trở thành cơ thể còn sót lại. 

Họ có vai trò trong sự biến thái

Gần đây, vai trò của lysosome đã được phát hiện trong sự biến thái của ếch. Sự biến mất của đuôi ấu trùng của con nòng nọc của ếch là do hoạt động lysosomal (hành động của các cathepsin có trong lysosome).

Chúng giúp tổng hợp protein

Các nhà khoa học Novikoff và Essner (1960) đã đề xuất vai trò có thể có của lysosome trong quá trình tổng hợp protein. Ở gan và tuyến tụy của một số loài chim, lysosome dường như hoạt động mạnh hơn và phát triển cho thấy đây là mối quan hệ có thể với chuyển hóa tế bào.

Họ giúp thụ tinh

Trong quá trình thụ tinh, đầu của tinh trùng tiết ra một số enzyme lysosomal giúp cho sự xâm nhập của tinh trùng trong lớp vitelline của noãn.

Các acrosome chứa protease và hyaluronidase và axit phosphatase dồi dào. Hyaluronidase phân tán trong các tế bào xung quanh tế bào trứng và protease tiêu hóa zona pellucida tạo ra một kênh thông qua đó nhân tinh trùng xâm nhập.

Nó có vai trò trong sự tạo xương

Người ta đã lập luận rằng sự hình thành của các tế bào xương và sự phá hủy của chúng phụ thuộc vào hoạt động lysosomal. Tương tự, sự lão hóa tế bào và sự phát triển parthenogenetic có liên quan đến hoạt động của lysosome.

Osteoclasts (tế bào đa nhân) loại bỏ xương, làm như vậy bằng cách giải phóng các enzyme lysosomal làm suy giảm ma trận hữu cơ. Quá trình này được kích hoạt bởi hormone tuyến cận giáp.

Dị dạng của lysosome

Một trục trặc của lysosome có thể dẫn đến các bệnh. Ví dụ, khi glycogen được hấp thụ bởi lysosome không được tiêu hóa, bệnh Pompe xảy ra.

Vỡ lysosome trong các tế bào da tiếp xúc với ánh sáng mặt trời trực tiếp dẫn đến những thay đổi bệnh lý sau khi bị cháy nắng. Các enzyme được giải phóng bởi các lysosome này phá hủy các tế bào của lớp biểu bì, gây phồng rộp và sau đó tách ra một lớp biểu bì.

Tự động hóa sụn và mô xương

Vitamin A dư thừa gây ngộ độc tế bào. Nó làm gián đoạn màng lysosomal, gây ra sự giải phóng các enzyme trong tế bào và gây ra sự tự phân hủy trong sụn và mô xương.

Bệnh lysosomal

Bệnh Gaucher loại I, II và III

Bệnh Gaucher là loại rối loạn lưu trữ lysosomal phổ biến nhất. Các nhà nghiên cứu đã xác định ba loại bệnh Gaucher khác nhau dựa trên sự vắng mặt (loại I) hoặc sự hiện diện và mức độ của (loại II và III) biến chứng thần kinh.

Hầu hết những người bị ảnh hưởng đều có loại I, có thể bị bầm tím, mệt mỏi mãn tính và gan to và / hoặc lách to bất thường (hepatosplenomegaly).

Bệnh Gaucher loại II xảy ra ở trẻ sơ sinh và trẻ sơ sinh, và được đặc trưng bởi các biến chứng thần kinh có thể bao gồm co thắt cơ bắp không tự nguyện, khó nuốt và mất các kỹ năng vận động có được trước đó..

Bệnh Gaucher loại III xuất hiện trong thập kỷ đầu tiên của cuộc đời. Biến chứng thần kinh có thể bao gồm suy thoái tinh thần, không có khả năng phối hợp các cử động tự nguyện và co thắt cơ bắp của cánh tay, chân hoặc toàn bộ cơ thể.

Các loại bệnh Niemann-Pick A / B, C1 và C2

Bệnh Niemann-Pick bao gồm một nhóm các rối loạn di truyền liên quan đến quá trình chuyển hóa chất béo. Một số đặc điểm chung cho tất cả các loại bao gồm mở rộng gan và lá lách. Trẻ em mắc bệnh Niemann-Pick, loại A hoặc C, cũng bị mất dần các kỹ năng vận động, khó khăn trong việc ăn uống, khó khăn trong học tập tiến triển và co giật.

Bệnh Fabry

Các triệu chứng của bệnh Fabry thường bắt đầu trong thời thơ ấu hoặc thanh thiếu niên, nhưng có thể không rõ ràng cho đến thập kỷ thứ hai hoặc thứ ba của cuộc đời.

Các triệu chứng đầu tiên bao gồm các cơn đau rát nghiêm trọng ở tay và chân. Các dấu hiệu ban đầu khác có thể bao gồm giảm sản xuất mồ hôi, khó chịu khi gặp nhiệt độ ấm áp và sự xuất hiện của phát ban da màu đỏ đến xanh đậm, đặc biệt là ở khu vực giữa hông và đầu gối..

Bệnh lưu trữ Glycogen II (bệnh Pompe)

Bệnh của Pompe có dạng khởi phát muộn. Bệnh nhân có dạng trẻ sơ sinh bị ảnh hưởng nặng nề nhất. Mặc dù những đứa trẻ này thường xuất hiện bình thường khi sinh, bệnh xảy ra trong vòng hai đến ba tháng đầu với tình trạng yếu cơ tiến triển nhanh, giảm trương lực cơ (hạ huyết áp) và một loại bệnh tim gọi là bệnh cơ tim phì đại..

Vấn đề cho ăn và khó thở là phổ biến. Dạng người chưa thành niên / người trưởng thành xảy ra giữa thập kỷ thứ nhất và thứ bảy do yếu cơ dần dần hoặc có triệu chứng suy hô hấp. 

Gangliosidosis loại I (bệnh Tây Sachs)

Có hai dạng bệnh Tây Sachs chính: dạng cổ điển hoặc trẻ sơ sinh và dạng khởi phát muộn.

Ở những người mắc bệnh thời thơ ấu của Tay Sachs, các triệu chứng thường xuất hiện lần đầu tiên từ ba đến năm tháng tuổi. Chúng có thể bao gồm các vấn đề về ăn uống, điểm yếu chung (thờ ơ) và phản xạ giật mình quá mức để đáp ứng với tiếng ồn lớn và đột ngột. Sự chậm trễ của động cơ và suy giảm tinh thần là tiến bộ.

Ở những người có dạng khởi phát muộn, các triệu chứng có thể xuất hiện bất cứ lúc nào từ tuổi thiếu niên đến 30 tuổi. Hình thức trẻ sơ sinh thường tiến triển nhanh chóng, dẫn đến suy giảm đáng kể về tinh thần và thể chất.

Một triệu chứng đặc trưng của bệnh Tay Sachs, xảy ra trong 90 phần trăm các trường hợp, là sự phát triển của các đốm đỏ ở phía sau mắt. Các triệu chứng của bệnh Tây Sachs khởi phát khác nhau tùy theo từng trường hợp. Rối loạn này tiến triển chậm hơn nhiều so với dạng trẻ sơ sinh.

Gangliosidosis loại II (bệnh Sandhoff)

Các triệu chứng đầu tiên của bệnh Sandhoff thường bắt đầu từ ba đến sáu tháng tuổi. Bệnh không thể phân biệt được về mặt lâm sàng với bệnh gangliosidosis loại I.

Bệnh bạch cầu đa nhân

Các dấu hiệu và triệu chứng đầu tiên có thể mơ hồ và dần dần, vì vậy rối loạn này rất khó chẩn đoán. Đi bộ không ổn định thường là triệu chứng quan sát đầu tiên.

Đôi khi, triệu chứng sớm nhất là sự chậm phát triển hoặc suy giảm thành tích học tập. Theo thời gian, các triệu chứng có thể bao gồm co cứng rõ rệt, co giật và chậm phát triển tâm thần sâu sắc.

Bệnh lưu trữ của mucopolysacarit (bệnh Hurler và các biến thể, loại A, B, C, D, Morquio Loại A và B, bệnh Maroteaux-Lamy và Sly)

Những bệnh này được gây ra bởi sự thay đổi trong sự phân hủy bình thường của carbohydrate phức tạp được gọi là mucopolysacarit. Những bệnh này có một số đặc điểm chung, bao gồm biến dạng xương và khớp gây cản trở khả năng vận động và thường gây ra viêm xương khớp, đặc biệt là các khớp lớn hỗ trợ cân nặng.

Tất cả các bệnh này, ngoại trừ bệnh Sanfilippo, cản trở sự tăng trưởng, gây tầm vóc ngắn.

Bệnh Schindler loại I và II

Bệnh loại I của Schindler là dạng cổ điển, xuất hiện lần đầu tiên trong thời thơ ấu. Các cá nhân bị ảnh hưởng dường như phát triển bình thường cho đến khi họ được một tuổi, khi họ bắt đầu mất các kỹ năng có được trước đó, đòi hỏi sự phối hợp của các hoạt động thể chất và tinh thần.

Schindler Type II là hình thức xuất hiện ở người lớn. Các triệu chứng có thể bao gồm sự phát triển của các cụm đổi màu tương tự như mụn cóc trên da, mở rộng vĩnh viễn các nhóm mạch máu gây đỏ da ở các khu vực bị ảnh hưởng, dày lên các đặc điểm trên khuôn mặt và suy giảm trí tuệ nhẹ.

Bệnh Batten

Bệnh Batten là dạng thiếu niên của một nhóm các rối loạn thần kinh tiến triển được gọi là lipofuscinosis tế bào thần kinh. Nó được đặc trưng bởi sự tích tụ của một chất béo trong não, cũng như trong các mô không chứa các tế bào thần kinh.

Bệnh Batten được đánh dấu bằng suy giảm thị lực tiến triển nhanh chóng (teo mắt) và rối loạn thần kinh, có thể bắt đầu trước tám tuổi. Nó xảy ra chủ yếu ở các gia đình gốc Scandinavi từ Bắc Âu và rối loạn ảnh hưởng đến não và có thể gây suy giảm trí tuệ và chức năng thần kinh.

Dân số bị ảnh hưởng

Là một nhóm, người ta tin rằng các bệnh lưu trữ lysosomal có tần suất ước tính khoảng một trong 5.000 ca sinh sống. Mặc dù các bệnh riêng lẻ rất hiếm, nhưng toàn bộ nhóm ảnh hưởng đến nhiều người trên thế giới.

Một số bệnh có tỷ lệ mắc cao hơn ở một số dân. Ví dụ, các bệnh của Gaucher và Tay-Sachs thường xuyên hơn trong cộng đồng người Do Thái Ashkenazi. Được biết, một đột biến liên quan đến hội chứng Hurler xảy ra thường xuyên hơn giữa các dân tộc Scandinavi và Nga.

Chẩn đoán

Chẩn đoán trước sinh có thể cho tất cả các rối loạn lưu trữ lysosomal. Phát hiện sớm các bệnh lưu trữ lysosomal, trước khi sinh hoặc càng sớm càng tốt, rất quan trọng bởi vì khi điều trị có sẵn, cho chính bệnh hoặc cho các triệu chứng liên quan, chúng có thể hạn chế đáng kể quá trình dài hạn và tác động của bệnh.

Tài liệu tham khảo

1. Sinh học-Trực tuyến. (2008). Lysosome 6-2-2017, từ trang web Biology-Online.org: biology-online.org.
2. Bệnh viện Đại học Rockefeller. (2004). "Khám phá các tế bào với máy ly tâm": Khám phá về Lysosome. 6-2-2017, từ Đại học Rockefeller. Trang web: cent Years.rucares.org.
3. Hiệp hội Sinh học Tế bào Anh. (2016). Lysosome 6-2-2017, từ Trang web BSCB: bscb.org.
4. Jain, K. (2016). 8 Chức năng chính của Lysosome. 6-2-2017, từ BiologyDiscussion.com Trang web: biologydiscussion.com.
5. Clark, J. (2003). Rối loạn lưu trữ lysosomal. 6-2-2017, từ NORD - Tổ chức quốc gia về rối loạn hiếm gặp Trang web: raredisease.org.
6. Fawcett, W. (1981). Các tế bào. 6-2-2017, từ trang web ascb.org: ascb.org.
7. Susuki, K. (2016). Bệnh lysosomal. 7-2-2017, từ Trung tâm Thông tin Công nghệ sinh học Quốc gia Trang web: ncbi.nlm.nih.gov.
8. TutorVista (2017). Chức năng của Lysosome. 7-2-2017, từ Trang web TutorVista.com: ncbi.nlm.nih.gov.
9. Giáo dục thiên nhiên. (2014). Mạng lưới nội chất, Bộ máy Golgi và Lysosome. 7-2-2017, từ thiên nhiên.com Trang web: thiên nhiên.com.