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Funções, tipos e doenças dos lisossomas
O lisossomas São partículas membranosas localizadas entre as mitocôndrias e os microssomas que contêm uma ampla gama de enzimas digestivas (aproximadamente 50) usadas principalmente para a digestão e eliminação de organelas, partículas de alimentos e vírus ou bactérias excessivos ou desgastados.
Usando um termo mais coloquial, pode-se dizer que os lisossomos são como o estômago da célula.
Os lisossomas são envolvidos por uma membrana composta de fosfolipídios que separam o interior dos lisossomos do ambiente externo da membrana. Os fosfolipídios são as mesmas moléculas celulares que formam a membrana celular que envolve toda a célula. Os lisossomas variam em tamanho de 0,1 a 1,2 mícrons.
Suas funções específicas incluem:
- a digestão de macromoléculas de fagocitose, endocitose e autofagia.
- a digestão de bactérias e outros materiais residuais.
- o reparo do dano à membrana plasmática atuando como um remendo de membrana.
- e apoptose.
Eles são muitas vezes referidos como "sacos suicidas" por causa de seu papel na autólise.
Descoberta de lisossomos
Os lisossomas foram descobertos pelo ciólogo e bioquímico belga Christian René de Duve nos anos 50. De Duve obteve uma parte do Prêmio Nobel de Medicina em 1974 por sua descoberta de lisossomas e outras organelas conhecidas como peroxissomas.
De Duve descobriu os lisossomas por métodos bioquímicos e usando microscopia eletrônica. Esta descoberta básica levou à compreensão atual de vários distúrbios hereditários causados por proteínas lisossomais defeituosas, incluindo a doença de Tay-Sach e a doença de Gaucher.
Tipos
Pesquisas recentes sugerem que existem dois tipos de lisossomos: os lisossomas secretor e convencional.
Lysosomes secretors
Os lisossomas secretórios são encontrados, embora não exclusivamente, em diferentes células do sistema imune, como os linfócitos T, derivados da linhagem celular hematopoiética.
Os lisossomos secretórios são uma combinação de lisossomas convencionais e grânulos de secreção. Eles diferem dos lisossomos convencionais por conterem o produto secretor específico da célula em que residem.
Os linfócitos T, por exemplo, contêm produtos secretórios (perforina e granzimas) que podem atacar células infectadas e tumorais.
As "células combi" do lisossoma secretor também contêm as hidrolases, proteínas de membrana e têm a facilidade de regulação do pH dos lisossomos convencionais. Esta função reguladora mantém um ambiente ácido em que os produtos secretórios são mantidos em uma forma inativa.
Os lisossomos secretórios maduros se movem dentro do citoplasma para a membrana plasmática. Aqui eles são mantidos em modo de espera com poderosas secreções de "ogivas" inativas, mas prontas.
Quando a célula de linfócitos T está perfeitamente focalizada na célula-alvo, a secreção é "desencadeada" e as alterações ambientais e químicas, incluindo o pH, ativam as secreções antes de bloquear o alvo.
Tudo isso é feito com controle preciso da localização e do tempo, não só para maximizar o efeito no alvo, mas também para minimizar danos colaterais às células amigas vizinhas.
Os distúrbios geneticamente controlados dos lisossomas secretórios podem levar a uma síntese deficiente de plaquetas, um tipo de imunodeficiência e hipopigmentação.
Lisossomos convencionais
Os lisossomos residem na célula como organelas reutilizáveis e, quando ocorre a divisão celular, cada célula-filha recebe uma série de lisossomos. Acredita-se que o depósito de substâncias químicas no lisossoma possa ser "recarregado" pelos suprimentos do aparelho de Golgi.
Os produtos químicos são fabricados no retículo endoplasmático, modificados no aparelho de Golgi e transportados para os lisossomos nas vesículas. A modificação no aparelho de Golgi inclui uma "marcação de alvo" em um nível molecular que assegura que a vesícula seja liberada em um lisossomo e não na membrana plasmática ou em outro lugar.
O "rótulo" é devolvido ao aparelho de Golgi para reutilização. Material de 3 fontes diferentes requer desmontagem e reciclagem. Os substratos de duas dessas fontes entram na célula do lado de fora e o terceiro origina-se de dentro.
Do lado de fora da célula, o processo de endocitose, incluindo pinocitose, admite fluidos e pequenas partículas através da formação, na membrana plasmática, de pequenas cavidades revestidas com proteínas. Estes selam para formar vesículas revestidas com proteínas.
Cada vesícula se torna um "endossomo inicial" e depois um "endossomo tardio". Também de fora da célula, a fagocitose (alimentação de células) traz partículas relativamente grandes (geralmente de 250 nm), incluindo bactérias e restos celulares.
A fagocitose pode ser realizada por "células comuns", mas é principalmente realizada por macrófagos que podem conter até 1.000 lisossomas por célula. A estrutura resultante da fagocitose é chamada de fagossoma.A partir do interior da célula, autofagossomas são responsáveis pela eliminação de organelos, tais como as mitocôndrias e ribossomas.
Funções dos lisossomos
As principais funções dos lisossomos são:
Digestão intracelular
A palavra lisossoma derivado de "suave" (lítico ou digestivo), e "soma" (corpo). Vacúolos pinocitótica, formadas como um resultado da absorção da substância de fluido nos vacúolos das células fagocíticas (ou formados pela absorção de partículas sólidas na célula), transportar o material para a região da proteína lisossómica.
Estas proteínas podem sofrer digestão dentro da célula como resultado de endocitose. Endocitose inclui os processos de fagocitose, pinocitose e micropinocytosis.
A fagocitose e a pinocitose são mecanismos ativos nos quais a célula precisa de energia para funcionar. Durante a fagocitose por leucócitos, o consumo de oxigénio, a absorção de glucose e glicogénio repartição aumenta significativamente.
Endocitose contracção microfilamentos da actina e miosina presente no citoplasma periférico ocorre. Isso faz com que a membrana plasmática invagine e forme o vacúolo endocítico. partículas ingeridas fechados em membranas derivadas a partir dos vacúolos de membrana de plasma e forma são, por vezes, fagossomas célula.
Após a entrada de uma partícula grande ou corpo na célula por endocitose e a formação de uma membrana fagossoma fagossoma e lisossoma pode fundir para formar uma única grande vacúolo.
Dentro deste vacúolo, as enzimas lisossomais iniciam o processo de digestão do material estranho. Inicialmente, o lisossoma, conhecido como lisossoma primário, contém a enzima complexo num estado inactivo, mas após a fusão com a fagossoma produz um lisossoma secundário com uma morfologia diferente e enzimas activas.
Após a digestão enzimática, o material digerido se difunde para o hialoplasma da célula. Alguns materiais podem permanecer no vacúolo do lisossomo aumentado. Este vacúolo remanescente é o corpo residual, pois contém o resíduo do processo digestivo.
Durante inanição também lisossomas digerir materiais alimentares armazenados, isto é, proteínas, lípidos e citoplasma glicogénio e fornecer a energia requerida pela célula. A digestão das proteínas geralmente termina ao nível do dipéptido, que pode passar através da membrana e, em seguida, ser digerido em aminoácidos.
Digestão de substâncias intracelulares ou autofagia
Muitos componentes celulares, tais como mitocôndrias, são constantemente removida da célula pelo sistema lisossomal. organelos citoplasmáticos são cercadas por membranas suave retículo endoplasmático, vacúolos formando, então, as enzimas lisossómicas são descarregados em vacúolos autofágicos e organelas são digeridos.
A autofagia é uma propriedade geral das células eucarióticas. Estes estão relacionados com a renovação de componentes celulares.
A digestão de mitocôndrias ou outras estruturas celulares fornece uma fonte de energia para essas células. Após a digestão da estrutura celular, os vacúolos autofágicos podem se tornar corpos residuais.
Eles têm um papel na metamorfose
Recentemente, o papel do lisossomo foi descoberto na metamorfose do sapo. O desaparecimento da cauda rã larva girino é devido a actividade lisossomal (catepsinas acção presentes nos lisossomas).
Eles ajudam na síntese de proteínas
Os cientistas Novikoff e Essner (1960) sugeriram o possível papel dos lisossomos na síntese de proteínas. Fígado e pâncreas de algumas aves, lisossomos parecem ser mais ativo e desenvolvido mostrando que uma possível ligação com o metabolismo celular.
Eles ajudam na fertilização
Durante a fertilização, a cabeça de esperma segregam algumas enzimas lisossómicas que ajudam na penetração do esperma para a camada de gema de ovo.
O acrossoma contém protease e hialuronidase e fosfatase ácida abundante. Hialuronidase células em todo o oócito e a zona pelúcida digestões protease disperso por um canal através do qual penetra o núcleo do esperma.
Tem um papel na osteogênese
Tem sido argumentado que a formação de células ósseas e também a sua destruição depende da atividade lisossômica. Da mesma forma, o envelhecimento celular e o desenvolvimento partenogenético estão relacionados à atividade dos lisossomos.
Os osteoclastos (células multinucleadas) que removem o osso, que fazem libertando enzimas lisossomais que degradam a matriz orgânica. Este processo é ativado pelo hormônio da paratireóide.
Malformação dos lisossomos
Um mau funcionamento dos lisossomos pode levar a doenças. Por exemplo, quando o glicogênio absorvido pelos lisossomos não é digerido, ocorre a doença de Pompe.
Rupturas de lisossomas em células da pele expostas à luz direta do sol levam a alterações patológicas após queimaduras solares.As enzimas liberadas por esses lisossomos destroem as células da epiderme, causando bolhas e, em seguida, ocorre o descolamento de uma camada de epiderme.
Autólise de cartilagem e tecido ósseo
Excesso de vitamina A provoca envenenamento celular. Ele interrompe a membrana lisossomal, causando a liberação de enzimas na célula e causando autólise na cartilagem e no tecido ósseo.
Doenças lisossomais
Doenças dos Tipos I, II e III de Gaucher
A doença de Gaucher é o tipo mais comum de distúrbio de armazenamento lisossomal. Pesquisadores identificaram três tipos distintos de doença de Gaucher com base na ausência (tipo I) ou na presença e extensão das complicações neurológicas (tipos II e III).
Os indivíduos mais afetados apresentam tipo I, podem apresentar hematomas, fadiga crônica e aumento anormal do fígado e / ou baço (hepatoesplenomegalia).
A doença de Gaucher tipo II ocorre em recém-nascidos e lactentes e é caracterizada por complicações neurológicas que podem incluir espasmos musculares involuntários, dificuldade para engolir e perda de habilidades motoras previamente adquiridas.
A doença de Gaucher tipo III aparece durante a primeira década de vida. Complicações neurológicas podem incluir deterioração mental, incapacidade de coordenar movimentos voluntários e espasmos musculares dos braços, pernas ou corpo inteiro.
Tipos de doença de Niemann-Pick A / B, C1 e C2
A doença de Niemann-Pick consiste em um grupo de doenças hereditárias relacionadas ao metabolismo das gorduras. Algumas características comuns a todos os tipos incluem o aumento do fígado e do baço. Crianças com doença de Niemann-Pick, tipo A ou C, também experimentam perda progressiva de habilidades motoras, dificuldades de alimentação, dificuldades progressivas de aprendizado e convulsões.
Doença de Fabry
Os sintomas da doença de Fabry geralmente começam durante a infância ou adolescência, mas podem não se tornar aparentes até a segunda ou terceira década de vida.
Os primeiros sintomas incluem episódios de dor intensa nas mãos e nos pés. Outros sinais precoces podem incluir uma diminuição na produção de suor, desconforto ao experimentar temperaturas quentes e o aparecimento de uma erupção cutânea de coloração avermelhada a azul escura, especialmente na área entre os quadris e os joelhos.
Doença de armazenamento de glicogênio II (doença de Pompe)
A doença de Pompe tem uma forma de início tardio. Pacientes com a forma infantil são os mais afetados. Embora esses bebês geralmente pareçam normais ao nascimento, a doença ocorre nos primeiros dois a três meses com fraqueza muscular rapidamente progressiva, diminuição do tônus muscular (hipotonia) e um tipo de cardiopatia conhecida como cardiomiopatia hipertrófica.
Problemas de alimentação e dificuldades respiratórias são comuns. A forma juvenil / adulta ocorre entre a primeira e a sétima décadas como uma fraqueza muscular progressivamente lenta ou com sintomas de insuficiência respiratória.
Gangliosidose Tipo I (Doença de Tay Sachs)
Existem duas formas principais da doença de Tay Sachs: a forma clássica ou infantil e a forma de início tardio.
Em indivíduos com doença infantil de Tay Sachs, os sintomas geralmente aparecem pela primeira vez entre três e cinco meses de idade. Estes podem incluir problemas de alimentação, fraqueza geral (letargia) e um reflexo de sobressalto exagerado em resposta a ruídos altos e repentinos. Atrasos motores e deterioração mental são progressivos.
Em indivíduos com a forma de início tardio, os sintomas podem aparecer a qualquer momento, desde a adolescência até 30 anos. A forma infantil freqüentemente progride rapidamente, resultando em deterioração mental e física significativa.
Um sintoma característico da doença de Tay Sachs, que ocorre em 90% dos casos, é o desenvolvimento de manchas vermelhas na parte de trás dos olhos. Os sintomas da doença de Tay Sachs de início tardio variam amplamente de caso para caso. Esta desordem progride muito mais lentamente que a forma infantil.
Gangliosidose tipo II (doença de Sandhoff)
Os primeiros sintomas da doença de Sandhoff geralmente começam entre três e seis meses de idade. A doença é clinicamente indistinguível da gangliosidose Tipo I.
Leucodistrofia metacromática
Os primeiros sinais e sintomas podem ser vagos e graduais, por isso é difícil diagnosticar esse distúrbio. Instabilidade quando caminhar é frequentemente o primeiro sintoma observado.
Ocasionalmente, o sintoma mais precoce é o atraso no desenvolvimento ou a deterioração do desempenho escolar. Com o tempo, os sintomas podem incluir espasticidade acentuada, convulsões e retardo mental profundo.
Doenças de armazenamento de mucopolysaccharides (doença de Hurler e variantes, tipo A, B, C, D, Morquio Tipos A e B, Maroteaux-Lamy e doenças de Sly)
Estas doenças são causadas por alterações na degradação normal de carboidratos complexos, conhecidos como mucopolissacarídeos.Estas doenças têm certas características em comum, que incluem deformidades dos ossos e articulações que interferem na mobilidade e muitas vezes causam osteoartrite, especialmente de grandes articulações que suportam o peso.
Todas essas doenças, exceto a doença de Sanfilippo, interferem no crescimento, causando baixa estatura.
Doença de Schindler Tipos I e II
A doença de Schindler tipo I é a forma clássica, que aparece pela primeira vez na infância. Os indivíduos afetados parecem desenvolver-se normalmente até um ano de idade, quando começam a perder habilidades previamente adquiridas que exigem a coordenação de atividades físicas e mentais.
O Schindler Tipo II é a forma de aparência em adultos. Os sintomas podem incluir o desenvolvimento de aglomerados de descoloração semelhantes a verrugas na pele, alargamento permanente de grupos de vasos sanguíneos que causam vermelhidão da pele nas áreas afetadas, espessamento relativo das características faciais e deterioração intelectual leve.
Doença de Batten
A doença de Batten é a forma juvenil de um grupo de distúrbios neurológicos progressivos conhecido como lipofuscinose Ceróide neuronal. É caracterizada pelo acúmulo de uma substância gordurosa no cérebro, bem como em tecidos que não contêm células nervosas.
A doença de Batten é marcada por uma rápida falha de visão progressiva (atrofia óptica) e distúrbios neurológicos, que podem começar antes dos oito anos de idade. Ocorre principalmente em famílias de descendentes escandinavos do norte da Europa e o distúrbio afeta o cérebro e pode causar a deterioração do intelecto e das funções neurológicas.
População afetada
Como grupo, acredita-se que as doenças de depósito lisossomal têm uma frequência estimada de aproximadamente um em cada 5.000 nascidos vivos. Embora as doenças individuais sejam raras, o grupo como um todo afeta muitas pessoas em todo o mundo.
Algumas das doenças têm maior incidência em certas populações. Por exemplo, as doenças de Gaucher e Tay-Sachs são mais freqüentes entre a população judaica Ashkenazi. Sabe-se que uma mutação associada à síndrome de Hurler ocorre com maior frequência entre os povos escandinavos e russos.
Diagnóstico
O diagnóstico pré-natal é possível para todos os distúrbios do armazenamento lisossomal. A detecção precoce de doenças de depósito lisossômico, seja antes do nascimento ou o mais rápido possível, é importante porque, quando há terapias disponíveis, seja para a doença em si ou para os sintomas associados, elas podem limitar significativamente o curso de longo prazo. e o impacto da doença.
Referências
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